建筑结构 水工钢筋混凝土结构（通用9篇）
建筑结构 水工钢筋混凝土结构 篇1
1、维修加固钢筋混凝土的方法？
增大截面加固法：用同种材料加大构件截面面积，提高承载力
外粘型钢加固法：在混凝土构件四周粘贴型钢，显著提高承载力
预应力加固法：采用外加预应力的钢拉杆或撑杆，使加固与卸载合二为一
增设支点加固法;增设支点减小结构构件的计算跨度或变形，改变传力途径
粘贴钢板和纤维复合材料: 在混凝土表面用结构胶粘贴钢板或纤维复合材料，提高承载力
2、轻质高强的材料有哪些？
答：新型岩棉板、酚醛板、泡沫玻璃板建筑材料是区别于传统的砖瓦、灰砂石等建材的建筑材料新品种，包括的品种和门类很多。从功能上分，有墙体材料、装饰材料、门窗材料、保温材料、防水材料、粘结和密封材料，以及与其配套的各种五金件、塑料件及各种辅助材料等。
3、预防构件裂缝的其他措施？
选用水化热低的水泥，非活性骨料，选用级配优良、含泥量低的砂、石骨料。
大体积混凝土施工采取合理分层、分块、分缝措施。科学确定配合比，掺加减水剂，控制水泥用量，减小水化热。浇筑时加强振捣，提高密实度，可采用二次振捣。及时抹压表面，加强养护，适当延长养护时间。安排合理的拆模时间及顺序。
葛洲坝水利枢纽它位于中国湖北省宜昌市境内的长江三峡末端河段上，距离长江三峡出口南津关下游2.3公里。它是长江上第一座大型水电站，也是世界上最大的低水头大流量、径流式水电站。1971年5月开工兴建，1972年12月停工，1974年10月复工，1988年12月全部竣工。坝型为闸坝，最大坝高47米，总库容15.8亿立方米。总装机容量271.5万千瓦，其中二江水电站安装2台17万千瓦和5台12.5万千瓦机组；大江水电站安装14台12.5万千瓦机组。年均发电量140亿千瓦时。首台17万千瓦机组于1981年7月30日投入运行。[1] 葛洲坝工程具有发电、改善航道等综合效益。电站装机容量271.5万千瓦，单独运行时保证出力76.8万千瓦，年发电量157亿千瓦·时（三峡工程建成以后保证出力可提高到158万~194万千瓦，年发电量可提高到161亿千瓦·时）。电站以500千伏和220千伏输电线路并入华中电网，并通过500千伏直流输电线路向距离1000公里的上海输电120万千瓦。库区回水110～180公里，使川江航运条件得到改善。水库总库容15.8亿立方米，由于受航运限制；2013年无调洪削峰作用。三峡工程建成后，可对三峡工程因调洪下泄不均匀流量起反调节作用，有反调节库容8500万立方米。[2] 云南小湾水电站
中国水电建设史上建设规模仅次于长江三峡电站工程、设计装机容量四百二十万千瓦、年发电量一百九十亿千瓦时的小湾水电站今天（25日）中午12：30实现并网发电。
云南小湾水电站位于云南省大理白族自治州南涧县和临沧地区风庆县交界处，是澜沧江上的第三座梯级电站，总投资超过400亿元，历时10年时间建设。据中国华能集团公司副总经理那希志介绍，小湾工程坝高294.5米，是世界首座300M级混凝土双曲拱坝。其规模之大、施工难度以及运用的技术之多，均属世界之最。
作为西部大开发和“西电东送”工程的重要建设项目，小湾水电站以发电为主，兼有防洪、灌溉、拦沙及航运等综合利用效益，是具有多年调节性能的龙头水库，可以极大改善云南水电站群的调节性能，提高水电站枯期保证出力和电量，使枯期和汛期电量趋于平衡。小湾水电站在保证发电的同时，还可调节下游已建、在建和拟建中的漫湾、大朝山、景洪等多座电站的汛期和枯期发电用水。
哈利法塔（阿拉伯文：جرب ةفيلخ，拉丁化：burj khalifah，英文：Khalīfa tower），原名迪拜塔，又称迪拜大厦或比斯迪拜塔，是世界第一高楼与人工构造物。哈利法塔高828米，楼层总数162层，造价15亿美元，大厦本身的修建耗资至少10亿美元，还不包括其内部大型购物中心、湖泊和稍矮的塔楼群的修筑费用。哈利法塔总共使用33万立方米混凝土、6.2万吨强化钢筋，14.2万平方米玻璃。为了修建哈利法塔，共调用了大约4000名工人和100台起重机，把混凝土垂直泵上逾606米的地方，打破上海环球金融中心大厦建造时的492米纪录。大厦内设有56部升降机，速度最高达17.4米/秒，另外还有双层的观光升降机，每次最多可载42人。哈利法塔始建于2004年，当地时间2010年1月4日晚，迪拜酋长穆罕默德·本·拉希德·阿勒马克图姆揭开被称为“世界第一高楼”的“迪拜塔”纪念碑上的帷幕，宣告这座建筑正式落成，并将其更名为“哈利法塔”。
加拿大国家电视塔（the CN Tower）又译加拿大国家塔、西恩塔，位于加拿大安大略省多伦多。1995年，被美国土木工程协会（英文：American Society of Civil Engineers）收入世界七大工程奇迹，同时是世界名塔联盟（英文：World Federation of Great Towers）的成员
mitre gate 左右两扇门叶分别绕水道边壁内的垂直门轴旋转，关闭水道时，俯视形成“人”字形状的闸门。mitre gate 左右两扇门叶分别绕水道边壁内的垂直门轴旋转，关闭水道时，俯视形成“人”字形状的闸门。人字闸工作时，两扇门叶构成三铰拱以承受水压力；水道开时，两扇门叶位于边壁的门龛内，不承受水压力，处非工作状态。人字闸门一般只能承受单向水压力，而只能在上、下游水位相等，静水状况下操作运行，最用于通航河道的船闸，作为工作闸门布置在上、下闸首。
水建16149 16020134907 王旭明
建筑结构 水工钢筋混凝土结构 篇2
关键词：水工钢筋混凝土结构学,课程教学,教学改革
“水工钢筋混凝土结构学”是华北水利水电大学水利类专业必修的专业基础课, 是一门实践性很强, 与现行规范、规程等有关的专业基础课。通过本课程的学习, 让学生了解本学科的发展方向和研究进展, 掌握水工钢筋混凝土结构构件设计的基本理论、设计方法和构造知识, 并能正确理解、规范使用, 从而培养学生从事结构设计的基本技术技能, 为以后学习有关专业课程和从事水工钢筋混凝土结构设计工作打下坚实的基础。考虑专业方向不同, 该课程有48学时和64学时两种授课计划, 主要讲授:混凝土结构材料的性能, 设计原则, 受力构件 (受弯、受压、受拉、受扭) 的破坏特征及设计方法, 钢筋混凝土构件的抗裂、裂缝宽度和构件挠度验算, 钢筋混凝土肋形结构及刚架结构设计, 预应力混凝土基本概念 (48学时的不讲) 等[1]。
2010年6月, 教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”;2013年6月, 我国成为《华盛顿协议》的预备成员, 工程教育 (专业) 认证进入了实质性的实施阶段;近年来, 相关专业注册工程师执业资格制度逐渐完善。这些制度的制定和实施更好地满足经济社会发展对高素质创新性人才的需要, 作为实践性极强的《水工钢筋混凝土结构学》课程, 如何适应市场对工程师的需求, 构建合理的教学模式, 是教学工作者需要深思的问题。根据多年的课堂理论教学和工程实践, 作者对该课程的教学模式提出了几点建议。
一、课程内容总介绍
混凝土结构课程具有内容多、涉及面广、经验强、公式多、符号多、构造规定多、实践性强的特点。既有理论推导, 又有试验研究, 同时还与规范、工程实际联系密切, 因此教学难度较大, 对于没有实际工程经验的学生来说, 理解和掌握该课程的难度较大[2]。为了使学生理解和掌握结构系统概念, 了解本课程的主要层次关系, 从全局把握学习重点, 理清学习思路, 本文把该课程的内容比作竞技运动会, 荷载效应和结构抗力就是参赛团队间的PK, 具体对比如表1所示。通过这种对比方式, 同学们都能从整体上了解该课程的主要内容。
二、现实生活生动对比法
水工钢筋混凝土结构这门课程里面有很多比较抽象的概念, 学生理解起来比较困难, 很难记忆。针对这种现象, 作者采用了现实生活生动对比法, 把学生身边的事情和见闻融入到课程内容的记忆中来, 起到了良好的效果。例如: (1) 课程的全部内容相当于两个选手的比赛, 即结构抗力和荷载效应的PK; (2) 光面钢筋和变形钢筋粘结力的组成用钉入木料中的普通钉和螺丝钉的差别来理解; (3) 偶然荷载用“中大彩票”来对比, 只不过偶然荷载是对结构的致命打击, 而中打彩票是人生的特大惊喜, 它们的共同点就是发生的机会很渺小; (4) 极限状态用学校的规章制度GPA=2.0来对比, 两种极限状态, 即正常使用极限状态和承载能力极限状态就相当于学生的学位证书和毕业证书。想要完成学业, 就要好好学习, 满足GPA的要求, 取得学位证书和毕业证书; (5) 混凝土的在长期荷载作用下的徐变相当于学生受50kg荷载时, 慢慢垮下的状态; (6) 钢筋的冷弯性能, 好比开车的车技, 转弯半径越小, 转的角度越大, 说明开车水平越高, 冷弯性能越好; (7) 荷载效应和结构抗力。荷载效应就是我打你一拳 (一拳就是荷载) , 你感觉到疼 (疼就是荷载效应) ;结构抗力就是你的承受疼的能力, 如果是个柔弱的学生, 可能就被打倒了, 而强壮的学生, 就不会被打倒, 这就说明结构抗力只与自身的因素有关, 与外部荷载没有关系。
三、多媒体技术同传统教学有机结合起来
水工钢筋混凝土结构这门课程具有难度大、专业性强、内容多的特点, 教材的编写不可能与工程实际情况同步, 要想在有限的课时中完成教学任务, 就要求将多媒体技术同传统的教学方式有机结合起来。教材、板书及语言等传统教学方式虽然能够加强对学生逻辑能力的培养, 但无法让学生将知识应用到实际工作中[3]。作者结合精品课程建设, 利用多媒体技术和网络教学资源对知识进行综合整理, 将混凝土结构知识生动、立体的展示给学生, 弥补了传统教学方式的不足;学生通过文字、声音、图片和动画等多种信息加深了对知识的了解和掌握。
1.
