2016年二级结构工程师《专业考试》讲义：第十九讲

2016年二级结构工程师《专业考试》讲义：第十九讲

　　钢材的锈蚀：指其表面与周围介质发生化学作用或电化学作用而遭到破坏。

　　钢材锈蚀不仅使截面积减小，性能降低甚至报废，而且因产生锈坑，可造成应力集中，加速结构破坏。尤其在冲击荷载、循环交变荷载作用下，将产生锈蚀疲劳现象，使钢材的疲劳强度大为降低，甚至出现脆性断裂。

　　根据锈蚀作用机理，钢材的锈蚀可分为化学锈蚀和电化学锈蚀两种。

　　1、化学锈蚀 ：化学锈蚀：指钢材直接与周围介质发生化学反应而产生的锈蚀。

　　这种锈蚀多数是氧化作用，使钢材表面形成疏松的氧化物。在常温下，钢材表面形成一薄层氧化保护膜FeO，可以起一定的防止钢材锈蚀的作用，故在干燥环境中，钢材锈蚀进展缓慢。但在温度或湿度较高的环境中，化学锈蚀进展加快。

　　2、电化学锈蚀 ：电化学锈蚀：指钢材与电解质溶液接触，形成微电池而产生的锈蚀。

　　潮湿环境中钢材表面会被一层电解质水膜所覆盖，而钢材本身含有铁、碳等多种成分，由于这些成分的电极电位不同，形成许多微电池。在阳极区，铁被氧化成为Fe2+离子进入水膜;在阴极区，溶于水膜中的氧被还原为OH-离子。随后两者结合生成不溶于水的Fe(OH)2，并进一步氧化成为疏松易剥落的红棕色铁锈Fe(OH)3.电化学锈蚀是钢材锈蚀的最主要形式。

　　影响钢材锈蚀的主要因素：有环境中的湿度、氧，介质中的酸、碱、盐;钢材的化学成分及表面状况等。一些卤素离子，特别是氯离子能破坏保护膜，促进锈蚀反应，使锈蚀迅速发展。

　　在连续梁桥中，采用吊装施工时，一般采用肋梁截面;装配式肋梁截面具有下列优点：

　　1)将主梁划分成多片标准化预制构件，构件标准化，尺寸模数化，简化了模板，可工厂化成批生产，降低了制作费用。

　　2)主梁采用工厂或现场预制，可提高质量，减薄主梁尺寸，从而减轻整个桥梁自重。

　　3)桥梁上部预制构件与下部墩台基础可平行作业，缩短了桥梁施工工期，节省了大量支架，降低桥的造价。

　　当连续梁桥采用悬臂施工时，则一般采用箱梁，它具有下列优点：

　　箱形截面是一种闭口薄壁截面，其抗扭刚度大，并具有较T型截面高的截面效率指标ρ，同时它的顶板和底板面积均比较大，能有效地承担正负弯矩，并满足配筋的需要。此外，当桥梁承受偏心荷载时，箱形截面梁抗扭刚度大，内力分布比较均匀;在桥梁处于悬臂状态时，具有良好的静力和动力稳定性，对悬臂施工的大跨度梁桥尤为有利。由于箱型截面整体性能好，因而在限制车道数通过车辆时，可以超载通行。

　　土的压缩性是指土体在外部压力和周围环境作用下体积减小的特性。土体体积减小包括三个方面：

　　①土颗粒发生相对位移，土中水及气体从孔隙中排出，从而使土?L隙体积减小;②上颗粒本身的压缩;③土中水及封闭在土中的气体被压缩。在一般情况下，土颗粒及水的压缩变形量不到全部土体压缩变形量的1/400，可以忽略不计。因此，土的压缩变形主要是由于土体孔隙体积减小的缘故。

