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- 1、混凝土结构设计的基本规定
- 2、什么是水灰比(水灰比对混凝土的影响)
1、混凝土结构设计的基本规定
混凝土,简称为砼“,是当代最主要的土木工程材料之一。混凝土结构又称之为砼结构,主要以混凝土为主要成分,包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构以及预应力混凝土结构。
1、混凝土的特点
混凝土具有原料丰富,价格低廉,生产工艺简单的特点,因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高,耐久性好,强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛,不仅在各种土木工程中使用,就是造船业,机械工业,海洋的开发,地热工程等,混凝土也是重要的材料。
2、混凝土的功能作用
1.和易性
混凝土拌合物最重要的性能。它综合表示拌合物的稠度、流动性、可塑性、抗分层离析泌水的性能及易抹面性等。测定和表示拌合物和易性的方法和指标很多,中国主要采用截锥坍落筒测定的坍落度(毫米)及用维勃仪测定的维勃时间(秒),作为稠度的主要指标。
2.强度
混凝土硬化后的最重要的力学性能,是指混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力。水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护,都直接影响混凝土的强度。混凝土按标准抗压强度(以边长为150mm的立方体为标准试件,在标准养护条件下养护28天,按照标准试验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度)划分的强度等级,称为标号,分为C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80、C85、C90、C95、C100共19个等级。混凝土的抗拉强度仅为其抗压强度的1/10~1/20。提高混凝土抗拉、抗压强度的比值是混凝土改性的重要方面。
3.变形
混凝土在荷载或温湿度作用下会产生变形,主要包括弹性变形、塑性变形、收缩和温度变形等。混凝土在短期荷载作用下的弹性变形主要用弹性模量表示。在长期荷载作用下,应力不变,应变持续增加的现象为徐变;应变不变,应力持续减少的现象为松弛。由于水泥水化、水泥石的碳化和失水等原因产生的体积变形,称为收缩。
硬化混凝土的变形来自两方面:环境因素(温、湿度变化)和外加荷载因素,因此有:
1)荷载作用下的变形:弹性变形和非弹性变形。
2)非荷载作用下的变形:收缩变形(干缩、自收缩)和膨胀变形(湿胀)。
3)复合作用下的变形:徐变
4.耐久性
在一般情况下,混凝土具有良好的耐久性。但在寒冷地区,特别是在水位变化的工程部位以及在饱水状态下受到频繁的冻融交替作用时,混凝土易于损坏。为此对混凝土要有一定的抗冻性要求。用于不透水的工程时,要求混凝土具有良好的抗渗性和耐蚀性。抗渗性 、抗冻性 、抗侵蚀性 为混凝土耐久性。
3、混凝土结构主要种类
1.素混凝土
素混凝土是指无筋或不配置受力钢筋的混凝土结构。素混凝土是钢筋混凝土结构的重要组成部分,由水泥、砂(细骨料)、石子(粗骨料)、矿物参合料、外加剂等,按一定比例混合后加一定比例的水拌制而成。普通混凝土干表观密度为1900~2500kg/m³,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.钢筋混凝土