引入混凝土施工工艺流程视频, 了解施工工艺, 讲解施工过程中容易出现的问题, 提醒学生在结构设计时多多注意。结构设计不仅要满足理论要求, 同时还要方便工程的施工。
2. 制作flash动画, 生动展现构件的破坏过程。
例如受弯构件正截面与斜截面的变形、裂缝开展及最终破坏的全过程、不同柱子受压破坏过程等, 同时还会安排4学时的实验课, 加强学生对于实验研究的重视。因为该课程的理论公式, 都是在实验研究的基础上进行合理的假定得到的。
3.
网上收集实际工程中的混凝土、钢筋、梁、柱、板和节点等图片, 加深学生对钢筋混凝土结构的理解。
4.
板书内容精简化, 把重点放在基础概念、适用条件、公式以及计算方法和步骤上, 减少实验分析和破坏机理等方面烦琐内容的板书;采用多媒体讲解, 多媒体和板书结合, 让学生更容易理解和掌握该课程。
四、加强综合能力的培养
1.
水工钢筋混凝土结构是一个整体, 学习过程应该是认识整体结构→合理拆分构件→组装构件成结构的过程。而课程的教学程序则是材料→截面→构件→结构, 课程教学基本都是在花大量的时间讲构件的设计, 导致了学生到最后也不清楚如何整合这些构件成为结构。因此, 在开课初期, 作者就给学生介绍一个比较熟知的混凝土结构 (如5号教学楼) , 从全局上介绍结构—构件—截面—材料体系, 讲清结构设计程序是从结构→构件→截面, 同时构件的受力性能又取决于材料。通过这样的讲授, 使学生一开始就建立起结构整体系统的概念, 理清了各部分的关系, 为课程学习建立了一个总体框架, 更重要的是使学生明白了所应解决的问题。
2.
把课程设计———渡槽和刚架设计融入到课程教学中来[4]。
3.
大作业———受弯构件梁的设计:正截面与斜截面设计、裂缝宽度和变形的校核, 整合第2、3、4、8章的内容, 通过大作业, 让学生理解实际工程中设计梁的流程, 避免以后实际工作中的茫然, 无从下手。
4.
该课程安排了4个学时的试验———受弯构件矩形梁的破坏试验。5~6个同学一组, 为了加深学生的理解, 从钢筋的绑扎、混凝土的搅拌与浇筑、应变片的粘贴、仪器设备的调整和最终的破坏试验, 都要学生全程参与, 分工合作。
5.
鼓励学生到施工现场参观, 观察结构形式, 分析梁、板、柱的受力和传力关系, 了解各种构件的配筋特点及主要的构造措施, 使学生对梁、板、柱等常见的混凝土基本构件和框架结构、剪力墙结构等常见的混凝土结构形式有一些初步的感性认识。
五、加强工程安全意识和标准规范的融入
现行设计标准和规范, 是具有法律效力的文件, 是设计的重要依据, 水工混凝土结构设计必须符合现行规范, 符合国内通用图例。作者在课堂教学过程中时刻强调设计标准和规范的重要性, 指导学生正确理解和运用相关的设计标准, 从而使设计更加规范化, 确保工程设计质量。鼓励学生定期从网上查阅近期发生的相关工程事故, 分析事故原因, 加深对工程安全的理解。邀请企业和设计院的相关专家给学生做讲座, 使学生在较短的时间内掌握相关理论和技术在工程项目设计中所遇到的具体问题, 贯彻和了解新规范内容和建筑前沿新知识[5]。
六、成绩考核
课程成绩考核依据:平时考勤和作业 (20%) +课堂测验 (20%) +实验课成绩 (10%) +结课考试 (50%) 。加大了学生平时作业、测验和实验课的成绩, 从多个方面给予成绩评定。
七、结语
“水工钢筋混凝土结构”是一门理论与实际紧密联系的课程, 既有系统的科学理论又具有很强的工程概念。因此, 作者在理论教学过程中采用现实生活生动对比法, 将多媒体技术同传统教学有机结合起来, 并加强工程安全意识和标准规范的融入, 注重学生综合能力的培养, 努力使课程教学内容适应市场对“卓越工程师”的需求。
参考文献
[1]河海大学, 武汉大学, 大连理工大学, 等.水工钢筋混凝土结构学[M].第4版.北京:中国水利水电出版社, 2009.
[2]张晓燕, 李凤兰, 曲福来, 等.凝土结构设计原理课程教学方法探讨[J].高等建筑教育, 2011, 20 (1) :79-82.
[3]任宜春.“水工钢筋混凝土结构”课程教学方法探讨[J].中国电力教育, 2014, (14) :105-106.
[4]杜聚国.《水工钢筋混凝土结构》教学内容改革探讨[J].长江工程职业技术学院学报, 2004, 21 (2) :8-9.
