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短柱分析方法开发

发布时间:2023-04-17 01:11:48

1. 房屋建筑结构设计中存在的问题

房屋建筑结构设计中存在的问题

建筑企业要提高对房屋建筑结构设计的重视程度,同时还要组织建立具有专业技能的设计团队对建筑进行严密性设计。

摘要: 科学的房屋建筑的结构设计能够提升建筑整体质量,目前房屋建筑结构设计还存在一些问题,本文针对这些问题进行了分析,并且叙述了相应的加强措施。

关键词:房屋建筑;结构设计;问题;措施

前言

目前我国房屋建筑结构设计中存在一些不可避免的问题,必须对房屋建筑结构设计的特点及结构体系有充分的了解,把握好建筑结构设计应注意的问题。

1房屋建筑结构设计的概述

房屋建筑结构设计是房建施工中的重要组成部分,一般情况下,指的是对房屋中的梁、柱、墙等承重构件具体划分档山野情况的设计,是对房屋建筑整体框架的具体把握,进行房屋建筑结构设计的主要目的是为了保证房屋建筑的整体稳定性和质量,一般情况下,在目前的房屋建筑结构设计中,根据房屋建筑的建筑标准和要求,大部分采用了钢筋混凝土结构或者砖木结构,针对这样特点,来进行合理的建筑结构设计,以此来保证人们居住环境的安全和舒适,满足人们对房屋建筑的具体要求。所以说,房屋建筑结构设计在整个建筑设计中占据了关键的位置,发挥了重要的作用。

2房屋建筑结构设计存在的问题

2.1房屋地基基础问题

如果要确保房屋建筑结构的安全性与合理性,就要确保房屋建筑地基基础设计的科学性与适用性。若建筑是独栋建筑或单体数量不多的建筑,则需要仔细勘察施工区域的地质条件,为后期工程设计提供必要的理论设计依据。但当前,大部分建筑地质勘察部门为了实现减少勘察支出的目的,未严格按照工程勘察的相关标准对勘察仪器进行布置,同时大多只设置有一个勘探点,在这种情况下,地质勘察资料与实际地质条件严重不符,从而致使在设计房屋地基基础时,缺乏详细具体的关于混凝土独立基础、条形基础、节点设计以及构造设计的参数与信息,严重影响了建筑结构设计质量。所以,勘察人员一定要严格按照技术标准进行地质勘察,以便为设计人员提供精确且具体的地质资料。

2.2房屋楼板设计问题

(1)设计人员由于缺乏对楼板受力状态的了解或是为了方便计算,简单的将双向板作用单向板加以计算,在这种情况下,计算结果不符合实际楼板受力状态,造成一个方向配筋过大,相对方向则只按照构造配筋,导致配筋不够,最终使楼板产生裂缝。因此,设计人员一定要严格依照施工规范与施工流程对楼板进行计算和设计,不能单凭经验与个人意愿。

(2)通常情况下,民用建筑中,会将非承重隔墙布置在建筑楼板上,所以在楼板设计中会先将该部分的线荷载换算成等效的均布荷载,之后在开展楼板配筋计算。但在实际设计中,一些设计人员单纯的将隔墙总体荷载除以建筑楼板的总体面积,这种计算方式是不正确的。

(3)在设计建筑结构的过程中,建筑楼板结构设计存在的问题就是双向板有效高度取值过大。在实际设计的时候,双向板有2个方向的受力,因此其均会发生弯矩。

2.3框架结构设计问题

设计人员因素是导致框架结构设计存在问题的主要原因。具体表现为:设计人员在设计房屋建筑结构的过程中,通常会过多关注横向框架的设计,忽视了设计纵向框架,导致房屋建筑结构缺乏一定的整体性,在一定程度上,削弱了纵向抗侧拉力,一旦发生纵向地震,房屋建筑极易坍塌。目前,我国编制的房屋建筑结构设计规范中对框架结构设计有明确的规定,即按照横纵主轴方向对水平地震作用进行计算,通过横向抗侧拉力负担横向地震力,纵向地震作用由纵向抗侧拉力承担。

2.4承重柱截面高度问题

承重柱截面高度设计值过低一般在六度抗震设防区发生。部分建筑结构设计人员错误的将六度设防理解为不设防,因此,结构设计人员会将柱子截面高度设计的过低,加大建筑梁柱的线刚度,以方便分析其受力情况。但这种做法增行喊加了房屋的安全隐患。

2.5房屋建筑高宽比问题

对于建筑物来说,其高宽比会对其承载力、刚度和稳定性产生严重影响。所以,在建筑结构设计中要着唯含重考虑建筑高宽比设计。其设计一般是在实际施工中设计完成的,这就要求设计者具有丰富的设计经验,只有对建筑高宽比和高度等进行明确规定,才能限制建筑高宽比,提升建筑结构设计质量。不过,在具体设计过程中,部分建筑结构设计人员没有严格控制建筑高宽比,致使建筑物使用中存在诸多问题。

3房屋建筑结构设计的优化措施

3.1提高建筑结构设计质量

在建筑工程施工之前,工程结构设计人员要仔细勘察施工区域的地质条件,综合分析勘查部门、施工部门等的'相关信息数据,由此设计出合理的建筑结构。具体优化设计措施如下:(1)计算简图的合理使用。通过使用合适的计算简图可以有效地保证建筑结构的安全性。因此,房屋建筑结构设计人员要以建筑施工区域的具体状况,选择恰当的计算简图,同时还要选择合理的构造方法保障计算简图的精确性。(2)优化高层建筑结构设计。在高层房屋建筑施工过程中,要对房屋建筑地基加以夯实,同时还要挑选合适的建筑结构设计材料,确保建筑结构的安全性与稳定性。(3)准确分析计算结果。房屋建筑设计人员要在计算机中输入获取的设计数据,并将设计参数设计好,对计算结果进行准确分析,保障结构设计的合理性。

3.2合理设计建筑受力性能

在建筑物设计与施工的初期阶段,建筑结构设计人员要全面考察与研究建筑环境。其中最为关键的是要对建筑承载重量的数据信息进行考核。只有对建筑受力性能进行全面的分析与研究,才能规定建筑的承载重量,进而推动建筑工程的施工。除此之外,建筑结构设计人员还要对建筑物实际承载力进行考虑,确保建筑工程后期的正常使用。

3.3进行建筑基础设计加强

一般情况下,目前的房屋建筑结构为钢筋混凝土结构,对于这样结构的房屋基础设计,大多数采用的是独立基础方式,根据房屋建筑的具有设计要求和标准,其高度和层数也有着较大的不同,在这样的情况下,在设计建筑基础的时候,需要考虑建筑的具体高度、层数和建筑的地基情况,一般情况下,在房屋建筑高度没有超度25m、层数不超过8层、且建筑地基受力范围不存在软性土层的情况下,房屋的整体稳定性不会受到建筑基础的影响,不需要对其进行相应的地基承载力计算。

3.4加强房屋严密性结构设计

房屋建筑施工的基础就是建筑结构设计。因此,建筑企业要提高对房屋建筑结构设计的重视程度,同时还要组织建立具有专业技能的设计团队对建筑进行严密性设计。具体内容为:充分而全面的调研及了解施工区域的气候条件和自然环境;勘察施工区域的地形条件、地质条件,充分了解可能存在的地质灾害,采取相关措施进行预防,同时体现在建筑设计图纸中,建筑企业必须要确保建筑设计的合理性、精确性及严密性。在设计房屋建筑的抗震性能的时候,一定要确保房屋结构具有良好的延展性能,其应用的最小配筋要满足相关标准。在建筑结构材料的选择上,还要确保材料的强度。并通过相关的隔热通风措施避免房屋建筑墙体产生裂缝。除此之外,还要确保抗震构造柱的上下贯通。

3.5房屋建筑短柱设计优化

在框架结构中,如果柱净高与柱截面高度之比小于等于4或剪跨比小于等于2,即认定该柱为短柱。短柱在地震作用下易被破坏,因为短柱的受剪承载力和变形能力不足,会对建筑物造成严重损坏,在框架结构设计中尽量避免。形成短柱主要有两方面原因:(1)楼梯间半休息平台或结构局部错层造成两个框架梁之间的框架柱净高较小引起的;(2)填充墙设置不合理造成某层的框架柱两侧出现一部分有填充墙,一部分没有填充墙;因此无填充墙的柱净高与柱截面之比往往小于等于4,即短柱就此形成了。处理短柱的有效方法是增加柱的抗剪承载力和提高其变形能力。

3.6房屋结构薄弱层的处理

在房屋的建筑结构设计当中,为了保证房屋的抗震性和整体质量,一般情况下需要避免薄弱层的存在。规避薄弱层出现的基本方法是加大该层的侧向刚度,即增加该楼层柱、梁的横截面;如果条件许可可以改变该楼层的层高。当没有办法避免薄弱层的出现时,在结构计算和出图时必须按照符合规范要求采取相应的结构措施。除对薄弱层的地震剪力乘以1.15倍系数放大处理外,还应对结构的楼层屈服强度系数进行验算。楼层屈服强度系数为按构件实际配筋和材料强度标准值计算的楼层受剪承载力和按罕遇地震作用标准值计算的楼层弹性地震剪力的比值。如果在地震烈度7度至9度地区的结构楼层屈服强度系数小于0.5应对结构进行弹塑性变形验算,符合有关弹塑性层间位移角限值的规定。如果不符合要求的应尽量调整结构布局。

4结语

房屋建筑结构设计是一个系统而全面的工作,设计人员应该具备灵活创新的思维,不断提高自身的结构设计水平,系统的进行房屋建筑的结构设计。

参考文献:

[1]刘孝廷.房屋建筑结构设计中常见问题分析[J].内蒙古科技与经济,2015(9)