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,减少自身重量,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
是指配置受力的预应力筋,通过张拉或其他方法建立预加应力的混凝土结构。
预应力混凝土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消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。
4、混凝土结构设计基本规定
《混凝土结构设计规范》是根据建设部建标1997108号文的要求,由中国建筑科学研究院会同有关的高等院校及科研、设计、企业单位共同修订而成的。目前,现行的最新版《混凝土结构设计规范》是经2015年局部修订的GB50010-2010。其对混凝土结构的基本设计作出了以下规定:
1.一般规定
1.混凝土结构设计应包括下列内容:
1)结构方案设计,包括结构选型、构件布置和传力途径;
2)作用及作用效应分析;
3)结构的极限状态设计
4)结构及构件的构造、连接措施;
5)耐久性及施工的要求;
6)满足特殊要求结构的专门性能设计。
2.本规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,以可靠指标度量结构构件的可靠度,采用分项系数的设计表达式进行设计。
3.混凝土结构的极限状态设计应包括:
1)承载能力极限状态:结构或结构构件达到最大承载力、出现疲劳破坏、发生不适于继续承载的变形或因结构局部破坏而引发的连续倒塌;
2)正常使用极限状态:结构或结构构件达到正常使用的某项规定限值或耐久性能的某种规定状态。
4.结构上的直接作用(荷载)应根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009及相关标准确定;地震作用应根据现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011确定。
间接作用和偶然作用应根据有关的标准或具体情况确定。
直接承受吊车荷载的结构构件应考虑吊车荷载的动力系数。
预制构件制作、运输及安装时应考虑相应的动力系数。对现浇结构,必要时应考虑施工阶段的荷载。
5.混凝土结构的安全等级和设计使用年限应符合现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153的规定。
混凝土结构中各类结构构件的安全等级,宜与整个结构的安全等级相同。对其中部分结构构件的安全等级,可根据其重要程度适当调整。对于结构中重要构件和关键传力部位,宜适当提高其安全等级。
6.混凝土结构设计应考虑施工技术水平以及实际工程条件的可行性。有特殊要求的混凝土结构,应提出相应的施工要求。
7.设计应明确结构的用途;在设计使用年限内未经技术鉴定或设计许可,不得改变结构的用途和使用环境。
2.结构方案
1.混凝土结构的设计方案应符合下列要求:
1)选用合理的结构体系、构件形式和布置;
2)结构的平、立面布置宜规则,各部分的质量和刚度宜均匀、连续;
3)结构传力途径应简捷、明确,竖向构件宜连续贯通、对齐;
4)宜采用超静定结构,重要构件和关键传力部位应增加冗余约束或有多条传力途径;
5宜采取减小偶然作用影响的措施。
2.混凝土结构中结构缝的设计应符合下列要求:
1)应根据结构受力特点及建筑尺度、形状、使用功能要求,合理确定结构缝的位置和构造形式;
2)宜控制结构缝的数量,并应采取有效措施减少设缝对使用功能的不利影响;
3)可根据需要设置施工阶段的临时性结构缝。
3. 结构构件的连接应符合下列要求:
1)连接部位的承载力应保证被连接构件之间的传力性能;