建筑结构 水工钢筋混凝土结构 篇3
关键词：水工；钢筋混凝土结构；钢筋锈蚀；防治
一、钢筋锈蚀破坏机理及主要影响因素
1.1 钢筋锈蚀机理
水工钢筋混凝土结构中存在Ca（OH）2及其它碱性物，pH值约为12.5，钢筋在混凝土的强碱性环境中，表面形成的钝化膜可阻止钢筋腐蚀，因而质量良好、没有裂缝的钢筋混凝土，钢筋基本上不发生腐蚀[1]。当钢筋表面的钝化膜受到破坏，组成钢筋的Fe元素就容易腐蚀，钢筋表面有溶解氧的水分存在时，产生电化学反应过程，发生Fe（钢筋）电离的阳极反应和溶解氧还原的阴极反应，钢筋锈蚀即为钢筋中的Fe元素发生电化学反应，在钢筋表面形成由Fe的多种氧化物及水合物组成的铁锈混合物的过程[2]。
1.2 钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构的破坏
钢筋混凝土结构中的钢筋发生锈蚀以后，铁锈的体积是钢筋体积的2～4倍，在钢筋与四周混凝土交界面上产生钢筋锈胀力，混凝土保护层因受拉而出现开裂，进一步加剧锈蚀，钢筋的有效面积减小、强度降低导致结构承载力下降。当预应力钢筋局部受损发生坑锈蚀时，由于结构截面小而钢筋工作应力高，极有可能发生突然断裂，对结构安全造成极大威胁。另一方面，锈蚀钢筋的抗滑移能力降低，有可能导致结构出现滑移破坏[3]。水利部2014年1月发布《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》（SL654—2014），提出了水利水电工程及其水工建筑物的合理使用年限，是在正常设计、正常施工、正常运行使用和规定的维修下应达到的最低使用年限，而当混凝土结构出现严重钢筋锈蚀破坏后，工程或建筑物难以满足规范规定、不能达到合理使用年限，降低了预期投资效果。
二、促使钢筋发生腐蚀破坏的常见原因
2.1 工程设计阶段
对外部环境不利因素考虑不足或对应环境类别的水工混凝土结构设计安全等级不足，在超负荷荷载作用下，混凝土结构构件产生裂缝或钢筋混凝土结构不能有效应对不利环境的侵蚀，混凝土耐久性降低而逐渐造成钢筋锈蚀。
2.2 混凝土配合比设计时
处于碳化、氯化物、化学腐蚀及碱活性骨料等不利环境时，在满足强度、抗冻、抗渗等主要指标的前提下，对外界不利环境的研究或经验不足，造成水灰比、水泥品种及用量、外加剂等不能完全满足混凝土耐久性设计要求，不利条件下降低了混凝土对钢筋的保护作用，引起钢筋锈蚀。
2.3 水工混凝土结构施工时未按设计或规范进行作业
水工混凝土结构施工时未按设计或规范进行作业，产生使钢筋锈蚀破坏的不利条件，使钢筋暴露在空气和外界不利条件下发生锈蚀，形成的主要原因有：①工程重要部位（如闸井、挡水拱坝、泄洪洞、渡槽）钢筋混凝土浇筑过程中，施工缝面处理不当，浇筑层面未按规范做凿毛、冲洗、界面浆处理；或连续浇筑的混凝土，不能保持混凝土浇筑的连续性，新旧混凝土结合不紧密形成施工缝，留下钢筋锈蚀破坏隐患；②工程地质勘察的内容和深度不满足建筑物耐久性所需的地质基本资料要求或由于基础施工处理不符合要求，产生基础不均匀沉降，水工混凝土结构受力不匀引起裂缝，逐渐形成钢筋锈蚀破坏；③由于混凝土施工后水泥水化热过大，混凝土表层未作妥善温度养护处理，因温度应力造成混凝土结构出现裂缝，形成钢筋锈蚀条件；④混凝土结构在施工过程中，保护层厚度不够、施工中钢筋偏位，混凝土浇筑振捣不足或过振、混凝土产生蜂窝、狗洞等质量问题，使混凝土对钢筋的保护作用减弱或丧失，耐久性降低而留下钢筋锈蚀破坏隐患；⑤混凝土施工中由于措施不当产生裂缝，如：混凝土施工分缝留缝位置不当或拆模板过早或养护不力造成表面干缩裂缝等。
2.4 外部不良环境改变对混凝土结构的破坏作用
外部条件变化后，环境水水质出现改变、周围介质的有害成分增多，如氯离子（Cl-）、硫酸根（SO42-）及硫离子（S2-）、磷（P2-）等有害元素含量超过混凝土构件的设计使用条件范围，使混凝土对钢筋的保护作用降低逐渐引起钢筋锈蚀破坏。
三、钢筋锈蚀的防治措施
3.1 合理提出混凝土设计指标
根据《水工混凝土结构设计规范》（SL191—2008）要求，按照水工混凝土结构所处的环境条件提出相应的耐久性要求，分别做好混凝土强度、抗冻、抗渗、抗侵蚀、抗冲刷等耐久性指标的确定，可根据结构保护措施的实际情况及预期的施工质量控制水平，将环境类别适当提高，以保证结构耐久性和使用年限；选取不小于规范的混凝土保护层厚度，合理使用年限150a的，专门研究确定保护层厚度。
3.2 在不同环境，混凝土给予适当的配合比工艺
对混凝土中氯化物的含量应严格限制，预应力混凝土中不得掺用氯盐；降低混凝土的水灰比，降低混凝土的透水系数有助于提高钢筋的抗蚀性；对于接触侵蚀性介质的结构，应采用抗侵蚀性水泥；对于不得不使用碱活性骨料的混凝土结构，采用低碱水泥、加入足量的粉煤灰、矿渣等掺合料等抑制碱骨料反应措施；水流冲刷剧烈部位的水工混凝土结构，在混凝土中掺入硅粉提高抗冲耐磨性能，增加混凝土的耐久性。
3.3 混凝土对钢筋有很好的保护作用
施工中提高混凝土的浇筑质量是最简单有效的方法。在混凝土浇筑前做好钢筋绑扎、模板支立等准备工作，按设计预留好混凝土保护层厚度；混凝土浇筑中，避免发生混凝土裂缝、混凝土密实度不好等混凝土质量缺陷，提高混凝土密实性，降低渗透性、抑制氧和水分的进入，防止钢筋锈蚀；根据外界温度，采取适当的保温或降温、保水养护控制措施，避免出现温度裂缝。
3.4 加强工程检查和维修养护
对于已发现混凝土结构构件出现的钢筋锈蚀破坏问题，应积极查找原因并加以防治，避免扩大；对于因周围环境变化可能对水工钢筋混凝土结构形成的有害因素，要及早发现及时采取对策，及早消除影响，有条件的地区，建议逐步建立起水利水电工程钢筋混凝土不良影响预警预报系统。
四、结束语
水工钢筋混凝土结构耐久性正受到越来越多的重视，然而由于水工建筑物所处环境复杂，而我国又是一个地域辽阔的国家，各地环境又有很大差别，因此，水工的耐久性问题得到根本解决尚需时日。水工钢筋混凝土结构钢筋锈蚀破坏除要投入巨额资金维修外，还严重威胁人民生命财产安全，无论是水利水电工程设计、施工、建设和运行管理，都应深刻认识其形成机理、原因并掌握其基本防治措施。
参考文献：
[1]沈金红. 水工少筋混凝土结构配筋设计方法[J]. 治淮，2015，02：27-28.
水工建筑物结构设计关键问题初探 篇4
专业论文
水工建筑物结构设计关键问题初探
水工建筑物结构设计关键问题初探
摘要：水工建筑物作为技术设施建筑的一个重要组成部分，其结构设计一直以来都是建筑设计的重点内容。下文中笔者将结合自己的工作经验，对水工建筑物的结构设计的相关问题进行探讨，文中笔者将结合具体的工程实例，对其进行分析，将从工程概况和工程布置及水工建筑物结构设计两个方面展开论述，诸多不足，还望批评指正。
关键词：水工建筑物河闸 结构设计
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
引 言
随着我国经济的快速发展，我国建筑业也取得了较大的发展成就，尤其是城市基础设施工程方面，对于改善城市生活环境、提高城市居民生活质量起着非常重要的作用。下文中笔者将主要对水工建筑物的有关建筑结构问题进行探讨，因为水工建筑作为直接影响城市水环境的建筑工程，对于城市的防涝防洪工作有着非常重要的意义，为城市发展提供着可靠坚实的保障，所以，文中笔者将结合具体的实例，对水工建筑物的结构设计方面的几个关键问题进行浅析。下文中笔者选取的水工建筑的类型为河闸，其地理位置位于平原地区。
1工程概况
该河闸及套闸位于平原地区某城市，并且其在城市中的具体位置靠近中央商贸区，所以一定程度上增加了工程的施工难度，也对工程的安全性提出了更高的要求。该河闸工程的基本施工任务是：首先，要做好城市内的夏季防洪工作，结合当地的具体商贸区的规划，制定一个工程防洪防涝设计方案。其次，要满足该市的航运要求，因其处于该市的重要商贸区，所以周边有许多游船需要通航。本着这两个施工任务，在工程开展的过程中，有关部门和单位要时刻调整设计方案。
根据该市的具体情况，在河闸施工前，拟定的基本工程规模为：该河闸工程要建立一座长为八点五米的节制闸，并且每一个辅助商套
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闸的基本建筑参数为:闸首宽十二米，闸室宽十二米，闸室长六十米。另外，根据该市的整体市政规划，以及相关的河道规划要求，在河闸建筑的过程中，闸身顺水流中心线应该与河道中心线重合。这样不仅可以有效的缩短该地区的防洪岸线，有利于节约工程资源，还可以使河闸的闸身贴近外河口，有利于游船的停靠。
