钢筋混凝土论文范文1
目前钢筋混凝土排架结构在设计分析方面仍面临很多挑战，为能解决这些可能遇到的问题，很多学者对钢筋混凝土排架结构设计上做了研究。在唐山大地震中，大多数以钢筋混凝土排架结构为主的工业厂房结构柱破坏，造成很大的损失和伤亡，此后，我国学者钢筋混凝土排架结构开始进行深入的分析与研究。研究的内容如下:地震局工程力学研究所对排架结构进行了有机玻璃模型的具体分析;李树祯等采用弹塑动力时程分析方法对横向单棍的排架结构进行分析，认为钢筋混凝土排架结构用普通的设计方法可满足抗震的基本要求，但从概率角度出发，其可靠度相对较低，地震作用下部分构件可能超过强度而严重破坏，“强柱弱梁”整体厂房还做不到;西安建筑科技大学共同对变柱变梁异型平面节点、钢筋混凝土框排架结构柱和带直交梁空间节点进行了大量的试验研究，研究结果表明:提出了长柱、短柱、普通混凝土柱以及异型节点承载力在高强混凝土上的计算公式，为改善节点区的配筋及高强混凝土在工程中应用提供了理论依据;目前弹性扭转效应的研究已趋于成熟，各国的规范对结构的弹性扭转效应都有各自的计算方法。对于结构进入塑性扭转，由于塑性扭转效应涉及到对整体结构的空间弹塑性分析的问题，其在这一领域问题较为明显，为钢筋混凝土排架等结构工程领域研究的热点问题。从总体上讲，在钢筋混凝土排架结构设计及理论方面，通过理论研究分析取得了许多有益的结论。但目前排架结构的研究重点仍处于对平面和弹性阶段的研究和分析，目的是能将空间计算问题尽量简化为平面的简单问题计算。由于钢筋混凝土排架结构的自身复杂性、专业性和特殊性，当前仍然有很多问题有待解决，如:塑性扭转效应和非线性分析问题;当前抗震性能的试验在钢筋混凝土排架整体结构领域进行较少，在排架结构的设计中，抗震设防的理论有待进一步完善;在排架结构处于塑性区后，其抗震能力发生变化，这一现象在结构扭转效应表现突出;此外，对排架与框架相互结合剪力墙结构的研究涉及较少，对框排架的工作性能及受力特点有待进一步的更多的研究和分析;钢筋混凝土框排架结构中框架与排架的协同工作受力情况较为模糊。
2我国目前规范对钢筋混凝土排架设计的不足
在钢筋混凝土排架结构的抗震设计方面，GB50191—2012构筑抗震设计规范和GB50011—2010建筑抗震设计规范指导规范不同地域、不同排架结构的抗震设计。本文结合《构筑抗震设计规范》的具体条文，阐述了目前规范中钢筋混凝土排架结构中设计的不足和缺陷。有关排架结构上部屋架结构计算的规定有:
1)《构筑抗震设计规范》6．2．19条规定，针对Ⅲ，Ⅳ类场地和8度、9度时，应该考虑屋架下弦的拉压效应对结构的影响并核算屋架承载力;
2)《构筑抗震设计规范》6．2．22条规定，针对Ⅲ，Ⅳ类场地和8度、9度时，应验算变形产生的附加内力。上述两点叙述，规范使用“应”字，因此应考虑建立合适的屋架和支撑的杆系模型，否则无法得出上述内力值。在钢结构排架设计方面，钢排架结构施工进度快，造价低，但以后要经常维护保养。框架结构施工复杂，造价高，后期维护工作量低。在工程建设中，钢架也就是在排架柱方向通过设置联系梁或桁架的方式使排架柱方向形成可以抵抗纵向力下变形的钢框架(局部开间或连续开间)，具体做法可采用实腹联系梁或格构桁架———根据可设置高度选用，采用门式柱间支撑，可以留出工艺空间，还能对柱平面外予以加强。但我国处于高度使用水泥的情况，环境污染日益严重，从节能减排方面讲，钢排架结构应作为首选，但规范未给具体说明。
3结语
钢筋混凝土论文范文2
根据建筑物投入使用中的需求进行设计，这种理念称为概念设计。先对场地进行考察，得出一个宏观的设计方案，再将方案中的各结构进行探讨，得出优化方案，这种设计方法具有科学合理、节省时间的优点，在现代建筑中得到了广泛使用。高层建筑结构特殊，对抗震性能的要求高于其他建筑，概念设计通过对设计结构中的承载力进行分析计算，对不符合规范的主要承重部位进行加固。混凝土结构在高强度的压力作用下很容易出现裂缝，内部钢筋材料也会出现弯曲情况，促成这种质量问题的因素一方面是材料选取不合理，更重要的是设计方案不够科学，高层结构概念设计中容易出现的问题主要分为以下几方面：
1.1结构不合理、性能缺少验证。在高层建筑设计中同时要考虑多种因素，保证结构承载力的前提下尽量减少造价成本，需要将建筑结构从总体至细节进行优化。优化工作多数是将设计图纸中的一些参数进行计算分析，适当的加固墙体厚度，常出现缺少对地基承载力的实际考察情况。高层建筑的抗震能力规定在中等强度地震时建筑物不会产生高危裂缝，并可通过修补达到预期效果，在发生高强度的地震时建筑物保证结构不出现坍塌。地震发生的几率很小，一旦发生具有极大的毁灭性，高层建筑抗震性能只停留在设计层面，从数据上分析已经达到了国家要求，但各施工地点基层土壤矿物质组成存在差异，松软程度也就不同，缺少验证，真正发生危险时其稳定性很难保证。
1.2结构设计缺少创新。高层建筑结构复杂，设计过程中受多种因素限制，为同时满足多种需求，工程设计师都施行保守方案，缺少创新精神。钢筋混凝土材质的墙体承载能力与结构有很大联系，在剪力墙设计方案中，应充分借鉴国外先进技术，基于传统结构进行创新，解决承载力不足的问题，同时使高层建筑整体结构更符合大众审美，减少造价支出。概念设计在结构优化上的运用还受很多施工技术以及设备使用方面的限制，阻碍建筑工程行业进步。