2)当混凝土构件与其他材料构件连接时,应采取可靠的措施;
3)应考虑构件变形对连接节点及相邻结构或构件造成的影响。
4.混凝土结构设计应符合节省材料、方便施工、降低能耗与环境保护的要求
3.承载能力极限状态计算
1.混凝土结构的承载能力极限状态计算应包括下列内容:
1)结构构件应进行承载力(包括失稳)计算;
2)直接承受重复荷载的构件应进行疲劳验算;
3)有抗震设防要求时,应进行抗震承载力计算;
4)必要时尚应进行结构的倾覆、滑移、漂浮验算;
5)对于可能遭受偶然作用,且倒塌可能引起严重后果的重要结构,宜进行防连续倒塌设计。
2.对持久设计状况、短暂设计状况和地震设计状况,当用内力的形式表达时,结构构件应采用下列承载能力极限状态设计表达式:
y0S ≤R (3.3.2-1)
R=R(fc,fs,ak…)/yRd (3.3.2-2)
式中:y0—一结构重要性系数:在持久设计状况和短暂设计状况下,对安全等级为一级的结构构件不应小于1.1,对安全等级为二级的结构构件不应小于1.0,对安全等级为三级的结构构件不应小于0.9;对地震设计状况下应取1.0;
S—一承载能力极限状态下作用组合的效应设计值:对持久设计状况和短暂设计状况应按作用的基本组合计算;对地震设计状况应按作用的地震组合计算;
R——结构构件的抗力设计值;
R( · )—一结构构件的抗力函数;
yRd—一结构构件的抗力模型不定性系数:静力设计取1.0,对不确定性较大的结构构件根据具体情况取大于1.0的数值;抗震设计应采用承载力抗震调整系数yRE代替yRd ;
fc、fs——混凝土、钢筋的强度设计值,应根据本规范第4.1.4条及第4.2.3条的规定取值;
ak——几何参数的标准值,当几何参数的变异性对结构性能有明显的不利影响时,应增减一个附加值。
注:公式中的y0S为内力设计值,在本规范各章中用N、M、V、T等表达。
3.对二维、三维混凝土结构构件,当按弹性或弹塑性方法分析并以应力形式表达时,可将混凝土应力按区域等代成内力设计值,按上述公式进行计算;也可直接采用多轴强度准则进行设计验算。
4.对偶然作用下的结构进行承载能力极限状态设计时,公式(3.3.2-1)中的作用效应设计值S按偶然组合计算,结构重要性系数y。取不小于1.0的数值;公式(3.3.2-2)中混凝土、钢筋的强度设计值fc、fs改用强度标准值fck 、fyk(或fpyk) 。
当进行结构防连续倒塌验算时,结构构件的承载力函数应按本规范第3.6节的原则确定。
5.对既有结构的承载能力极限状态设计,应按下列规定进行:
1)对既有结构进行安全复核、改变用途或延长使用年限而需验算承载能力极限状态时,宜符合本规范第3.3.2条的规定;
2)对既有结构进行改建、扩建或加固改造而重新设计时,承载能力极限状态的计算应符合本规范第3.7节的规定。
4.正常使用极限状态验算
1.混凝土结构构件应根据其使用功能及外观要求,按下列规定进行正常使用极限状态验算:
1)对需要控制变形的构件,应进行变形验算;
2)对不允许出现裂缝的构件,应进行混凝土拉应力验算;
3)对允许出现裂缝的构件,应进行受力裂缝宽度验算;
4)对舒适度有要求的楼盖结构,应进行竖向自振频率验算。
2.对于正常使用极限状态,钢筋混凝土构件、预应力混凝土构件应分别按荷载的准永久组合并考虑长期作用的影响或标准组合并考虑长期作用的影响,采用下列极限状态设计表达式进行验算:
S≤C (3.4.2)
式中:S——正常使用极限状态荷载组合的效应设计值;
C——结构构件达到正常使用要求所规定的变形、应力、裂缝宽度和自振频率等的限值。
3.钢筋混凝土受弯构件的最大挠度应按荷载的准永久组合,预应力混凝土受弯构件的最大挠度应按荷载的标准组合,并均应考虑荷载长期作用的影响进行计算,其计算值不应超过表3.4.3规定的挠度限值。