由此可见，在该河闸以及相关套闸的施工过程中，不仅应该满足河闸的基本结构设计要求，还应该尽量结合实际情况，规划一个有助于该区商业圈规划和管理的方案。
（1）具体河闸施工
上文中我们已经提到了该河闸的位置比较特殊，位于相城区中央商贸区，这样在建筑的过程中就必须要考虑其运行过程中对周围商业圈的影响。并且由于该河闸所处的位置是两河交界处，使得其结构更加复杂。在有关工程人员对该地进行了实地考察和地形分析后，决定采取如下的施工方案，即采用整体式钢筋砼结构，并将其设立成三孔基本结构，使其中的两孔作为闸室，中间的一孔封闭后作为河闸的基准平台。按照这种施工方案，所得的河闸的基本数据为底板垂直水流宽度为二十八点四米，顺水流向总长八米。两侧的每个闸室，也就是边孔的具体数据为宽八点五米，中间孔宽四米，中墩厚二点五米，边墩厚一点二米，底板面高一米，底板厚一点二米，墩顶高程六点五米。节制闸孔径八点五米，门顶高程五点二米。
（2）河闸周围的商贸区套闸结构设计
上文中我们提到，为了更好的处理该河闸周围的商贸区的防洪工作，需要通过一定的套闸施工予以辅助，所以该套闸的施工和结构设计也是非常重要的，套闸的位置相较于河闸主体的位置向东，其总长为十二米，闸室与闸首同宽，宽十二米，闸室长六十米。
另外，该套闸的其他数据分别为：上闸首垂直水流的宽度为十七米，顺水流向的基本长度为二十米，闸室宽十二米，底板面高程与河闸一样，为一米，套闸的底板厚一点二米，消力槛高程一米，墩顶高程六点五米。西侧墩墙厚一点儿米，东侧边墩墩墙厚四米左右。另外，值得注意的是，在套闸的内部有专门的输水通道，这个通道的为了保持与套闸的一致性，也应该选用下卧式钢闸门结构。
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2工程布置及水工建筑物结构设计
2.1设计依据
（1）工程等级
根据《城市防洪工程设计规范》(CJJ50-92)、《水利水电工程等别划分及洪水标准》(SL252-2000)、《苏州市城市防洪规划报告》，苏州市城市中心区和工业园区的城市等别为Ⅱ等，工程规模为大(2)型；相城区和其他几个区的城市等别为Ⅲ等，工程规模为中型。相城区防洪标准为100年一遇，根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98)，外河堤防及堤防上的水闸、泵站等建筑物工程级别为Ⅱ级。主要建筑物级别为2级，次要建筑物为3级。
（2）通航标准
中央商贸区河道无航道等级要求，为满足水上旅游通航功能，拟建商贸区套闸工程按等外级航道上建筑物设计。
2.2工程总体布置
2.2.1 工程控制高程
（1）堤防。外河防洪设计水位4.80m，加上安全超高0.40m，外河侧堤防高程不低于5.20m；内河最高控制水位3.80m，加上安全超高0.30m，内河侧堤防高程不低于4.10m。
（2）闸顶高程。闸顶高程不低于堤顶高程。本次二闸工程主要任务是挡水（商贸区套闸兼顾通航）。挡水时闸顶高程不低于水闸设计(校核)洪水位加波浪计算高度和相应安全超高值之和。
（3）设计控制高程。根据以上两条基本要求，文陵河闸顶高程、商贸区套闸上闸首闸顶高程及各外河堤顶高程取5.20m ；商贸区套闸下闸首闸顶高程取4.50m；结合中央商贸区地面使用情况，内河侧堤顶及闸室挡墙顶高程取5.00m。
2.2.2闸位选择
闸位选择遵循以下原则：（1）工程总体布置与苏州市相城区城区防洪规划、元和塘以西地区控制性详细规划等要求相一致，建筑物外形与周边环境相协调；（2）满足防洪、航运和改善城市水环境的综合功能要求；（3）工程总体布置与规划河道相一致；（4）平面布局紧凑合理，满足规范要求。
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专业论文
该河闸位于相城区中央商贸区东部，是商贸区东西向骨干河道，根据该片区防洪规划，本工程实施2×8.5m节制闸一座。闸孔分别布置两侧，二闸孔间的中孔为封闭孔，此形式同新建桥梁外形相协调一致，目前闸址南北侧为规划绿地，施工场地可布置于闸南侧，交通较为方便。闸站顺水流向轴线与桥梁中心线重合。
商贸区套闸位于相城区中央商贸区中部，所在河道规划河道宽度20m，根据该片区防洪规划，本工程实施12m套闸一座，闸首与闸室同宽，宽12m，闸室长60m。目前闸址西侧为规划公路绿化带，东侧为规划小岛，施工场地可布置于闸东侧，位置相对来说较为开阔，交通也较为方便。套顺水流向轴线与规划河道中心线重合。
2.3水工建筑物设计
2.3.1河闸设计
（1）闸结构及主要尺寸
闸为整体式钢筋砼结构，设三孔，其中二边孔为闸室，中孔封闭其上作平台。底板垂直水流总宽28.40m，顺水流向总长8.00m。每个闸室（边孔）宽8.50m，中孔宽4.00m，中墩厚2.50m，边墩厚1.20m，底板面高程0.00m，底板厚1.20m，墩顶高程6.50m。节制闸孔径8.50m，计二孔，闸门采用下卧式钢闸门结构形式。门顶高程5.20m，闸门启闭采用卷扬式启闭机（配减速机）。
结构设计考量因素
该河闸作为重要的基础城市设施，其在设计过程中需要综合各方面的因素，在对文中的河闸进行结构设计的过程中，有关部门应该从以下几个方面进行考量：首先，要满足运行的安全性，河闸的运行安全是其施工的基本要求；其次，河闸的防洪和防涝功能，作为河闸的基本功能，防涝和防洪是其作为城市基础设施，保障城市生活环境的最重要的结构设计影响因素；再次，河闸结构同周围套闸之间的结构一致性，因其在使用功能的发挥过程中，离不开套闸的支撑，所以在结构设计的过程中，还要充分的考虑套闸的基本结构。
综上所述，上文中笔者结合自己的工作经验，并列举实例，水工建筑，尤其是河闸的结构设计中的关键问题进行了分析，并针对不同的结构设计问题，提出了解决的措施和建议，希望能够为我国水工
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建筑物的更好更快发展，做出自己的贡献，以上仅为笔者拙见，诸多不足，还望批评指正。
作者简介：张文武，男 1980 湖北武汉大学
广东省兴宁市水利水电勘测设计室 水工建筑设计
建筑结构 水工钢筋混凝土结构 篇5
1.设计题目
某工业厂房现浇整体式钢筋混凝土单向板肋形楼盖 2.设计目的
钢筋混凝土单向板肋形楼盖的课程设计是“混凝土结构与砌体结构设计”课程的主要内容之一，通过本设计，使学生对所学知识加深理解，在理论上有所提高；锻炼学生运用所学知识解决实际问题的能力；让学生掌握单向板肋形楼盖的设计方法和设计步骤，提高学生的设计能力；提高学生用图纸和设计说明书表达设计意图的能力，进一步掌握结构施工图的绘制方法，提高读图识图的能力，掌握用平面整体表示方法绘制梁、板施工图。为今后工作打下坚实的理论基础。
3.设计资料
（1）该结构为现浇框架结构，该楼盖的结构平面布置如图所示。每名学生的纵横向跨度均不同，由教师指定。
（2）楼面活荷载标准值为qk=6kN/m2(或8kN/m2、10kN/m2，由教师指定）。（3）楼面面层采用20mm水泥砂浆抹面，板底及梁侧采用15mm厚的混凝土砂浆抹底。
（4）材料：混凝土强度等级采用C30，钢筋除梁中受力主筋采用HRB335外，其余均为HPB300筋。4.（1）①
② 单向板和次梁的设计：要求按考虑塑性内力重分布的方法设计，主要应包括截面尺寸的选定，确定计算跨度、计算荷载、计算内力及确定各主要截面的③ 主梁的设计：按弹性方法设计，具体内容同上，并要求计算控制截面内
④ 设计说明书中应包含有关示意图，如跨长示意图、计算简图、配筋示意图等。(2）
① A4图：绘制结构平面布置图及板的配筋图（1∶100）。各种细部尺寸应标注齐全，应标明各种钢筋的直径② A4图：绘制次梁、主梁的平法施工图。
施工图采用CAD绘制，应布图合理，图面整洁，线型等均应符合制图标准要
钢筋混凝土组合结构试卷 篇6
一、填空题（28分，每空2分）
1.常见的双轴荷载试件有（）、（）和空心圆柱体试件。
2.抗剪连接件按照变形能力可分为刚性连接件和（）两大类。
3.按钢管混凝土中钢管的截面形式不同，分为()钢管混凝土、()钢管混凝土及
多边形钢管混凝土。
4.按照节点所用材料不同可以分为三种基本类型的节点，即钢筋混凝土节点、（）
和（）。
5.钢骨混凝土梁的斜截面破坏形态主要有()、减压破坏和（）。
6.延性可划分为（）延性、（）延性和曲率延性。
