淺析房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)

肖世亮

摘 要 隨著建筑造型和建筑功能要求日趨多樣化，在房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題也不斷增多，如何突破這一瓶頸。本文結(jié)合筆者多年來(lái)工作實(shí)際，加以聯(lián)合當(dāng)前實(shí)際，闡述了對(duì)房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，強(qiáng)效措施，供同行參考。

關(guān)鍵詞 鋼筋混凝土建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 房屋工程 措施保障

目前，許多的房屋建筑都使用鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)，不言而喻，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重要性就凸顯出來(lái)了。在房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，因設(shè)計(jì)者對(duì)其相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、政策的理解不同，再加上個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)不同等諸多的原因，在處理房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)某個(gè)設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)不同的處理方法，導(dǎo)致某些建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。本文根據(jù)筆者多年來(lái)在這方面工作的親身體驗(yàn)，就房屋鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些心得體會(huì)等總結(jié)如下，僅供同行參考。

一、鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)含義

我們說(shuō)的所謂的鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)，實(shí)際上是指用配有鋼筋增強(qiáng)的混凝土制成的一種結(jié)構(gòu)。它所承重的主要構(gòu)件是用鋼筋混凝土建造的，這主要包括薄殼結(jié)構(gòu)、大模板現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)及使用滑模、升板等。它具有堅(jiān)固、耐久、防火性能好，比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材和成本低等優(yōu)點(diǎn)，是用在房屋建筑、工廠等預(yù)先制成的鋼筋混凝土構(gòu)件，在現(xiàn)場(chǎng)拼裝而成的鋼筋承受拉力，混凝土承受壓力的特質(zhì)結(jié)構(gòu)。

它的承載壓力原理是在混凝土受拉區(qū)域內(nèi)或相應(yīng)部位加入一定數(shù)量的鋼筋，使兩種材料粘結(jié)成一個(gè)整體，共同承受外力。鋼筋混凝土黏結(jié)錨固能力可以由混凝土收縮，將鋼筋緊緊牢固而產(chǎn)生摩擦力；鋼筋端部加彎鉤、彎折或在錨固區(qū)焊短鋼筋、焊角鋼來(lái)提供錨固能力；鋼筋與混凝土接觸面上化學(xué)吸附作用力，也稱膠結(jié)力；鋼筋表面凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合作用這四種辦法在具體施工中得到。

二、房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

前面筆者已經(jīng)闡述了，在房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，因設(shè)計(jì)者對(duì)其相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、政策的理解不同，加之個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)不同等諸多的原因，在處理房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)某個(gè)設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)不同的處理方法，但無(wú)論哪種方法，都要滿足鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最基本要求：穩(wěn)定性。對(duì)房屋建筑來(lái)說(shuō)，在抗震設(shè)計(jì)中，房屋的高寬比是一個(gè)需慎重考慮的問(wèn)題，它巨大的傾覆力矩在柱中和基礎(chǔ)中引起的拉力和壓力比較難處理。筆者結(jié)合幾年來(lái)的工程實(shí)踐，總結(jié)如下：要使房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)有規(guī)范規(guī)定的安全可靠度；還要有最適合的施工機(jī)械、施工技術(shù)能力，最后就是要滿足房屋的使用功能。

三、房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的安全問(wèn)題

現(xiàn)今的建筑業(yè)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過(guò)程中，建筑單位不僅要保證整個(gè)工程結(jié)構(gòu)的安全性，更要努力抓緊工程進(jìn)度從而縮短工程的施工周期。為了達(dá)到上述兩個(gè)方面的效果，在施工期必須有一個(gè)合理、安全的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。但就目前我國(guó)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范及施工規(guī)范來(lái)看，并沒有對(duì)施工期結(jié)構(gòu)的安全要求做出明確的要求，從而使得我國(guó)施工期結(jié)構(gòu)安全事故發(fā)生率明顯高于使用期結(jié)構(gòu)安全事故發(fā)生率。對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工期的安全性研究，涉及結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中的結(jié)構(gòu)特征、抗力、荷載、荷載效應(yīng)。在不同階段，建筑結(jié)構(gòu)的荷載分布以及抗力增長(zhǎng)有很大的不同，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該結(jié)合具體的施工結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)不同施工階段進(jìn)行相應(yīng)的可靠度安全性分析，從而得到施工期內(nèi)剛及混凝土結(jié)構(gòu)的最不利狀態(tài)，從而為施工期鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全分析提供重要的依據(jù)。

