摘要:近几年来混凝土结构的建筑已经成为主要的结构形式,为了适应我国经济的快速发展需要,混凝土结构的应用也在不断的快速发展,进一步实现混凝土结构应用型的最大化。
关键词:混凝土;结构;应用性;分析
1.常见混凝土结构的分类
(1)素混凝土结构
素混凝土结构是指无筋或者不配置受力钢筋的混凝土结构。素混凝土是钢筋砼的重要组成部分,由水泥,砂(细骨料),石子(粗骨料)、添加剂等,按照一定的比例混合之后加一定比例的水搅拌制作而成。
(2)钢筋混凝土结构
钢筋混凝土结构是指配置受力普通钢筋的混凝土结构。其制作过程如下:在浇筑混凝土之前,先进行绑筋支模,即用铁丝将钢筋固定成设计所需的结构形状,然后用模板包裹住钢筋骨架,最后使用机械将混凝土浇筑进去,经过一段时间的养护之后,达到设计标准后进行拆模,即成钢筋混凝土。可以分为现浇式、装配式以及现浇钢筋砼模板。
(3)预应力混凝土结构
预应力混凝土结构是指配置受力的预应力筋,通过张拉或者其他方法建立起预应力系统的混凝土结构。其作用是通过预应力来减小或者抵消荷载所引起的混凝土压应力,从而提高混凝土构件的抗裂性能以及刚度。可以分为三类:(1)全预应力混凝土(2)部分预应力混凝土(3)无粘结预应力混凝土.
2.关于约束混凝土的三种应用
2.1螺旋箍筋柱:受压柱内配设连续的螺旋形箍筋或者单独的焊
接圆形箍筋,且箍筋沿柱轴线的问距较小,对其包围的核心混凝土构
成有效的约束.使其受力性能有较大的改善和提高。只是螺旋箍筋柱
提高了柱的极限承载力.只适合轴心受压的短柱,更长的柱因压屈失
稳而破坏.主要取决于柱的弹性模量或变形;偏心受压柱截面上压应
力不均匀分布,甚至为受拉区控制柱的破坏。
2.2矩形箍筋柱:螺旋箍筋柱的形状不太适合于工程中常见的矩
形截面和矩形组合截面构件,且加工成型费事,因而适用范围受限。矩形截面构件内的箍筋沿截面周边平行布置,矩形组合截面也采用多个矩形箍筋组成平行于周边的横向筋。柱的截面按照箍筋约束作用的程度分作三个受力区:箍筋混凝土即保护层为无约束区;截面中央部分和指向四角的延伸带为强约束区,这一区的混凝土处于三轴受压应力状态,时约束混凝土强度和变形性能提高的主要原因;处于以上二区之间的、沿箍筋直线段内测分布的是弱约束区,此约束区内的混凝土基本上处于二轴受压应力状态,强度虽比单轴抗压强度高,但提高的幅度有限。
2.3钢管混凝土:当螺旋箍筋混凝土中横向箍筋紧密连在一起,且与纵筋合一,去除混凝土,自然地发展成为钢管混凝土。钢管混凝土具有承载力高、延性极好等优越的力学性能,还具备面积小、结构白重轻、节点构造方便等优点。
3混凝土结构的应用研究
(一)素混凝土结构
在普通的钢筋混凝土结构设计中,经常不会考虑到混凝土的抗拉强度,以此来做出一种满足当前工程需要的简化模型体系,但这种简化模型体系的达成是有条件的,其内在并不否认混凝土具有一定的抗拉强度。而在对于结构施工***的研究之后发现,只要理论上构件存在拉应力的存在,不管拉应力的大小,都会在受拉区布置钢筋,这是不必要的。所以在一定条件下可以采用素混凝土代替钢筋混凝土,这样既可以简化施工,又可以取得很好的经济效益。
(二)钢筋混凝土结构
