住宅结构设计之混凝土结构

　　住宅结构设计之混凝土结构

　　以混凝土为主制作的结构。包括素混凝结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等。"砼"（音tong），与"混凝土"同义，可并用，但在同一技术文件、图纸、书刊中，两者不宜混用。

　　1．混凝土是由胶凝材料（水泥）、水和粗、细骨料按适当比例配合，拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。普通混凝土干表观密度为1900～2500kg／m↑3，是由天然砂、石作骨料制成的。当构件的配筋率小于钢筋混凝土中纵向受力钢筋最小配筋百分率时，应视为素混凝土结构。这种材料具有较高的抗压强度，而抗拉强度却很低，故一般在以受压为主的结构构件中采用，如柱墩、基础墙等。

　　2．当在混凝土中配以适量的钢筋，则为钢筋混凝土。钢筋和混凝土这种物理、力学性能很不相同的材料之所以能有效地结合在一起共同工作，主要靠两者之间存在粘结力，受荷后协调变形。再者这两种材料温度线膨胀系数接近，此外钢筋至混凝土边缘之间的混凝土，作为钢筋的保护层，使钢筋不受锈蚀并提高构件的防火性能。由于钢筋混凝土结构合理地利用了钢筋和混凝土两者性能特点，可形成强度较高，刚度较大的结构，其耐久性和防火性能好，可模性好，结构造型灵活，以及整体性、延性好，适用于抗震结构等特点，因而在建筑结构及其他土木工程中得到广泛应用。

　　3．预应力混凝土是在混凝土结构构件承受荷载之前，利用张拉配在混凝土中的高强度预应力钢筋而使混凝土受到挤压，所产生的预压应力可以抵销外荷载所引起的大部分或全部拉应力，也就提高了结构构件的抗裂度。这样的预应力混凝土一方面由于不出现裂缝或裂缝宽度较小，所以它比相应的普通钢筋混凝土的截面刚度要大，变形要小；另一方面预应力使构件或结构产生的变形与外荷载产生的变形方向相反（习惯称为"反拱"），因而可抵销后者一部分变形，使之容易满足结构对变形的要求，故预应力混凝土适宜于建造大跨度结构。混凝土和预应力钢筋强度越高，可建立的预应力值越大，则构件的抗裂性越好。同时，由于合理有效地利用高强度钢材，从而节约钢材，减轻结构自重。由于抗裂性高，可建造水工、储水和其它不渗漏结构。

　　高强混凝土 一般把强度等级为C60及其以上的混凝土称为高强混凝土。它是用水泥、砂、石原材料外加减水剂或同时外加粉煤灰、F矿粉、矿渣、硅粉等混合料，经常规工艺生产而获得高强的混凝土。高强混凝土作为一种新的建筑材料，以其抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低的优越性，在高层建筑结构、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中得到广泛的应用。高强混凝土最大的特点是抗压强度高，一般为普通强度混疑土的4～6倍，故可减小构件的截面，因此最适宜用于高层建筑。试验表明，在一定的轴压比和合适的配箍率情况下，高强混凝土框架柱具有较好的抗震性能。而且柱截面尺寸减小，减轻自重，避免短柱，对结构抗震也有利，而且提高了经济效益。高强混凝土材料为预应力技术提供了有利条件，可采用高强度钢材和人为控制应力，从而大大地提高了受弯构件的抗弯刚度和抗裂度。因此世界范围内越来越多地采用施加预应力的高强混凝土结构，应用于大跨度房屋和桥梁中。此外，利用高强混凝土密度大的特点，可用作建造承受冲击和爆炸荷载的建（构）筑物，如原子能反应堆基础等。利用高强混凝

　　土抗渗性能强和抗腐蚀性能强的特点，建造具有高抗渗和高抗腐要求的工业用水池等。

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篇2：住宅结构设计之钢筋混凝土梁板结构

　　住宅结构设计之钢筋混凝土梁板结构

　　板是一种平面构件，主要承受各种作用产生的弯矩和剪力；梁在梁板结构中，一般为直线形（也有曲线形）构件，主要承受各种作用产生的弯矩和剪力，有时也承受扭矩。由梁和板组成的钢筋混凝土梁板结构如楼盖、屋盖、阳台、雨篷和楼梯等，在建筑中应用十分广泛。在特种结构中水池的顶板和底板、烟囱的板式基础也都是梁板结构。