[2]徐慧.房屋建筑结构设计中常见问题分析[J].中华民居(下旬刊),2013(02)

[3]王艳辉.浅谈房屋建筑结构设计中常见问题分析[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2010(02)

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2. 农药残留物的分析方法

国外医学卫生学分册
1998年 第25卷 第3期
食物中农药残留分析方法的研究进展
中国预防医学科学院营养与食品卫生研究所 (北京 100050)
赵云峰综述 陈建民1 王绪卿审校
摘要 本文综述了近年来农药残留分析的前处理技术和测定方法的研究进展,着重介绍固相萃取法、凝胶渗透色谱法和超临界流体萃取法等前处理技术及气相色谱-质谱法、液相色谱-质谱法、超临界流体色谱法等色谱测定方法以及毛细管电泳和生物技术在农药残留分析中的应用。
关键词 食物 农药残留 多残留分析方法

食品的农药残留分析是在复杂的基质中对目标化合物进行鉴别和定量。由于食品中农药残留水平一般在mg/kg~μg/kg之间,因此要求分析方法灵敏度高、特异性强。对于未知农药施用史的食物样品,经常采用多组分残留分析的方法。由于各类食物样品组成成分复杂,而且不同农药品种的理化性质存在差异,因而没有一种多组分残留分析方法能够覆盖所有的农药品种。
近年来,农药残留分析方法趋向于选择性强、分辨率高和检测限低以及操作简便。主要表现在由单一种类农药多残留分析向多品种农药多残留分析发展,而且对农药的代谢物、降解物以及轭合物的残留分析给予了更多的关注[1]。本文简要综述近几年来农药残留分析技术及方法学的进展。
1 食物中农药残留的特点及样品前处理技术食物样品组成复杂,基质成分与目标物含量相差悬殊,且存在农药的同系物、异构体、降解产物、代谢产物以及轭合物的影响。由于环境的迁移作用,环境中残留的各种化学污染物也可能在农作物组织中蓄积,从而增加了食品农药残留分析的难度。农药残留测定之前要有适合于各种食品和目标物理化性质的萃取、净化、浓缩等预处理步骤,这些预处理过程往往在分析中起着主要作用。食物样品中农药提取、净化等前处理方法有其特殊性,对于不同性质样品中的不同目标物需要采用不同的前处理技术。
食品农药残留分析中,食物样品的净化要尽可能的除去与目标物同时存在的杂质,以减少色谱图中的干扰峰,同时避免杂质对色谱柱和检测器的污染。食物样品的净化,尤其是含脂质较多的食物样品净化,一直是分析工作者研究的重点,除采用常规的吸附柱分离、液-液分配、共沸蒸馏等净化措施外,更多的采用现代分离分析技术。
在农药残留分析技术发展的历程中,对气相色谱(gc)和液相色谱(lc)等各种仪器的分析速度、分辨能力和自动化程度进行了大量的研究,相比之下,对样品的制备技术关注不够。在很长的时间内,一直沿用经典的索氏提取、液-液分配、florisil、硅胶、硅藻土及氧化铝柱色谱、共沸蒸馏等技术,尽管这些技术不需要昂贵的设备和特殊仪器,但却是整个分析过程中最费时费力、最容易引起误差的环节,且大量有机溶剂的使用,造成了对环境的污染。进入90年代后,样品萃取净化技术有了较快的发展,最受普遍重视的如固相萃取法(spe)、凝胶渗透色谱法(gpc)及超临界流体萃取法(sfe),得到不断改进和应用。为此,样品前处理技术的研究成为分析化学领域中最为活跃的前沿课题之一[2]。
1.1 固相萃取法自美国waters公司的sep-pak投放市场后,固相萃取法(spe)技术取得很大进步,各种c8、c18、腈基、氨基和其它特殊填料的微柱相继得到应用。schenck[4]用florisil微柱净化,测定食物中有机氯农药(ocs)残留;wan[5]简化了植物油中ocs残留分析时硅胶柱的净化方法,减少了有机溶剂的使用;armishaw[6]比较了动物脂肪ocs残留测定时,gpc、吹扫共馏、florisil柱色谱的净化;bentabol[7]用半制备c18柱分离食用油中的ocs和有机磷农药(ops)。gillespie[8]用多柱spe净化植物油和牛脂中的ocs及ops,油或脂质样品用己烷溶解后,首先经diatoma-ceousearth(extrelutqe)柱和c18键合硅胶(ods)微柱处理,洗脱液分为两部分,一份浓缩后,丙酮溶解,用gc-火焰光度检测器(fpd)测定ops,另一份经氧化铝微柱处理,进一步除去脂质,用gc-电子捕获检测器(ecd)测定ocs。
1.2 凝胶渗透色谱法凝胶渗透色谱法(gpc)是一种快速的净化技术,应用于农药残留分析中脂类提取物与农药的分离,是含脂类食物样品农药残留分析的主要净化手段。stienwandter[9]总结了凝胶色谱在农药残留分析中的应用;李洪波[10]用交联聚苯乙烯凝胶(ngx-01)净化食物样品中ops;李怡[11]用bio-beadss-x3净化乳品中氨基甲酸酯类农药(nmcs)。chamberlain[12]采用10%乙酸乙酯和石油醚洗脱,以bio-beadss-x3解决了脂肪和油样的分离。hong[13]用溶剂提取,bio-beadss-x3净化,gc-ecd-氮磷检测器(npd)测定大豆和大米样品25种农药,并用gc-ms-选择离子监测(sim)确证。florisil、氧化铝及硅胶柱主要用于非脂质食品净化处理,采用常规的净化方法,不能保证极性农药ops在脂质性食品中的定量回收。sannino[14]用bio-beadss-x3的gpc净化方法,分析了7个脂质性食品中39种ops及其代谢产物,并进一步进行gc-ms-sim确证和定量。hop-per[15]用gpc净化,gc测定了谷物中ops、ocs及拟除虫菊酯;holstege[16]采用凝胶渗透色谱法净化,进行了43种ops、17种ocs及11种nmcs多残留分析。
1.3 超临界流体萃取法继超临界流体色谱(sfc)之后,90年代出现了超临界流体萃取技术(sfe)。常规分析时,需要用有机溶剂提取样品,提取的样品量为50~100g,在进行溶剂浓缩的过程中,可能使易挥发的农药损失或使某些农药降解。sfe的样品用量少,样品提取在低温下进行,避免了农药的损失及降解,大大提高了分析方法的可靠性,并使得分析时间缩短,排除了有机溶剂的污染。lehotay[17]建立了食品中农药多残留分析的sfe方法;snyder[18]在ocs和ops测定中,比较了用3%甲醇为改性剂的co2净化与索氏提取法的效率。对于含水量高的样品,sfe的使用受到限制,为了提高sfe的使用效率,采用冻干样品和混合样品,以吸收水分。valverde-garcia[19]用硫酸镁为干燥剂吸收样品中的水分,以sfe提取甲胺磷;用无水硫酸镁制备蔬菜样品(硫酸镁∶样品=5∶7),用sfe提取辣椒和西红柿中非极性和中极性农药。sfe是食品农药多残留分析中具有发展前景的新技术,可以替代溶剂提取方法,但在常规分析中还未得到广泛应用。
2 测定方法色谱法仍是农药残留分析的常用方法。对于挥发性农药常用gc测定;对于挥发性差、极性和热不稳定性的农药则采用lc测定。目前,在农药残留分析中使用的方法有gc、高效液相色谱法(hplc)、气相色谱-质谱法(gc-ms)、液相色谱-质谱法(lc-ms)、sfc及毛细管电泳法(ce)和酶联免疫吸附测定法(elisa)等。fodor-csorba[20]综述了食物中农药分析的色谱方法,概括了薄层色谱法(tlc)、gc、sfc及hplc在食物样品分析中的应用;leim[21]总结了脂类食物中有机农药的分析方法;sharp[22]总结了谷物中ops、拟除虫菊酯和nmcs的提取、净化及测定方法;torres[23]总结了水果、蔬菜中农药残留的测定方法;宫田晶弘[24]用gc、gc-ms-电子轰击源(ei)及gc-离子阱质谱(itms)-化学电离源(ci)测定苹果、香蕉、小麦及大米中的41种ops、23种nmcs,并对三种方法进行了比较。色谱法在农药残留分析中发挥了重要的作用。
2.1 gc法和gc-ms法以非极性或弱极性为固定相的毛细管柱gc得到广泛使用,取代了传统的填充柱gc。gc-ms和gc-ms-ms联用技术日臻成熟,质谱法已成为农药残留分析的常用方法。由于串联质谱(ms-ms)可以减少干扰物的影响,提高仪器的灵敏度,所以ms-ms是化合物结构分析及确证的有效手段。由于gc-离子阱的串联质谱用于农药残留分析时,可得到fg水平的灵敏度,所以离子阱技术将是农药残留分析发展的趋势。lehotay[25]用sfe提取,gc-itms分析了水果、蔬菜中ocs、ops、氨基甲酸酯类农药(mcs)、拟除虫菊酯及其它农药,共46个品种。py-lypiw[26]用gc-单离子检测(msd)分析了18种ocs,最低检出量为10μg/kg;valaerd-garcia[27]用gc-msd检测了蔬菜中噻嗪酮的残留;fillion[28]用乙腈提取水果、蔬菜样品,盐析分层,活性炭柱净化,用gc-msd分析了189种农药残留,并用hplc的荧光检测法测定了10种氨基甲酸酯农药残留。hogendoorn[29]用改良方法分析了2000个水果、蔬菜样品中125种农药。miyahara[30]用sfe净化,gc-itms测定了蔬菜中五氯硝基苯(pcnb)及代谢物的残留;采用sfe与gc-itms联用检测蔬菜中六氯苯(hcb)的残留。但是,gc-itms用于常规的定量测定还有待进一步发展。
2.2 hplc法及lc-ms法对于受热易分解或失去活性的物质,不能直接或不适合用gc分析。正是由于许多有机化合物的强极性、热不稳定性、高分子量和低挥发性等原因,从而推动了液相色谱技术的进步。
农药残留分析中,通常使用c8及c18反相高效液相色谱法,而以硅胶、腈基、氨基为极性键合相的色谱柱则用于特定的分析;短柱或小口径柱可提高分析速度。除采用固定波长或可变波长的紫外检测器外,二极管矩列紫外检测器和质谱检测器可用于结构鉴定。
hplc与sfe联用可以提高分析方法的选择性,并使净化与分析过程结合,减少中间步骤造成被分析组分的丢失。hplc与ms联用研究起步于70年代,与gc-ms相比,lc-ms的衔接更为复杂,目前lc-ms联用已出现多种接口方式,如电喷雾接口(es)、热喷雾接口(ts)、离子喷雾接口(is)、大气压化学电离接口(apci)以及粒子束接口(pb)。lc与快原子轰击质谱(fab-ms)以及傅立叶变换红外光谱联用技术(ftir)在农药残留分析中也得到应用。
hplc和lc-ms广泛应用于不易挥发及热不稳定化合物的分析,是农药残留定性、定量分析的有效手段,尤其是氨基甲酸酯农药(mcs)的检测。yang[31]总结了nmcs残留分析的进展;krause[32]建立了氨基甲酸酯的荧光测定法,食物样品用甲醇提取,乙腈-二氯甲烷液液分配,活性炭-celite柱净化,反相lc分离,邻苯二醛衍生,检测限为5~50μg/kg,结果用ms确证。seiber[33]采用perfluorracyl衍生,分析了谷物中的氨基甲酸酯;lau[34]用trifluoroacetyl衍生分析了谷物中的混杀威;bakowski[35]用heptafluo-robutyryl衍生,用gc-eims测定了肝组织中10种苯基-n-甲基氨基甲酸酯;ali[36]对牛肉、猪肉和家禽组织的氨基甲酸酯进行分析。liu[37]等用lc-ms对水果、蔬菜中的涕灭威、增效砜等19种农药进行检测,检测限为0.025~1mg/kg。newsome[38]比较了lc-apci-ms和lc-柱后衍生荧光法测定食品中nmcs,在10~100μg/kg范围内,两种检测器的检测结果良好,但由于两种均为非特异性检测器,都存在基质干扰,为了准确测定含量,应使用高分辨的ms进行确证。
2.3 sfc方法sfc是以超临界流体为流动相的色谱方法。超临界流体既具有液体的强溶解性能,适合于分离挥发性差和热不稳定的物质;又具有气体的低粘度和高扩散性能,传质速度快,使得分析速度提高;同时,sfc可以使用gc或hplc的检测器以及与ms、傅立叶变换红外光谱仪(ftir)联用。毛细管超临界流体色谱(csfc)的进展,促进了sfc技术的进步。csfc-ms是近年来发展的联用技术,由于csfc克服了gc和lc的不足且具有二者的优点,所以csfc-ms联用较gc-ms和lc-ms联用有更多的优越性。csfc-ms主要用于大分子量、热不稳定的复杂混合物分析,尤其对热不稳定的物质,不能用gc直接分析,而lc的选择性和灵敏度又不够,如采用csfc-ms,可较方便地分离检测。农药中含有s、p等杂原子时,极性较强,用gc和lc难于分析,痕量分析尤为困难。采用cs-fc结合选择性强的检测器,如fpd、npd、ecd等,是农药痕量分析的理想方法。在co2中添加1%甲醇作为改性剂,使极性农药得到很好地分离,消除了色谱峰的拖尾。但是农药残留分析中,sfc主要用于非极性或弱极性的物质,如何分析极性物质,将是今后的研究方向[39]。
2.4 tlc方法tlc无需特殊设备,简便易行,可同时分析多个样品,多用于复杂混合物的分离和筛选。tlc除用特殊的显色剂观察斑点颜色和用rf值定性外,与其它技术的联用不仅可以定性,而且可对样品中被分离的一种或多种成分进行定量分析。80年代发展起来的高效薄层色谱法(hptlc)与扫描技术结合,是一种易于建立和掌握的半定量技术。欧盟国家采用自动化多通道展开技术,用hptlc定量筛选了饮水中256种农药残留。
2.5 ce方法由于ce具有分离效率高、快速、样品用量少等特点,近年来得到了迅速发展,各种分离模式相继建立,高性能的商品仪器不断推向市场。对于无电荷的分子,开发了胶束电动色谱法(mekc),拓宽了ce的应用范围。毛细管电泳与质谱联用(ce-ms)可用于谷物和其它基质中带电荷基团的农药及其代谢物残留检测。ce可与原子分光光度法联用[2],如与原子吸收分光光度计(aas)、电感耦合等离子体-原子发射光谱仪(icp-aes)和icp-ms联用。cancalon[40]综述了ce和ce-ms在农药残留分析中的应用。
2.6 生物技术生物技术在农药残留分析中的应用不断增加,尤其是乳制品工业[41]。生物技术包括免疫测定法、生物测定法和生物传感器技术及免疫亲和色谱法。免疫测定法取决于抗体与底物的相互作用,目标物与抗体结合后,酶促反应产生颜色变化,用比色法测定目标物浓度。kramer[42]总结了生物传感器和免疫传感器的构件、技术特点及其应用。
抗体与抗原的特异结合为农药残留分析提供了技术保证,许多市售试剂盒的应用,使免疫测定成为各类农药残留检测的有效手段,使农药残留分析时间缩短,操作人员劳动负荷量减少。免疫方法常与其它技术联用[43],如elisa与传统的提取和净化方法、sfe、hplc及gc-ms联用;免疫亲和色谱法与ms联用以及在机器人辅助下自动的免疫化学方法都有应用报道。有报道[41]用sfe-elisa分析了大麦中杀螟硫磷、甲基毒死蜱及甲基嘧啶磷;用hplc-elisa测定水果、蔬菜中噻菌灵。由于免疫分析成本低、快速、可靠,且传感器灵敏度高,并有自动化装置,因而广泛用于农药残留的监测及人与环境接触等研究。
3 结 语
随着各种新技术的应用,农药残留分析方法日趋系统化、规范化,并向小型化、自动化方向发展。同时,由于在线联用技术可避免样品转移的损失,减少各种人为的偶然误差,因此将是农药残留分析方法研究的重点。

