对高层建筑中钢筋结构设计的探讨

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  【摘 要】高层建筑这个行业的发展一直是平稳前进,近年来,随着科学技术的发展,钢铁、钢筋混凝土等工业原料被研发出来,带动了大部分建筑相关的行业,电梯,高层建筑的发展迎来了自己发展的黄金时期,高楼大厦随处可见,高层建筑的表现形式以及结构形式也趋于多样化。但是,科学技术是一把双刃剑。我们在看到高层建筑带给我们新的变化的同时,也应当注意到随之而来的弊端。
  【关键词】高层建筑;钢筋结构;设计探讨
  高层建筑的不断发展促使人们不断挑战新的高度,某某地区的世界第一高楼等口号喊的愈发响亮。但是高层建筑的建设必然伴随着建筑行业技术的不断提升,在我们追求高度的同时必须保证技术的达标,在我们的建筑技术还未成熟的现在,我们的施工设计过程中难免出现一些遗漏和错误。
  由于目前没有钢筋混凝土结构钢筋细部节点的统一做法,造成设计单位或施工单位在节点钢筋设计的容易出现钢筋配筋率过大或者钢筋锚固不足等现象的出现,设计单位应该考虑在某些节点钢筋实际操作的困难及由此产生的对结构的影响。本文对工程中钢筋节点的设计与施工进行了探讨。
  1.我国高层混凝土框架结构破坏的方式
  我们面临的首要解决的破坏就是高层建筑中不可避免的对混凝土框架结构的破坏。建筑若要达到高层,必不可少的就有混凝土框架,同时这个部分也是在一些自然灾害中被破坏影响最严重的部分。地震灾害中可能导致框架结构破坏的情况主要有:
  ①框架柱的压弯破坏、剪切破坏、弯曲裂缝;②框架梁的斜截面破坏、正截面破坏、锚固破坏;③板四角的斜裂缝和平行于梁的通长裂缝;④框架节点核芯区钢筋配置不当导致的破坏。
  在建筑投入建设前期,施工单位应当对钢筋的材质,连接,加工方面给予足够多的重视,这当然在一定程度上能够避免高层建筑的破坏,但是行业发展不够完善的原因,目前的施工图纸对框架结构的节点设计不够明确,施工资料更是没有明确的阐述,上述种种就会导致我们的材料虽然合格,但是施工过程依然没办法完全的按照图纸设计者的意愿完成,这必然会导致上述框架结构破坏的情况发生。
  2.梁柱受力主筋位置的设计
  在框架梁的截面宽度等于框架柱的边长或者框架梁的一边和框架柱重合时容易导致框架柱的受力主筋和框架梁的受力主筋位置发生矛盾。针对这种情况,我们在节点设计上必须要遵守“强剪弱弯、强柱弱梁”的原则,具体的做法包括:框架梁主筋在框架柱内侧通过;在框架梁靠近柱侧四角增加4 根钢筋作为架立钢筋以保证框架梁的截面尺寸。上述设计对策能够有效地保证框架受力主筋的位置是合理的。
  3.墙梁节点钢筋设计
  在框架-剪力墙结构中,框架梁或者次梁直接搁置在核心筒墙体暗梁或过梁上,如果框架梁的截面和暗梁或过梁的截面高度相等,就造成框架梁主筋和核心筒暗梁或过梁主筋位置互相矛盾。
  这些可能出现的问题要求我们在进行节点设计时需要根据固定固定框架梁的弯矩形式,使框架梁在支座的位置上保证上铁受拉,下铁受压,墙体暗梁或者过梁受扭,总而言之,我们应当尽量保证暗梁或者连梁箍筋的完整性。
  以上的设计可以通过调整框架梁下铁受力主筋接头位置来保证过梁箍筋不被破坏,在技术界得到了大家的认可。但是我们在施工过程中并不能完全精确的根据施工图纸的做法进行建设,可以在设计师允许的范围内可以有5cm的正负误差,避免了工程上核心筒墙体根部混凝土超高的问题,在节约商品混凝土的同时为精装修提供了条件。
  4.效果分析
  通过调整框架梁下铁受力主筋接头位置,确保了过梁箍筋不被破坏。得到了设计师的认可。在规范许可范围内,征得设计师确认将过梁及暗梁截面降低5cm 同时应用正负误差原理,避免了工程上通常出现得核心筒墙体根部混凝土超高的问题。在节约商品混凝土的同时为精装修提供了条件。
  5.主梁和次梁节点
  在框架剪力墙结构中,主梁和次梁的节点非常重要,主次梁钢筋的设计位置就成为我们关注的焦点。根据常规做法,次梁上铁钢筋在主梁钢筋之上,板筋在次梁主筋之上,如果主次梁节点钢筋设计不合理,就会造成板筋或次梁上铁钢筋保护层厚度过小,不利于结构的抗震。
  6.主梁延伸出的悬挑梁和主梁上的次梁的关系
  次梁的上层钢筋在主梁钢筋的上侧,由主梁延伸出的悬挑梁上层钢筋自然就在次梁的下侧,从而造成悬挑梁构件钢筋保护层厚度过大;因为钢筋设计和操作工人控制等因素造成现场悬挑梁构件上铁钢筋保护层过大,对悬挑构件的受力显然是不合理的。悬挑构件钢筋保护层厚度是是施工控制的关键。
  但现场施工对于上铁钢筋的保护层厚度的保证存在一定困难,故在结构设计时需要考虑悬挑梁保护层厚度过大的不利因素同时施工单位需要密切注意悬挑梁的上铁保护层,尽量做到误差最小。
  7.劲性柱主筋和框架梁主筋的锚固长度的关系
  随着我国钢结构的发展,劲性混凝土结构在工程的应用中越来越广泛。框架梁主筋和H 型钢柱的节点设计成为结构工程施工节点设计的重点。
  因为施工条件的限制,现场施工中某些部位的钢筋锚固长度不能满足施工规范要求的锚固长度,故必须根据现场实际情况进行节点深化设计。实例如下:
  框架梁通过框架端柱,其锚固长度不能满足规范要求的最小直锚长度,现场施工必须进行弯锚或采取机械锚固措施,因为该框架柱上层钢筋的连接点在跨中部位,由于弯锚端钢筋过长(施工现场外围挡安全措施距离结构面仅50cm)使该钢筋的连接现场不能实现。故上层钢筋不能进行弯锚, 否则现场施工很难操作。
  除了以上可能出现的问题,我们还可能遇到主梁与次梁节点设计的问题以及主梁延伸出的悬挑梁和主梁上的次梁的关系的问题等等各种各样可能对我们设计的高层建筑产生破坏的瑕疵。我们可以通过现场施工的严格把关以及图纸设计师对高层建筑原理的充分把握来避免一部分的问题,但是在技术还未充分成熟的现在,总有一些无法预料的问题出现。
  8.结语
  总之,钢筋混凝土高层结构设计是需要我们长期关注的问题,它的解决不是一时半刻可以完成的。在解决的道路上我们可能遇到更复杂更难以理解的问题,甚至解决的方法在下阶段也会成为问题,任何的原因都会使整个设计过程受到影响,甚至可能会引发高层建筑危害人们生命安全的情况发生,所以在这方面我们应当投入足够多的时间,精力和金钱,尽可能的减少可能危害的发生。
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