　　钢筋混凝土楼盖是建筑结构的主要组成部分，对于6～12层的框架结构，楼盖用钢量占全部结构用钢量的50％左右；对于混合结构，其用钢量主要在楼盖中。

　　因此，楼盖结构选型和布置的合理性以及计算和构造的正确性，对建筑的安全使用有着非常重要的意义。钢筋混凝土楼盖按其施工方法可分为现浇式、装配式和装配整体式三种：

　　1．现浇钢筋混凝土梁板结构。整体刚性好，抗震性强，防水性能好，适用于布置上有特殊要求的楼面，有振动要求的楼面，公共建筑的门厅部分，平面布置不规则的局部楼面（如剧院的耳光室），防水要求高的楼面（如卫生间、厨房等），高层建筑和抗震结构的楼面等。现浇梁板结构按楼板受力和支承条件的不同，又分为单向板肋式楼盖，双向板肋式楼盖，双重井式楼盖和无梁楼盖等。

　　2．装配式钢筋混凝土楼盖。楼板采用预制构件，便于工业化生产，在多层民用建筑和多层工业厂房中得到广泛应用，此种楼面因其整体性、抗震性及防水性能较差，而且不便于开设孔洞，故对高层建筑及有防水要求和开孔洞的楼盖不宜采用。若在多层抗震设防的房屋使用，要按抗震规范采取加强措施。

　　3．装配整体式钢筋混凝土楼盖：其整体性较装配式好，又较现浇式节省支模。但这种楼盖要进行混凝土二次浇灌，有时还需增加焊接工作量，故对施工进度和造价有不利影响。因此仅适用于荷载较大的多层工业厂房、高层民用建筑及有抗震设防要求的一些建筑。

篇3：无粘结预应力混凝土结构

　　无粘结预应力混凝土结构

　　无粘结预应力钢筋由7－Φ↑s5高强钢丝组成钢丝束或用7－Φ↑s5高强钢丝扭结而成的钢铰线，通过防锈、防腐润滑油脂等涂层包裹塑料套管而构成的新型预应力筋。

　　它与施加预应力的混凝土之间没有粘结力，可以永久地相对滑动，预应力全部由两端的锚具传递。这种预应力筋的涂层材料要求化学稳定性高，对周围材料如混凝土、钢材和包裹材料不起化学反应；防腐性能好，润滑性能好，摩阻力小。对外包层材料要求具有足够的韧性，抗磨性强，对周围材料无侵蚀作用。

　　这种结构施工较简便，可把无粘结预应力筋同非预应力筋一道按设计曲线铺设在模板内，待混凝土浇筑并达到强度后，张拉无粘结筋并锚固，借助两端锚具，达到对结构产生预应力效果。由于预应力全部由锚具传递，故此种结构的锚具至少应能发挥预应力钢材实际极限强度的95％且不超过预期的变形。施工后必须用混凝土或砂浆妥加保护，以保证其防腐蚀及防火要求。无粘结预应力结构适用于跨度大于6米的平板。单向板常用跨度为6～9米，跨高比约为45。

　　对跨度在7～12米，活荷载在5KN／m↑2以下楼盖，可采用双向平板或带有宽扁梁的板双向平板的垮高比约为40～45，带柱帽和托板的平板、密肋板或梁支承的双向板，适用于建造更大跨度或活荷载较大的楼盖。

　　无粘结预应力筋也可应用在较大跨度的扁梁上或井字梁和密肋梁上，梁的高跨比：楼层不超过25；屋顶层不超过28。采用无粘结预应力结构有利于降低建筑物层高和减轻结构自重；改善结构的使用功能，楼板挠度小，几乎不存在裂缝；大跨度楼板可增加使用面积，也较容易改变楼层用途；施工方便、速度快；节约钢材和混凝土；

　　可用平板代替肋形楼盖而降低层高等，有较好的经济效益和社会效益，适用于办公楼、商场、旅馆、车库、仓库和高层建筑等。

篇4：钢筋混凝土结构的维护

　　钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种物理力学性能完全不同的材料组成的,混凝土主要抗压力,钢筋主要承受拉力,两者协同工作以满足工程结构的受力要求。

