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        注重結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用①

        2016-02-24 08:52:01芳,
        現(xiàn)代冶金 2016年2期
        關(guān)鍵詞:主筋概念設(shè)計(jì)主梁

        韓 芳, 韓 非

        (1.大峘集團(tuán)有限公司, 江蘇 南京 211112; 2.南京軌道交通系統(tǒng)工程有限公司, 江蘇 南京 210019)

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        注重結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用①

        韓芳1, 韓非2

        (1.大峘集團(tuán)有限公司, 江蘇 南京211112; 2.南京軌道交通系統(tǒng)工程有限公司, 江蘇 南京210019)

        介紹了概念設(shè)計(jì)理念是在經(jīng)驗(yàn)和理論結(jié)合的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的,是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形成的一種新的設(shè)計(jì)方法。

        概念設(shè)計(jì); 拉結(jié)成整體;錨固原則;用料高低選擇

        引 言

        隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,各種結(jié)構(gòu)軟件的普及,給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員帶來(lái)很多方便快捷的同時(shí),也造成了設(shè)計(jì)人員對(duì)程序的過(guò)分依靠,往往“重計(jì)算,輕概念” 。這正好印證了瑞士教授斯亭的一句名言:“整天埋頭于資料和結(jié)構(gòu)計(jì)算的人往往把常識(shí)忘掉” 。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該足夠重視概念設(shè)計(jì),即“概念第一位,計(jì)算第二位”,在把握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的大概念和大原則的前提下,結(jié)合計(jì)算數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)規(guī)范做出科學(xué)合理的分析,使得結(jié)構(gòu)方案更加合理,經(jīng)濟(jì)。

        1 概念設(shè)計(jì)的幾項(xiàng)原則及應(yīng)用

        1.1拉結(jié)成整體原則

        (1)單獨(dú)柱基間宜設(shè)置拉梁,拉梁的實(shí)際作用就是將各單獨(dú)柱基拉結(jié)成一體,以避免個(gè)別獨(dú)立柱基個(gè)體獨(dú)立沉降,導(dǎo)致柱基之間產(chǎn)生沉降差,對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次生應(yīng)力,致使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生開(kāi)裂等其他不良影響。設(shè)置了拉梁,某個(gè)柱基沉降就會(huì)通過(guò)拉梁牽涉到相鄰柱基隨之沉降,一方面消除或減少了相鄰柱基間的沉降差,同時(shí)拉梁中的主筋也會(huì)抵抗由于沉降差產(chǎn)生的次生彎矩,當(dāng)然,這就要求拉梁的截面尺寸要足夠大,具備一定剛度,一般拉梁高度至少取跨度的1/20~1/15,否則拉梁的高度過(guò)小,不會(huì)起到有效拉結(jié)構(gòu)件、一起沉降的作用??蓞⒄諛O端的設(shè)想,企圖用一根細(xì)鋼絲來(lái)拉結(jié)兩個(gè)獨(dú)立柱基,肯定達(dá)不到一起沉降的效果,因?yàn)榧?xì)鋼絲明顯剛度不夠。

        (2)當(dāng)兩個(gè)獨(dú)立柱基距離很遠(yuǎn)時(shí)(超過(guò)8~9 m),不宜設(shè)置拉梁,因?yàn)榇藭r(shí)拉梁的拉結(jié)作用很小,拉結(jié)意義不大。

        (3)加強(qiáng)層屋頂各柱之間同樣要設(shè)置構(gòu)造拉梁,使其形成整體受力。加固改造項(xiàng)目中后作構(gòu)件與原結(jié)構(gòu)構(gòu)件均宜有構(gòu)造拉結(jié)形成整體受力結(jié)構(gòu)。

        1.2錨固的構(gòu)造原則

        主要涉及到鋼筋錨固中的兩個(gè)重要概念:

        (1)鋼筋錨固長(zhǎng)度中水平段的作用是顯著的,彎折后錨固長(zhǎng)度的作用,明顯要大打折扣,有實(shí)驗(yàn)證明,彎折后的錨固效果還不足水平段的70%,也就是說(shuō),在承受靜力荷載為主的情況下,水平段的粘結(jié)能力起主導(dǎo)作用,國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證明了這個(gè)結(jié)論。所以鋼筋錨固優(yōu)先采用水平直段,當(dāng)水平直段不足以滿足錨固長(zhǎng)度的規(guī)范要求時(shí),要根據(jù)實(shí)際情況用彎折錨固補(bǔ)充要求的長(zhǎng)度。這簡(jiǎn)稱為“水平直段優(yōu)先,彎折段為輔助。”

        (2)構(gòu)件內(nèi)的鋼筋錨固盡量在本構(gòu)件內(nèi)部完成,當(dāng)本構(gòu)件錨固確實(shí)不足以滿足錨固長(zhǎng)度的規(guī)范要求時(shí),再被迫進(jìn)入其他構(gòu)件內(nèi)錨固,以補(bǔ)足長(zhǎng)度要求。

        構(gòu)件本身的鋼筋錨固應(yīng)該以內(nèi)部解決為主,如果在其他構(gòu)件中錨固,一方面造成其他構(gòu)件內(nèi)部鋼筋密集,混凝土難澆筑,難振搗,另一方面,和其他構(gòu)件的內(nèi)部鋼筋也會(huì)有位置干涉的可能,所以應(yīng)該盡量避免。