1.3受力分布不均匀。高层建筑上下层的结构是不同的，为保证自身重力不会对建筑物造成破坏，基层修筑中会应用到大量的钢筋混凝土材料，加固底层的同时削弱上层，可减轻对地基的压力，同时建筑物承受风力和地震破坏的能力更强。进行概念设计过程中，没有充分考虑转换层占据的空间和对受力平衡的影响，承重柱满足了承载上层压力的要求，但墙体产生的剪力不能与内部的应力平衡，作用在水平方向时形成了破坏力。概念设计中缺少优化环节导致这一现象的产生，很难保障整体结构的稳定性。
1.4概念设计中常见问题的解决方案。设计过程中不可脱离实际情况，在前期准备工作中对建筑场地进行详细的测量，将地区可能出现的自然灾害进行模拟实验，根据测试结果对设计结构进行优化。充分考虑建筑物的自重，满足对抗震性能的要求，同时在结构上进行改进，应用力学知识，节省建筑过程中的原材料使用。合理修筑剪力墙，结构在成体建筑中起到承重作用，但不能破坏空间整体性，注重格局的设计，将各单元的楼梯间进行分别设计，根据不同区域的需求，可将方案进行更改，保证整体结构统一又各有特点。在楼体外观的设计中加入符合当地人文特色的元素，使建筑物更具有中国特色。应用概念设计法时加强后期的优化工作，注重从宏观到细致的过渡，设计方案要具有灵动性，应对施工进展过程中的突况工程师要及时进行探讨，对原有结构做出更改，保障施工连续进展。设计测量工作中会涉及到很多变量，对这些数据进行反复测量，确定合理的浮动范围，作为施工开展的有力依据。
2结构选型的问题
2.1结构的超高。在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑。因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚至超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。
2.2控制柱的轴压比与短柱问题。在钢筋混凝土高层建筑结构中，往往为了控制柱轴压比而使柱的截面很大，而柱的纵向钢筋却为构造配筋。即使采用高强混凝土，柱断面尺寸也不能明显减小。限制柱的轴压比是为了使柱子处于大偏压状态，防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎。柱的塑性变形能力小，则结构延性就差，当遭遇地震时，耗散和吸收地震能量少，结构容易被破坏。但是在结构中若能保证强柱弱梁设计，且梁具有良好延性，则柱子进入屈服的可能性就大大减少，此时可放松轴压比限值。
3结构计算与分析
3.1计算模型的选取。对于常规结构，可采用楼板整体平面内无限刚假定模型；对于多塔或错层结构，可采用楼板分块平面内无限刚模型；对于楼板局部开大洞、塔与塔之间上部相连的多塔结构等可采用楼板分块平面内无限刚，并带弹性连接板带模型；而对于楼板开大洞有中庭等共享空间的特殊楼板结构或要求分析精度高的高层结构则可采用弹性楼板模型。在使用中可根据工程经验和工程实际情况灵活应用，以最少的计算工作量达到预期的分析精度要求，既不能不分情况一概采用刚性楼板模型，造成小墙肢计算值偏小，不安全；也没必要都采用弹性楼板模型，无谓地增大计算工作量。
3.2抗震等级的确定。对常规高层建筑，可按《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002，J186-2002）第4.8节规定确定抗震等级，与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级；对于复杂高层建筑还应符合第10章的规定；对于地下室部分，当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。
3.3非结构构件的计算与设计。在高层建筑中，往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。对这部分内容尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于高层建筑地震作用和风荷载较大，必须严格按照新规范中增加的非结构构件的处理措施进行设计。
4结论
钢筋混凝土论文范文3
关键词：地震强度延性地震力降低系数
地震灾害是人类面临的严重自然灾害之一。地震具有突发性的特点,至今可预报性仍然很低。强烈地震常造成人身和财产的巨大损失。我国属地震多发国家,需要考虑抗震设防的地域辽阔,因此研究结构的抗震性能在我国具有充分的必要性。
我国的现代抗震设计理论是从五十年代开始,在国际抗震理论的推动下发展起来的,并逐渐形成了自己的特色。在积累了相当的研究成果和实践经验的基础上,相继制定了74、78、89规范和新修订的2001抗震设计规范(GB5001122001)按2001年规范设计的建筑物的抗震能力较89规范可提高10%～15%,其技术含量达到国际先进水平。但由于受国家经济实力的限制,安全可靠度的设置仍低于美国等发达国家。
要想更好的执行规范就必须明确抗震规范制定的基本思想,明确抗震设计的基本原则。下面着重从以下几个方面做以阐述。
1在地震作用下,一味地追求结构的强度并不可取,结构的延性是非常重要的
