建筑结构安全性鉴定评级中的混凝土构件抗力验算

第9 期 2 I l 0 6 年9 月 广东土木 与建筑 GUANGDONG ARC HI T EC T URE CI VI L ENGI NE ER I NG N o 9 S E P 2 0 o 6 建筑结构安全性鉴定评级中的混凝土构件抗力验算 邓建荣 广 东省建设工程质量安全监督检测总站 广州 5 1 7 5 摘要 对建筑可靠性鉴定 中混凝土构件承栽力验 算 中的存在 问题进行分析 并提 出相应的验算评级方法 在建 筑结构安全性鉴定的混凝土构件验 算评级 中具有 实用意义 关键词 建筑结构 安全鉴定 构件 验算 评级 1 前言 按建筑结构可靠性鉴定系列标准 的规定 建 筑结构构件的安全性均应按承载力 构造 位移和裂 缝等检查项 目进行等级评定 其中 构件安全性按 承载能力评级的表达式为 R y S 口 式中口 1 0 0 0 9 5 0 9 0 0 8 5 s 分别为结构构件 的抗 力和作用效应 为结构重要性系数 由于混凝土 材料的广泛应用 使得混凝土结构构件承载力验算 在建筑结构安全性鉴定中占的比例高达 9 0 以上 混凝土结构受弯构件 受压构件 受拉构件 受剪构 件 受扭构件 受弯和偏心受力构件是基本的截面承 载力验算构件 本文对建筑结构安全性鉴定中最常 见的混凝土结构受弯构件和受压构件承载力验算方 法进行探讨 2 混凝土结构受弯构件承载力验算 2 1 正截面受弯构件承载力计算公式 根据 混凝土结构设计规范 普通钢筋混凝 土矩形截面的正截面受弯承载力按下式计算 M 1 6 h o 2 1 口lf b x f r A 2 由此可见 钢筋 面积 A 与混凝土受压高度 成 一 次线性关系 承载力弯矩 M 又与混凝土受压高度 成 曲线关系 即 M与 A 不成直线 比例关系 2 2 受弯构件的抗力 R 和作用效应 s 原设计混凝土结构截面配筋可从旅工图纸 中查 到或通过结构实体检测而获得 荷载作用效应也可 通过计算软件计算得 出 在实际操作 中 通常是直 接把原结构配筋数量 A 与 复核配筋数量 4 进 5 8 行比较 根据 比较结果进行构件承载力等级的评定 但笔者认为这一做法存在着某些问题 以下将进行 分析 在式 1 2 的正截 面受弯承载力计算公式 中 设 l 1 可得 M b x h o 2 3 令 等 A 1 1 x v 2 h o h o 4 A 日2 1一 2 设 1 一 x J 2 h o 1 一 x z 2 h o 当 l 2 时 1 因此M 总是小于A A M 的比值越 大 A A 的比值相差就越大 举一例子证 明 设一单筋矩形梁 截面尺寸为 b 2 5 0 m m h 5 O O mm h o 5 0 0 3 5 4 6 5 m m 混凝土强 度等级为 C 2 0 采用 H R B 3 3 5级钢筋 承受不 同设 计弯矩的梁 的计算配筋见表 1 表 1 混凝土粱正截面弯矩配筋 在表 1中任意把前一个序号数设为结构抗力抗 力 R 后一个序号数设为作用效应 s 其配筋面 积的比例总是小于弯矩比例 当前后 者的弯矩差别 不大时 相应弯矩 比值 和钢筋面积 比值相差 不大 维普资讯 2 0 0 6 年9 月 第9 期 邓建荣 建 筑结 构安全 性鉴定 评级中 的混 凝土 构件抗力 验算 S E P 2 0 0 6 N o 9 又随机抽取序 号4与序号 1 0的数值 弯矩之 比为 0 6 3 相应配筋面积之比为 0 5 6 弯矩比值与钢筋比 值相差 0 0 7 可见 