　　一、钢筋混凝土结构裂缝的维修

　　钢筋混凝土结构上产生的裂缝,常见于非预应力受弯、受拉等构件中,以及预应力构件预应力端头等部位。对于各种裂缝,必须查明其性质和产生的原因,进而确定具体的维修措施。

　　(一)损坏的现象和原因

　　(1)荷载裂缝,主要系结构在荷载作用下变形过大而产生的裂缝。

　　(2)温度裂缝,主要系由大气温度变化、周围环境温差的影响和大块体混凝土施工时产生的水化热等因素造成。

　　(3)干缩裂缝,其产生的主要原因是:混凝土浇捣后,养护不及时,表面水分散失太快,体积收缩大;而内部混凝土湿度变化小,收缩也小,表面变形受约束后出现拉应力而导致表面干裂;其次是与所采用的水泥品种、水灰比大小、骨料含泥量、水泥含量、气候环境、有无配筋外加剂、振捣是否密实等因素有关。

　　(4)张拉裂缝,即预应力构件内由于张拉应力而引起的裂缝。主要原因是:预应力经放张后,构件表面及端头局部受力不均或受到附加力时,而产生的横向、斜向、端头等裂缝。

　　(5)沉降裂缝,现浇构件因地基或砌体过大不均匀沉降;平卧法生产的预制构件因侧向刚度差,在其侧面产生沉降裂缝;模板刚度不足、支撑间距大、支撑松动、过早拆模等,也可导致产生沉降裂缝。

　　除此以外,还有腐蚀、施工、振动所引起的裂缝。

　　(二)裂缝治理方法

　　混凝土结构或构件出现裂缝,有的破坏结构整体性,降低构件刚度,影响结构承载力;有的是对承载能力无多大影响,但会引起钢筋锈蚀、降低耐久性,或发生渗漏,影响使用。因此,应根据裂缝性质、大小,结构受力情况和使用要求,区别情况,及时进行治理。一般有以下几种处理办法。

　　1.表面修补法。这种办法适用于承载能力无影响的表面裂缝,以及大面积细裂缝防渗、漏水的处理。

　　一般采用表面涂抹水泥砂浆或表面涂抹环氧胶泥或用环氧粘贴玻璃布以及表面凿槽嵌补的方法。

　　2.内部修补法。内部修补是用压浆泵将胶结料压入裂缝中,由于其凝结硬化而起到补缝作用,以恢复结构的整体性。此修补方法适用于对结构整体性有影响,或有防水、防渗要求的裂缝修补。常用灌浆材料有水泥和化学材料,可按裂缝的性质、宽度以及施工条件等具体情况选用。一般对宽度大于0.5mm的裂缝,可采用水泥灌浆;宽度小于0.5mm的裂缝,或较大的温度收缩裂缝,宜采用化学灌浆。

　　(1)水泥灌浆。一般适用于大体积构筑物裂缝的修补,主要施工程序包括:钻孔、冲洗、止浆及堵漏、埋管、试水、灌浆。

　　(2)化学灌浆。这适用于多种情况下的裂缝修补及堵漏、防渗处理。其操作主要工序为:表面处理、布置灌浆嘴和试气、灌浆及对孔。

　　二、钢筋混凝土内钢筋腐蚀的维修

　　钢筋混凝土内钢筋的腐蚀,一般分为两种情况,一种是钢筋保护层先遭受破坏,从而导致钢筋的锈蚀;另一种是钢筋先发生锈蚀,从而使保护层开裂。混凝土内钢筋锈蚀,一方面使其截面逐渐减少,与混凝土之间的粘结力降低,影响构件的使用安全;另一方面钢筋锈蚀体积膨胀(约增大2倍以上),使混凝土保护层开裂甚至脱落,降低了构件的受力和耐久性能。尤其对预应力混凝土构件内的高强度钢丝,其危害性更大。

　　(一)钢筋腐蚀的原因

　　影响钢筋锈蚀的因素是多方面的,如周围介质的侵蚀,钢材的材质差,混凝土保护层的性能影响等。具体原因如下:

　　1.由于混凝土不密实或有裂缝存在造成钢筋锈蚀。这往往是造成钢筋锈蚀的主要原因。尤其当水泥用量偏少,水灰比不当和浇捣不良,或者在混凝土浇筑中产生露筋、蜂窝、麻面等缺陷,都给水(汽)、氧和其他侵蚀性介质的渗透创造了有利条件,多种介质容易到达钢筋表面,从而加速钢筋的锈蚀。

　　2.由于混凝土碳化造成钢筋锈蚀。混凝土中钢筋锈蚀的主要原因之一是“碳化”。空气中的二氧化碳气体,在混凝土表层中逐渐被氢氧化钙的碱性溶液所吸收,相互反应生成碳酸钙,这种现象称为混凝土的“碳化”。当碳化深度达到超过钢筋保护层时,使钢筋失掉保护的屏障,当大气中的有害气体侵入混凝土,就会使钢筋遭到锈蚀而生锈。

　　3.由于混凝土内掺入氯盐造成“钢筋锈蚀”。混凝土中的碱性成分在钢筋表面形成钝化膜,碱度越高,钝化膜的保护作用越强。但当碱性成分被融出和碳化作用产生影响,使混凝土中碱度降低或存在有害成分时,则钝化膜被破坏而引起钢筋锈蚀,破坏钢筋钝化膜的有害成分的卤素离子中氯离子破坏作用最强,且对钝化膜产生局部性的破坏,使钢筋表面产生点状腐朽。

　　4.由于杂散电流导致钢筋锈蚀。工业用电中的直流电,当它泄漏到钢筋混凝土结构中时,会造成钢筋的腐蚀生锈。

　　(二)钢筋锈蚀的预防

　　(1)保证混凝土的密实度,阻止腐蚀性介质及水(汽)氧等侵入混凝土内。因此,对修缮工程的拆改部分要重视做好混凝土的浇筑工作。施工时要严格按照施工规范,掌握好水灰比,水泥质量,振捣和养护等有关规定;在有严重的侵蚀性介质的处所,应适当增加保护层的厚度;对现有的房屋建筑结构,如混凝土质量不良和现场侵蚀性介质比较严重时,可在构件外表面涂抹绝缘层如沥青漆,环氧树脂涂料等,进行防护。

　　(2)对于室内有侵蚀性气体,粉尘介质,或相对湿度较大时,则应采取加强通风措施,如改善门窗布置,加设机械通风装置,以消除或减弱它们对钢筋锈蚀的作用。

　　(3)浇筑钢筋混凝土结构,应严格按施工规范控制氯盐用量,对禁止使用氯盐的预应力、薄壁,露天混凝土结构等时,则绝不使用,以防止钢筋锈蚀。

　　(4)在浇筑混凝土内加入适量的缓蚀剂,如亚硝酸钠等,可以消防或延缓钢筋的锈蚀。

　　(5)防止杂散电流的腐蚀。首先,应杜绝和减少厂矿直流电泄漏到钢筋混凝土结构中和地下土壤中去;其次,要提高混凝土构筑物和钢筋的绝缘性能。

　　(6)为防止高强钢丝的应力腐蚀和脆性断裂,可采用在钢筋表面涂刷有机层(如环氧树脂等)和镀锌的措施,然后再浇筑混凝土。锌保护层较为可靠不易损坏,并可用在保护薄壁结构的绑扎和焊接配筋网的高强钢筋上。

　　(三)钢筋锈蚀维修的一般原则

　　(1)当钢筋锈蚀尚不严重时,混凝土表面仅有细小裂缝,或个别破损范围较小时,则对混凝土裂缝或缺陷,破损处,进行封闭或修补。

　　(2)当钢筋锈蚀严重,混凝土裂缝破裂,保护层剥离较多时,则应对结构认真检查,必要时先采取临时支撑加固,再凿除混凝土腐蚀松散部分,彻底清除钢筋上的铁锈,将需作修补的旧混凝土衔接面凿毛,对有油污处用丙酮清洗;对于钢筋腐蚀严重,有效面积减小,应增焊相应面积钢筋补强,然后再用高一级的细石混凝土修补,必要时加钢筋网补强。