地震分为小震、中震和大震。所谓小震指的是常遇地震,50年出现的概率大约为63%,重现期为50年。中震是指50年出现的概率约为10%,重现期为475年。而大震指的是罕遇地震,50年出现的概率为2%～3%,重现期为1641～2475年。对于偶然性和随机性很大的地震荷载,要想使结构强度一定大于结构反应,几乎是不可能的,而且是十分不经济的。受社会承受牺牲的能力和经济制约的因素,我们只能从概率的角度出发,使结构在一定的概率保证下能安全正常地发挥作用。这就决定了抗震设计的基本原则,在我国即通常所说的“小震不坏,中震可修,大震不倒”。
在“小震”作用下,要求结构不受损伤或不需修理仍可继续使用。从结构抗震分析角度来说,就是要求结构在“小震”作用下保持准弹性反应状态,而不进入使建筑物中断使用和产生非结构构件破坏的非弹性反应状态;同时结构的侧向变形应控制在合理的限制范围以内,目的是使结构具有足够的抗侧向力刚度。
中震大概相当于我们的设防烈度地震,当遭遇到中震作用时,结构可以有一定程度的损坏,经修复或不经修复仍可继续使用。从经济角度来说,维修费用不能太高。
对发生概率极小的罕遇大震(“大震”的烈度比设防烈度约高一度左右)。要求当结构在遭遇“大震”作用时,不应倒塌或发生危及生命的严重破坏。
这样一个抗震设防目标是非常经济合理的。因为地震的发生太偶然,倘使我们一味地追求结构的强度以保证中震甚至是大震作用下结构不坏,这将会使极大量的材料在绝大部分时间里,甚至在整个寿命期内都处于不能充分发挥作用的状态,这样做是不明智的。
在上述设计原则指导下,就要求结构处于这样一种状况:当小震来临,应确保所有的结构构件在抵抗地震作用力时,具有足够的强度,使其基本上处于弹性状态。并通过验算小震作用下的弹性位移共同来保证结构不坏。处于这个阶段的结构构件不会发生明显的非线性变形,也不必需要采取特殊的构造措施。在中震作用下,结构的某些关键部位超过弹性强度,进入屈服,发生较大变形,达到非线形阶段,这时,我们就特别提出延性要求(延性指当地震迫使结构发生较大的非线性变形时,结构仍能维持其初始强度的能力,是结构超过弹性阶段的变形能力,它是结构抗震能力强弱的标志。它包括承受极大变形的能力和靠滞回特性吸收能量的能力,它是抗震设计当中一个非常重要的特性)。当中震来临的时候,因为结构具有非弹性特征,某些关键部位超过其弹
性强度,进入塑性状态。由于它有一定的延性,它的非线性能够承担塑性变形,使它在变形中能够耗费
和吸收地震能量。代价是可能导致较宽的裂缝,混凝土表皮起壳、脱落,可能有一定的残余变形,但不至于导致安全失效,以达到中震可修的设防目标。处于这个阶段的结构,对延性就会提出相应的要求,而延性就要靠精心设计的细部构造措施来保证。当大震来临的时候,结构的非线性变形非常大,也可能发生不可修复的破坏。处于这个阶段的结构就需要通过计算它的弹塑性变形来保证结构不致倒塌。
所以,通常我们只需要按小震作用效应和其它荷载效应的基本组合,验算构件截面抗震承载力及结构的弹性变形。而中震作用效应则需要结构靠一定的塑性变形能力(即延性)来抵抗。所以结构延性对建筑抗震是极其重要的。
2地震力降低系数的大小决定了设计地震力取值的大小,从而决定了对延性要求的大小
由上所述,用于承载力设计的地震作用可以取到小震水平,当更大的地震来临的时候,则靠结构的延性去抵抗。所以,我们并不取用设防烈度地震作用力来进行结构承载力设计,而需要把设防烈度地震力降低一个系数,称为地震力降低系数。
地震力降低系数取得越大,设计地震作用就取得越小;地震力降低系数取得越小,设计地震作用就取得越大。在同一个设防烈度下,地震力降低系数取得越大,地震作用就越小,那么按此小的地震作用设计出来的结构的屈服水准就越低,意味着结构在相应强烈程度地震下形成的非弹性变形就越大,这就要求结构具有较大的延性来保证它较大的非弹性变形的实现,因而对延性提出的要求就更高。这一延性等级的结构即为较低设计地震力取值2较高延性要求的“高延性等级”结构。地震力降低系数取得
越小,地震作用就越大,那么按此大的地震作用设计出来的结构的屈服水准就越高,意味着结构在相应强烈程度地震下形成的非弹性变形就越小,这就只需要要求结构具有较小的延性来保证它较小的非弹性变形的实现,因而对延性提出的要求就越低。这一延性等级的结构即为较高设计地震力取值2较低延性要求的“低延性等级”结构。同理,在同一个设防烈度下,地震力降低系数取为中等,地震作用也为中等,因而对延性提出的要求也为中等。这一延性等级的结构即为中等设计地震力取值2中等延性要求的“中等延性等级”结构。这样,地震力降低系数的大小实际上就决定了设计地震力取值的大小,从而决定了对延性要求的大小。
中国规范规定把设防烈度地震作用降低约3倍来进行承载力设计,即设防烈度地震作用反应谱除以地震承载力降低系数3,而得到设计所用的反应谱。并且中国规范按设防烈度从大到小对结构延性提出了从高到低的要求,具体是用抗震等级来表示,共分为一级、二级、三级、四级四个等级。
初步印象是:中国的地震力降低系数的取值偏低。这似乎说明中国的地震力取值较高,因而并不需要对结构提出高延性要求。其实不然,在对比了中国和西方国家的设防地震作用反应谱曲线之后,我们发现,在中长周期范围内,西方要比中国高,也就是说,中国在较低的反应谱水平下降低3倍,跟西方在较高的反应谱水平下降低5倍,甚至更多之后的作用水平是相差不多的,这就说明,中国对抗震结构应提出相当于西方地震力降低系数等于5,甚至高一档次的高延性要求。
3“能力设计法”已为各国普遍接受。通过能力设计法以选择性质不同的主要抗侧力构件,在地震作用影响产生大变形的情况下,能够形成较好的耗能机制