前后弯矩相差较大 则相应弯矩 比与钢筋面积 比也相差较大 配筋面积的比例也是 小于弯矩 比例 因此 直接以原结构配筋面积 A 与复核配筋 面积 A s 比值评定构件的安全性 会造成构件承载 力的等级偏低的现象 正确的做法是 当原配筋面 积满足复核配筋时 可直接评级 当发现不满足复核 配筋时 应 以原设计配筋反算构件的承载力 抗力 然后进行抗力 R 与作用效应 5 的比较 再依据规 范评定构件承载力的安全等级 3 混凝土结构受压构件承载力验算 混凝土结构轴心受压构件的验算较为简单 本 文在此仅讨论混凝土结构偏心受压的验算 3 1 偏心受压构件的 一 相关 曲线 从 钢筋混凝土结构 理论与设计参考 资料可 知 偏心受压构件 是弯矩 和轴力共 同 作用下 的构件 对 于给定截 面和材 料 的钢筋混凝 土偏 心 受压构件 可以在 不 同 的 和 组 作 用破坏 将 导致破 坏 时 的 各 种 图1 引起结构破坏的 v 组合 曲线 组合 其 曲线 如图 1所示 轴上的 c点为轴心受压 构件承载力 轴上 的 a点为受弯构件承载力 b点为大小偏心界限的 组合值 直线 o b将图形分成两个区域 I区为 小偏心受压 区为大偏心受压 任意一点 若位于 a b c内侧则表示构件安全 位于外侧则表示构件承 载力不足 在大偏心受压区内 在相同的 值条件 下 值越大越安全 但在小偏心受压 区内 则是 值越小越安全 从理论上讲构件承载力 a b c曲线上 有无数组 值和 值 设一混凝土柱 截面尺寸 b x h 4 0 0 x 5 0 0 混凝土 强度等级为 C 2 0 柱计算长度 Z 4 O m a 3 5 钢筋为 HR B 3 3 5钢 在基本相同的配筋面积下 得 几组 值和 值 见表 2 因此计算柱构件的抗力 R 没有 唯一 的解 表 2 混凝 土柱承载力计算结果 注 该 项 以上 为 小 偏 心 受 压 3 2混凝土结构偏心受压构件抗力 和作用效应 s 与梁构件一样 原设计混凝土结构截面配筋可 从施工图纸中查到或通过结构实体检测而获得 荷 载作用效应也可通过计算软件计算而获得 由于计 算柱构件 的抗 力 R 没有唯一的答案 l大 J 此根据原 设计混凝土结构截面配筋反算柱的承载力就不如梁 构件那么简单 只能从诸 多组承载力中选取一个较 合理的 值和 值作为柱构件的抗 力 R 1 以轴压 比控制的柱构件抗力 R 轴压 比 A限制是 建筑抗震设计规范 主 要为满足框架结构 的延性要求而提 的 然而就构 件承载力而言 无论其轴力设 计是否考虑地震作用 组合 当轴压 比 1时 超过混凝土轴心抗压强度的 轴向力转为纵向钢筋承受 此时计算钢筋面积突增 混凝土结构设计规范 规定 经按要求采取复合 箍 螺旋箍等加强措施后 柱轴压 比不应大于 1 0 5 因此笔者提 出对于抗震设防地区的结构 高层结构 和轴压受力为主的结构 可通过轴压 比验算评定柱 的安全性等级 以 民用建筑可靠性鉴定标准 规定 为例 当n r 5 0 9 5 时为b u 级构件 R r S 0 9 0 时为c 级构件 R r O 9 0为d 级构件 则轴压比 大于限值 1 0 5 o o o 9 5 为 c 级构件 大于限值 1 1 1 1 o o o 9 0 为 d 级构件 对抗震作用组合的设 计轴力 有加强箍筋措施 时 可把上述 轴压 比限值 分子 1 O 0改为 1 0 5 则轴压比大于限值 I 1 0 1 0 5 0 9 5 为 c 级构件 大于限值 1 1 6 1 0 5 0 9 0 