注:① 表中l0为构件的计算跨度;计算悬臂构件的挠度限值时,其计算跨度l0按实际悬臂长度的2倍取用;
② 表中括号内的数值适用于使用上对挠度有较高要求的构件;
③ 如果构件制作时预先起拱, 且使用上也允许,则在验算挠度时,可将计算所得的挠度值减去起拱值;对预应力混凝土构件,尚可减去预加力所产生的反拱值;
④ 构件制作时的起拱值和预加力所产生的反拱值,不宜超过构件在相应荷载组合作用下的计算挠度值。
4.结构构件正截面的受力裂缝控制等级分为三级,等级划分及要求应符合下列规定:
一级——严格要求不出现裂缝的构件,按荷载标准组合计算时,构件受拉边缘混凝土不应产生拉应力。
二级——般要求不出现裂缝的构件,按荷载标准组合计算时,构件受拉边缘混凝土拉应力不应大于混凝土抗拉强度的标准值。
三级——允许出现裂缝的构件,对钢筋混凝土构件,按荷载准永久组合并考虑长期作用影响计算时,构件的最大裂缝宽度不应超过本规范表3.4.5规定的最大裂缝宽度限值。对预应力混凝土构件,按荷载标准组合并考虑长期作用的影响计算时,构件的最大裂缝宽度不应超过本规范第3.4.5条规定的最大裂缝宽度限值;对二a类环境的预应力混凝土构件,尚应按荷载准永久组合计算,且构件受拉边缘混凝土的拉应力不应大于混凝土的抗拉强度标准值。
5.结构构件应 根据结构类型和本规范第3.5.2条规定的环境类别,按表3.4.5的规定选用不同的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值wlim。
注: ① 对处于年 平均相对湿度小于60%地区一类环境下的受弯构件,其最大裂缝宽度限值可采用括号内的数值;
② 在一类环境下,对钢筋混凝土屋架、托架及需作疲劳验算的吊车梁,其最大裂缝宽度限值应取为0.20mm;对钢筋混凝土屋面梁和托梁,其最大裂缝宽度限值应取为0. 30mm;
③ 在一类环境下,对预应力混凝土屋架、托架及双向板体系,应按二级裂缝控制等级进行验算;对一类环境下的预应力混凝土屋面梁、托梁、单向板,应按表中二a类环境的要求进行验算;在一类和二a类环境下需作疲劳验算的预应力混凝土吊车梁,应按裂缝控制等级不低于二级的构件进行验算;
④ 表中规定的预应力混凝土构件的裂缝控制等级和最大裂缝宽度限值仅适用于正截面的验算;预应力混凝土构件的斜截面裂缝控制验算应符合本规范第7章的有关规定;
⑤ 对于烟囱、简仓和处于液体压力下的结构,其裂缝控制要求应符合专门标准的有关规定;
⑥ 对于处于四、五类环境下的结构构件,其裂缝控制要求应符合专门标准的有关规定;
⑦ 表中的最大裂缝宽度限值为用于验算荷载作用引起的最大裂缝宽度。
6.对混凝土楼盖结构应根据使用功能的要求进行竖向自振频率验算,并宜符合下列要求:
1)住宅和公寓不宜低于5Hz;
2)办公 楼和旅馆不宜低于4Hz;
3)大跨度公共建筑不宜低于3Hz。
5.耐久性设计
1.混凝土结构应根据设计使用年限和环境类别进行耐久性设计,耐久性设计包括下列内容:
1)确定结构所处的环境类别;
2)提出对混凝 土材料的耐久性基本要求;
3)确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度;
4)不同环境条件下的耐久性技术措施;
5)提出结 构使用阶段的检测与维护要求。
注:对临时性的混凝土结构,可不考虑混凝土的耐久性要求。
2.混凝土结构暴露的环境类别应按表3.5.2的要求划分。
注:① 室内潮湿环境是指构件表面经常处于结露或湿润状态的环境;
② 严寒和寒冷地区的划分应符合现行国家标准《民用建筑热工设计规范》GB 50176的有关规定;
③ 海岸环境和海风环境宜根据当地情况,考虑主导风向及结构所处迎风、背风部位等因素的影响,由调查研究和工程经验确定;