3. 什么是短柱效应

轴心受压普通钢筋短柱与长柱的破坏形态不同表现在:指稿本质不同、过程不同。

1、本质不笑祥同

长柱的破坏为弯曲破坏,受拉钢筋早一步屈服于受压区混凝土极限压应力,可察觉发展过程,属于延性破坏。

短柱超载时,因弯曲效应极小,当柱子腰部无足够箍筋约束其横向膨胀时,致使混凝土产生的拉应力超过其抗拉强度极限而脆裂,崩溃于碰逗搏一瞬之间,属于脆性破坏。

2、过程不同

轴心受压短柱:无论受压钢筋咋构件破坏时是否屈服,构件的最终承载力都由混凝土压碎来控制。在临近破坏时,短柱四周出现明显的纵向裂缝,箍筋间的纵向钢筋压屈外鼓,呈灯笼状,以混凝土压碎而告破坏。

对于轴心受压长柱,破坏时受压一侧产生纵向裂缝,箍筋之间的纵向钢筋向外凸出,构件高度中部混凝土被压碎。另一侧混凝土则被拉裂,在构件高度中部产生一水平裂缝。



短柱效应相关例子

短柱效应,一般而言以学校宿舍最为典型;发生短柱效应的原因在设计之初,视窗台为非结构墙,在应力分析时未将其考虑在内,把被窗台围束的柱以一般柱当做应力分析而忽略掉该柱真正的高度(短柱刚度大韧性差)因此每逢地震发生后常造成严重的剪力破坏情形。

一般人会误解为短柱就比较容易受到地震破坏,其实是因为结构设计师在结构设计时,未将墙考虑在内,以至于结构设计时柱的长度与实际完成的柱高度有大小的差别,才会有“短柱效应”,事实上只要结构设计师在结构设计时有考虑到这个因素就可以避免。

