建筑结构安全性鉴定评级中的混凝土构件抗力验算.pdf

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 http:/ 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 http:/ 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 的一条线路 ， 其顺 利完工与我司对进度计划进行严格控制管理是密切 相关的 5结束 语 广州地铁 四号线大学城专线段进度管理总结了 以往一 三号线工程的建设经验 ，同时通过在设计 过程优化方案 、 合理选择工法 、 重视策划和计划 、 加 强现场进度控制 ， 通过对工程计划在实施过程的动 态调整， 重点确保关键 目标 ， 使_T程进度得到较好地 控制 。如何使工程策划lT期更具合理性 ， 尚需进一 步探讨， 较合理地提前策划前期工作有关_ 期 ， 不断 优化和完善 ， 使今后 的新线建设工期更加合理 维普资讯 http:/