④ 受除冰盐影响环境是指受到除冰盐盐雾影响的环境;受除冰盐作用环境是指被除冰盐溶液溅射的环境以及使用除冰盐地区的洗车房、停车楼等建筑;
⑤ 暴露的环境是指混凝土结构表面所处的环境。
3.设计使用年限为50年的混凝土结构,其混凝土材料宜符合表3.5.3的规定。
注:①氯离子含量系指其占胶凝材料总量的百分比;
② 预应力构件混凝土中的最大氯离子含量为0. 06%;其最低混凝土强度等级宜按表中的规定提高两个等级;
③ 素混凝士构件的水胶比及最低强度等级的要求可适当放松;
④ 有可靠工程经验时, 二类环境中的最低混凝土强度等级可降低一个等级;
⑤ 处于严寒和寒冷地区二b、三a类环境中的混凝土应使用引气剂,并可采用括号中的有关参数;
⑥ 当使用非碱活性骨料时,对混凝土中的碱含量可不作限制。
4.混凝土结构及构件尚应采取下列耐久性技术措施:
1)预应力混凝土结构中的预应力筋应根据具体情况采取表面防护、孔道灌浆、加大混凝土保护层厚度等措施,外露的锚固端应采取封锚和混凝土表面处理等有效措施;
2)有抗渗要求的混凝土结构,混凝土的抗渗等级应符合有关标准的要求;
3)严寒及寒冷地区的潮湿环境中,结构混凝土应满足抗冻要求,混凝土抗冻等级应符合有关标准的要求;
4)处于二、三类环境中的悬臂构件宜采用悬臂梁板的结构形式,或在其上表面增设防护层;
5)处于二、 三类环境中的结构构件,其表面的预埋件、吊钩、连接件等金属部件应采取可靠的防锈措施,对于后张预应力混凝土外露金属锚具,其防护要求见本规范第10.3.13条;
6)处在三类环境中的混凝土结构构件,可采用阻锈剂、环氧树脂涂层钢筋或其他具有耐腐蚀性能的钢筋、采取阴极保护措施或采用可更换的构件等措施。
5.一 类环境中,设计使用年限为100年的混凝土结构应符合下列规定:
1)钢筋混凝土结构的最低强度等级为C30;预应力混凝土结构的最低强度等级为C40;
2)混凝土中的最大氯离子含量为0.06%;
3)宜使用非碱活性骨料,当使用碱活性骨料时,混凝土中的最大碱含量为3. 0kg/m³ ;
4)混凝土保护层厚度应符合本规范第8.2.1条的规定;当采取有效的表面防护措施时,混凝土保护层厚度可适当减小。
6.二、 三类环境中,设计使用年限100年的混凝土结构应采取专门的有效措施。
7.耐久性环境类别为四类和五类的混凝土结构,其耐久性要求应符合有关标准的规定。
8.混凝土结构在设计使用年限内尚应遵守下列规定:
1)建立定期检测、 维修制度;
2)设计中 可更换的混凝土构件应按规定更换;
3)构件表面的防护层, 应按规定维护或更换;
4)结构出现可见的耐久性缺陷时,应及时进行处理。
6.防连续倒塌设计原则
1.混凝 土结构防连续倒塌设计宜符合下列要求:
1)采取减小偶然作用效应的措施;
2)采取使重要构件及关键传力部位避免直接遭受偶然作用的措施;
3)在结构容易遭受偶然作用影响的区域增加冗余约束,布置备用的传力途径;
4)增强疏散通道、 避难空间等重要结构构件及关键传力部位的承载力和变形性能;
5)配置贯通水平、竖向构件的钢筋,并与周边构件可靠地锚固;
6)设置结构缝,控制可能发生连续倒塌的范围。
2.重要结构的防连续倒塌设计可采用下列方法:
1)局部加强法:提高可能遭受偶然作用而发生局部破坏的竖向重要构件和关键传力部位的安全储备,也可直接考虑偶然作用进行设计。
2)拉结构件法:在结构局部竖向构件失效的条件下,可根据具体情况分别按梁拉结模型、悬索拉结模型和悬臂拉结模型进行承载力验算,维持结构的整体稳固性。
3)拆除构件法: 按一定规则拆除结构的主要受力构件,验算剩余结构体系的极限承载力;也可采用倒塌全过程分析进行设计。