7.型钢混凝土剪力墙分为无边框型钢混凝土剪力墙和()型钢混凝土剪力墙。
8.结构的极限状态分为（）极限状态和（）极限状态。
二、判断题（10分，每题2分）
1.偏心率不会影响钢管混凝土承载力。（）
2.型钢混凝土梁具有良好的延性。（）
3.钢-混凝土组合梁是由钢梁、混凝土翼板及抗剪连接件所构成。（）
4.目前最常用的抗剪连接件是栓钉。（）
5.目前国内工程中最常见的是方形钢管混凝土。（）
三、名词解释题（15分，每题5分）
1.压型钢板-混凝土组合楼板
2.部分抗剪连接
3.钢材的冲击韧性
四、问答题（32分，每题8分）
1.钢管混凝土结构在受力性能及结构特点上有哪些优点？
2.刚性抗剪连接件与柔性抗剪连接件的性能有何差别？
3.在恒载作用下，减少组合梁的挠度的主要途径有哪些？
4.试列举影响混凝土翼板有效宽度的主要因素有哪些？
五、计算题（15分）
一两端铰支的钢管混凝土柱，钢管为φ273×8，Q235钢材制成，柱长L=5m，两端轴压
22力的偏心距e0=100mm，fs=215N/mm，钢管内填C40级混凝土,fc=19.1N/mm，试计算其极限
建筑结构 水工钢筋混凝土结构 篇7
水利工程是我国的基础产业工程,目前我国正在大规模、快速地进行水利工程基础设施建设,然而裂缝是水工混凝土建筑物最普遍、最常见的病害之一,它对水工混凝土建筑物的危害程度不一,严重的裂缝不仅危害建筑物的整体性和稳定性,而且还会产生大量的漏水,使水工建筑物的安全运行受到严重威胁。另外,裂缝的存在往往会引起渗漏溶蚀、钢筋锈蚀和冻融破坏等其它病害的发生和发展,并与它们形成恶性循环,严重降低水工混凝土的耐久性。因此,裂缝的存在增加了建筑物使用过程中的修理与加固费用,影响或限制了结构的正常使用功能,并缩短了结构的使用年限,影响效益和安全,造成经济损失,严重浪费资源,甚至引发社会问题。研究裂缝的种类、成因和修补措施已成为水利工程建设的重要问题之一。
1 裂缝的成因及修补措施
1.1 裂缝的成因
混凝土结构裂缝的成因[1,2,3,4,5,6]复杂, 甚至多种因素相互影响, 但每条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。水工混凝土建筑物结构裂缝就其产生的原因, 大致可划分为以下6种。
1.1.1 荷载引起的裂缝
直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝。如设计计算阶段, 结构计算时不计算或部分漏算、计算模型不合理、结构受力假设与实际受力不符、荷载少算或漏算、内力与配筋计算错误;结构设计时不考虑施工的可能性、设计断面不足、结构刚度不足、构造处理不当、设计图纸交代不清等;施工阶段, 不加限制地堆放施工机具和材料、不按设计图纸施工、擅自更改结构施工顺序、改变结构受力模式等;使用阶段, 超出设计载荷、发生大风、大雪、地震、爆炸等。
1.1.2 温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质, 当外部环境或结构内部温度发生变化时, 混凝土将发生变形, 若变形遭到约束, 则在结构内将产生应力, 当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。引起温度变化的主要因素有年温差、日照、骤然降温、水化热,都是导致结构温度裂缝最常见的原因。
1.1.3 收缩引起的裂缝
在实际工程中, 混凝土因收缩引起的裂缝最常见。在混凝土收缩种类中, 塑性收缩和缩水收缩(干缩)[7]是发生混凝土体积变形的主要原因, 另外还有自生收缩和碳化收缩[8]。
1.1.4 钢筋锈蚀引起的裂缝
由于混凝土质量较差或保护层厚度不足, 混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面, 使钢筋周围混凝土碱度降低, 引起钢筋表面氧化膜破坏, 钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应, 其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长2～4倍, 从而对周围混凝土产生膨胀应力, 导致保护层混凝土开裂、剥离, 沿钢筋纵向产生裂缝, 并有锈迹渗到混凝土表面。由于锈蚀, 钢筋有效断面面积减小, 钢筋与混凝土握裹力削弱, 结构承载力下降, 并将诱发其它形式的裂缝, 加剧钢筋锈蚀, 导致结构破坏。
1.1.5 施工材料质量引起的裂缝
混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌合水及外加剂组成。配制混凝土所采用材料质量不合格, 可能导致结构出现裂缝。
1.1.6 施工工艺质量引起的裂缝
在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣, 容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝。
1.2 裂缝修补措施
裂缝的修补措施主要有表面处理法、填充法、灌浆法和结构补强法。
(1)表面处理法
表面处理法包括表面涂抹和表面贴补法,表面涂抹适用于浆材难以灌入的细线裂缝、深度未达到钢筋表面的发丝裂缝、不漏水不伸缩的裂缝。表面贴补法(土工膜或其它防水片)适用于大面积漏水的防渗堵漏,如蜂窝麻面或不易确定漏水位置、变形的裂缝。
(2)填充法
填充法是用修补材料直接充填裂缝,一般用来修补较宽的裂缝,如宽度小于0.3mm、深度较浅的裂缝,或裂缝中有充填物且用灌浆法很难达到效果的裂缝。该法多采取开V型槽,然后作填充处理,其特点是作业简单,费用低。
(3)灌浆法
灌浆法[9,10,11,12]可适用于细微裂缝到大裂缝,应用范围广,处理效果好。该方法是利用灌浆设备(压力0.2～0.4MPa)将补缝浆液注入混凝土裂隙,达到填塞目的。
(4)结构补强法
因超载荷产生的裂缝、裂缝长时间未处理导致的混凝土耐久性降低、火灾造成的裂缝等影响结构强度的可采取结构补强法,包括分断面补强法、锚固补强法、预应力法等。
2 传统水泥基修补材料
2.1 高强度预缩砂浆
预缩砂浆[13]是将普通水泥砂浆拌好, 归堆存放0.5～1.5h后再使用的干硬性水泥砂浆,其收缩小、粘度好、强度高,抗压抗拉强度为普通砂浆的3～4倍,与底层混凝土的粘结力大,抗冲磨性能好。其主要特点是:①水胶比小,一般为0.18～0.22,且经过预缩后,水分在水泥浆中能均匀分布,砂浆孔隙、表面不泌水,提高了与界面的粘结质量;②灰砂比一般在1∶1.8～1∶2.5,经过预缩后,砂浆已接近初凝,体积先行收缩,再经振实后,砂粒被水泥浆牢固地粘结,从而在一定程度上避免了因砂浆的收缩而造成脱壳;③经振实后的砂浆密度大、强度高,与原混凝土界面粘结的强度高,抗冲磨强度亦高。预缩砂浆的变形性能与混凝土比较接近,施工操作简单,具有碱性防锈作用,而且性能稳定,不含有机合成类材料,对水和环境无污染,能够减少修补后的体积收缩,防止与基材脱开,是值得优先考虑的混凝土表面缺陷修补材料。预缩砂浆具有良好的抗冲磨性能,适用于闸室、护坦等水平层磨损部位的修补。
刘红明[14]研究了预缩砂浆在钢筋混凝土压力管道结构表面缺陷修补中的应用,通过对陂底水库坝后电站钢筋混凝土压力管缺陷采用预缩砂浆进行修补,缺陷处预缩砂浆质量稳定, 3d强度可达28d强度的50%左右, 使用干硬性预缩砂浆比环氧砂浆方便、经济, 在混凝土结构缺陷修补中具有广阔的应用前景。黄开士[15]研究了预缩砂浆修补砼过流面缺陷工程的应用,对良浅水电站的砼过流面缺陷进行修补,砂浆终凝2～3d后,现场用短钢筋敲击修补块与相邻老砼,前者声音清脆,后者沉闷,直接感觉修补块应该比相邻老砼强度高。试修补缺陷28d后,对试块进行试压,其平均抗压强度可达到30MPa,最低的也能达到28 MPa,远远高于老砼的C19强度。这说明预缩砂浆修补缺陷达到良好效果,可以用来处理其它大量的砼过流面缺陷。
2.2 硅粉砂浆
硅粉混凝土的研究始于挪威和丹麦等国家,到20世纪70年代末期,硅粉混凝土已在不少工程中得到了应用。自1984年以来,我国进行了实验室的各种性能试验和施工现场较大规模的工业型试验。结果表明,硅粉具有许多独特的优点,作为一种掺合料,它可以显著改善混凝土的力学性、耐久性、流动特性和抗腐蚀性能。