钢筋混凝土结构在土木工程中的应用很广泛,钢筋混凝土结构适用于各种工程结构的建造。目前钢筋混凝土结构已经广泛的应用在工业和民用建筑、桥梁建设,隧道工程以及海港水利工程等领域。同时钢筋混凝土在一些特殊场合的表现也十分出色,例如在原子能领域,可以用来制作核反应堆压力容器,在海洋工程方面可以作为海洋勘探平台的建筑材料,在机械制作业的大吨位水压机架以及各种试验设备的基座都是由钢筋混凝土构成。目前最主流的还是以钢筋混凝土作为房屋的框架结构。由这种框架构成的房屋具有平面布置灵活、结构构件易于标准化、定型化及防火性能好等优点。
(三)预应力混凝土结构
预应力混凝土结构的抗裂性能优良,可以用于大跨结构、压力储罐、核电站容器等领域。经过多年来的不断发展与进步,我国的预应力混凝土结构已经作用在很多的方面。预应力混凝土预制构件包括预应力屋面梁和屋架、吊车梁、简支梁等构件。而在结构形式方面,有整体预应力装配式版柱建筑体系、后张预应力混凝土框架结构、高层建筑、还有一些特种结构如:电视塔的塔身、核电站的安全壳、污水处理厂的曝气池、浓缩池、以及大型桥梁的桥架等。这些结构充分利用了预应力混凝土结构的抗裂与抗渗性高,以及刚度大,变形小的特点。
4.混凝土耐久性失效的原因及改善措施
混凝土结构的耐久性是指结构及各组成部分,在所处的自然环境
和使用条件等因素的长期作用下,抵抗材料性能劣化、仍能维持结构
的安全和使用功能的能力。混凝土材料及其结构的耐久性劣化和失效.本质上并非外力作用所致,原因如下:
4.1耐久性失效的主要原因有:空气中二氧化碳、海水或除冰盐中的氯离子、水泥中的碱质等与混凝土或钢筋的化学作用,多次温度升降或动容循环使混凝土交替的膨胀和收缩的物理作用等,造成混凝土内部细观结构的破坏、引发性能退化。
4.2耐久性失效是个缓慢的累计过程。结构所受的荷载增大至极
限后,即时出现承载力失效,是以小时计、甚至分秒记的短期现象。而结构的耐久性失效则是由于外界环境因素和材料内部对混凝土和钢筋的缓慢作用后,材料的损伤和材料的退化有小扩大、由表及里的逐渐累积过程。
4.3引起耐久性失效的诸多因素相互联系、相互影响。例如混凝土的碳化和化学腐蚀促进钢筋锈蚀;碱骨料反应和冻融循环产生混凝土裂缝,促使混凝土碳化深入内部:钢筋锈蚀后体积膨胀。产生顺筋裂缝。保护层爆裂等。
4.4耐久性受限受控于正常使用极限状态而非承载力极限状态。
当混凝土结构因各种因素招致不可接受的外观损伤,如裂缝宽大、混
凝土剥落、钢筋外露和锈蚀等,已不能满足使用功能.首先达到适用性极限状态。提高混凝土耐久性的措施:原材料的选择:
(1)水泥水泥类材料的强度和工程性能,是通过水泥砂浆的凝结,硬化形成的,水泥石一旦受损,混凝土的耐久性就被破坏,因此水泥的选择需注意水泥品种的具体性能,选择碱含量小,水化热低,干缩性小,耐热性,抗水性,抗腐蚀性,抗冻性能好的水泥,并结合具体情况进行选择。
(2)集料与掺合料集料的选择应考虑其碱活性,防止碱集料反应造成的危害.集料的耐蚀性和吸水性,同时选择合理的级配,改善混凝土拌合物的和易性,提高混凝土密实度;大量研究表明了掺粉煤灰,矿渣,硅粉等混合才能有效改善混凝土的性能,改善混凝土内孔结构,填充内部空隙,提高密实度,高掺量混凝土还能抑制碱集料反应,因而掺混合材混凝土,是提高混凝土耐久性的有效措施。
5.结语
随着钢筋混凝土结构在各个方面的不断应用,各种问题也就随之
而来了.为了适应我国经济的快速发展需要, 混凝土结构的发展也在不断的加快速度,各种类型的混凝土结构在我国科技工作者不懈的努力研究下,不仅原有性质得到了充分的提高,而在新的领域也有了闪光点。
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