4. 什么是框架结构_高层框架结构短柱的抗震设计分析

【摘 要】伴随着当前社会技术的不断发展,高层建筑结构不断的涌现而出,在高层建筑结构中框架结构的施工应用已成为当前建筑工程施工重点。由于高层框架结构自重大,再加上容易受到地震等因素的影响,容易出现构建弯力值的变更缺陷,造成偏差和各种质量隐患。本文就高层框架结构短柱的抗震设计要点阐述,针对其中存在的各种问题和影响因素提出预防措施。
【关键词】高层框架结构;短柱;轴力 抗震设计
在当前建筑工程中,层高一定的情况下,为了提高延性而降低轴压比则会导致结构短柱的横截面增大,并且随着高层建筑施工层高的增高,出现轴压比较小的截面越来越多,成为高层框架结构中的主要稳定性能分析因素。在高层框架结构短柱设计中,为了满足规划对轴压的要求,柱子在设计中通常采用截面较大,这就容易形成短柱甚者是超短柱现象。在建筑工程短柱的使用中,延性差是众所周知的笑含宽缺陷问题,尤其是在各种超短柱形式中,几乎不存在延性因素,这就使得在建筑工程遭受到本地区地震的影响的时候,容易发生各种剪力破坏的影响和制约因素,造成整个结构的破坏现象。为了避免高层结构中短柱的问题和因素,在施工中就需要采用一些构造措施和方法进行处理,提高短柱的延性和抗震性。
1、高层框架结构的短柱的形成原因
高层框架结构在当前的建筑工程被广泛的应用,其在结构设计的时候要保证建筑结构安全的衡量标准,在基础设施的分析和应用中要进行严格的设置,确保框架结构中轴压比能够保证框架结构组合的完整。高层框架结构中轴压比是影响框架柱破坏形态和延性的重要指标,在设计中一般都采用地震作用的组合轴力作为主要的参考依据,柱截面宽和高高层框架结构自重很大,再加上在应用中地震作用的不断促进,形成在组合轴力设计和应用中弯构件形式存在严重的误差和缺陷。在压弯构件中,辅压比加大,这就意味着截面上层各个区域位置的影响因素逐步提高,从而造成压力值的不断增大方式。为了避免脆性破坏,只有降低轴压比,在设计短柱的轴力中要通过混凝土的性能分析,严格按照压力值进行分析,确保柱截面高度的良好应用。另外,高层框架结构图书馆的书库、层高较低的储藏室、地下车库等由于使用荷载大,层高较低也会产生短柱或极短柱。
2、高层框架结构的短柱的判定
设计图纸是建筑工程施工中的基础,更是确保施工良好有序进行的关键因素。在高层建筑应用中,框架结构的短柱设计和分析是提高其质量的重点。由试验可知,影响框架柱破坏形态的主要因素是剪跨比。剪跨比是反映柱截面承受的弯矩与剪力相对大小的一个参数,短柱端部截面的弯矩和剪力短柱截面高度柱的剪跨比剪跨比碰亮X>2时,称为长柱,一般会出现弯曲破坏剪跨比1.5≤2时,称为短柱,多数会出现剪切破坏,当提高混凝土强度或配有足够的箍筋时,可能出现具有一定延性的剪压破坏。剪跨比h<1.5时,称为极短柱,一般发生脆性的剪力斜拉破坏,抗震性能不好,设计时应当尽置避免这种极短柱,否则需要采取特殊措施,慎重设计。
3、高层框架结构的短柱的处理办法
我国是一个多震的国家,根据我国地震的情况及抗震设计的传统习惯,提出了“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三水准抗震设防目标。为了达到中震可修、大震不倒的目地应使框架柱具有一定的延性。在地震水平荷载作用下,框架柱的短柱和极短柱大都发生剪切脆性破坏,应尽量避免短柱和极短柱,有特殊情况不能避免的应采取以下措施。
3.1 箍筋加密方式
抗震等级:是设计部门依据国家有关规定,按“建筑物重要性分类与设防标准”,根据烈度、结构类型和房屋高度等,而采用不同抗震等级进行的具体设计。以钢筋混凝土框架结构为例,抗震等级划分为四级,以表示其很严重、严重、较严重及一般的四个级别,即一、二、三、四级四个等级配置复合箍筋、螺旋箍可以对核芯区混凝土形成良好的约束作用,应沿全高加密,来提高柱的抗剪承载力和延性,达到改善抗震性能的目地。加密区箍筋的最大间距及最小直径。 框架梁柱节点作为梁的支座本身属于柱的一部分,在当前设计和应用是关注的重点。在工程实践中,多层框架设计上一般都取梁板砼与柱砼强度等级相同;若原设计图纸上标明的柱与梁板砼强度仅相差5MPa,一般也会在图纸会审时将梁板砼强老宽度等级改为与柱相同。这种情况的禁锢加密需要针对梁板一起分析,并且注意加固和加密的各个环节。
3.2 配置“X”筋
通过将部分纵筋沿柱对角线方向成斜向交叉配置,使部分纵筋内移并使粘结应力分布到混凝土内部,形成“x”筋配置这样既可以避免密排纵筋造成的排列困难及可能引的粘结破坏,又可使“x”形纵筋承担一部分剪力,从而避免柱发生剪切破坏。
3.3 采用分体柱
钢筋混凝土分体柱技术就是在柱中沿竖向用预制混凝土分隔板将短柱分为2或4个柱肢组成的分体柱,分体柱的各柱肢分开配筋。试验表明:采用分体柱的方法虽然使柱子的抗剪承载力基本不变,抗弯承载力稍有降低,但是使柱子的变形能力和延性均得到显着提高,其破坏形态由剪切型转化为弯曲型,从而实现了短柱变“长柱”的设想,有效改善了短柱尤其是极短柱的抗震性能,分体柱方法已在实际工程中得到应用。
3.4 采用钢骨混凝土柱
钢骨混凝土住由钢骨和外包混凝土组成,钢骨通常采用由钢板焊接拼制或直接扎制而成的工字形、口字形、十字形截面,使柱的抗压承载力大大提高,从而有效地减小柱截面尺寸;钢骨翼缘与箍筋对混凝土有很好的约束作用,使混凝土的延性得到提高,加上钢骨本身具有良好的延性和抗剪承载力,使柱具有良好的延性及消耗地震能量的能力。
3.5 采用钢管混凝土柱
钢管混凝土柱是由混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料。由于钢管内的混凝土受到钢管的侧向约束,使得混凝土处于三向受压状态,从而使混凝土的抗压承载力和极限压应变得到很大的提高,混凝土的延性得到显着改善,同时抗剪承载力和抗扭承载力也大大提高,通常柱截面可比昔通钢筋混凝士柱减少一半以上,消除了短柱,并具有良好抗震性能。对短柱的抗震设计的研究是高层框架结构抗震设计的重要组成部分,工程技术人员应在这方面多加重视,才能把地震灾害造成损失降到最低。
4、结束
在当前建筑结构设计的过程中,随着高层建筑框架结构应用的日益广泛,其在设计中各种设计措施和设计应用措施越来越复杂,在设计的过程中要充分的利用当前各种技术手段和利用方式进行施工和设计,针对框架结构中短柱的各种因素综合分析处理,结合抗震需求参数探讨。设计师在设计中要明确自己的责任,提高对结构设计质量安全问题的辨别能力,综合以往对短柱设计中所应用的资料和经验严格设计,使得建筑结构设计能够满足社会发展需求,提高建筑结构质量安全。

5. 易伟建的科研成果

混凝土路面板相似理论与损伤诊断研究,国家自然科学基金项目;
钢筋混凝土框架结构损伤诊断与机理研究,国家自然科学基金项目;
钢筋混凝土框架结构抗倒塌性能与综合抗灾设计研究,国家自然科学基金项目;
近场地震作用下高层钢筋混凝土框架结构抗震性能研究,国家自然科学基金项目;
钢筋混凝土平板结构抗倒塌性能研究,国家自然科学基金项目;
混凝土结构健康监控与损伤机理研究,高等学校博士学告腔科点专项基金;
现代结构拟动力地震模拟协同试验方法与系统,国家自然科学基金重点项目(第二负责人) 冷拔低碳钢丝非预应力混凝土构件应用研究,1989年,湖南省科技进步四等奖;
电液伺服结构试验系统闭环数控的研究与应用1992年,湖南省科技进步二等奖;
设有钢筋混凝土构造柱的网状配筋砖墙结构性能研究,1993年,湖南省科技进步二等奖;
冷轧带肋钢筋应用技术开发与推广,1996年,湖南省科技进步一等奖;
无粘结预应力混凝土框架结构的抗震性能研究,1996年,湖南省科技进步二等奖;
子结构技术及其在高层结构动力试验及分析中的应用,1996年,机械部科技进步二等奖;
高效预应力混凝土叠合结构体系受力性能和推广研究,1997年,湖南省科技进步二等奖;
斜拉桥小曲率半径环向预应力体系试验研究及扒友差应用,2001年,湖北省科技进步三等奖。 [1]张望喜,易伟建,王力力,黄亮雄,文双武,.连续梁桥拓展多跨双曲拱桥的分析与控制[J].建筑科学与工程学报,2010,(1).
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[187]王长新,易伟建.带刚臂梁—柱特征值分析及损伤识别研究[J].湖南大学学报,1995,(4).
[188]周先雁,沈蒲生,易伟建.混凝土平面杆系结构破损评估理论及试验研究[J].湖南大学学报,1995,(4).
[189]易伟建,王长新,沈蒲生.混凝土工程结构振动测试实例及分析[J].湖南大学学报,1995,(4).
[190]沈蒲生,易伟建,王长新.混凝土结构破损评估的动力学方法及应用研究[J].湖南大学学报,1995,(1).
[191]王长新,沈蒲生,易伟建.剪力墙结构在地震作用下的非线性分析[J].湖南大学学报,1994,(6).
[192]易伟建,.冷拔低碳钢丝混凝土双向板的试验研究[J].工程力学,1988,(3).