硅粉砂浆[16,17,18]主要由普通水泥、石英砂、水及硅粉等掺加剂拌制而成。硅粉改善砂浆的主要机理和性能是:①普通的水泥砂浆组成结构是由水泥填充砂的空隙,而掺加极细的硅粉后,水泥的空隙又由硅粉颗粒填充,形成一种更为致密的结构物;②硅粉中的无定形SiO2能与水泥水化反应后生成的Ca(OH)2发生二次反应,生成CSH凝胶,CSH凝胶优于粗大而多孔的Ca(OH)2晶体,从而改善了砂浆的空隙结构和空隙率;③硅粉的微粒填充及火山灰反应使砂浆的力学性能、抗磨蚀、抗冲击、粘结、抗渗、抗冻等诸多性能得以改善,在宏观上表现为其吸水率明显降低,重度增大,抗压强度可达120MPa,相当于二级花岗岩;④抗磨蚀性能比普通水泥M60砂浆高1.5倍;⑤因其材料属无机盐类,不存在老化问题,且无毒、施工方便;⑥经实验室试验,新老砂浆粘结强度高达3.61MPa,超过C60混凝土的抗拉设计强度,从理论上完全能满足使用要求。
随着科学技术的发展, 新材料不断被研制成功, 经过实践和试验表明, 改性硅粉砂浆具有高强、耐磨、抗空蚀性能强等优良性能, 可广泛应用于水工泄水、排沙建筑物护面及有抗渗、抗冻等要求的工程。与同类修补材料相比, 其施工工艺简便、造价较低、毒性较小,且施工工艺易撑握, 有利于改善施工人员劳动条件。所以,改性硅粉砂浆施工技术在水工建筑物修补中推广和应用具有明显的经济效益和社会效益。
2.3 水泥基渗透结晶型防水材料
20世纪70年代水泥基渗透结晶型防水材料在国外市场畅销,90年代进入我国市场,自引入我国后已经成功应用于道路交通、住宅建筑、工业建筑、大型公共建筑、水工及特殊构筑物等工程中。
水泥基渗透结晶型防水材料[19](简称CCCW)是波特兰水泥、硅砂和多种特殊的活性化学物质组成的灰色粉末状无机材料。它与水作用后,材料中含有的活性化学物质通过载体向混凝土内部渗透,在混凝土中形成不溶于水的结晶体,填塞毛细孔道,从而使混凝土致密、防水[18]。传统防水材料在混凝土表面形成隔水层,随时间延长,其性能逐渐退化而失去防水效果,CCCW的防水性能随着时间延长持续增强,并且永久防水不老化。且独特的自我修复能力、整体防水性能、防化学侵蚀、无毒无公害以及施工简便等特性使其在混凝土防水领域具备了显著的优越性。水泥基渗透结晶型防水材料具有以下特点:①初凝速度快,防水效果显著,不需要长期保养;②具有超强的抗渗透能力,在混凝土内部渗透结晶,在自然条件下不老化、不变质;③耐化学腐蚀性好,特别适合在背水面施工;④自我修复能力强,含有特殊的活性物质,对水有极强的亲和力,遇水反应,再生成新的晶体;⑤涂层强度高;⑥无毒、无味、无污染,属环保型产品。该材料已在水工混凝土建筑物防渗修补中逐渐得到应用,如天生桥二级水电站、大坳水库、安康水库、十三陵水库等工程均取得良好效果。
3 聚合物水泥砂浆类修补材料
自20世纪80年代初在国内首先推出新型防渗、防腐、防冻材料丙乳砂浆后,我国相继研制成功并在工程中推广氯丁、氯偏、丁苯、偏氯乙烯、水溶性环氧等各种聚合物水泥砂浆。聚合物水泥砂浆[20,21]是通过向水泥砂浆掺加聚合物乳胶改性而制成的一类有机无机复合材料。这类砂浆的硬化过程是伴随着水泥水化形成水化产物刚性空间结构的同时,由于水化和水分散失使得胶乳脱水,胶粒凝聚堆积并借助毛细管力成膜,填充结晶相之间的空缺,形成聚合物相间网状结构。聚合物相的引入既提高了水泥石的密实性、黏结性,又降低了水泥石的脆性。与普通水泥砂浆相比,聚合物水泥砂浆的弹模低、抗拉强度高、极限拉伸率高、与老混凝土的粘结强度高,因此聚合物水泥砂浆层能承受较大振动、反复冻融循环、温湿度强烈变化等作用,耐久性优良,适用于恶劣环境条件下水工混凝土结构的薄层表面修补。施工方法有人工涂刷、喷涂及灰浆机湿喷,大大加快了施工速度,提高了施工质量。以下重点介绍丙乳砂浆和环氧树脂砂浆修补材料。
3.1 丙乳砂浆修补材料
丙乳是丙烯酸脂共聚乳液的简称,是一种高分子聚合物的水分散体,也是一种水泥改性剂,加入水泥砂浆后为聚合物水泥砂浆,属于高分子聚合物乳液改性水泥砂浆,适用于水利、公路、工业及民用建筑等钢筋混凝土结构的防渗、防腐护面和修补工程。丙乳砂浆中聚合物膜弹性模量较小,使水泥浆体内部的应力状态得到改善,可以承受变形而使水泥石应力减小,产生裂缝的可能性也减小,同时聚合物纤维越过微裂缝,起到桥架作用,缝间都有聚合物纤维相连,所形成的均质聚合物框架作为填充物跨过已硬化的微裂缝,限制微裂缝的扩展,微裂缝常在聚合物膜较多处消失,显示聚合物的抗裂作用;另外,聚合物有减水作用,使砂浆的水灰比减小,聚合物膜填充了水泥浆体的孔隙,切断了孔隙与外界的通道,起到密封的作用。
采用丙乳砂浆进行水工混凝土表面防护修补,国外1964年已开始使用这种材料,根据国内有关资料,1985年以来国内在潘家口水库加固、南湾水库溢洪道加固、山东省南四湖二级节制闸加固、福建山仔碾压混凝土坝上游防渗涂层、广西蒙山水库、上海陈家冲溢洪道公路桥大梁裂缝修补、韶山灌区渡槽表面修补、江苏万福闸加固等10多个工程采用这种材料进行各种表面防护修补,最长使用年限已达20年,均取得良好的效果。
3.2 环氧树脂砂浆修补材料
环氧树脂是一种无定形黏稠液体, 加热呈塑性,没有明显的熔点,受热变软,逐渐熔化而发黏,不溶于水,本身不会硬化,当加入一定量硬化剂后逐渐固化,是常用的高分子化学物质,常用的环氧树脂如E-44、E-42、E-43,以E-44最常用。环氧树脂具有强度高、粘结性能好、耐磨性好、价廉等优点, 对混凝土等各种材料都有很强的粘结性,但是其脆性大[22,23],为了扬长避短,常对环氧树酯进行改性处理。在树脂内加入适量的固化剂时,能配制出在常温下正常固化的树脂砂浆,固化后具有可使用的物理力学性能。根据使用条件和要求不同,在树脂砂浆配制过程中还可以加入适当比例的水泥、砂等填料和增塑剂。
环氧乳液水泥砂浆[24,25,26]修补材料是由环氧树脂经乳化后与水泥、砂子、填料按一定比例配制而成的一种聚合物水泥砂浆,具有与混凝土、石材和瓷砖等多种材料的粘结力强、耐水、耐酸碱、耐冲刷、抗渗强度高、耐冻融和防腐蚀等优异性能,特别适用于混凝土构筑物的粘结、修补。环氧乳液水泥砂浆的一个突出优点是能在潮湿基面施工,从而解决了建筑业防水施工的一大难题,使得被修复的构筑物不需干燥处理及溶剂清洗(污染环境) 即可施工,降低了施工难度,提高了劳动效率。另外,在钢筋混凝土施工中,在钢筋表面涂刷环氧乳液可有效预防钢筋的锈蚀,并可提高混凝土对钢筋的握裹力。环氧乳液水泥砂浆修补材料的粘度可任意调配,操作既方便又不污染环境,对人体无害,是目前建筑防水材料中很有发展前途的产品。
4 其它修补材料
4.1 粘钢植筋补强加固技术
混凝土结构外表面粘贴钢板补强加固技术始于20世纪60年代,目前已成为国内外适用面较广的一种加固技术。粘钢工艺[27,28]就是采用特制的粘钢胶将钢板粘贴在直立墙混凝土结构表面,这种特制的粘钢胶能将两种性质完全不同的物体长久而牢固地粘结在一起;该材料固化后为柔性粘结层, 牢牢粘结的同时, 还能较好地适应船舶碰撞作用产生的变形。粘钢施工工艺流程为:被粘混凝土和钢板表面处理→粘结剂配制→钻孔植筋→混凝土及钢板粘接面涂胶→粘贴→旋紧螺栓螺帽加压→固化→检查→对空鼓部位压力注胶。
植筋工艺[29]就是将锚固钢筋(螺栓) 植入原混凝土结构中, 利用螺帽将护面钢板与螺杆连接锚固, 使得护面钢板通过锚栓与混凝土结构有效连接。植筋施工工艺流程为:施工准备→钢筋探测及放样→混凝土钻孔及孔内清洗处理→植筋→灌胶与锚固→加压与固定→质量检查。钢板通过粘结力强大的粘结剂与结构紧密结合为一体,共同承担荷载,对结构的抗拉、抗弯、抗剪等能力进行补强,显著提高结构的强度和韧性,恢复承载能力,延长使用寿命。由于钢板贴合部位的混凝土受到约束,可控制已有裂缝的扩展,防止新裂缝的产生。因此,粘结剂的性能及粘贴工艺是结构补强加固成功与否的关键。
4.2 硅粉丙乳砂浆修补材料
硅粉能够填充水泥颗粒间的孔隙,同时与水化产物生成凝胶体,与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体。丙乳是丙烯酸脂共聚乳液的简称,是一种高分子聚合物的水分散体,也是一种水泥改性剂,加入硅粉水泥砂浆后为聚合物水泥砂浆。
硅粉丙乳砂浆与普通砂浆相比,极限拉伸率提高1～3倍,抗拉强度提高1.35～1.5倍,抗拉弹模降低,收缩小,抗裂性显著提高,与混凝土面、老砂浆及钢板粘结强度提高4倍以上,2d吸水率降低为1/10,抗渗性提高1.5倍,抗氯离子渗透能力提高8倍以上,使用寿命基本相同,且具有基本无毒、施工方便、成本低以及密封作用,能够达到防止老混凝土进一步碳化、延缓钢筋锈蚀速度、抵抗剥蚀破坏的目的。