为了使钢筋混凝土结构在地震引起的动力反应过程中表现出必要的延性,就必须通过能力设计法,使塑性变形更多地集中在比较容易保证良好延性性能或者具有一定延性能力的构件上。能力设计法的具体思路有三步:
(1)第一步是选择一个可接受的塑性变形机构。所选机构的位移延性应该靠塑性铰处最小非线性转动来达到。一旦选定了合适的塑性变形机构,就可以精确地确定能量耗散部位。能力设计法在选择塑性变形机构的选择上存在两种不同的方案:
一种是“梁铰机构”。其具体措施是人为地较大幅度增加柱端的抗弯能力,使除底层柱底以外的各柱端在较强地震作用下,原则上不进入屈服后状态,即不出现塑性铰。由于柱端原则上不进入屈服,曲率较小,因此对除底层柱底的其它各层柱端不必提出严格的轴压比控制条件,即不必一定要把柱端的受力状态控制在离大、小偏心受压界限状态尚有一定距离的延性较好的大偏心受压状态。这种机构主要靠梁端出铰来耗散地震能量。
另一种是“梁柱铰机构”。其具体措施是只在一定程度上人为增大柱的抗弯能力,因此,从总体上说,柱端虽然与梁端相比相对较强,但在较强和很强地震作用下,柱端仍有可能进入屈服,只不过梁端出现塑性铰的机会较多、较早,塑性转动较大;柱端塑性铰则出现相对较迟,塑性转动相对较小。只要对柱的轴压比控制较严,使柱端不出现小偏心受压和离大、小偏压分界状态过近的大偏心受压情况,再通过加强对柱端塑性铰区的约束,就可以使柱端具有所需的、不十分苛刻的塑性转动能力(延性能力)且不致压溃。这种机构主要靠梁柱共同出铰来耗散地震能量。
对比以上两种方案,前者实际上是提高了柱的强度,加强了柱的弹性变形能力。在实际配筋当中,纵筋用量相对较多,箍筋用量相对较少。后者实际上是提高了柱的塑性变形能力,在实际配筋当中,纵筋用量相对较少,箍筋用量相对较多。
中国规范选择了第二个方案,即“梁柱铰机构”。这即是我们通常所说的“强柱弱梁”。为了实现能力设计方法中的强柱弱梁机构,我们通常的做法是对柱截面的组合弯矩乘以增大系数;也可以对由梁端实际配筋反算出梁端可抵抗弯矩,即实配弯矩乘以增大系数的方法来实现,并用增大后的弯矩值进行柱端控制截面的承载力设计。
(2)第二步是要通过人为增大各类构件的抗剪能力,使其不致在强烈地震作用下,在结构延性未发挥出来之前出现非延性的剪切破坏。这即是我们通常所说的强剪弱弯。通常的做法是用剪力增大系数增大梁端、柱端、剪力墙端、剪力墙洞口连梁端以及梁柱节点处的组合剪力值,并用增大后的剪力设计值进行受剪控制截面控制条件,进行验算和设计。具体措施也有两类。
一类是直接对一跨梁两端截面的顺时针或反时针方向的组合弯矩值乘以增大系数,再与梁上作用的竖向重力荷载代表值一起从平衡关系中求得梁端剪力。
另一类是沿顺时针或反时针方向求得一跨梁两端截面按实际配筋能够抵抗的弯矩,对其乘以增大系数,再与梁上作用的竖向重力荷载代表值一起从平衡关系中求得梁端剪力。
(3)第三步是通过相应的构造措施,保证可能出现塑性铰的部位具有所需的塑性转动能力和塑性耗能能力。通常通过箍筋加密,限制轴压比等措施来给予保证。
上述三个步骤所采取的措施是相互关联的。第二步措施是第一步措施实现的前提和保障;因为只有塑性铰区不致先期发生剪切失效,才能够有梁柱塑性铰区的塑性转动。第一步措施要求较严,则第三步则可相对较弱。反之,第一步的措施较松,则对第三步的要求就较严格。因为如果柱弯矩增强系数很大,大到能保证除底层以外的其它柱端都不出现塑性铰,则并不需要对轴压比和约束箍筋提出严格的限制,即并不需要使柱处于延性较好的大偏压状态和使柱具有很强的转动能力。这即是形成梁铰机构。而如果控制柱的弯矩增强系数,使梁端出铰较柱端出铰较早、较多、转动较大,柱端出铰则相对较迟、较少、转动较小。这即是“梁柱铰机构”。此时,就需要对柱轴压比提出一定的限制,使柱端的受力状态处于大偏压,同时,加强对塑性铰区箍筋的约束,以提高塑性铰的转动能力,这样就提高了柱端的延性能力,使之在所需要的塑性转动下不至于被压坏。所以,柱的弯矩增大系数越大,对轴压比的限制和箍筋的约束要求就越低;弯矩增大系数越小,对轴压比的限制和箍筋的约束要求就越高。
4几种基本抗震体系的性能
(1)框架结构体系:按上述的能力设计思路,通过合理设计,可以把框架结构做成延性框架。延性框架在大震作用下,通过先出现梁铰、后出现柱铰这样一种耗能机构耗散大量的地震能量,结构能够承受一定的侧向变形。所以纯框架结构是一种抗震性能很好的结构。但是我们同时也看到由于纯框架的抗侧刚度较小,造成的侧移值比较大,因此建造高度不宜太高。非结构构件比如填充墙在地震作用下,也可能出现裂缝和破坏。框架和填充墙之间的硬性联结造成的刚度增大效应也可能造成设计上未考虑到的增大的侧向力。倘若是半高的填充墙,还会导致形成短柱,刚度增大,承受很大的剪力,造成柱子的剪切破坏。