6. 反相硅胶柱中金属含量过高

反相硅胶柱中金属含量过高反相色谱柱的影响因素-分析行业新闻
反相色谱柱填料主要以硅胶为基质,在其表面键合非极性的十八烷基官能团(ODS)称为C18柱,其它常用的反相柱还有C8,C4,C2和苯基柱等。另外还有离岩明子交换柱,GPC柱,聚合物填料柱等。反相色谱柱的...
分析测试网络网2021-01-04
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作者:李成森学位:医学硕士学校:延边大学院系:医学院专业:生药学
利用正相硅胶柱、反相硅胶柱、葡聚糖凝胶柱等柱层析方法,从肾炎草二氯甲烷提取物中分离得到 4 个化合物,通过波谱分析(1 H-NMR、13 C-NMR)和物理化学方法鉴定了 4 个化合物分别为:邻苯二...
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金属污染:有时清洗硅胶反相固定相需使用特殊的技术,如在早期硅胶键合相生产中,使用 高金属氧化物含量的硅胶,金属离子会吸附在键合相表面,此时可使用 0.05mol/EDTA 冲洗,将金属离子螯合,...
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方法应用正、反相硅胶柱色谱以及制备型薄层色谱(PTLC)和Sephadex LH-20等多种方法分离纯化,运用NMR和MS等波谱解析化合物的结构。结果共分离鉴定了12个已知化合物,它们分别为乌苏酸Ⅰ、齐墩果酸...
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通过高效液相色谱检测不同产地华中五味子中五味子酚的含量,选择高含量产地的样品提取物通过正、反相硅胶柱层析法进行纯化。[方法]采用95%乙醇热回流对华中五味子中的化学成分进行提取,通过高效液相色谱检测不同产地华中五味子中五味子酚的含量,选择高含量产地的样品提取物通过正、反相硅胶柱层析法进行纯化,从中制备出...
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作者:郑春梅学位:医学硕士学校:延边大学院系:医学院专业:生药学
利用各种柱层析方法包括正相硅胶柱、反相硅胶柱、高效液相色谱仪等手段,从暴马丁香茎皮乙酸乙酯提取物中分离得到 6 个化合物,进一步通过波谱分析方法(1 H-NMR,13 C-NMR,1H-1H COSY,HMQC,...
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反相色谱柱的影响因素-资讯-分析测试网络网wiki版
反相色谱柱填料主要以硅胶为基质,在其表面键合非极性的十八烷基官能团(ODS)称为C18柱,其它常用的反相柱还有C8,C4,C2和苯基柱等。另外还有离子交换柱,GPC柱,聚合物填料柱等。反相色谱柱的...
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方法利用正相硅胶柱色谱、中低压制备色谱仪、反相硅胶柱色谱、Sephadex LH-20凝胶柱色谱、制备高效液相色谱等分离方法从北重楼根部70%乙醇提取液的正丁醇萃取物中分离得到单体化合物,根据其理化...
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7. 如何分析个股“长阴短柱”战法

长阴短柱
个股的阴线战法具有独创性,尤其是把长阴短柱从质量上分为乎祥“无底长阴短柱”和“有底长阴短柱”真是神来之笔!根据这一理念对一幅K线图进行走势分析,使人有豁然开朗之感。
“有底衫肆长阴短柱”体现出主力操盘的主动性,精确性。主力主动性的战略撤退必然蕴含着后市的战略反攻。如是则增加了我们操作该股的底气,剩下的就是确定介入时机了。两组涨停密码:其一,长阴短柱群+百日低量群+精准谷底线==次日涨停;其二,长阴短柱群+百日低量群+倍量探左峰+单岁塌搏枪小霸王==涨停不商量。当然我们根据不同的涨停基因还可以找到不同的涨停密码。需要注意的是长阴短柱的出现有两种不同的市况,一种是主力根据大盘环境而进行的战略性撤退,另一种是主力根据操盘需要进行的主动洗盘。这两种情况使用的基因和操作方法是有区别的

8. 建筑结构设计中短柱延性

建筑结构设计中短柱延性

在日常学习、工作生活中,大家都写过论文吧,借助论文可以达到探讨问题进行学术研究的目的。相信写论文是一个让许多人都头痛的问题,下面是我帮大家整理的建筑结构设计中短柱延性论文,仅供参考,希望能够帮助到大家。

对于短柱而言,其抗弯承载力与抗剪承载力要大很多,所以在地震作用下,抗剪承载力如果受到破坏后,抗弯强度再大也都无法发挥出来。

摘要:

随着社会经济的发展,高层建筑在诸多城市建设中不断涌现出来。在对高层建筑进行设计的时候,多数设计都可以采用计算软件进行设计,降低了设计人员的工作量,但还有一部分工作需要设计人员进行操作,即按照软件计算结果计算建筑的受力状态,对建筑结构构造措施进行设计。本文主要针对高程建筑中短柱延性设计的提升进行分析和研究。

关键词:

高层建筑;结构设计;短柱延性;分析

在高层建筑建设中,短柱的应用已经比较普遍,而在层高设计一定的情况下,为了使建筑延性提高,需要增加柱截面积,降低轴压比,轴压比越小,柱截面积越大。所以,在高层建筑结构设计中,为了对轴压比限值进行满足,往往需要将柱的截面积提高,出现短柱构造,甚至是超短柱构造。而在抗震性能的要求下,短柱要求具有足够的抗震性能,需要将短柱延性进行提高,本文也针对建筑结构设计中延性提高的方法进行分析。

1、确定短柱的方法

根据相关要求,短柱的定义为柱子净高(H)比截面高度(h),即H/h≤4时,将该柱称为短柱,在建筑施工中,施工技术人员对短柱进行判定的时候多数都按照该判定方法来确定。该判定方法用到的参数只是层高与柱截面的关系,而对柱本身的内力关系没有应用。而按照材料力学、结构力学理论,根据剪跨比(λ)也可作为短柱的衡量依据,即λ=M/Vh≤2时,该柱也为短柱,但是与层高与柱截面的关系下的H/h≤4的短柱判定方法相比,在这一条件下,λ的取值未必小于2,即不一定是短柱。在多数设计中,设计人员都采用H/h≤4来判断短柱,主要依据的原理包含以下几个方面:首先,λ=M/Vh≤2;其次,因为框架柱反弯点多数都已交接近柱中点,因此M取值为0。5VH,则此时λ≤2,即H/h≤4。但是在高层建筑中,由于柱、梁线刚度比较小,特别是建筑底部基层,柱体嵌固的影响比较大,并且柱受梁的约束弯矩较小,反弯点高度大于柱高的一半,甚至反弯点不存在,此时如果仍采用H/h≤4来判断短柱是不合理的,应该采用λ=M/Vh≤2进行判定。如果反弯点没有在柱中点,那么柱上部与下部截面弯矩值是不同的,即Mh≠Mt。

所以,上部与下部的剪跨比也不同,即λh=Mh/Vh≠λt=Mt/Vt。这个时候,对短柱进行判断时,采用哪一个截面剪跨比判断,是一个重点考虑的问题。经过分析研究,认为取二者中的较大值作为判定短柱的依据,即λ=max(λh,λt),其原因包含以下方面:第一,框架柱可看做一个连续梁,受定值轴压力,柱高(Hn)类似于连续梁的剪跨,相关试验研究显示,连续梁剪跨消者早一定时,在截面下部、上部配置同样的纵筋,在弯拿雀矩较大的区段会出现剪切破坏;第二,在框架柱中,弯矩较大的区段也会发生临界斜裂缝。实际上,在连续梁剪跨或柱高范围内,在弯矩较大的区段上会出现最大剪跨比。

随着剪跨比的增大,钢筋混凝土构件的抗剪力会降低。因此,在相同条件下,弯矩较小区段的抗剪承载力要比弯矩较大区段的抗剪承载力要大。在荷载作用下,弯矩较大区段上发生剪切破坏的可能性大于弯矩较小区段。所以,将上端和下端截面中剪跨比较大的值作为判断短柱的剪跨比值,是符合要求的。通常而言,位于高层建筑底部基层中框架柱的反弯点都是位于柱上部的,即Mb>Mt。

这个时候,对短柱进行判定的时候,可按照以下公式进行,式(1):Hn/h≤2/yn,式中,Hn表示n层柱的净高。yn表示n层柱的反弯点高度比,按照几何关系,可知:yn=1/(1+ψ),其中,ψ=Mt/Mb,0≤ψ≤Hn。如果反弯点出现在柱的中点,则有ψ=1,yn=0.5,则式(1):Hn/h≤4;如果反弯点在柱上端,则ψ=0,嫌模yn=1,则式(1):Hn/h≤2;如果不存在反弯点,则可直接按照最大弯矩作用截面的剪跨比λ=M/Vh≤2进行判断。通常而言,计算过程中,可对反弯点高度比yn按照D值法进行确定,然后根据式(1)计算对是否属于短柱进行初步判断。

2、提高短柱延性的措施

2.1使用钢管混凝土柱

在薄壁圆形钢管内填入混凝土构成的结构即为钢管混凝土。钢管对混凝土产生侧向约束力,混凝土处于受压状态,混凝土的抗压强度及极限压应变能力都得到提升,特别是对高强度混凝土延性的改善效果非常明显。除此以外,结构中钢管不但发挥了横向箍筋的作用,也发挥了纵筋的作用,管径与管壁厚度比值小于90,类似于混凝土配筋率超过4.6%,明显超出抗震要求中混凝土配筋率要求。

由于此类结构的抗压强度与抗变形能力非常好,即便是在高轴压比下,受压区都不会出现先破坏的现象,与钢柱相比,也不会出现屈曲失稳情况。所以,为了对截面转动能力进行控制,对轴压比限值不需要限定。钢管混凝土单支柱承载力计算可用公式(2)计算,式(2):承载力≤Φ1ΦeNθ,式中,θ表示套箍指标,值域[0。3,3]。根据式(2),在套箍指标选择合适的情况下,使用高强度混凝土可使柱子的承载力大大提高,且柱截面可大大降低,比普通钢筋混凝土柱至少降低一半,消除了短柱,抗震性能能够大大提高。

2.2使用钢骨混凝土柱

将混凝土外包于钢骨即可构成钢骨混凝土柱。一半情况下钢骨的类型包含十字形截面、口字形截面和工字形截面集中,和钢结构对比,钢结构构件局部可能出现屈曲,而钢护混凝土柱由于钢构件外部包裹有混凝土,不会发生屈曲现象,柱子的整体强度得到了加强,钢材的强度可以有效的发挥出来。而且与一般钢结构柱相比,采用钢骨混凝土结构可降低一半以上的钢材用量。而与混凝土结构相比,由于钢骨的存在,使柱子的承载力大大提高,柱的截面积也有效的降低,由于混凝土在钢骨翼缘及箍筋作用下受到约束,提高了混凝土的延性,柱的延性与耗能能力都得到加强。该结构类型中,对混凝土与钢材的优势都得到了最大限度的发挥,具有延性好、截面小、自重轻等优势,在高层建筑中的应用对抗震性能可有效的改善。

