2016年二級結(jié)構(gòu)工程師《專業(yè)考試》講義：第十九講

　　鋼材的銹蝕：指其表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學作用或電化學作用而遭到破壞。

　　鋼材銹蝕不僅使截面積減小，性能降低甚至報廢，而且因產(chǎn)生銹坑，可造成應力集中，加速結(jié)構(gòu)破壞。尤其在沖擊荷載、循環(huán)交變荷載作用下，將產(chǎn)生銹蝕疲勞現(xiàn)象，使鋼材的疲勞強度大為降低，甚至出現(xiàn)脆性斷裂。

　　根據(jù)銹蝕作用機理，鋼材的銹蝕可分為化學銹蝕和電化學銹蝕兩種。

　　1、化學銹蝕 ：化學銹蝕：指鋼材直接與周圍介質(zhì)發(fā)生化學反應而產(chǎn)生的銹蝕。

　　這種銹蝕多數(shù)是氧化作用，使鋼材表面形成疏松的氧化物。在常溫下，鋼材表面形成一薄層氧化保護膜FeO，可以起一定的防止鋼材銹蝕的作用，故在干燥環(huán)境中，鋼材銹蝕進展緩慢。但在溫度或濕度較高的環(huán)境中，化學銹蝕進展加快。

　　2、電化學銹蝕 ：電化學銹蝕：指鋼材與電解質(zhì)溶液接觸，形成微電池而產(chǎn)生的銹蝕。

　　潮濕環(huán)境中鋼材表面會被一層電解質(zhì)水膜所覆蓋，而鋼材本身含有鐵、碳等多種成分，由于這些成分的電極電位不同，形成許多微電池。在陽極區(qū)，鐵被氧化成為Fe2+離子進入水膜;在陰極區(qū)，溶于水膜中的氧被還原為OH-離子。隨后兩者結(jié)合生成不溶于水的Fe(OH)2，并進一步氧化成為疏松易剝落的紅棕色鐵銹Fe(OH)3.電化學銹蝕是鋼材銹蝕的最主要形式。

　　影響鋼材銹蝕的主要因素：有環(huán)境中的濕度、氧，介質(zhì)中的酸、堿、鹽;鋼材的化學成分及表面狀況等。一些鹵素離子，特別是氯離子能破壞保護膜，促進銹蝕反應，使銹蝕迅速發(fā)展。

　　在連續(xù)梁橋中，采用吊裝施工時，一般采用肋梁截面;裝配式肋梁截面具有下列優(yōu)點：

　　1)將主梁劃分成多片標準化預制構(gòu)件，構(gòu)件標準化，尺寸模數(shù)化，簡化了模板，可工廠化成批生產(chǎn)，降低了制作費用。

　　2)主梁采用工廠或現(xiàn)場預制，可提高質(zhì)量，減薄主梁尺寸，從而減輕整個橋梁自重。

　　3)橋梁上部預制構(gòu)件與下部墩臺基礎(chǔ)可平行作業(yè)，縮短了橋梁施工工期，節(jié)省了大量支架，降低橋的造價。

　　當連續(xù)梁橋采用懸臂施工時，則一般采用箱梁，它具有下列優(yōu)點：

　　箱形截面是一種閉口薄壁截面，其抗扭剛度大，并具有較T型截面高的截面效率指標ρ，同時它的頂板和底板面積均比較大，能有效地承擔正負彎矩，并滿足配筋的需要。此外，當橋梁承受偏心荷載時，箱形截面梁抗扭剛度大，內(nèi)力分布比較均勻;在橋梁處于懸臂狀態(tài)時，具有良好的靜力和動力穩(wěn)定性，對懸臂施工的大跨度梁橋尤為有利。由于箱型截面整體性能好，因而在限制車道數(shù)通過車輛時，可以超載通行。

　　土的壓縮性是指土體在外部壓力和周圍環(huán)境作用下體積減小的特性。土體體積減小包括三個方面：

　�、偻令w粒發(fā)生相對位移，土中水及氣體從孔隙中排出，從而使土?L隙體積減小;②上顆粒本身的壓縮;③土中水及封閉在土中的氣體被壓縮。在一般情況下，土顆粒及水的壓縮變形量不到全部土體壓縮變形量的1/400，可以忽略不計。因此，土的壓縮變形主要是由于土體孔隙體積減小的緣故。

　　土體壓縮變形的快慢取決于土中水排出的速度，排水速率又決于土體孔隙通道的大小和土中粘粒含量的多少。對于透水性大的砂土，其壓縮過程在加荷后較短時期內(nèi)即可完成;對于粘性土，尤其是飽和軟粘土，由于透水性小，孔隙水的排出速率很低，其壓縮過程很長。土體在外部壓力下，壓縮隨時間增長的過程稱為土的固結(jié)。依賴于孔隙水壓力變化而產(chǎn)生的固結(jié)，稱為主固結(jié)。不依賴于孔隙水壓力變化，在有效應力不變時，由于顆粒間位置變動引起的固結(jié)稱為次固結(jié)。