        1.3“次要讓位于主要”原則

        鋼筋布置在同一位置發(fā)生干涉時(shí),應(yīng)把握誰(shuí)更重要就優(yōu)先保證誰(shuí)的位置,次要鋼筋讓位于主要鋼筋的原則。工地現(xiàn)場(chǎng)施工中,縱橫交錯(cuò)幾個(gè)方向的鋼筋經(jīng)常出現(xiàn)此類問(wèn)題,等待設(shè)計(jì)人員現(xiàn)場(chǎng)解決。如果沒(méi)有清晰的結(jié)構(gòu)概念,很容易搞反搞暈。這并不是復(fù)雜的計(jì)算難題,只要通過(guò)簡(jiǎn)單定性分析,頭腦中把握住大的結(jié)構(gòu)概念,問(wèn)題就會(huì)迎刃而解。

        例如以下情況:

        (1)當(dāng)梁的外側(cè)主筋與柱外皮主筋位置發(fā)生干涉時(shí),就要判斷梁和柱誰(shuí)對(duì)結(jié)構(gòu)更重要;因?yàn)榱菏菢?gòu)件,而柱是梁的有效支座,顯然支座比構(gòu)件更重要,所以優(yōu)先確保柱外側(cè)主筋位置不動(dòng),梁主筋讓路于柱主筋,具體做法為梁主筋快到干涉位置點(diǎn)時(shí),提前向內(nèi)側(cè)做1∶6斜坡繞過(guò)柱主筋后,再做1∶6斜坡回位。

        (2)主梁和次梁上鐵也不可避免的會(huì)有位置沖突,過(guò)去相當(dāng)多的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師認(rèn)為,次梁上鐵應(yīng)該搭在主梁上鐵之上,仿佛很生動(dòng)的主梁承托次梁一樣,這種做法似乎概念很清晰,其實(shí)是錯(cuò)誤的,因?yàn)闊o(wú)論是主梁上鐵還是次梁上鐵,與混凝土共同工作時(shí)都是受拉的,不存在次梁上鐵壓著主梁上鐵的壓力,或者說(shuō)也不存在主梁上鐵支撐著次梁上鐵承托力,所以這種做法所謂體現(xiàn)了主梁承托次梁的概念就落空了,正確的概念是,因?yàn)橹髁罕却瘟焊匾?,于是主梁上鐵要優(yōu)先保證位置,以使得主梁上鐵的有效高度最大化,所以次梁上鐵要讓位于主梁上鐵,亦為次梁上鐵快到干涉位置點(diǎn)時(shí),提前向下側(cè)做1∶6斜坡繞過(guò)主梁上鐵后,再做1∶6斜坡回位。

        同理,解決板上皮與梁上皮齊平時(shí),板上鐵快到干涉位置時(shí),提前向下側(cè)做1∶6斜坡繞過(guò)梁上鐵后,再做1:6斜坡回位。

        (3)混凝土剪力墻豎向筋和水平筋的位置問(wèn)題,一般習(xí)慣做法是將水平鋼筋放置在豎向鋼筋外側(cè),這是有理論依據(jù)的。顧名思義,剪力墻是以抗剪力為目的的混凝土墻,而剪力墻的水平鋼筋類似于柱箍筋的抗剪作用,理所當(dāng)然應(yīng)該放置在豎向鋼筋外側(cè),以達(dá)到水平抗剪(或抗震)的目的。而用于擋土的混凝土墻,其擋土壓抗彎是問(wèn)題的主要方面,抗剪是次要問(wèn)題,而豎向鋼筋是用于抗彎的鋼筋,它的有效高度越大越有利,所以要優(yōu)先保證豎向鋼筋的外側(cè)位置,于是水平鋼筋退其次,相應(yīng)要放在內(nèi)側(cè)。

        1.4強(qiáng)度等級(jí)選擇

        關(guān)于在何處采用高強(qiáng)度或低強(qiáng)度材料,在設(shè)計(jì)概念不清楚的時(shí)候,有些保守的設(shè)計(jì)師往往認(rèn)為采用高強(qiáng)度等級(jí)的鋼筋或混凝土肯定比低強(qiáng)度的安全,其實(shí)這種做法實(shí)在過(guò)于籠統(tǒng),有些情況恰恰與實(shí)際是背道而馳。

        比如鋼筋在用作吊鉤時(shí),不宜用高強(qiáng)度HRB335和HRB400鋼筋,而應(yīng)該用低強(qiáng)度的HPB235級(jí)鋼筋,因?yàn)橐患?jí)鋼延性好,破壞前征兆明顯,預(yù)警性性能好。另外,在設(shè)計(jì)吊鉤時(shí),施工圖中還須注明,不得采用冷加工鋼筋,其原因也是因?yàn)槔浼庸や摻顝?qiáng)度雖高但延性差,用于吊掛中不合適。

        混凝土也非一律用高強(qiáng)度的就有利,比如基礎(chǔ)中就應(yīng)該慎用高強(qiáng)度等級(jí),因?yàn)楦邚?qiáng)度等級(jí)混凝土水泥含量較多,水化熱較大,很容易造成干縮裂縫,而基礎(chǔ)埋在地下,一旦有裂縫產(chǎn)生,防水和鋼筋腐蝕的問(wèn)題就會(huì)接踵而來(lái)。

        2 結(jié)束語(yǔ)

        概念設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新與超越,是設(shè)計(jì)思想發(fā)展的必然產(chǎn)物,也會(huì)成為今后設(shè)計(jì)時(shí)期的主流思想。

        2015-11-10

        TU318

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