　　土体压缩变形的快慢取决于土中水排出的速度，排水速率又决于土体孔隙通道的大小和土中粘粒含量的多少。对于透水性大的砂土，其压缩过程在加荷后较短时期内即可完成;对于粘性土，尤其是饱和软粘土，由于透水性小，孔隙水的排出速率很低，其压缩过程很长。土体在外部压力下，压缩随时间增长的过程称为土的固结。依赖于孔隙水压力变化而产生的固结，称为主固结。不依赖于孔隙水压力变化，在有效应力不变时，由于颗粒间位置变动引起的固结称为次固结。

　　平面或竖向不规则的建筑结构，其计算模型有特别要求，计算工作量大，计算难度提高;而且，虽然计算手段增多了，但并不能保证其计算结果“准确”，造成结构安全度难以控制。因此，设计中(特别是建筑设计)应尽量避免采用不规则的设计方案，尤其不应采用严重不规则的设计方案，除非该方案的使用功能特殊需要或建筑效果是唯一最好的。

　　设置防震缝是解决体型复杂、平面立面特别不规则的建筑结构由于变形复杂而避免碰撞的一种好方法。但对于高层，尤其是超高层建筑宜选用合理的建筑结构方案而不设防震缝，同时采用合适的计算方法和有效的措施，以消除不设防震缝带来的不利影响;此外，要注意由于设置了防震缝而形成结构高宽比超限问题。防震缝同时又能兼作温度缝，对于超长建筑则是比较理想的选择。

　　“结构在两个主轴方向的动力特性宜相近”，体现在具体设计中，一是注意建筑平面的长宽比不宜过大，二是对于矩形平面，在剪力墙的布置、柱截面bh的摆向以及楼层结构布置中，应采取增强结构横向(短方向)刚度的设计方法而不是其相反，否则将本已有差距的两主轴动力特性进一步扩大，对结构的杭震不利。

　　抗震设计不是结构专业人员应该或能够全部包办的，其它专业人员也应有抗震设计的意识、责任和能力。

　　一般的建筑物通常都是采用抗震方法(设置抗震构件、抗震墙)和防震措施(如设置防震缝)来预防地震灾害的，隔震和减震仅适用于特殊要求和高烈度抗震结构。

　　由于强调“强剪弱弯”故需改变传统的做法——箍筋只用Ⅰ级钢，现在提倡用Ⅱ、Ⅲ级钢箍;砼强度越高，其脆性越大，抗裂性能越低，所以对砼强度等级的采用是有所限制的，不是越高越好，正确的设计方法是恰当、适用就行。在附录B中可体会到，采用高强砼时，有关构件剪力、轴压比、柱墙箍筋特征值都比普通砼要求严。

　　“部分框支抗震结构”指首层或底部两层框支抗震墙结构，意即不包括高位转换层框支结构，换句话说，即高位转换层结构的最大高度从严控制。

　　部分框支抗震墙结构的框支层框架，不管设防烈度高低也不管房屋高度如何，其抗震等级最低为二级，不存在三级，意即其结构计算及构造措施要求都较严。

　　与旧规范不同的是，出现“抗撞墙”的新概念，什么情况下需设置抗撞墙，如何合理设置，规范中都有明确规定。

　　框架—剪力墙结构中的抗震墙连梁刚度要求大，而在抗震墙结构和部分框支抗震墙结构中的抗震墙连梁的刚度要求小，两种结构处理方法截然不同。

　　地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，从楼板厚度、砼强度等级、板的配筋率、楼层的侧面刚度等都有具体要求。此外，从规范条文说明中看到，地下室顶板作为上部结构的嵌固端时，地下室层数不宜少于两层，这意味着对高层建筑来说，地下室层数或总深层不仅由地基基础埋深决定，还必须考虑上述因素。

　　角柱在结构中是最重要的构件之一，其受力复杂，故在其受弯受剪配筋上都要给予加强。

　　部分框支抗震墙结构属于复杂结构之一，故规范附录E1对框支层楼板厚度、砼强度等级、楼板的配筋率等都有特别要求，设计时务必给予满足。

　　扁梁楼盖的抗震性能并不优于传统梁板结构，因此扁梁楼盖不宜用于一级框架结构，即扁梁楼盖的应用是有一定限制的。只有当客观条件受到限制，比如房屋总高与层数关系、层高与净高关系等，才考虑采用扁梁楼盖。