2.3使用分体柱

对于短柱而言,其抗弯承载力与抗剪承载力要大很多,所以在地震作用下,抗剪承载力如果受到破坏后,抗弯强度再大也都无法发挥出来。所以,可将短柱的抗弯强度人为性的降低,使其略低于抗剪强度即可,在地震条件下,柱子抗弯强度受到发挥出现,呈现延性破坏作用。为了使抗弯强度降低,在柱中可沿竖向设置缝隙,将短柱一分为二或四部分,构成分体柱,各分体柱均单独配筋,在分体柱之间设置连接缝,使各分体柱的初期刚度增加。相关研究显示,分体柱与整体柱相比,抗剪能力基本一致,抗弯承载力降低,这就使柱子的变形能力与延性都得到了提升,由原来的抗剪型破坏形态转变为弯曲型破坏形态,也将短柱消除,变为分体长柱,对剪跨比λ≤2时的抗震性能有效的进行了改善。

3、结语

对短柱进行判断时,采用剪跨比λ≤2作为判断依据,要将短柱的截面尺寸尽可能的减小,使短柱的承载能力尽可能的提高,对短柱的延性采用各种方法进行提升,有效的提高短柱的抗震性能。在实践中,钢管混凝土、钢骨混凝土等结构类型,对短柱的承载能力提升效果非常显着,而分体柱在改善短柱抗震性能方面效果非常好。在高层建筑中的应用,也有效的减少了建筑底部几层结构中短柱及超短柱的出现,避免了因短柱脆性破坏造成的建筑抗震性能下降的问题出现。

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[2]谢国.试论高层建筑框架结构的延性设计[J].河南科技,2013(13):166+170.

【拓展内容】

建筑结构实习报告

我的建筑结构实习大致分为两部分:一是参观各种已投入使用的建筑,以此了解各种结构的分类和其不同的特点,二是参观建筑建设工地,了解如何将设计图通过施工做成实体的建筑。通过参观学习使我们对建筑施结构和施工有了初步的认识,这对我们将来的学习和实践起了提示了向导的作用。现在我将为实习的两个部分分别做总结。

一、参观认识各种建筑的结构

建工实验室是一座外表比较老式的工业厂房建筑,采用的是排架结构,通过老师的讲解我们知道,建筑的结构可用不同的分类标准进行分类,例如按照材料可分为:混泥土结构,砌体结构,钢结构,木结构,竹结构等,按照受力的不同又可分为:排架,框架,网架,拱,桁架等结构。实验室所采用的排架结构有施工方便的优点,一般用预制的构件,多用于建设一层的厂房。

实验室的顶部采用了预制钢筋混凝土行架梁和混凝土板,这种构造既笨重又限制了梁的跨度,现在已经被广泛使用的钢桁架和钢板所取代,我们可以看到,为了减轻混凝土预制结构的自重,实验室内的梁都在中部做成了工字型,挖去了多余的混泥土,减轻了自重。

其两侧柱子是典型的工业厂房的柱式,上部有牛腿,用于安装吊车的轨道,同样,在中部做成工字型,并且为了增加稳定性,在两柱之间间隔设立了柱间支撑;另外在吊车轨的侧面,还增加了其与立柱的横向连接,因为在吊车的使用过程中,吊车的水平移动会产生水平荷载。

实验室的宽面也各设计了两根抗风柱,这些抗风柱和每隔一段距离设的梁使墙能有足够的刚度以抵抗强风的荷载。

然后是建筑节能实验室,这是一栋框架结构的砖混建筑。

框架结构是由基础、柱、梁、板组成的单层、多层建筑以及框架和剪力墙或框架与筒体组合的高层建筑,它们之间的连接是固接或称刚接,和建工实验室的排架结构不同,框架结构建筑的最优楼层在15—16层左右,而且框架结构在施工在多为现浇施工,而不是预制吊装。另外查找资料我知道:框架结构由梁柱构成,构件截面较小,因此框架结构的承载力和刚度都较低,它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁,楼层越高,水平位移越慢,高层框架在纵横两个方向都承受很大的水平力,这时,现浇楼面也作为梁共同工作的,装配整体式楼面的作用则不考虑,框架结构的墙体是填充墙,起围护和分隔作用,框架结构的特点是能为建筑提供灵活的使用空间,但抗震性能差。

房屋的框架按跨数分有单跨、多跨;按层数分有单层、多层;按立面构成分有对称、不对称;按所用材料分有钢框架、钢筋混凝土框架、预应力混凝土框架、胶合木结构框架或钢与钢筋混凝土混合框架等。

建筑节能实验室的楼板是预制的钢筋混泥土板,这是一种单向板,通过老师讲解,我们了解到,各种板材可以根据其长宽比分为单向板和两向板,而长宽比的值在弹性理论和塑性理论是不同的,弹性理论为,塑性理论为,单向板在使用上只能在一个方向加以支撑,两向板则相反。

接下来我们参观汽车实验室,这是一栋钢结构的建筑。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大,故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜;材料匀质性和各向同性好,属理想弹性体,最符合一般工程力学的.基本假定;材料塑性、韧性好,可有较大变形,能很好地承受动力荷载;建筑工期短;其工业化程度高,可进行机械化程度高的专业化生产;加工精度高、效率高、密闭性好。其缺点是耐火性和耐腐性较差。

在设计钢结构时,特别要考虑材料的失稳问题,因此在汽车实验室内的钢材上我们看到,每隔一段小距离,工型钢的腹板上就会加一道肋,以此解决稳定性问题。钢结构的施工一般是工厂预制各种构件,然后在施工现场拼装,拼装的连接方式有焊接,螺栓和铆接三种,其中焊接容易锈蚀,螺栓连接是强度上最高的,所以在对剪力荷载有较高要求的连接处,都使用了螺栓来加强,例如横梁和立柱的连接处。

最后我们参观了体育馆,了解桁架结构的特点,桁架是由许多杆件两端用销钉联结起来而组成的几何形状不变的结构。桁架中所有的杆件都在同一平面内的称为平面桁架,否则称为空间桁架。由于桁架结构使用材料比较经济,桁架本身重量轻,而且桁架的每根杆件只受拉伸或者压缩,所以能充分发挥材料的作用。像体育馆这种大型建筑,采用桁架结构可以节省花费并满足荷载要求。

二、参观建筑建设工地

我们参观了学校在建的十四层科技楼。当我们到达集合地点时,我看到同学们头上都戴着工程帽;同时工地的生活区与施工区的门上也写着:不戴安全帽者不得进如施工现场;当然在科技楼结构主体外面的防护网上也写着标语:安全责任,重于泰山;由此可见在建筑施工当中首先要注意的问题就是安全问题。过去由于生产企业不重视民工安全造成了很多工伤和死亡事故,这些事故给工人和企业带来了很大的损害!同时,为了确保施工能顺利进行和施工的安全,工地是要用砖墙围护起来的,只有建筑施工的各种车辆和内部人员才可以出入,我们实习也要经过他们的同意呢!

进到施工区,我们一眼就看到了科技楼的结构主体,当时结构主体给我的感觉就是不像建筑和不好看。这个可能是因为它和我所看到的过的已经建好并投入使用的楼不同。主体前面有个很大的场地,这个场地是堆放建筑材料用的,可以看到所堆放的建材主要是钢筋,没有水泥、砂、石之类的建材,这是因为现在已经都采用了成品混凝土来浇筑结构了。这样可以保证混凝土的质量,减少施工浪费和降低生产成本。在钢筋堆放区我们可以看到不同型号的钢筋是分开放的,而且还在其前面标明钢筋的型号和进场时间等信息。

我们跟着现场管理员上了楼,我们踏上用钢管和铁网搭接成的梯子,开始觉得很危险,四周都有伸出来的钢管或铁条。二三楼的模板和支架已经拆了,我们可以清楚地看到支撑上部重量的柱子很大,大到使我们都觉得层高变小了。在承重柱的四周有很多构造柱,它们是用来加大墙的强度的,以避免因墙身过长导致容易坍塌。一路上去,我们看到上面几层楼板的支架还没有拆,这些支架是用钢管和模板组成的,钢管很密,可见要承受完全没有强度的混凝土板和梁需要很大的支撑力。

上到第十层,我们看到工人们还在绑扎钢筋,柱和梁的钢筋已经绑扎好并放到了模板预留的槽里。我观察了其中的几条梁和柱,就像老师说的:梁的下部是首力筋,主梁有九条,次梁有六条;上不是架立筋,主梁和次梁也不同;受力筋和架力筋之间用箍筋绑扎。而柱子就不一样了,三四条梁要交汇于柱,就必然要使梁的钢筋穿过柱子,这样使得柱头的钢筋十分密集,同时浇筑混凝土时也要注意密实。板的配筋一般有受力筋和架力筋,受力筋在下方,分纵横两路;架力筋在上方,也是纵横两路放着。摆好的钢筋就要用铁丝绑扎好,为了保证面筋不被踩低下去,还要用马蹄筋将其抬高。在看板筋时我们发现连同钢筋一起铺设的还有电线管,这是电专业和结构专业合作的一个体现。

我们的现场参观时间很有限,只看到了工人在布置板筋,没有看到他们浇筑柱梁板,砌筑砖墙以及其它的施工情景,所以认识也是很片面的,这个只能作为我们对施工的感性认识吧!