　　平面或豎向不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)，其計算模型有特別要求，計算工作量大，計算難度提高;而且，雖然計算手段增多了，但并不能保證其計算結(jié)果“準確”，造成結(jié)構(gòu)安全度難以控制。因此，設(shè)計中(特別是建筑設(shè)計)應盡量避免采用不規(guī)則的設(shè)計方案，尤其不應采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案，除非該方案的使用功能特殊需要或建筑效果是唯一最好的。

　　設(shè)置防震縫是解決體型復雜、平面立面特別不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)由于變形復雜而避免碰撞的一種好方法。但對于高層，尤其是超高層建筑宜選用合理的建筑結(jié)構(gòu)方案而不設(shè)防震縫，同時采用合適的計算方法和有效的措施，以消除不設(shè)防震縫帶來的不利影響;此外，要注意由于設(shè)置了防震縫而形成結(jié)構(gòu)高寬比超限問題。防震縫同時又能兼作溫度縫，對于超長建筑則是比較理想的選擇。

　　“結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向的動力特性宜相近”，體現(xiàn)在具體設(shè)計中，一是注意建筑平面的長寬比不宜過大，二是對于矩形平面，在剪力墻的布置、柱截面bh的擺向以及樓層結(jié)構(gòu)布置中，應采取增強結(jié)構(gòu)橫向(短方向)剛度的設(shè)計方法而不是其相反，否則將本已有差距的兩主軸動力特性進一步擴大，對結(jié)構(gòu)的杭震不利。

　　抗震設(shè)計不是結(jié)構(gòu)專業(yè)人員應該或能夠全部包辦的，其它專業(yè)人員也應有抗震設(shè)計的意識、責任和能力。

　　一般的建筑物通常都是采用抗震方法(設(shè)置抗震構(gòu)件、抗震墻)和防震措施(如設(shè)置防震縫)來預防地震災害的，隔震和減震僅適用于特殊要求和高烈度抗震結(jié)構(gòu)。

　　由于強調(diào)“強剪弱彎”故需改變傳統(tǒng)的做法——箍筋只用Ⅰ級鋼，現(xiàn)在提倡用Ⅱ、Ⅲ級鋼箍;砼強度越高，其脆性越大，抗裂性能越低，所以對砼強度等級的采用是有所限制的，不是越高越好，正確的設(shè)計方法是恰當、適用就行。在附錄B中可體會到，采用高強砼時，有關(guān)構(gòu)件剪力、軸壓比、柱墻箍筋特征值都比普通砼要求嚴。

　　“部分框支抗震結(jié)構(gòu)”指首層或底部兩層框支抗震墻結(jié)構(gòu)，意即不包括高位轉(zhuǎn)換層框支結(jié)構(gòu)，換句話說，即高位轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的最大高度從嚴控制。

　　部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)的框支層框架，不管設(shè)防烈度高低也不管房屋高度如何，其抗震等級最低為二級，不存在三級，意即其結(jié)構(gòu)計算及構(gòu)造措施要求都較嚴。

　　與舊規(guī)范不同的是，出現(xiàn)“抗撞墻”的新概念，什么情況下需設(shè)置抗撞墻，如何合理設(shè)置，規(guī)范中都有明確規(guī)定。

　　框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中的抗震墻連梁剛度要求大，而在抗震墻結(jié)構(gòu)和部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)中的抗震墻連梁的剛度要求小，兩種結(jié)構(gòu)處理方法截然不同。

　　地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時，從樓板厚度、砼強度等級、板的配筋率、樓層的側(cè)面剛度等都有具體要求。此外，從規(guī)范條文說明中看到，地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端時，地下室層數(shù)不宜少于兩層，這意味著對高層建筑來說，地下室層數(shù)或總深層不僅由地基基礎(chǔ)埋深決定，還必須考慮上述因素。

　　角柱在結(jié)構(gòu)中是最重要的構(gòu)件之一，其受力復雜，故在其受彎受剪配筋上都要給予加強。

　　部分框支抗震墻結(jié)構(gòu)屬于復雜結(jié)構(gòu)之一，故規(guī)范附錄E1對框支層樓板厚度、砼強度等級、樓板的配筋率等都有特別要求，設(shè)計時務(wù)必給予滿足。

　　扁梁樓蓋的抗震性能并不優(yōu)于傳統(tǒng)梁板結(jié)構(gòu)，因此扁梁樓蓋不宜用于一級框架結(jié)構(gòu)，即扁梁樓蓋的應用是有一定限制的。只有當客觀條件受到限制，比如房屋總高與層數(shù)關(guān)系、層高與凈高關(guān)系等，才考慮采用扁梁樓蓋。