　　框架梁面筋不再使用“贯通筋”名词，但从条文叙述上看，实际上还需有贯通筋，此方面的条文原则新旧规范没有根本区别。

　　对柱抗剪线刚度的要求不再是其结构尺寸简单比例的“短柱”概念，而是用内力形式—剪跨比λ=MC/VCH0≥2来衡量。

　　柱的轴压比可以通过加强复合箍筋和加芯柱的办法给予提高，轴压比最高可达1.05，即使是一级的框剪或筒体—框架结构的框架柱，其轴压比可达0.9，这对于缩小柱截面很有现实意义。

　　柱箍筋加密区的体积配箍率与柱的轴压比，砼强度等级和箍筋钢筋种类有并，ρV≥λVfc/fyv，不像旧规范简单的箍筋体积比的计算方法。

　　抗震墙端部和洞口两侧的边缘构件根据抗震等级和轴压比分为“约束边缘构件”和构造边缘构件“，两者的配筋范围和配筋量都有不同的规定，尤其约束边缘构件的箍筋配置决定于砼强度等级和箍筋钢筋种类，具体设计时颇为繁琐。边缘构件的形式除规范中列出的典型截面外，由于建筑平面开门洞的关系，会产生许多异型截面，设计时也颇费周折。

　　框架—抗震墙结构中的抗震墙的周边要设置梁(暗梁)和端柱，这条在设计中容易忽略，应特别注意。

　　房屋的屋盖和地下一层的顶板宜采用梁板结构而不宜采用无梁楼(屋)盖。

　　板柱—抗震墙结构的抗震墙承受结构的全部地震作用，另析柱部分承受20%的地震作用，即整体结构承受的地震作用等于或大于120%. 6.7.1条 核心筒与框架之间的楼盖不宜采用板柱体系;加强层的采用有所限制，而不是一遇到侧向刚度太弱就设加强层。

　　内筒角部应有翼缘，因此内筒角部开门洞应有所限制，不能随心所欲，否则将作为筒体的整体作用。

　　筒体楼层的结构布置有特别要求，角部不宜布置放谢性楼层梁，也不宜支承在洞口连梁上，后者尤其要避免。

　　筒体转换层在附录E.2有特别要求 ：不宜采用二次转换、厚板转换层有限制、转换层楼盖不应有大洞口、转换层的采用有限制。

　　岩土工程勘察的内容、方法及工程量的确定取决于 ：工程的技术要求和规模;建筑场地地质条件的复杂程度;岩土性质的优劣。通常勘察工作都是由浅人深、逐步深化。地基勘察的任务应按建筑物或建筑群提出详细的岩土工程资料和设计所需的岩土技术参数，对地基进行岩土工程评价，对基础设计、地基处理、不良地质现象的防治提出论证和建议。地基勘察主要应进行下列工作：

　　1)取得附有坐标及地形的拟建建筑物总平面位置图，各建筑物的地面整平标高，建筑物的性质、规模、结构特点，可能采用的基础形式、尺寸、预计埋置深度，对地基基础设计、施工的特殊要求等;

　　2)查明不良地质现象的成因、类型、分布范围、发展趋势及危害程度，并提出评价与整治所需的岩土技术参数和整治方案建议;

　　3)查明建筑物范围各层岩土的类别、结构、厚度、坡度、工程特性，计算和评价地基的稳定性和承载力;

　　4)对需要进行沉降计算的建筑物，提供地基变形计算参数;

　　5)查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物;

　　6)查明地下水的埋藏条件，提供地下水位及其变化幅度;

　　7)在季节性冻土地区，提供场地土的标准冻结深度;

　　8)判定环境水和土对建筑材料及金属的腐蚀性。