小结:

在实习中我们的确接触了不少实际应用的东西,但离实际水平较高的生产方式和比较先进的技术还有很大的差距。我发现我们看到的生产工艺都是不算先进的,就像我们看录像的支模方式在科技楼还没有用上,而人家在八十年代初就已经开始使用了,这可能是因为施工单位的物资匹备不足,但先进的生产工艺确实可以提高施工进度和生产质量。

从建筑发展的趋势来看,钢结构越来越受到人们的重视和肯定,研究钢结构的受力和增强钢结构的耐火性是一个亟待深入的课题。

当然我们还是要立足于钢筋混凝土结构的学习,通过学习和实践使我们对建筑的构造有更深入的了解,并且不能忽视某些可能发生的隐患,以确保我们建造的高楼真正地能应付各种紧急情况。

建筑结构实训心得体会

实习目的:

通过这个星期的实习,让我们认识课程中所提到的一些结构及构件。弄懂一定的实际知识,并认识到实际工程中所遇到的一些问题及解决的方法。让我们将课本上生硬的知识实际化,为以后的设计课程奠定一定的基础。

实习内容:

在参观公共建筑时,了解了它的房屋内部,公共建筑的停车场中所涉及到的一些构件上的问题,由于此建筑并不需要很大的开敞空间,所以采用的是剪力墙结构,地下一层的柱子布置地较为粗大但并不密集所以给人的空间感觉并不拥挤,随同的设计人员向我们讲解了底层的管道布置和分类,并讲解了消防管道及生活用水管道等管道如何设置。说明了伸缩缝、施工缝、沉降缝的形成和处理方法。

比如说混泥土的裂缝原因:裂缝的原因混凝土中产生裂缝有多种原因,主要是温度和湿度的变化,混凝土的脆性和不均匀性,以及结构不合理,原材料不合格,模板变形,基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,在表面引起拉应力。后期在降温过程中,由于受到基础或老混凝上的约束,又会在混凝土内部出现拉应力。气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力。

当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。许多混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢,但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不周、时干时湿,表面干缩形变受到内部混凝土的约束,也往往导致裂缝。通过讲解详解了我们的一些疑问。同时老师也向我们指出了此建筑外部设计不合理的地方如:设备平台过窄,阳台错落的设计容易造成污水下渗等,提醒我们以后做设计注意的地方。

进入房屋内部参观了内部房屋的功能分区,随同人员,并告诉了我们在建筑设计时的误区及易错点,让我们知道以后建筑设计时要注意对卫生间电梯间及楼梯的处理。在那里,首先我们现场观看施工工人对于地基的开挖过程,知道影响地基的深度的原因,及我们贵州地区打地基时所要涉及和注意的一些问题。然后参观了那里的二期工程,该工程采用的是框架———剪力结构,它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,吸取了各自的长处,既能为建筑平面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙,构成灵活自由的使用空间,满足不同建筑功能的要求,同样又有足够的剪力墙,有相当大的刚度,框剪结构的受力特点,是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式,所以它的框架不同于纯框架结构中的框架,剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。在此工程中我们详细的了解了梁和柱的构造方法和建造框架结构中所要注意的问题。

施工人员向我们讲解了梁、柱不同的构造方法、钢筋的绑扎和断筋的连接等,比如说,钢筋的绑扎,底层基础钢筋的绑扎首先要放样,每一跨度里钢筋的接头数只有25%,即4根钢筋里只有一个接头,另外,接头要尽量放在受压区内。

在砌墙的过程中,如遇到墙要转角或相交的时候,两墙要一起砌起来,在留槎的过程中,可以留斜槎,如果要留直槎,则必须留阳槎,且要有拉结筋,不能留阴槎。这些知识往往是我在学校很少接触,很少注意到的,但又是很重要、很基础的知识。让我们受益匪浅。在外面实习了个过月的实间,这些日子里通过亲身经历,使在学校所学的理论知识得到了很好的实践。而且对于实际的设计工作也提供了很大的帮助,为毕业设计提供了现实资料。从而避免了在设计过程中出现设计与实际施工相脱节的现象

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9. 剪力墙结构的分析方法有哪些

高层 剪力墙 异形柱随着人们对住宅,特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是在原有剪力墙的基础上,吸收了框架结构的优点,逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式,即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”型式。这两种新的结构由于在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点,受到了建筑师的肯定,更得到了住户与房开商的欢迎,为此,本文对这两种新的高层住宅结构型式的受力特点、结构分析及构造要求进行阐述。

1 短肢剪力墙结构

短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5-8倍剪力墙结构,常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。

这种结构型式的特点是:

①结合建筑平面,利用间隔墙位置来布置竖向构件,基本上不与建筑使用功能发生矛盾;

②墙的数量可多可少,肢长可长可短,主要视抗侧力的需要而定,还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置;

③能灵活布置,可选择的方案较多,楼盖方案简单;

④连接各墙的梁,随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内,可隐蔽;

⑤根据建筑平面的抗侧刚度的需要,利用中心剪力墙,形成主要的抗侧力构件,较易满足刚度和强度要求。

对短肢剪力墙结构的设计计算,因其是剪力墙大开口而成,所以基本上与普通剪力墙结构分析相同,可采用三维杆-系簿壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法,前者如建研院的TBSA、TAT,广东省建筑设计院的广厦CAD的SS模块,后者如建研院的TBSSAP、SATWE,清华大学的TUS,广东省建院的SSW等。其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况,精度较高。虽然三维杆系-簿壁柱空间分析程序使用较早、应用较广,但对墙肢较长的短肢剪力墙,应该用空间杆-墙组元程序进行校核。

在进行以上分析后,按《高层建筑结构设计与施工规范》进行截面与构造设计,相对于异形柱结构,短肢剪力墙结构的理论与实践较为成熟,但这种结构在结构设计中仍然有需要引起重视的方面。

(1)由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小,设计时宜布置适当数量的长墙,或利用电梯,楼梯间形成刚度较大的内筒,以避免设防烈度下结构产生大的变形,同时也形成两道抗震设防;

(2)短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢,当有扭转效应时,会加剧已有的翘曲变形,使其墙肢首先开裂,应加强其抗震构造措施,如减小轴压比,增大纵筋和箍筋的配筋率;

(3)高层短肢剪力墙结构在水平力作用下,显现整体弯曲变形为主,底部外围小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力,由一些模型试验反映出外周边墙肢开裂,因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量,加强小墙肢的延性抗震性能。短肢墙应在两个方向上均有连接,避免形成孤立的“一”字形墙肢;

(4)各墙肢分布要尽量均匀,使其刚度中心与建筑物的形心尽量接近,必要时用长肢墙来调整刚度中心;

(5)高层结构中的连梁是一个耗能构件,在短肢剪力墙结构中,墙肢刚度相对减小,连接各墙肢间的梁已类似普通框架梁,而不同于一般剪力墙间的连梁,不应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调,使其设计内力降低,应按普通框架梁要求,控制砼压区高度,其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70%-80%来解决,按强剪弱弯,强柱弱梁的延性要求进行计算。

2 异形柱结构

异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4,相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。它包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙,常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。

这种结构的特点是:

①由于截面的这种特殊性,使得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大,导致各向刚度不一致,其各向承载能力也有较大差异;

②对于长柱(H/h>4)可以不考虑剪切变形的影响,控制轴压比较小时,受力明确,变形能力较好。而对短柱(H/h<4),剪切变形占有相当比例,构件变形能力下降。异形柱通常在短柱范围,且属薄壁构件,即使发生延性的弯曲形破坏,也因截面曲率M/EI或εcu/χ(εcu为砼的极限压应变,χ为截面受压区高度)较小,使弯曲变形性能有限,延性较差;

③异形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范围之外,受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力,这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力,而该剪应力的存在,使柱肢易先出现裂缝,也使得各肢的核心砼处于三向剪力状态,它使得异形柱较普通截面柱变形能力低,脆性破坏明显;

④特别是异形柱不同于矩形柱,它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况,其延性更差。由国内外大量的试验资料和理论分析[2],异形柱的破坏形态为:弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等,影响其破坏形态的因素有:荷载角、轴压比、柱净高与截面肢长比(剪跨比),配箍率以及箍筋间距S与纵筋直径D的比值等。由于其受力性能的复杂,设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。

目前,异形柱结构设计还没有统一的国家规范,仅有两部地方性法规,即广东省标准DBJ/T15-15-95和天津市标准DB29-16-98可供参考。

在进行异形柱结构设计时,除满足高规中对结构布置要求外,还应注意几个方面的问题:

(1)异形框架的计算

由于其截面的特殊性,在柱截面对称轴内受水平力作用时,弹性分析计算其翘曲应力很小,此时如同承受水平力的偏压构件,仍可按平截面假定分析,按砼设计规范计算,特别是在框——剪,框——筒结构中,对6度及其以下烈度区的Ⅰ、Ⅱ类场地,框架柱只承担水平风载的一小部分,如按一般偏压柱计算,误差较小。此时异形柱可用等刚度等面积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。而在水平力较大,且水平力作用在非主轴方向,则翘曲应力不容忽视,按平截面假定误差较大,则应对异形柱框架结构进行有限元分析,决定内力和配筋位置及大小。在进行内力计算和配筋计算时,宜选用带有异形柱计算功能的计算软件。现在有一些软件没有异形柱截面形式,如要用它进行计算,要先进行等刚度等面积换算成矩形柱,进行整体分析,得到双向内力后再进行异形柱的截面设计,其工作量相当大,且截面设计的可靠性不高。目前,国内可直接进行异形柱截面内力计算和截面设计的软件有建研院的TAT、SATWE程序,广东省建院的SS、SSW程序以及天津大学的钢筋砼异形柱结构配筋计算程序CRSC.这些程序均用数值积分法进行正截面配筋设计,准确性较高,经过大量工程校算,能有效地满足结构安全性要求。