(2)剪力墙结构体系:剪力墙结构的承载力及刚度都很大,侧移变形小,因此它的使用范围可以比纯框架结构更高。适用于框架结构构件的非线形抗震性能的原理总体上也可以用于剪力墙,也可以把剪力墙设计成为延性剪力墙,也可以以稳定的方式来耗散地震能量。但是,剪力墙中不论是墙肢还是连梁,它的截面的特点是短而高,这类构件对剪切变形相当敏感,容易出现裂缝,容易出现脆性的剪切破坏。因此需进行精心合理的设计,才能够使剪力墙具有良好的抗震性能和良好的延性能力。剪力墙的破坏形态与其剪跨比有很大关系,对剪跨比很小的矮墙,以剪切破坏形态为主,塑性变形能力很差,所以在抗震结构中应避免采用矮墙。对于悬臂墙的能量耗散,主要是通过墙底出铰来进行的。而对于联肢墙,经过合理地设计开洞位置,使它的能量耗散机理与具有强柱弱梁的梁铰机构相似,形成强墙弱梁,即连梁梁端出铰,墙底出铰,而墙体的其它地方,均不出现塑性铰。否则,倘若连梁强于墙肢,则会出现与柱铰机构一样的层变形机构。对于较长的悬臂墙,通常通过人为开洞使之变成联肢墙,因为悬臂墙作为静定结构,一旦有一个截面破坏失效,就会导致结构失效和倒塌,而联肢墙则可设计成强墙弱梁,出铰数目较多,耗能较大。同框架设计的强剪弱弯一样,连梁及墙肢也需要通过“强剪弱弯”来提高其抗剪承载能力,推迟剪切破坏,从而改善其延性。但是受其自身截面特点的影响,构件仍不能保证不发生剪切破坏,特别是连梁,一般情况下的普通配筋连梁很难实现高延性,设计时,必须专门采取措施改变其性能。
(3)框架2剪力墙结构体系:是把框架和剪力墙结合在一起共同抵抗竖向和水平荷载的一种体系,它利用剪力墙的高抗侧力刚度和承载力,弥补框架结构抗侧刚度差,变形较大的弱点。由于剪力墙与框架协同工作,改善了纯框架和纯剪力墙的变形性能,总变形减小,层间变形减小,而且上下趋于均匀,框架上下各层柱的受力也比较均匀。另外,在地震作用下,剪力墙承担了大部分剪力,框架只承担很小的一部分剪力,通常都是剪力墙先屈服,剪力墙屈服后将产生内力重分配,框架分配的剪力将会增大,如果地震作用继续增大,框架结构也会屈服,使之形成曲线分布吻合最好。
从办公楼非线性地震反应时程分析以及三种侧向力分布模式下的静力弹塑性分析的最后塑性铰分布图可以看出,办公楼满足强柱弱梁的抗震要求。时程分析(EL2CENTRO地震波输入下)以及三种侧向力分布模式下的静力弹塑性分析所得出的最大层间位移角分别为:1/70,1/143,1/117,1/118,均小于规范给出的钢筋混凝土框架结构弹塑性位移角限值[θp]=1/50,因此,该办公楼满足罕遇地震作用下的变形要求。
5结论
(1)与常规结构静力弹塑性分析方法相比,考虑土2结构相互作用的结构静力弹塑性分析方法有其特殊性,结构静力弹塑性分析中的侧向力分布模式、目标位移的确定方法需重新确定。
钢筋混凝土论文范文4
关键词：模板混凝土
一、模板工程（forwork）指新浇混凝土成型的模板以及支承模板的一整套构造体系，其中，接触混凝土并控制预定尺寸，形状、位置的构造部分称为模板，支持和固定模板的杆件、桁架、联结件、金属附件、工作便桥等构成支承体系，对于滑动模板，自升模板则增设提升动力以及提升架、平台等构成。模板工程在混凝土施工中是一种临时结构。
模板的分类有各种不同的分阶段类方法：按照形状分为平面模板和曲面模板两种；按受力条件分为承重和非承重模板（即承受混凝土的重量和混凝土的侧压力）；按照材料分为木模板、钢模板、钢木组合模板、重力式混凝土模板、钢筋混凝土镶面模板、铝合金模板、塑料模板等；按照结构和使用特点分为拆移式、固定式两种；按其特种功能有滑动模板、真空吸盘或真空软盘模板、保温模板、钢模台车等。
二、我国在二十世纪六十年代前的水利水电工程施工中主要采用木质模板，由于木材易于制作成各种形状，有些形状特殊的构筑物，如水电站的尾水管的混凝土浇筑，通常均采用木材制作模板，近代仍然有许多国家、许多水利水电工程中使用木模板或钢木混合结构。
七十年代以来，我国在混凝土坝施工中多采用大型钢木混合模板，混凝土（预制）模板等，随后广泛发展了滑动模板以及由此而带来的混凝土浇筑工艺的革新。1973年丹江口水库下游引水工程排子河度槽的空心墩，采用了滑动模板施工方案。1975年密云水库溢洪道工程的溢流堰和陡槽陡坡混凝土衬砌，采用了沿轨道行走的拖板式滑动模板，1997年在曲率变化复杂的清水闸双曲拱坝上采用了滑动模板施工，在这一时期还有竖井、隧洞、渠道、拦污栅工程等采用了滑动模板施工。
七十年代末，我国执行以钢代木的技术政策，组合钢模板大部分用于基础、柱、梁、板、墙等施工中，尤其用于水电工程中的大体积混凝土施工中，呈现了明显的优势。
1946年在狼溪坝（worfcreek）首次使用悬壁模板，随后在使用中不断改进，颇受欢迎。中国在二十世纪五十年代已采用半悬壁模板，七十年代中期，开始研制钢悬壁模板，由于混凝土施工中模板的吊装十分频繁，美国在七十年代初研制并在德活夏克重力坝中，使用自动锚固的自升悬臂模板，取得了很好的技术经济效益。
三、模板工程之所以受到重视，并努力提高和改进其工作和使用性能，与它在混凝土施工中的重要性是分不开的。
首先，水工混凝土施工中模板工程费用比重很大，约占混凝土总造价的15-30%。在无筋或少筋的大体积混凝土工程中约占5-15%。模板制作与安装劳动消耗量约为28%-45%（一方混凝土中的劳动量）并消耗大量优质钢材和木材，见下表：
大坝名称
白
山
龙羊峡
太平哨
葛州坝
安
康
清水闸
均
值
砼单价（元/m3）
63.0
86.5
54.1
47.0
67.1
75.0
65.4
每m3砼模板费用
三次周转
元
9.6
12.1
9.7
9.1
9.0
9.0
%
15.2
14.0
17.9
19.4
12.0
15.7
七次周转
元
7.4
9.3
6.6
6.7
7.0
7.4
%
11.7
10.7
12.2
14.3
11.0
12.0
备注
83年单价不计吊车工作占班费