　　框架梁面筋不再使用“貫通筋”名詞，但從條文敘述上看，實際上還需有貫通筋，此方面的條文原則新舊規(guī)范沒有根本區(qū)別。

　　對柱抗剪線剛度的要求不再是其結(jié)構(gòu)尺寸簡單比例的“短柱”概念，而是用內(nèi)力形式—剪跨比λ=MC/VCH0≥2來衡量。

　　柱的軸壓比可以通過加強復合箍筋和加芯柱的辦法給予提高，軸壓比最高可達1.05，即使是一級的框剪或筒體—框架結(jié)構(gòu)的框架柱，其軸壓比可達0.9，這對于縮小柱截面很有現(xiàn)實意義。

　　柱箍筋加密區(qū)的體積配箍率與柱的軸壓比，砼強度等級和箍筋鋼筋種類有并，ρV≥λVfc/fyv，不像舊規(guī)范簡單的箍筋體積比的計算方法。

　　抗震墻端部和洞口兩側(cè)的邊緣構(gòu)件根據(jù)抗震等級和軸壓比分為“約束邊緣構(gòu)件”和構(gòu)造邊緣構(gòu)件“，兩者的配筋范圍和配筋量都有不同的規(guī)定，尤其約束邊緣構(gòu)件的箍筋配置決定于砼強度等級和箍筋鋼筋種類，具體設(shè)計時頗為繁瑣。邊緣構(gòu)件的形式除規(guī)范中列出的典型截面外，由于建筑平面開門洞的關(guān)系，會產(chǎn)生許多異型截面，設(shè)計時也頗費周折。

　　框架—抗震墻結(jié)構(gòu)中的抗震墻的周邊要設(shè)置梁(暗梁)和端柱，這條在設(shè)計中容易忽略，應特別注意。

　　房屋的屋蓋和地下一層的頂板宜采用梁板結(jié)構(gòu)而不宜采用無梁樓(屋)蓋。

　　板柱—抗震墻結(jié)構(gòu)的抗震墻承受結(jié)構(gòu)的全部地震作用，另析柱部分承受20%的地震作用，即整體結(jié)構(gòu)承受的地震作用等于或大于120%. 6.7.1條 核心筒與框架之間的樓蓋不宜采用板柱體系;加強層的采用有所限制，而不是一遇到側(cè)向剛度太弱就設(shè)加強層。

　　內(nèi)筒角部應有翼緣，因此內(nèi)筒角部開門洞應有所限制，不能隨心所欲，否則將作為筒體的整體作用。

　　筒體樓層的結(jié)構(gòu)布置有特別要求，角部不宜布置放謝性樓層梁，也不宜支承在洞口連梁上，后者尤其要避免。

　　筒體轉(zhuǎn)換層在附錄E.2有特別要求 ：不宜采用二次轉(zhuǎn)換、厚板轉(zhuǎn)換層有限制、轉(zhuǎn)換層樓蓋不應有大洞口、轉(zhuǎn)換層的采用有限制。

　　巖土工程勘察的內(nèi)容、方法及工程量的確定取決于 ：工程的技術(shù)要求和規(guī)模;建筑場地地質(zhì)條件的復雜程度;巖土性質(zhì)的優(yōu)劣。通�？辈旃ぷ鞫际怯蓽\人深、逐步深化。地基勘察的任務(wù)應按建筑物或建筑群提出詳細的巖土工程資料和設(shè)計所需的巖土技術(shù)參數(shù)，對地基進行巖土工程評價，對基礎(chǔ)設(shè)計、地基處理、不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治提出論證和建議。地基勘察主要應進行下列工作：

　　1)取得附有坐標及地形的擬建建筑物總平面位置圖，各建筑物的地面整平標高，建筑物的性質(zhì)、規(guī)模、結(jié)構(gòu)特點，可能采用的基礎(chǔ)形式、尺寸、預計埋置深度，對地基基礎(chǔ)設(shè)計、施工的特殊要求等;

　　2)查明不良地質(zhì)現(xiàn)象的成因、類型、分布范圍、發(fā)展趨勢及危害程度，并提出評價與整治所需的巖土技術(shù)參數(shù)和整治方案建議;

　　3)查明建筑物范圍各層巖土的類別、結(jié)構(gòu)、厚度、坡度、工程特性，計算和評價地基的穩(wěn)定性和承載力;

　　4)對需要進行沉降計算的建筑物，提供地基變形計算參數(shù);

　　5)查明埋藏的河道、溝浜、墓穴、防空洞、孤石等對工程不利的埋藏物;

　　6)查明地下水的埋藏條件，提供地下水位及其變化幅度;

　　7)在季節(jié)性凍土地區(qū)，提供場地土的標準凍結(jié)深度;

　　8)判定環(huán)境水和土對建筑材料及金屬的腐蝕性。