[房屋建筑混凝土结构受力性能研究] 混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求
时间：2019-05-16 03:24:44 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：混凝土结构取材方便、节约钢材、耐久耐火、可模性好、刚度大、整体性好，且具有较好的承载力和受力性能，因此被广泛应用于房屋建筑中，但由于其自重大、抗裂性差、性质脆等缺点，使得分析混凝土结构受力性能变得极为重要。本文从混凝土结构常见荷载出发，就其风荷载作用下的受力性能问题进行了研究。
关键词：房屋建筑；混凝土结构；受力性能；荷载分析
Abstract: the concrete structure, convenient and save from steel, durable, can die of refractory, rigidity, integral sex is good, and has good bearing capacity and force performance, so are widely used in housing construction, but because of its major, the resistance to bad, the nature of the shortcomings, such as brittle, makes analysis of the concrete structure force performance become very important. This paper, from the concrete structure of common load, the wind load bearing performance problem is studied.
Keywords: housing construction; Concrete structure; Force performance; Load analysis
中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
1 引言
混凝土结构以砂、石、水泥等作为主要材料，其承载力较高，当发生火灾时不会被燃烧也不会因高温软化被破坏，且可以根据需要浇筑成各种形状，具有施工方便、取材容易、节约钢材、耐久耐火等优点，因此被广泛应用于我国建筑程领域。但是，由于混凝土结构自重大，其抗拉强度极低，极容易产生裂缝影响耐久和美观，因此其受力性能被人们所广泛关注，研究其受力性能有着极大的经济效益和社会效益，是事关人民群众生命财产安全和社会和谐发展的重大问题。下面，本文从房屋建筑常见荷载出发，就房屋建筑混凝土结构在风荷载下的受力性能进行分析，为房屋建筑混凝土结构的设计和施工提供帮助。
2 房屋建筑常见荷载
房屋建筑混凝土结构所承受的荷载，按其作用时间可分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载三大类，永久荷载是永久作用或作用时间较长的荷载，如房屋建筑混凝土结构的自重、自压力等；可变荷载是临时作用于房屋建筑混凝土结构上的荷载，如积雪荷载、风力荷载、临时堆积物荷载、积水荷载等；偶然荷载是突然作用于房屋建筑混凝土结构上的荷载，如撞击荷载、爆炸荷载、地震荷载等。
此外，房屋建筑混凝土结构所承受的荷载还可以按方向和结构反应进行划分，按方向可分为垂直荷载和水平荷载，垂直荷载如自重荷载、积雪荷载，水平荷载如风力荷载；按结构可分为静力作用荷载和动力作用荷载，静力作用荷载如电器重力荷载、堆积物重力荷载、自重荷载，动力荷载如地震荷载、风力荷载、撞击荷载等。
实际上，不同的荷载的力学特点是并不相同的，在混凝土结构受力性能的实际分析中需要具体考虑，下面本文就房屋建筑混凝土结构风荷载下的受力性能进行分析和研究。
3 房屋建筑混凝土结构风荷载受力性能分析
3.1 风荷载的形成