4.3 碳纤维修补材料
碳纤维补强加固技术[31,32,33]是利用高强度或高弹性模量的连续碳纤维, 单向排列成束, 用环氧树脂浸渍形成碳纤维增强复合材料片材, 将片材用专用环氧树脂胶粘贴在结构外表面受拉或有裂缝部位, 固化后与原结构形成一整体, 碳纤维即可与原结构共同受力。由于碳纤维分担了部分荷载, 降低了钢筋混凝土结构的应力, 从而使结构得到补强加固。由于碳纤维补强加固技术具有耐久性好、施工简便、不增大截面、不增加质量、不改变外形等优点,日渐受到国内外工程界重视。
碳纤维片补强技术的施工工艺流程为:混凝土结构表面处理→粘贴碳纤维基层处理→涂刷底层胶粘剂→粘贴部位的修补→粘贴碳纤维→养护。
碳纤维复合材料[34]用于混凝土结构的补强加固在我国只有几年的历史,但发展迅速。1997年由日本引进该技术,近几年主要用于钢筋混凝土建筑物的梁、板、柱等构件的补强加固。在水工混凝土建筑物补强加固工程中,已在山东和新疆的工程中采用了这项新技术。目前国内虽能生产碳纤维片,但在材质均匀性、预浸树脂含量等关键技术方面与国外相比尚有较大差距。对于粘结用的环氧树脂材料,根据不同部位的使用功能和使用条件需选用不同型号、不同性能的树脂。国产树脂性能比较单一,与国外产品性能相比差异较大,这些都是国产材料急需解决的重要问题。
5 结语
建筑结构 水工钢筋混凝土结构 篇8
摘要：随着经济的发展，我国的水利工程建设取得了突出的成绩，在当今水工结构建筑中，混凝土成为主要的建筑材料，混凝土有着良好的耐火性能、取材广泛、不易风化、抗压强度高，并且养护费非常低，因为这些优点，在水工结构的建筑中常常使用混凝土。但是，经过长期使用混凝土，很多混凝土存在的问题逐渐被暴露出来，最明显的就是裂缝问题，混凝土裂缝不但影响建筑物的美观，同时也带来了极大地安全隐患，因此要加强研究水工结构大体积混凝土裂缝产生的原因，探索出混凝土控制及处理的对策。
关键词：水工结构；大体积混凝土裂缝；成因与控制
在水工结构的建筑中，普遍存在混凝土建筑开裂的现象，一些简单的裂缝影响建筑的美观，但是大体积的混凝土裂缝会严重影响建筑物的性能与耐久性，从而影响建筑物的使用，甚至带来巨大的安全隐患。因此，很多国家都非常重视混凝土裂缝的研究，投入了大量的资金解决混凝土开裂的问题，这对水工结构建筑工程的管理与决策都着重要的意义与价值。
一、水工结构混凝土裂缝类型
分析和研究混凝土裂缝的成因要先了解混凝土裂缝的类型，在水工结构建筑中，有多种混凝土裂缝类型，包含宏观、细观、微观裂缝，正确的判断出裂缝的类型，能够更全面地分析出裂缝的成因，从而制定出最科学合理的控制措施。
第一，根据裂缝产生原因有几种裂缝类型，如：承载受力而产生的裂缝、因为温度而产生的裂缝、因为收缩而产生的裂缝、因为强迫位移而产生的裂缝，因为结构构造而产生的裂缝，因为施工而产生的裂缝，因为预应力而产生的裂缝，因为耐久性而产生的裂缝，还存在一种偶然作用产生裂缝。第二，根据裂缝形成时间有早期、中期、后期裂缝。早期裂缝时混凝土还没有达到设计的强度就形成了裂缝，一般在建筑一个月左右时间；中期裂缝时混凝土已经具备了足够的强度，可能因为设计以及施工等原因形成了裂缝；后期裂缝的形成大多是因为外界因素对混凝土进行侵蚀。第三，裂缝的性质有死缝、稳定缝、不稳定缝。死缝具有稳定的长度与宽度，不在发展，而稳定缝随着季节发生周期变化，不稳定缝会因为外界的变化而长度与宽度随时变化。第四。根据危害程度裂缝有轻度、重度、危害性之分，轻度裂缝对水工结构稳定与强度影响比较下，重度裂缝会降低水工结构的稳定性与强度，危害性裂缝能够极大的降低结构的耐久度与强度，会对结构造成极大的破坏。第五，根据裂缝特性分为表面、浅层、深层、贯穿裂缝。表面裂缝是混凝土的表面产生龟裂，而浅层裂缝是裂缝的开裂程度比较浅，深层裂缝事混凝土裂缝从内部延伸到结构表面，这会影响结构安全，贯穿裂缝已经破坏了建筑的整体性与结构，甚至分离了结构，直接导致建筑不能投入使用。
二、水工结构大体积混凝土裂缝的成因
在水工结构的建筑中，混凝土裂缝有很多比较复杂的原因，而这些因素又彼此影响，导致裂缝的类型不断发生变化。混凝土大体积裂缝主要原因是施工造成的，其次是材料存在的问题，最后是环境预计受力荷载等因素的影响。
（一）混凝土原因
混凝土有个重要的特性就是收缩，很多混凝土裂缝都是因为混凝土的收缩导致变形形成的。混凝土的水泥类型、水灰比、水泥细度、以及骨料性质都会影响混凝土收缩，因为收缩会影响混凝土的硬化，在大体积的混凝土中，早期收缩形式主要是冷缩，长期收缩形式主要是干燥收缩，其他的收缩形式比较少。另外，水泥的水化热会造成混凝土裂缝，在大体积混凝土中，水泥会在水化中产生大量的热，大体积的混凝土结构比较大，又无法有效的排出去，所以会把热了聚集到混凝土的内部。在混凝土浇注时，弹性的模量比较低，水化热导致温度升高，但是对体积的变形没有过大的约束，所以温度的应力比价小，会小于混凝土承受的拉应力。但是混凝土增长的龄期导致弹性模量不断的提升，那么会加混凝土降温收缩约束，从而产生很大的拉应力，混凝土抗拉的强度低于拉应力时就会形成温度裂缝。与此同时，混凝土使用的材料是造成裂缝的最大原因，混凝土的开裂大部分是因为混凝土的弹性模量、强度与收缩值不够，这受水泥的使用量水泥种类影响。水泥细读会影响干缩值，如果水泥比较细，那么就会形成较大的表面积，那么混凝土就容易形成裂缝。很多工程中都添加混凝土外加剂，如果养护不当，也会形成裂缝。
（二）施工原因
施工不当会直接造成混凝土产生裂缝，在浇筑混凝土时一般都会有很长的间隔时间制作生产混凝土，这导致很多的水分被蒸发，会造成混凝土的坍落，这样浇筑形成的混凝土会有不规则收缩裂缝形成，从而降低了混凝土强度，另外混凝土的不同配比，也会造成干缩与凝缩裂缝。在建筑的主要结构上，拆模比较早，养护又不足，导致强度不达标。那么混凝土无法支撑荷载，会有裂缝产生。在施工以前，支架的刚度不够，预压不足，那么在浇筑混凝土后支架会不均匀下沉，从而导致混凝土产生裂缝。
养护是造成混凝土裂缝的重要原因之一，在浇筑混凝土后，混凝土表面没有及时的覆盖或者进行潮湿养护，那么水分会非常容易蒸发，从而导致收缩裂缝。一些高性能的混凝土，因为水灰较小，而含有大量的胶凝材料，导致沁水少，密实性好，但是如果没有良好的养护条件与养护方法，那么会造成更严重的干缩情况，从而导致混凝土开裂。
三、水工结构大体积混凝土裂缝控制处理措施
若想有效的控制处理水工结构的大体积混凝土裂缝，需要综合分析裂缝的成因，然后再根据实际情况制定具体有效的措施。
（一）提升混凝土的抗裂缝能力
经过大量的实践研究，利用混凝土体积收缩变形能够有效的起到混凝土防裂的作用，所以在混凝土选用时要确保混凝土具有微膨胀的性能，这样能够补偿温度的收缩变形，从而减少约束应力，这样能够极大的控制混凝土开裂。因此，在施工中要把混凝土的体积收缩变形和拉应力准确的计算出来，在设计时充分考虑影响混凝土的因素，然后科学施工，合理安排供需，加强施工管理，不断的改善和提升混凝土性能，从而来提升混凝土抗裂缝的能力。
（二）降低浇筑温度
在水泥水化中会产生大量的热，所以要降低浇筑时混凝土的温度，减少温升。一般采用的方法有加冰拌和、预冷骨料，在设计混凝土浇筑时，为了减少温度的回升，要组织合理的运输路线，同时控制好运输的时间，安排好施工的工序，尽可能的减少混凝土的暴露时间，要及时的对混凝土进行保养，并且有效的控制混泥土浇筑的温度。
（三）科学安排施工程序
混凝土的施工进度与程序安排合理能够有效的防治混凝土开裂，所以要不断的提升施工管理水平。在浇筑混凝土时要设计好间歇期，并且选在低温的季节进行施工，在约束区避免薄层长间歇的现象出现，要做到连续上升，在区域外也要做到短間歇，分缝区域的混凝土要保证温度的稳定，防治并缝失效的情况发生。要加强对浇筑完混凝土的养护，及时的洒水和覆盖养护，确保表面能够处于湿润状态，要定期对混凝土进行养护，特别是水工结构建筑，要加强养护，保证混凝土能够正常的发展体积膨胀，从而控制混凝土开裂。
结语：
水工结构大体积混凝土控制处理要从原材料、结构设计、施工工艺与施工条件等多方面进行，要不断的研究和探索混凝土使用环境、养护管理，加强施工管理，从而来提升水工结构中混凝土的性能，正确的处理和控制大体积混凝土的裂缝，全面提升水工结构建筑的安全性与实用性。
参考文献：
[1]廖良华，梁建涌，吴浪.水工大体积混凝土裂缝成因及防治措施[J].广东建材.2010（04）.