3.当进行偶然作用下结构防连续倒塌的验算时,作用宜考虑结构相应部位倒塌冲击引起的动力系数。在抗力函数的计算中,混凝土强度取强度标准值fck;普通钢筋强度取极限强度标准值fstk,预应力筋强度取极限强度标准值fptk并考虑锚具的影响。宜考虑偶然作用下结构倒塌对结构几何参数的影响。必要时尚应考虑材料性能在动力作用下的强化和脆性,并取相应的强度特征值。
7.既有结构设计原则
1.既有结构延长使用年限、 改变用途、改建、扩建或需要进行加固、修复等,均应对其进行评定、验算或重新设计。
2.对既有结构进行安全性、 适用性、耐久性及抗灾害能力评定时,应符合现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153的原则要求,并应符合下列规定:
1)应根据评定结果、使用要求和后续使用年限确定既有结构的设计方案;
2)既有结构改变用途或延长使用年限时, 承载能力极限状态验算宜符合本规范的有关规定;
3)对既有结构进行改建、扩建或加固改造而重新设计时,承载能力极限状态的计算应符合本规范和相关标准的规定;
4)既有结构的正常使用极限状态验算及构造要求宜符合本规范的规定;
5)必要时可对使用功能作相应的调整,提出限制使用的要求。
3.既有结构的设计应符合下列规定:
1)应优化结构方案,保证结构的整体稳固性;
2)荷载可按现行规范的规定确定,也可根据使用功能作适当的调整;
3)结构既有部分混凝土、钢筋的强度设计值应根据强度的实测值确定;当材料的性能符合原设计的要求时,可按原设计的规定取值;
4)设计时应考虑既有结构构件实际的几何尺寸、截面配筋、连接构造和已有缺陷的影响;当符合原设计的要求时,可按原设计的规定取值;
5)应考虑既有结构的承载历史及施工状态的影响;对二阶段成形的叠合构件,可按本规范第9. 5节的规定进行设计。
5、混凝土结构设计软件
钢结构和混凝土设计软件ProStructures 能高效创建精确的钢结构、金属结构和钢筋混凝土结构三维模型,可用于创建设计图纸、制造详图和钢筋表,它们会随着您对三维模型的更改自动更新。
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软件功能
1.国际标准的设计
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2.钢筋混凝土详细设计和制表
生成钢筋放置工程图,包括截面图、平面图、详图、钢筋弯曲表、材料统计和梁/柱/基脚钢筋表,这些全部以三维模型为基础。所有钢筋表和工程图均可进行自定义,以满足您公司混凝土项目的标准。
3.为参数结构建模
为结构构件(比如梁、柱、支架、钢结构连接、基础、地基和钢筋)建模。在梁和柱之间使用钢结构连接,自动更新尺寸变化。构件类型也可以用到参数化组件(比如楼梯、梯架和扶手)中。
4.为钢筋混凝土建模
为各种形状的钢筋混凝土建模,如混凝土梁、柱、板、墙、扩展基脚和连续基脚,全部使用参数化方式进行操作。混凝土形状如有变化,钢筋会自动调整。使用直观的命令为复杂的钢筋混凝土形状建模,包括曲线、斜面或非正交形状。
5.生成钢铁制造工程图
为三维模型中的每个型钢、钢结构结点和钢结构板件生成工程图。轻松创建综合的单部件工程图,包括尺寸、注释、标签和部件清单。定制工程图以符合公司所有结构钢项目的标准。根据三维模型的更改自动更新所有过时的工程图。
6.生成结构混凝土详图
生成钢筋放置工程图,包括三维模型中的截面图、平面图和详图。快速创建钢筋详图,包括自动钢筋标记、尺寸和注释。自定义全部工程图,确保所有钢筋混凝土项目均符合您公司的标准。根据三维模型的更改自动更新工程图。
7.生成结构施工文档
生成施工文档(如平面图、剖面图和详图),这些全部与三维模型自动关联。对三维模型所作的更改会在工程图中自动更新。使用工程图中需要重新发布的自动标记来轻松管理模型的更改和修订。