风实际上是空气的水平运动，是因为空气由高气压处流向低气压处所形成的，风产生的原因实质上是由于气压分布的不均匀性，这主要是因为大气层的温度差和气压差等现象所引起的。建筑物的构建会对空气的流动形成阻挡，这种阻挡会引起风对建筑物的反作用，形成具有随机性的动荷载，当风荷载达到一定程度，可以使建筑物发生水平侧移、振动甚至垮塌，使建筑主体结构发生变形，产生局部疲劳损坏。
3.2 风荷载的力学特性
在房屋建筑混凝土结构的迎风面所承受的是风的压力作用，其它面随着与风向的夹角的变化，渐渐由压力转变为吸力。房屋建筑混凝土结构平面形状的不同，如矩形、圆形、三角表等形状，其各个侧面所受到的风力的作用并不相同，有着极大的差异，此外，混凝土结构表面的粗糙度对风荷载的大小也有一定影响。
3.3 风荷载的特点
风荷载的作用是一个随机的过程，房屋建筑混凝土结构风荷载包括平均风压产生的平均力、脉动风压产生的脉动力、建筑物在风作用下振动产生的惯性力三个部分。风荷载具有明显的不确定性，与空间和时间有极大的关系，受地形、地貌的影响。同时，风荷载与混凝土结构几何形状有极大的关系，不同形状的几何结构的风荷载并不相同，对于具有非线性特征的混凝土结构，还会产生流固耦合效应。
我们通常所说的地面粗糙度越大，风速成减缓的说法并不完全正确，这种说法更多的是应用于多层建筑不多、分布不密集的情况，随着城区高层建筑的增加、高度的加大和密度的加大，使得城区局部地区由于过风面积狭窄而使风力剧增，且使风力处于极不稳定状态。
4 房屋建筑混凝土结构在风荷载下的受力性能
在房屋抗风设计中，结构必须具有足够的刚度，来控制高层建筑在风力作用下的位移，保证良好的居住和工作环境。所以确定水平位移指标的限值是做设计的一个重要指标。
房屋建筑的风荷载是呈倒三角行分布，而房屋建筑计算可以简化为下面嵌固，上面悬臂的模型，根据其剪力计算公式：V=-QX(2-X/L)/2(X为距离嵌固端的长度，L为整个构件的长度,Q为最高点风力)，房屋建筑的剪力呈正三角形分布，及下面大上面小；根据悬臂构件的水平位移公式：f=QL4[11-15X/L+5(X/L)4-(X/L)5]/(120EI), 房屋建筑在等刚度的情况下，高度越小，位移越大；而我们为了控制整个高层建筑的水平位移，就需要对建筑物的刚度进行调整，最好能下面大，上面小的渐变分布。
在规范中，对房屋建筑结构在风荷载作用下主要做了两方面的限制：一是结构顶端水平位移与总高度的比值，目的是控制结构的总的变形量；而是限制相邻两层楼盖之间的相对水平位移与层高的比值，目的是防止填充墙，装饰部件的损坏，避免电梯和管道变形过大破坏。在正常的使用条件下，房屋建筑结构应处于弹性状态并具有足够的刚度，避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用条件。
另外，风荷载影响混凝土建筑的墙柱配筋；在风荷载作用下，建筑物按悬臂模型，其弯矩公式为M=-QX2(3-X/L)/6，随着高度的增加，建筑物的弯矩减小，呈正三角形分布，如果只考虑风荷载作用下，混凝土建筑墙柱的配筋下面大，上面小。
5 混凝土结构的风荷载控制措施
风压是房屋建筑结构设计中最基本的依据之一，根据是否有外力的输入结构控制又分为被动控制、主动控制和混合控制三类系统。
5.1 被动控制系统
在房屋建筑混凝土结构中，目前所采用的风荷载被动控制系统有耗能减振系统、吸振减振系统等。耗能减振系统是将结构的某些非承重构件设计成消能构件，或在某些部位设置阻尼器的办法，来达到风荷载作用时耗散能量，减小主体结构风荷载时动力反应的目的，常用的耗能构件有耗能支撑、耗能剪力墙等。
5.2 主动控制系统
混凝土结构风荷载主动控制是以多种算法作为基础，运用计算分析和模拟的手段寻求风荷载的结构控制。目前所采用的系统有主动控制调谐质量阻尼器、线性马达控制系统、气体脉冲发生器、主动支撑系统等。
5.3 混合控制系统
混合控制系统是融合主动控制与被动控制两种技术在同一混凝土结构上的风荷载控制系统，这种控制系统一方面由于在被动控制的基础上引入了主动控制技术，有效的增强了控制效果，提高了可靠性，另一方面由于被动控制技术对主动控制系统的辅助，有效的减小的了控制力，增强了系统的稳定性。
6 结语
风荷载对房屋建筑有着重要的影响，我们在设计中应该充分考虑，选择合适的结构体型与控制措施，使建筑结构经济并且安全可靠。
参考文摘：
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