[2]斯全波.大体积混凝土裂缝成因及防治措施[J].交通标准化.2011（09）.
[3]郭远臣.再生骨料/水泥复合材料干缩性能研究[D].昆明理工大学.2010.
钢筋混凝土结构设计要点 篇9
摘要：现在越来越多的建筑物使用钢筋混凝土结构，因此钢筋混凝土结构设计在建设设计阶段就显得很重要。本文从实用的角度出发，基于钢筋混凝土结构设计的基本要求，探讨了钢筋混凝土设计的要点，主要从裂纹、变形缝、抗震三个方面进行了探讨，作为技术交流供同行参考。
关键词：钢筋混凝土；结构设计；裂纹；变形缝；抗震 引言
19世纪下半期开始，钢筋混凝土作为结构材料在工业文明的潮流下广泛得到应用，由于其本身的材料特性比其他结构材料更优越，因此在房屋建筑和土木工程中得到了空前的应用和发展，然后相继在材料、设计方法、制作工艺以及施工技术等方面也大显身手。因此，建筑结构设计逐渐成为结构工程师工作的重点和难点所在，本文从钢筋混凝土结构设计的基本要求、设计要求进行了探讨。钢筋混凝土结构设计的基本要求
结构设计的目的是要保证结构的安全适用、经济合理，具体要求有下面3个方面：
(1)安全性。指结构要能承受正常使用、正常施工时可能出现的各种荷载。在出现预定的偶然荷载时，主体结构要保持稳定、坚固。例如：直接作用在结构上的荷载以及温度的变化、支座沉陷、撞击、地震击等偶然事件，当发生这些作用时，以及在发生之后，建筑结构要保持整体的稳定性。
(2)适用性。指结构在正常作用时要具有良好的工作性能。不发生过大的变形和过宽的裂缝而影响正常使用。裂缝的宽度不能超过允许值。
(3)耐久性。指结构在正常维护下要具有足够的耐久性能，必须满足结构的使用时间。
安全性、适用性及耐久性，被统称为结构的可靠性，也称为结构最基本的功能要求。在结构设计中，一定要学会正确处理结构的可靠性和经济性之间的矛盾，使结构设计既安全可靠又经济合理。钢筋混凝土结构设计中的裂纹问题
固体材料中的某种不连续现象，也就是我们常说的裂纹，这种现象在固体材料中是普遍存在的。有关混凝土的实验也证实了在没有受荷载的混凝土以及钢筋混凝土结构中会存在一些微裂纹，包括骨料裂纹、骨料与水泥石粘结面上的粘结裂纹以及水泥浆中的裂纹等等[5]。
钢筋混凝土结构的裂纹控制方法主要是基于“抗”的思想，可以分别应用传统力学和断裂力学来分析传统裂纹控制方法。
从传统力学观点来看，由于预先给混凝土梁施加了预压应力，使混凝土梁受到外部荷载，拉应力全部（或部分）被抵消，所以可以避免（或者推迟）混凝土出现裂纹，这其实相当于改善了梁中混凝土的抗拉性能，以此达到充分利用高强材料的目的。
从断裂力学的观点来看，混凝土材料内部存在许多微缺陷和微裂纹，而且这些微缺陷和微裂纹会在外部荷载作用下不断演化、发展，最终形成宏观裂纹。如果在混凝土梁两端预先施加一对轴向压力，可以认为裂纹端部的应力强度因子为负值。如果外部荷载在裂纹端部产生的应力强度因子与非均布压应力产生的应力强度因子大小相等时，裂纹端部的应力强度因子就为零。这时裂纹就不会失稳扩展。也就是说，由于预先对混凝土梁施加了预压应力，从而减小了外部荷载作用下裂纹端部的应力强度因子，从而避免或是推迟了混凝土出现裂纹。钢筋混凝土结构设计中的变形缝问题
对于钢筋混凝土结构设计中变形缝间距的问题，施工过程中一般都很难把握。结构设计规范规定：钢筋混凝土结构的伸缩缝最大间距是55m，如果采取后浇带段分段施工、专门的预加应力措施，或者是采取能减小混凝土温度变化以及收缩的措施且有充分依据的，这时，可以适当增大变形缝的间距。
由于各地区的温差以及混凝土不同的收缩应力出现裂纹状况的概率不相同，要求我们在结构设计中必须对梁柱配筋进行调整。比如：长向板钢筋，需要双层设置，还要加强中部区域的梁板配筋；对于两侧的梁柱，特别要加强边跨的柱配筋，以此抵抗温度引起的应力，超长结构在角部很容易产生扭转效应，所以在设计中，要加强角部结构。如果不能有效分析清楚受力的情况，必须按建议规范要求设置变形缝，除非采取特殊的措施才能不设置伸缩缝。钢筋混凝土结构设计中的抗震问题
地震和刮风、下雨一样是一种自然现象，是由地球内部引起的地表震动。世界上多国频发地震，我国近几年也是地震灾害频发，汶川、青海发生的地震警告我们，建筑物的抗震性能是我国建房的必须考虑的因素。抗震结构也已经列入世界建筑结构设计要考虑的重要因素之列。
钢筋混凝土建筑设计中需要遵循以下原则：
(1)承载力、质量、刚度在结构上，而且在平面内和沿高度应对称、均匀且连续分布，还要注意应力钢筋的厚度，因地制宜，应力集中要避免。
(2)尽可能设置多道抗震防线。布置超静定结构以及延性较高的耗能构件，对于静定结构部位、关键部位和薄弱环节，需要加强。
(3)在结构中要做到连接整体性，牢固连接各个结构单元，不同的结构单元要彻底分开。
(4)构件和节点连接的承载力和刚度要与结构的承载力和刚度相适应，节点连接的承载力不能低于构件的承载力。
(5)需要采取有效的措施，来防止混凝土过早的剪切破坏，以及混凝土压碎和钢筋锚固滑移等脆性破坏。
(6)不要盲目地增加钢筋，因为某个部分结构设计承载力超强或者不足，都有可能造成结构的相对薄弱，对于梁端、柱端以及抗震墙的加强部位，应当减少配置钢筋，当然前提是受弯配筋要满足承载力和抗震构造的要求。结论
钢筋混凝土结构设计的质量关系到整个工程的最终质量，关系到人民财产的安全，所以对于结构设计人员，责任重大。因此，在进行钢筋混凝土结构设计时，一定要根据相关的制度、法规，并根据实际工程，做出科学的合适的设计，这样才能提高建筑质量，造福人民。小清新文章来源——海内论坛:
参考文献：
【1】 孙飒.对钢筋混凝土结构设计中的常见问题的分析【J】．世界家苑，2011（4）
【2】 陈晓东，杜国平.高层建筑外墙悬挑脚手架若干问题探讨【J】．中国科技博览，2010（29）
【3】 景小川，胡耀辉.浅谈多层框架混凝土结构设计应注意的几个问题【J】.内蒙古石油化工，2011,37（5）