模板的作用，还常常表现于控制施工进度上，在大体积混凝土施工中，根据一些工程的统计，模板的拆装时间，约占总施工周期的35%。模板工序在许多情况下是施工网络图中的关键线路，模板工艺的改进常常可以加快施工进度。
水利水电工程中模板的地位，还可以从国外混凝土坝施工经验中看到，下面是国外工程中模板工程占施工费用的比例。
1、苏联：模板的平均劳动消耗占混凝土单价的10-22%。
2、日本：模板费用占施工中的费用为：拱坝47%，重力坝30%。
3、美国：模板工程占总费用的20%。
（注：日、美是对单个有代表性的坝的施工总结而得。）
由上可知：模板工程在钢筋混凝土施工中占有相当重要的作用，做好模板的结构设计和工艺设计对提高工程效益和加快施工进度是有相当的意义。
四、模板的型式和结构有时能改变混凝土的浇筑工艺
传统的模板型式是采用拉条固定面板，这种结构方式妨碍入仓，混凝土拌合物的整平与捣固，妨碍面层的凿毛清理，妨碍浇筑仓面的施工准备工作，无法进行机械化作业。
悬臂模板则大大克服了传统的模板型式的缺点，在机械化施工和减少劳动消耗上呈现了很大的优势。
意大利修建阿尔卑—得热拉大坝时，采用了一种不拆除的模板（钢挡板），由于这种模板形成了承压面，所以大幅度降低对大坝混凝土砌体的要求，取消了浇筑块间接缝的防渗，采用分层铺筑混凝土，取消施工中的工作面，（在混凝土铺完之后用专门机械切出工作缝）。
苏联在萨扬诺—舒申斯克水电站施工中架用带“锚杆”的双层悬壁模板，这种模板的支承柱不是向下伸而是向上伸出，下层模板的支承柱支撑上层模板的面板，模板的自重和混凝土的侧压力均由下层模板承受，因此每个浇筑仓至少有两层模板，这种模板只需拆除下层模板的固定螺栓。从而，减少了各浇筑层间的时间间隔，提高了浇筑速度也减少了混凝土表面的清理工作与准备工作量。
滑动模板则对混凝土浇筑速度更显示出优势和潜在的生命力，这种型式的模板除表现在时间效益（工期缩短）之外，模板本身的价格也可以降低，而且能很大程度上提高混凝土浇筑效果。
总之，不同的模板型式决定了混凝土浇筑的不同施工工艺，也对混凝土的质量和工程效益有不同的影响，如何改进模板工艺是一个重要课题。
五、我局在参加的水电建设工程中对模板工程仍然以传统的模板型式为主，尽管在太平湾电站建设中引进了一些新的工艺技术（试用），但有些问题仍然值得探讨。
1、我局一直倡议施工单位在混凝土施工中尽量使用钢模板，但在实际施工中，有许多部位诸如挡水坝段，厂房立墙等都仅使用少量钢模，这不仅浪费了大量木材而且大大降低了工效。成功的工程总结出，钢模可比木模提高工效2-4倍（工效包括安装、拆模、电焊、凿毛、搭设平台等的综合用工），而且钢模的成本费（达到标准周转率）仅为木模的一半。因此，合理的以钢模代替木模是提高经济效益的好方法之一。
2、我局在模板管理上有许多不足。其主要表现在模板的使用周转率上，按规定，钢模板的周转率为50次，大型木模板为15次，一般木模板为7次，而我局实际周转率远远达不到这个要求，仅以一般木模为例，我局使用周转率为4次左右，这大大增加了施工费用，解决这一问题的办法除了提高工人思想素质，业务水平外，我们的管理水平有待提高。
3、在我局引进使用新的模板工艺上，滑升模板是突出的一例，有成功也有失误，在云峰大坝修补工程中，使用的滑模是比较成功的，而在太平湾清水闸闸墩上使用滑模则值得探讨，排除试验目的来谈，滑升模板一次性投资较大，因此它适用于高层混凝土浇筑中，高度较低的混凝土浇筑中使用则效益不显著或者没有效益，因此新技术的使用中应考虑其适用范围，并与经济效益挂钩才是适宜的。
4、模板工程在近几年已形成一个专门学科，但这方面的书并不多，我们在工程施工中应对每一项工作，各种形式的模板认真总结，使得在今后的工作中对每种建筑型式的模板有路可循，既方便工作，又能不断改进，不断进步。
六、鉴于模板工程在钢筋混凝土施工中的重要作用，世界各国都在研究并不断改进模板工程的施工技术和工艺，伴随着模板专业公司的建立，模板工程的发展将不断向快速、节省方向迈进。
模板工程的发展前景将是以如何加快混凝土施工为中心发展，1973年十一届世界大坝会议提出了混凝土坝设计与施工的任务和课题，讨论的结论是：“降低混凝土造价的根本出路是加快施工进度。”为此提出了新的混凝土坝施工方法就是：大体积混凝土连续垂直浇筑法，这相应给模板工程带来了新的课题。
我认为加快进度的途径之一就是：
1、认真研究滑动模板的使用问题。
2、增加浇筑层厚度，减少水平接缝，采用自升模板。
3、加大浇筑块尺寸，减少施工缝，以缩小立模面积。
随着改革的不断深入，适应工程招、投标的需要，就要做为前期工作涉及的内容有：
1、模板工程的规划，主要是结合施工方案拟定，选择模板体系，组织生产，选购机具以及编制概算。
钢筋混凝土论文范文5
关键词：锈蚀；钢筋混凝土；粘结性能
1钢筋与混凝土的粘结
钢筋与混凝土这两种性质不同的材料之所以能有效地结合在一起共同工作，主要是由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，从而使钢筋与混凝土之间能够实现应力传递，建立起结构承载所必需的工作应力。
钢筋只有通过与混凝土的粘结与锚固才能产生强度和延性，钢筋与混凝土之间的粘结作用是普通钢筋混凝土结构承载受力的前提，因此，钢筋混凝土结构的粘结问题，在工程实践中以及在理论研究方面都具有重大意义。
2锈蚀对钢筋混凝土粘结性能的影响