8.生成结构设计文档
自动生成结构设计文档,包括用于传递设计意图的必要平面图和立面图。对三维模型所作的更改会在文档中自动更新。
9.生成结构详图
利用在结构模型中建立的设计结果直接生成详细的二维工程图。使用软件中提供的设置自定义工程图的样式和格式。
10.共享结构模型
将结构模型几何图形和设计结果从一个应用程序传输到另一个应用程序,并同步未来变化。快速共享结构模型、工程图和信息以供整个团队查看。
11.跟踪和恢复结构设计变更
管理三维模型的设计变更,利用可选说明和时间戳跟踪版本修订。在项目期间,可以随时回退或撤销选定的变更。查看多个设计方案,并从建模错误中快速恢复。
12.充分利用国际通用标准截面配置文件
使用丰富的国际通用标准的截面配置文件库(不另外收费)完成结构模型。充分利用全球性的设计机会。
2、什么是水灰比(水灰比对混凝土的影响)
什么是水灰比(水灰比对混凝土的影响)
水灰比是指拌制水泥浆、砂浆和混凝土混合料时,水与水泥的质量比(W/C)。水在混凝土形成方面起着重要作用,一方面参与水泥水化反应,另一方面对物料起润滑作用;水泥是混凝土中很重要的组分。水灰比是混凝土配合比的一个重要参数,研究水灰比过大和过小对混凝土性能产生的影响是非常有意义的。
一、水灰比对混凝土强度的影响
水灰比过大时,新生成的胶体水泥浆浓度低,水化后混凝土体内的多余游离水分往往先附着在骨料上,胶体与骨料粘结面积减小,粘结力下降,混凝土硬化时会产生细小裂纹,从而降低了混凝土强度。
水灰比过小时,胶体和晶体的材料不能充分形成,混凝土和易性差,混凝土振捣、密实很困难,如果在混凝土充分硬化后未水化水泥再遇水发生水化作用,水化产物造成的膨胀应力作用便有可能造成混凝土的开裂。所以为施工方便和保证质量,水灰比不宜小于0.5。
二、水灰比对混凝土和易性的影响
和易性又指混凝土拌合物工作性,它是一项综合的技术性质,包括流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。在水泥用量不变的情况下,水灰比过小,水泥浆就越稠,不仅混凝土拌合物的流动性变小,粘聚性也因混凝土发涩而变差,在一定施工条件下难以成型密实。水灰比过大,水泥浆过稀,这时拌合物虽流动性大,但将产生严重的分层离析和泌水现象,不能保证混凝土拌合物的粘聚性和保水性,并且严重影响混凝土的强度和耐久性。
三、水灰比对混凝土耐久性的影响
混凝土的耐久性是混凝土在使用环境下抵抗各种物理和化学作用破坏的能力,直接影响结构物的安全性和使用性能,包括抗渗性、抗冻性、化学侵蚀和碱集料反应等,其中水灰比对混凝土耐久性起着关键性的作用。
1.对混凝土碳化的影响
由于混凝土的碳化是CO2 向混凝土内扩散的过程,混凝土的密实程度越高,扩散的阻力越大,混凝土的碳化深度就越小。混凝土碳化的深度还受单位体积的水泥用量或水泥石中的Ca(OH)2含量的影响。水灰比越大,单位水泥用量越小,混凝土单位体积内的Ca(OH)2含量也就越少,扩散的阻力就越小,CO2就越容易进入混凝土体内,碳化速度也就越快。
水灰比对混凝土的孔隙结构影响极大,在水泥用量一定的条件下,增大水灰比,混凝土的孔隙率也随之增大,密实度降低,碳化速度增大。而水灰比小的混凝土由于水泥浆的组织密实,透气性较小,因而碳化速度较慢。同理,单位水泥用量多的混凝土碳化较慢,水灰比小的混凝土合成物多,中和所需的CO2量也多,中和反应需要的时间也较长。
另一方面水灰比小的混凝土,水泥水化后残留水分少,混凝土密实性高,孔隙小,大孔少,CO2向混凝土内扩散的阻力较大,这也造成中和反应需要时间较长,碳化深度较小。通过试验得出当水灰比小于0.6时碳化深度较小,当水灰比大于0.75时碳化深度急剧加大。因此为了减少混凝土碳化引起的危害,适当控制水灰比是非常必要的。