(2)轴压比控制

对框架结构,框-剪结构,柱的延性对于耗散地震能量,防止框架的倒塌,起着十分重要的作用,且轴压比又是影响砼柱延性的一个关键指标。由试验结构分析[3],柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降。

在高轴压比情况下,增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小,因而轴压比大小的控制对柱的延性影响至关重要,特别是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合,剪应力使砼柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝,产生腹剪破坏,加上异形柱多属短柱,这些导致异形柱脆性明显,使异形柱的延性普遍低于矩形柱,因而对异形柱的轴压比要严格控制。

在广东规程中,其轴压比按砼设计规范中的要求减少0.05,但其适用高度较低,一般为35 m.当高层建筑的高度进一步加大时,其水平力的影响会愈来愈显着,对结构的延性要求也愈高。由天津大学土木系对异形柱延性资料可知,影响异形柱延性的因素比普通柱要复杂,且不同的柱截面形式,如L型、T型、十字型,在相同水平侧移下,其延性性能也有较大差异,因而,轴压比控制应参考天津规程。但天津规程的控制过于繁锁,在结构计算中,柱的纵筋与箍面的直径还没有设定,因而箍筋间距与纵筋直径的比值还无法确定。为在实际工作中便于使用,可按不同的截面形式(L、T、十字型)与不同的抗震等级两项指标从严控制,对低烈度地区的这类结构是能够满足其延性要求的。

(3)配筋构造

在正确的结构选型及计算后,截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱截面的特点,柱肢端部会出现较大应力,加上梁作用于柱肢上应力的不均匀,一般越靠肢端应力越大,对柱肢形成偏心压力,进一步加大肢端压应力。因而在异形柱配筋时,应在肢端设暗柱,暗柱的外排钢筋由计算而定。离端部厚度范围内设2Ф14的构造纵筋,箍筋同柱,这样可限制柱肢的砼裂缝的开展,提高异形柱局部抗压抗剪强度及变形能力。柱上的箍筋不仅能抗剪,也可约束砼变形,增大其延性。异形柱由于不易形成多肢复合箍,因而其配筋率只能由加大箍筋直径和加密间距来实现。相同配箍率下,箍筋直径大,其延性指标好,因而箍筋且用Ф8、Ф10,其间距可比普通柱箍筋间距小。

总之,短肢剪力墙结构与异形柱框架结构有着较大的市场需求,在设计中根据其受力的特点,充分了解其破坏的各种机理,选用合理的结构形式,正确掌握计算机分析方法和截面配筋,其结构才能有可靠的安全保证

10. 旧厂房改造加固的设计分析

根据双柱联合基础设计原理及分析方法,对某旧厂房改造设计中新建钢框柱与原混凝土柱联合基础进行加固设计与分析。根据结构布置中不同柱间距及上部荷载条件,基于联合基础刚性假定,分别给出了锥形联合基础与梁式联合基础两种加固设迟笑计方案,对加固设计方法中的关键问题进行了详细的分析与总结,并结合该项目的设计环境给出了适用条件,可为同类工程提供必要的参考。
1概述
我国现行的国家规范、标准及相关文献中,对单柱扩展基础有基本的理论、设计方法及构造要求等。在独立扩展基础分析中,基于弹性理论分析,在竖向荷载作用下的基础,其基底应力分布并不均匀,实际的应力分布取决于基础自身的刚度和下部受力层土体。根据中国建筑科学研究院对竖向荷载作用下基础不同宽高比的板的力学试验分析,基于试验结果,对基础台阶高宽比不大于2.5的独立柱基可采用基底反力直线分布进行内力分析。双柱联合基础的设计,我国现行建筑地基基础设计规范没有具体的规定。国内外对双柱联合基础都有相关试验研究,对于矩形联合基础有一个基本假定:联合基础是刚性构件。
1)确定基础底面形心的位置,尽可能使其与两柱传给基础的荷载的合力作用点相重合,基底反力呈均匀分布,按地基承载力确定基础底面尺寸。2)分别对两柱柱下进行基础受冲切承载力及受剪承载力验算,以确定基础高度。
3)基于梁板设计理论,沿基础的纵向及横向(柱附近的一定宽度范围内)分别视为倒置的伸臂梁或悬臂梁,计算控制截面的弯矩以确定基础配筋。
2工程概况
某钢筋混凝土结构旧工业厂房,为双跨双坡形式,屋架为预应力混凝土折线形屋架,钢筋混凝土柱,柱下采用钢筋混凝土独立基础。厂房单跨跨度为24m,纵向轴距为6m,柱顶标高为7.2m。现根据生产需要拟对其进行改造加固后再利用。根据设计方案,拟在厂房内部其中一跨内新建二层钢框架结构,框架柱采用箱形截面柱,梁为焊接H型钢。改造项目所在地的抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度为0.2g,为保证原混凝土结构厂房与新建钢框架结构抗震体系的协调,新建结构地上部分与原结构相互独立,新建钢框柱与旧厂房混凝土柱之间设置抗震缝,缝宽150mm;结构布置如图2所示。为满足功能需求,新建钢框架结构部分边柱与原厂房边柱及中柱距离较近,最小柱间距仅150mm,新旧基础相互影响。基于现有设计条件及相关理论,结合双柱联合基础设计方法,对新旧结构双柱联合基础加固设计方法进行分析,满足设计要求,完成改造工作。
3新旧结构联合基础加固设计方法
根据双柱联合基础的设计方法,对新旧结构共用基础的加固方法进行分析。共用新基础需要进行地基承载力计算、地基变形计算、基础受冲切承载力验算、受剪承载力验算以及底板配筋设计。
3.1地基加固与承载力验算。对于加固改造项目,原结构基础与地基已经相对稳定。地基承载力及变形计算时需要根据新旧结构受力特点、基础形式、施工条件综合考虑。常用的地基基础加固方法有很多种,如基础补强注浆加固法、加大基础底面积法、加深基础法、锚杆静压桩法、树根桩法等。结合本工程实际情况,当新增加部分荷载不大时,尽量利用原地基持力层作为加固基础的持力层,通过增大基底截面法,使加固后基础底面的平均压力接近原基础基底压力。确定基础底面形心的位置,尽可能使其与两柱传给基础的荷载的合力作用点相巧行重合,基底反力呈均匀分布或梯形分布。这种加固方法施工简单,对原结构影响小,地基变形可控。
3.2基础受冲切承载力及受剪承载力。验算基础受冲切承载力及受剪承载力与基础截面高度呈线性关系,加大基础高度可以显着增大基础受冲切承载力及受剪承载力。3.3基础梁板配筋复核与加固。新旧结构共用基础基于联合基础设计理论,需要根据结构布置构建合理的分析模型。根据新建钢框架柱与原厂房柱之间的位置关系及荷载大小,分别采用不同的基础形式。当柱间距较小时,拟采用锥形联合基础;当柱间距较大时,可采用梁式联合基础。重新计算联合基础配筋并校核原底板配筋。
4新旧结构联合基础加固方案
4.1锥形联合基础加固方案。当柱间距较小时,采用锥形联合基础。新增钢框架柱与原排架柱在地面以下孝旦哗、基础以上部分形成刚度较大的联合短柱,根据其受力特点,可以采用独立扩展基础计算原理分析联合锥形基础的内力。根据两柱传给基础的荷载及地基承载力特征值,确定基础底面积及底板宽度a2的尺寸,尽量使荷载作用点与基础底面形心相重合,基底反力均匀分布且不大于原基底反力设计值。验算基础受冲切承载力及受剪承载力,复核联合基础高度h1,h2;为了减少对原基础的破坏,降低施工难度,可以适当加大基础高度,使联合基础底板配筋与原基础底板钢筋相同。加固后的底板配筋应符合最小配筋率的要求。联合基础短柱外围箍筋应根据两柱荷载大小计算,配筋应满足两柱柱底剪力及两柱轴力差值的作用。短柱顶面在两柱之间适当配置纵向钢筋,以满足特殊工况下两柱间的内力。
4.2梁式联合基础加固方案。当柱间距较大时,可采用梁式联合基础,如图4所示。新增钢框架柱与原排架柱间距较大,梁式基础受力类似于倒楼盖模型。两柱之间基础梁上部会出现较大的正弯矩,两柱之外悬挑部分有较大的负弯矩。当基础高度不小于1/6柱距时,基底反力可按直线分布,可采用连续梁模型计算内力。根据两柱传给基础的荷载及地基承载力特征值,尽量使荷载作用点与基础底面形心相重合,基底反力直线均匀分布,确定基础底面积及底板宽度a3的尺寸。根据连续梁受力特点,基础暗梁应在柱两侧尽量设置悬挑,以平衡柱底弯矩并减小柱间正弯矩值。梁式联合基础高度h根据基础内力计算,并满足构造要求。
5结语
1)改造项目中新旧结构柱的荷载与位置与联合基础选型关系较大,新建结构方案布置时应充分考虑现场条件、荷载大小及结构形式,采用合理的基础加固方案,保证加固设计的安全性、施工可行性及经济性。
2)锥形联合基础与梁式联合基础加固设计方法都是基于基础刚性假定,设计中应控制基础宽高比,保证基础刚度,满足基底反力呈线性均匀分布的设计条件。3)本文基于某旧厂房加固改造项目的实例给出了双柱联合基础设计的两种方案及适用条件,可为同类工程提供必要的参考。但是新旧建筑联合基础加固设计较为复杂,受到各种外界条件影响,设计时应充分考虑各种不利因素,因地制宜,合理分析,满足设计要求。
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