影响钢筋与混凝土粘结性能的因素很多，包括箍筋设置、保护层厚度、钢筋直径、混凝土强度等等。其中，钢筋的锈蚀是降低钢筋与混凝土之间的粘结性能的一个重要因素。许多学者研究发现，由于碳化、氯化物侵蚀等原因导致钢筋锈蚀后，钢筋与混凝土间的粘结性能会发生变化。
2.1锈蚀钢筋混凝土的粘结性能的退化机理
一般认为，钢筋与混凝土的粘结作用由三部分组成，混凝土中水泥凝胶体与钢筋表面的化学胶着力；钢筋与混凝土接触面间的摩擦力；钢筋与混凝土的机械咬合力（包括变形钢筋的表面凸出的肋及端部弯钩）。
混凝土内钢筋锈蚀在钢筋表面形成疏松的锈蚀层。其锈蚀产物是一层结构疏松的氧化物，它包裹在钢筋表面，隔离了钢筋与混凝土表面的接触，从而降低了钢筋与混凝土之间的胶结作用，会导致试验钢筋和混凝土之间的初期粘结性能的改变。
钢筋锈蚀后其体积会增大，一般认为钢筋的锈蚀体积膨胀2～6倍，下图1是部分锈蚀产物的体积对比。
锈胀力在混凝土中产生劈裂应力，并在混凝土中产生裂缝，随着钢筋表面的进一步锈蚀，钢筋与混凝土间的粘结力将受到一定的影响。下图2可以表示锈蚀对粘结性能的影响。
2.2锈蚀钢筋混凝土粘结性能研究的意义
钢筋的锈蚀使其与混凝土的粘结性能发生退化，从而使混凝土构件的结构性能产生退化，严重影响钢筋混凝土结构的安全和正常使用。研究锈蚀后构件内钢筋与混凝土粘结性能的退化规律，有助于恰当地评估在役结构的实际承载力，对在役结构的鉴定和耐久性分析具有重要的现实意义，对钢筋混凝土结构的耐久性设计也具有一定的指导意义。
3锈蚀钢筋混凝土粘结性能的研究进展
锈蚀钢筋与混凝土的粘结性能受许多因素影响。研究表明，锈后钢筋混凝土构件的粘结性能主要与钢筋的锈蚀程度、配箍情况、钢筋的表面形状、钢筋直径和混凝上保护层厚度，混凝土强度退化等因素有关。
3.1锈蚀方法
吴庆通过对比人工气候加速锈蚀和恒电流加速锈蚀试件的粘结性能发现：由于人工气候环境下钢筋的锈蚀机理与恒电流加速方法不同，使得人工试件钢筋靠近保护层一侧锈蚀相对严重，而背离保护层一侧钢筋锈蚀程度较小，这与自然环境条件下的钢筋锈蚀特征相同，钢筋与混凝土间的粘结损失不大；同等情况下恒电流加速锈蚀钢筋表现为沿圆周是均匀的，且通电加速对钢筋的变形肋锈蚀尤为严重，锈蚀产物的流失也比较严重，导致相同的锈胀裂缝宽度对应的锈蚀率比人工气候条件下要大得多。因此，相同锈蚀程度构件的粘结性能明显低于人工气候加速锈蚀试件。
3.2锈蚀程度
由于实验条件所限，早期对锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的研究认为，锈蚀对变形钢筋的粘结影响不大。直到上世纪90年代，沙特学者模拟了钢筋锈蚀的全过程以后发现，在锈蚀程度不大情况下对粘结是有利的，这为锈蚀结构粘结性能的研究发展奠定了基础。
3.3配箍情况
文献表明，箍筋对锈蚀光面钢筋与混凝土之间的粘结强度有很大的影响。在腐蚀率不大的情况下，比起无箍筋试件，设置箍筋的试件其粘结强度随腐蚀率提高较为明显，如当腐蚀率为5.2%时，粘结强度是未锈时的5倍。原因可能是由于箍筋的存在，一方面延缓了径向微裂缝向混凝土表面的发展，另一方面又限制了顺筋裂缝宽度的发展，改善了锈后混凝土对钢筋的制约作用，从而提高了残余粘结强度。
3.4钢筋类型
一般结论认为，在微锈情况下，光面钢筋的极限粘结强度大幅度提高，变形钢筋极限粘结强度增长的幅度明显小于光面钢筋；在保护层锈胀开裂后，光圆钢筋粘结强度突然降低，变形钢筋粘结强度不会发生突变。
造成两种钢筋极限粘结强度变化差异过大的原因是：
3.4.1光面钢筋与混凝土之间的粘结强度主要取决于二者之间的摩擦力，摩擦力的提高对粘结强度增长有显著的影响。因此，微锈使光面钢筋表面的粗糙度有了明显提高，钢筋与混凝土间的摩擦力大幅度增长，进而导致粘结强度成倍增加；变形钢筋与混凝土之间的粘结强度主要来自于机械咬合力，而摩擦力的提高对粘结强度增长的影响则相当有限；
3.4.2一旦混凝土锈胀开裂，由于能量的释放，导致径向压力突然降低，光圆钢筋粘结强度也随之迅速下降；而对于变形钢筋，在混凝土锈胀开裂前后，钢筋变形肋与混凝土的咬合面积没有发生突变，因此粘结强度也不会发生突变。
Johnston就锈蚀变形钢筋的粘结强度进行了研究，钢筋的锈蚀靠室外自然锈蚀和室内潮湿环境人工锈蚀两种方法进行，研究历时一年多，结论是：锈蚀对变形钢筋的粘结影响不大，前六个月粘结应力基本不变，12个月或15个月后略有增加。由于一般建筑结构使用期几十年甚至更长，所以他们的试验仅适用于结构使用早期的情况。
4存在问题
目前国内外学者针对锈蚀钢筋混凝土粘结性能变化规律做了不少试验研究和理论分析工作，获取了宝贵的研究资料，但仍有许多问题需要进一步研究，概括如下：
4.1建立的粘结-滑移本构关系多为平均粘结应力与滑移的关系，较少有考虑沿锚长不同位置的差异。
4.2粘结试验的方法基本上可以分为两类：梁式试验和拔出实验。由于拔出试验的试件制作及试验装置比较简单，试验结果便于分析，因此长期以来仍用作对钢筋粘结性能进行相对比较的基准。
4.3往复荷载作用下锈蚀钢筋与混凝土粘结性能变化的初步规律是研究锈蚀钢筋混凝土结构构件抗震性能的基础，目前有关往复荷载下锈蚀钢筋混凝土粘结性能的研究较少。
钢筋的锈蚀使其与混凝土的粘结性能发生退化，从而使混凝土构件的结构性能产生退化，严重影响钢筋混凝土结构的安全和正常使用。
5结语
研究锈蚀后构件内钢筋与混凝土粘结性能的退化规律，有助于恰当地评估在役结构的实际承载力，对在役结构的鉴定和耐久性分析具有重要的现实意义，对钢筋混凝土结构的耐久性设计也具有一定的指导意义。