2.对氯离子扩散的影响
水灰比的大小反映了混凝土抵抗氯离子入侵的能力,这种能力主要表现于水灰比和氯离子扩散系数的关系可见水灰比越大,则混凝土的氯离子结合能力也就越大。
3.对抗渗的影响
抗渗性是指混凝土抵抗水在混凝土毛细孔向其内部渗透作用的能力, 通常来说,抗渗性好的混凝土,其密实性高,混凝土的耐久性也较好,因为抗渗性控制着水分渗入的速率。相互联通的、无规则的毛细孔系统,使水泥石的孔隙率增加,透水性强,还有资料表明,当水灰比大于0.55 时,混凝土的抗渗性急剧增加。水灰比过小,水化不充分,密实度不高,透水性也较大。通过试验得出水灰比越小,抗渗性能越强,当水灰比大于0.6时,抗渗系数急剧增大,混凝土的抗渗性能显著下降。在水工建筑物基础、挡水和过流建筑物、翼墙等水位变动区要严格控制施工时的水灰比,一般在0.38~0.4之间。
4.对抗冻的影响
混凝土的抗冻性是指混凝土在使用条件下经受多次冻融循环之后,不破坏,强度也不明显降低的性能。水灰比对混凝土抗冻性的影响有以下几个原因:
(1)水灰比过大,振捣时粒径不同的骨料下沉速度也不同,水泥浆和骨料易分离,造成稀水泥浆浮于表层,耐磨性差。遇到冻融、冰推和风浪淘刷等破坏作用易形成表面剥蚀。加之地下水补给,易受冻胀破坏。因此在高寒地区,尤其是在接触水又受冻的环境下混凝土建筑物基础应适当降低水灰比以提高抗冻能力。
(2)混凝土气泡尺寸和气泡的间距随水灰比降低而减小,随水灰比增大而增大。在混凝土引气量相近的情况下,水灰比越大,气泡的间距越大,表现为混凝土抗冻性能越差。
(3)水灰比直接影响混凝土的孔隙率及空结构。随着水灰比的增加,饱和水的开孔总体积和平均孔径越来越大,在冻融过程中产生的冰胀压力和渗透压力就大,混凝土的抗冻性必然降低。实验研究表明对w/c为0.27以下的高强混凝土,即使不掺引气剂,仍具有非常优良的抗冻性。对w/c为0.40和0.55的中高水灰比的混凝土,掺入引气剂后,抗冻性能极大地改善,基本上接近了高强混凝土。
四、水灰比对混凝土裂缝的影响
通常使水泥完全水化并具有毛细空隙率的水灰比为0.437,但在无外加剂的情况下,水灰比要大于0.5才能使混凝土具有可施工的流动性。实验表明,混凝土塑性收缩面积值对应的水灰比约为0.5,当水灰比小于0.5时,混凝土塑性收缩面积随水灰比的提高而增大,当水灰比大于0.5时,混凝土塑性收缩面积随水灰比的提高而减小,因为水灰比越高(水泥浆量较大)时,拌合物中可用于蒸发的水分越多,达到毛细管压力临界值(破坏压力)的时间得以延长,即毛细管压力在较长一段时内以较小的速率发展,当达到破坏压力时,混凝土已获得一定的强度足以抵抗此时的破坏压力[7]。但用水量的加大也会使混凝土的后期收缩增大,容易产生裂缝。此外,水灰比较低时,拌合物体系的整体性和粘聚性较好,产生的塑性沉降较小,塑性收缩裂缝宽度及总面积均较小。因此,在满足施工要求条件下,应尽量减小水灰比。
五、水灰比对混凝土收缩的影响
混凝土的收缩是由水泥凝胶体本身的体积收缩(即所谓的凝缩)和混凝土失水产生的体积收缩(即所谓的干缩)这两部分所组成的,主要包括:塑性收缩、化学收缩、干燥收缩、自收缩、温度收缩和碳化收缩。混凝土的收缩对结构物的危害很大,它可使混凝土表面出现较大的拉应力,从而引起表面开裂,直接影响结构物的耐久性。因此水灰比的大小对收缩的影响也是不容忽视的。
工程师指具有从事工程系统操作、设计、管理、评估能力的人员。工程师的称谓,通常只用于在工程学其中一个范畴持有专业性学位或相等工作经验的人士。对个人来说,成为工程师,将是一个人新的开始。工程师职称证是由人事局管理发证,到市一级的人 事局申请并提交相关材料。
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