为d 级构件 2 由轴力和弯矩控制的柱构件抗力 R 对于低层和多层建筑的上层柱 往往同时受轴 力和弯矩的作用 验算柱构件抗 力 R 时轴 力和弯 5 9 维普资讯 2 O o 6 年9 月 第9 期 广东 土木与建 筑 s E P 2 0 o 6 N o 9 矩均不应忽略 可假定结构受力状态不变 即轴向力 偏心距 e o 不变 此时 把荷载作用效应 S 的 M J7V 同时乘以一个系 数 为R r o S 口 中的系 数 为 1 0 0 0 9 5 0 9 0 代替构件抗 力 R 进行验 算 如设R r o S O 9 0 为d 级柱 先用系数0 9 分别 乘 以荷载作用效应的轴力 和弯矩 进行试算 若试算的截面配筋不满足实际配筋 该柱评为 d 级 无疑 若试算的截面配筋满足实际配筋 则改用上一 等级的系数 0 9 5再试算 根据试算结果评定该构件 级别 一般试算 1 2次则可达到评定要求 3 以弯矩控制 的柱构件抗力 J R 对于较大跨度建筑的单层边跨柱 柱轴 向力较 小 偏心弯矩处于主导地位 此时只采用系数乘以荷 载作用效应的弯矩 验算 同上理根据试算结果 进行评级 4 结 束语 建筑结构构件安全性承载力验算是专业性较强 的技术工作 混凝土构件承载力验算 的的表达式在 构件评级 中确实难 以操作 当原结构配筋面积 A 满足复核 配筋 面积 A 时 可 以直接评级 但 当原 结构配筋面积 A R R 不满足复核配筋面积 A H s 时 配 筋面积的 比较不能代替承载力的比较 钢筋面积比 较的结果只能作为该构件不满足安全要求的结论 不能作为评定安全等级的依据 参考文献 1 G B 5 0 2 9 2 1 9 9 9民用建筑可靠性鉴定标准 S 2 G B 5 0 0 1 0 2 0 0 2 混凝土结构设计规范 S 3 蓝宗建 钢筋混凝土结构 M 南京 江苏科学技 术出版 社 1 9 8 8 8 4 G B 5 0 0 1 1 2 0 0 1 建筑抗震设计规范 S 上接第 5 7页 4 6 轨行区调度计划周密细致 在轨道施工开始后 于 2 0 0 5年 6月初正式启动 该 专线段工程 的调度工作 每周制定轨行区运输和 作业计划 共安排工程运输信息 2 1 期 主要安排轨 行 在有工程车开行 的施工条件下 组织各专业分 时间 分空间进行施工 确保施工安全 调度计划主要安排本阶段轨行区的施工重点 施 1 二 进度指标 分区段轨行区负责人 业主主要负责 人 施工作业计划等 施工作业计划包括徒 步进入 轨行区的施工和工程车的运行计划 施工计划每周 制定 并根据周计划对 13 计划进行小范 围调整 确保 施 工作业细致到每个小时 从而保证 了计划 的严肃 性和兑现率 在 13常调度管理过程中 为了保证周计划执行 的直观性 通过不断的完善 在学习国际上 比较先进 的 二 程运输调度管理方法的基础上 绘制了 轨行 区 徒步进入施工作业区域图 和 轨行 区工程车施 丁区 域图 以指导每 日的施工进入 区域 该专线段轨行 区施工调度按照施工单位 调 联合办公室行调和工程运输领导小组三级管理统筹 6 0 安排 由工调根据总体计划和人工 材料提出本单 位 的施工计 划 由联合办公室行调根据周计划重点 和各单位计划安排施工进入 确保该专线段 2 0 0 5年 1 2月顺利 三权 移交 轨道 供电 扶梯 屏蔽门和 区间冷冻水管等项 目在统一指挥下都顺利地完成了 运输任务 保证 了安装工期 该专线段 工期非常短 只有 2 9个月 是到 目前为止最短 的