　　(3)对钢筋腐蚀很严重,混凝土破碎范围较大时,在对锈蚀钢筋除锈补强和清除混凝土松碎部分后,可采用压力喷浆法做进一步的修补。

　　三、混凝土的缺陷、腐蚀及渗漏的维修

　　混凝土因其材质、浇筑、使用条件及环境等多方面的因素影响,会形成各种缺陷,并产生腐蚀、渗漏等损坏现象。混凝土的缺陷会不同程度地造成钢筋锈蚀、渗漏并进而影响到结构强度、刚度、稳定性、耐久性等。因此必须及时查明其损坏原因,针对不同情况提出合理的维修方案予以修复。

　　(一)损坏的主要原因

　　(1)施工、使用、维护不当。如施工方面有水质差、水泥强度等级低、用量不足、砂石含泥量大、水灰比选择不当、漏振捣、钢筋位置偏差、模板移位、养护不及时;使用、维护方面有超载、高温环境、有害介质侵蚀、碰撞、未及时补破损处、在构件上任意开洞挖槽、增大使用荷载等。

　　(2)酸、碱、盐类等的侵蚀,地下水的侵蚀,水溶解的腐蚀,以及大气及周围环境中有害气体的腐蚀。

　　(3)混凝土存在缺陷并遇到腐蚀;混凝土的防水构造节点设计不合理或防水构造年久失效等。

　　(二)维修方法

　　对混凝土缺陷、腐蚀的修补工作,应在分析原因,弄清范围、性质和危害性的基础上进行,常用的方法如下:

　　(1)表面缺陷、病害的修补。对不影响结构受力安全的混凝土表面的缺陷、病害,如数量不多的麻面、蜂窝、露筋、小块脱落或轻微腐蚀等现象,一般可采用水泥砂浆或环氧树脂配合剂进行修补。

　　(2)局部修理。对混凝土中较大的蜂窝、孔洞、破损、露筋或较深的腐蚀等,查清范围后,可通过嵌填新混凝土或环氧树脂配合剂的方法,消除局部缺陷、病害、恢复材料功能。如缺陷对构件的承载能力有影响,修理时应采取临时局部卸荷措施或临时支撑加固措施,如修补区基层和结合面处理、嵌填新混凝土、环氧砂浆或环氧混凝土修 补等等。

　　(3)水泥压浆法修理。对影响结构强度安全的蜂窝或空洞,可采取不清除其薄弱层而用水泥压浆的方法进行补强,以防止结构遭到较大的削落。

　　对渗漏的修理方法,应在修漏前先查明渗漏的确切位置,准备好修漏材料,然后根据不同情况,采用不同的堵修方法。堵修原则是:先变大漏为小漏,变线漏为点漏,变片漏为孔漏,使漏水集中于一点或数点,最后将集中点处的渗漏彻底堵住。

　　(4)混凝土的渗漏,一般分为孔洞漏水和裂缝漏水两种情况。

　　①孔洞渗漏堵修方法。由较小毛细孔渗水到较大蜂窝孔洞漏水,都属于孔洞漏水。孔洞漏水按漏水水压大小和孔洞大小,采用不同的堵修方法:直接堵塞法、下管堵漏法、木楔堵漏法、预制套盒堵漏法以及混凝土墙面与顶板的防水层堵塞法等。

　　②裂缝漏水堵修方法。裂缝漏水按漏水水压大小和裂缝大小,采用不同的修补方法:直接堵塞法、下线堵漏法、下半圆铁片堵漏法、墙角压铁片堵漏法等。

　　(5)地面普通漏水的修理。当地面混凝土质量较差,地面发现普遍渗漏时,先对工程结构进行检查鉴定,若混凝土强度仍能满足要求的,就可进行渗漏的修补工作。条件许可时,先将水位降至建筑物的地面以下,然后修补。如无法降低地下水集中于临时集水坑中排出,再把地面上漏水的孔眼、裂缝分别按孔洞漏水和裂缝漏水的方法进行处理;余下较少的毛细孔渗水,可按混凝土表面清洗干净,抹上厚为1.5cm的水泥砂浆一层,待凝固后,按渗漏水检查方法,找出渗漏水准确位置,采用一定的堵漏法,逐个堵好,然后做好整个地面防水层。