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教你不知道的土建理論知識,理論指導施工

發布時間:2018-08-31 12:05:52

結合八年土建施工及三年房地產開發經驗,應廣大房建施工同行要求,也致即將或剛畢業的工民建專業新生。房建施工知識不是經驗之談,而是用理論指導施工,萬變不離其宗,懂此原理所在,方能去處理未曾見過的技術難題。

小時候的夢想是建一座屬于自己的高樓大廈,自從選擇房建專業后,我一直在深究土建施工的魅力所在。經過總結多年的現場施工經驗,結合扎實的理論知識,以下從理論角度分析及給出土建理論知識與實際相結合的應用指南及解答:

普及理論常識。房屋構造主要由梁板柱剪力墻組成(框剪結構),而梁板柱剪力墻結構又由鋼筋、混凝土材料組合而成,施工階段還有模板、支撐體系。

其他理論常識:我們使用彎矩圖及剪力圖指導施工,我們知道鋼筋的抗拉強度是抗壓強度的幾萬倍,所以鋼筋主要作用是抗拉,而混凝土抗壓強度是抗拉強度幾萬倍,所以混凝土主要作用是抗壓(這個是關鍵點)。

所為彎矩指的是彎拉應變產生的應力,作用力是彎拉;而剪力指的是剪切作用下的應力,作用力是剪切。

拿簡支梁做例子。從理論而言,我們主要是計算簡支梁的正截面計算,以及斜截面計算,屬于強度驗算。另外PKPM設計軟件還有計算剛度驗算,主要有撓度驗算,裂縫驗算。對施工而言,我們主要應用強度驗算原理或結果即可。

1)通過正截面計算,主要是配置梁的主筋大小是否滿足?這里主要是考慮彎矩作用。

2)通過斜截面計算,主要是配置梁的箍筋大???這里主要是考慮剪力作用。

3)通過微積分結算,我們得出簡支梁的彎矩圖及剪力圖(如下,簡支梁彎矩圖及簡支梁剪力圖)。

教你不知道的土建理論知識,理論指導施工(圖1)

簡支梁彎矩圖

教你不知道的土建理論知識,理論指導施工(圖2)

簡支梁剪力圖

4)通過彎矩圖及剪力圖,我們可以判斷出簡支梁里鋼筋所受的作用力大小及部位(如下,簡支梁理論配筋圖)。

 

教你不知道的土建理論知識,理論指導施工(圖3)

簡支梁理論配筋圖

從以上分析得出,結合前面所言,鋼筋主要作用是抗拉力,混凝土主要是抗壓。

我們在正負彎矩部位配置受力筋(詳見簡支梁理論配筋圖),以抵抗彎矩產生的彎拉應變,而造成梁面開裂。所以,施工中我們會看到負筋鋼筋比較密,主要是負彎矩過大。而在受壓區部位不配筋,通過采用混凝土自身的抗壓強度抵抗受壓區。實際中,支座位置有大量底部鋼筋放置,其實主要是因為底部受力筋要滿足規范要求的錨固長度。另我們也知道,以前設計經常會出現彎起鋼筋,底部鋼筋在到支座前就直接45度彎起作為抗剪使用,這個就是很好的證明。

我們可以輕松利用微積分計算出的彎矩圖結果應用到工程實際中,用以指導我們的施工。通過彎矩圖大致形狀,我們可以輕松判斷受力筋應該搭接位置或那里截斷。

我們通過剪力圖可以判斷,剪力受力最大位置在支座處,所以我們必須在支座處加大箍筋的數量,通常施工中為結構梁凈跨1/3位置加密,主要是用來抵抗剪力產生的應變造成斜截面裂縫。以前,設計人員是先斜截面計算箍筋大小,并通過彎矩圖原理,采用彎起鋼筋抵抗剪力,而后,為了省事直接加密箍筋。

類似的分析,框架柱同樣受彎矩及剪力作用,同時還受軸力作用。一般而言,房建中結構柱均按偏心受壓計算,所以才有彎矩及剪力作用。

我問過很多新來的實習生,他們很多不懂得運用彎矩圖及剪力圖指導施工,所學的知識全部是現場施工經驗。我就問不經意問,難道師傅就教這些,或者是你們自己看到了表面的知識。他們很多都不解其中緣由。

不僅新來工作的,或是已經工作多年的工程師們,對于理論力學一竅不通,知其然不知其所以然。我常常跟我帶的新生說,如果你們只知道按圖施工,按經驗辦事,那你沒有水平,遇到新問題基本不能解決。

問題來了,曾經做電氣行業的人員請教我,為什么柱子里面沒有配鋼筋?會不會影響結構安全,他們有這樣的疑問,我覺得是好事,因為他們從外行的專業知識思考建筑行業,能看出問道孺子可教也。我也問過很多老師傅們,你們怎么解析?

其實很簡單,剛才說過,鋼筋主要作用是抗拉,因為抗拉是抗壓的幾萬倍,我們要充分利用抗拉性質抵抗彎拉應變,只有受拉力部位才放置鋼筋,不然那是浪費國家鋼材資源。

另外,混凝土主要作用是抗壓,抗壓也是抗拉的幾萬倍,混凝土不經受太大的拉力就開裂,在受壓區部位,我們是通過混凝土抗壓抵抗軸力作用。

那顯而易見,柱子偏心受壓后,中間核心位置大致2/3位置是受壓,所有我們通過混凝土抵抗壓力,沒必要配鋼筋?,F代發展成中間是空心鋼管的混凝土結合體,其實也是充分利用鋼管與混凝土共同作用抵抗壓力。

對于柱子四周而言,因柱子可能會受偏心受壓,偏心受壓后四周會產生彎矩,既然有彎矩就會造成柱子混凝土會受彎矩開裂,我們通過四周配置受力筋抵抗彎矩產生的作用力。

同樣的例子,支座處底部受力筋往上翹起,造成保護層厚度過大,是否影響工程施工質量?在我作為甲方時,我們經常驗收鋼筋,見到這種現象很多,我當面問了我施工五年的同事,也是土建專業的工程師。因為我經常跟他們說受力分析,所以他們一下子就說,鋼筋保護層厚度超標,會造成支座處底部混凝土開裂。我說,你這是杞人憂天,這么簡單的力學都沒掌握好。

其實,通過彎矩圖,我們知道底部支座處是受壓區,沒有必要使用鋼筋來抵抗壓力。他們有點茫然,不怎么相信我的理論水平。我舉簡單例子,通常為什么會有彎起鋼筋?作用是什么?很明了,彎起鋼筋是拿來抵抗剪力,以節約箍筋使用量,減低成本。所以,受壓區是沒必要放置受力筋的。另外,底部支座處為什么鋼筋可以斷開,就是因為該區域為受壓區,規范已經說明,受拉區盡可能不能搭接。

通過以上分析,我相信,只要有點力學常識的人都會看得懂,但是,我想說,把書本知識學到的力學知識結合實際,用來指導施工,才是我們國家最需要的棟梁之才。


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