参考文献
[1]范颖芳，周晶，黄振国.受氯化物腐蚀钢筋混凝土构件承载力研究[J].工业建筑，2001，31（5）：3-5
钢筋混凝土论文范文6
关键词：钢筋混凝土，柱子，轴力
中图分类号：TV331文献标识码： A
1.引言
随着科学技术的不断进步，在这短短的150多年历史里，混凝土结构技术发展越来越成熟。早在1824年时候英国的Joseph Aspdin就已经研究了一种波特兰水泥，并且取得了相关的专利；随着时代的不断前进，法国的L.Lambot在1850年的时候开始研究并制作了铁丝网水泥砂浆结构的一艘小船，此时为以后的钢筋混凝土研发提供了大量的钢筋混凝土技术指导；在此基础之上法国的Joseph Monier于1861年制作出了钢筋混凝土板块。由于越来越多的钢筋混凝土研究实验不断的完成，混凝土结构理论的研究逐渐的进入了科学家们的视野，引起了科学家们的浓厚的兴趣。在1866年德国的科学家们研究并且发表了自己的科研成果，即混凝土结构的计算原理，并且在其后的几年里不断的提供更多的科学实验数据印证了其计算原理的可行性。直到20世纪20年代以后，钢筋混凝土的初步发展阶段真正的开始了，学者们开始在前人的研究基础之上，开始从不同的方面去研究钢筋混凝土的性能，如混凝土的材料来源，混凝土的材料种类，混凝土的材料的颗粒级配，钢筋混凝土的浇筑温度，钢筋混凝土的的养护环境等等。
2.混凝土的概念
混凝土结构[1]是指用混凝土为主要的制作材料浇筑而成的结构。混凝土的种类有很多，例如：不加钢筋的混凝土结构，钢筋混凝土结构，钢管混凝土结构以及施加预应力的混凝土结构……
2.1混凝土种类
不加钢筋的混凝土结构也称为素混凝土结构，其结构的承载能力相对比较低，材料的性质较脆，在工程实际的应用当中一般不采用素混凝土结构作为土木工程的受力构件。钢管混凝土的承载能力较大，然而钢管混凝土的结构连接结构相对比较复杂，并且其制作和维修的费用比较高，不经济，一般只有在特定要求的实际工程当中采用这种结构。
2.2混凝土性能研究
钢筋混凝土结构的受力性能要远远大于素混凝土结构的受力性能。根据相关资料显示，同等的实验条件下，素混凝土梁的抗压性能非常低，不适和应用到实际工程当中；然而在素混凝结构当中加入了钢筋这种材料变成为钢筋混凝土结构，其梁的抗压性能要远远大于素混凝土结构。
钢筋混凝土棱体柱受压结构破坏主要分为几个阶段：第一个阶段在弹性阶段混凝土的应变随着加载时间的不断增加，应变会不断的增加，此阶段混凝土变形主要由水泥和砂浆骨料的弹性变形构成；第二个阶段在在弹塑性阶段，混凝土结构的裂缝进一步发展，直至不稳定的状态；第三个阶段混凝土结构裂缝发展越来越多，缝宽也原来越大，结构内部开始发生破坏。
3.混凝土结构的计算实例
3.1混凝土轴心受压计算模型
配普通箍筋的混凝土结构的轴向受压正截面的承载力计算理论按如下公式进行计算：
N≤0.9ψ（fy′AS′+fc A）；其中N表示轴向受力的设计值；ψ表示为钢筋混凝土材料构件的稳定系数；fy′表示为钢筋的抗压强度的设计值；fc表示混凝土的轴心抗压强度的设计值；AS′表示为全部纵筋中所有的受压钢筋的面积；A表示为混凝土构件的截面面积；0.9表示为了使得正截面轴心受压构件与偏心受压的构件正截面的承载能力计算的可靠度相近而采用的一个修正系数。
3.2计算实例
一根受到轴向压力的钢筋混凝土柱子的轴力，计算长度拟采用6000mm，混凝土的强度等级拟采用C25，一类的环境类别。试求按柱子尺寸为400mm×400mm和400mm×450mm在配筋率为ρ=1%，和ρ=2%的HRB40钢筋条件下，该柱子的能承受的理论轴向压力值为多少？是否满足规范要求[2]？
解：假设ψ=1.0; 查表可知：fc=11.9N/ mm2；fy′=360N/mm2
在ρ=1%条件下，AS′=0.01A
当柱子尺寸为400mm×400mm时：A=400×400=160000mm2，AS′=1600mm2，
N1=0.9ψ（fy′AS′+fc A）=0.9×1.0×(360×1600+11.9×160000)=2232000N;
当柱子尺寸为400mm×450mm时：A=400×450=180000mm2，AS′=1800mm2，
N2=0.9ψ（fy′AS′+fc A）=0.9×1.0×(360×1800+11.9×180000)=2511000 N;
在ρ=2%条件下，AS′=0.02A
当柱子尺寸为400mm×400mm时：A=400×400=160000mm2，AS′=3200mm2，
N3=0.9ψ（fy′AS′+fc A）=0.9×1.0×(360×3200+11.9×160000)=2964600 N;
当柱子尺寸为400mm×450mm时：A=400×450=180000mm2，AS′=3600mm2，
N4=0.9ψ（fy′AS′+fc A）=0.9×1.0×(360×3600+11.9×180000)=3094200N
4.结论
根据上述计算实例分析得到了，混凝土柱子的轴向抗压能力随着配筋率的增加而不断的增加，混凝土的柱子截面尺寸越大，混凝土的轴向抗压能力就越大。
参考文献
[1] 沈蒲生，梁兴文.混凝土结构设计原理.[M].北京:高等教育出版社，2008.
[2] 混凝土结构设计规范(GB 50010-2010) [S]