四、房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施

房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施，是保障整個(gè)房屋建設(shè)施工質(zhì)量好壞的最核心因素。對(duì)此筆者重點(diǎn)闡述如下。

1.地基與基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。筆者認(rèn)為房屋的地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是目前結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)比較重視的一個(gè)方面，筆者建議首先要注意地方性規(guī)范的重要性。由于我國(guó)地域面積較廣，地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范政策是無(wú)法對(duì)全國(guó)各地的地基基礎(chǔ)都進(jìn)行詳細(xì)的描述和規(guī)定，因此，要加以重視。

2.構(gòu)造措施要加強(qiáng)。對(duì)于大跨度柱網(wǎng)的框架結(jié)構(gòu)，處于樓梯間處的框架柱，由于樓梯平臺(tái)梁與其相連，使得樓梯間處的柱可能成為短柱，應(yīng)對(duì)柱箍筋全長(zhǎng)加密。這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)中容易被忽視，應(yīng)引起重視。對(duì)框架結(jié)構(gòu)外立面為帶形窗時(shí)，設(shè)置連續(xù)的窗過(guò)梁，可能會(huì)使外框架柱成為短柱，應(yīng)注意加強(qiáng)構(gòu)造措施；對(duì)于框架結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度略超過(guò)規(guī)范限值，建筑功能需要不允許留縫時(shí)，為減少有害裂縫，建議采用補(bǔ)償混凝土澆筑。采用細(xì)而密的雙向配筋，構(gòu)造間距宜小于150 mm，對(duì)屋面宜設(shè)置后澆帶，后澆帶處的構(gòu)造措施，宜適當(dāng)加強(qiáng)。

3.傳力路線設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)單。一般地，我們?cè)谠O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)結(jié)構(gòu)的傳力路線越短，越直接，結(jié)構(gòu)的工作效能越高，耗費(fèi)的建材也就越少。所以筆者建議平面、立面都要簡(jiǎn)單。但需要加以注意的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，實(shí)際設(shè)計(jì)中要考慮滿足《抗震規(guī)范）（GB50011-2001）第4.2.1條指出的當(dāng)?shù)鼗饕芰臃秶鷥?nèi)不存在軟弱粘黏土層時(shí)，不超過(guò)8層且高度在25 m以下的一般民用框架房屋或荷載相當(dāng)?shù)亩鄬涌蚣軓S房，可不必進(jìn)行地基和基礎(chǔ)的抗震承載力驗(yàn)算。

4.碳纖維加固法的應(yīng)用。在碳纖維片材延伸長(zhǎng)度范圍內(nèi)應(yīng)通長(zhǎng)設(shè)置垂直于受力碳纖維方向的壓條。壓條宜在延伸錨固長(zhǎng)度范圍內(nèi)均勻布置，且在延伸長(zhǎng)度端部必須設(shè)置一道。每道壓條的寬度不宜小于受彎加固碳纖維布條帶寬度的1/2，壓條的厚度不宜小于受彎加固碳纖維布厚度的1/2。碳纖維加固法是一種混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，它通過(guò)將高強(qiáng)度碳纖維織物或預(yù)成型板材通過(guò)改性環(huán)氧樹脂粘貼于被加固構(gòu)件表面達(dá)到改善結(jié)構(gòu)受力性能的目的。但缺點(diǎn)是對(duì)環(huán)境的溫度有限制，并且需要做專門的防護(hù)和處理。若防護(hù)不當(dāng)，易遭受火災(zāi)和人為破壞。

5.預(yù)應(yīng)力加固法。這種方法具有改變結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布、卸載和加固，對(duì)其他加固方法中常見的應(yīng)力應(yīng)變滯后現(xiàn)象能較好地消除；因此在重型結(jié)構(gòu)、大跨度構(gòu)件或處于高應(yīng)力、高應(yīng)變狀態(tài)下的混凝土構(gòu)件的加固中適用。

除此之外，筆者還建議圍護(hù)結(jié)構(gòu)最好采用輕質(zhì)材料。我們從力學(xué)觀點(diǎn)分析就可以知道，在民用和公共建筑的平面布局中，應(yīng)盡量使柱網(wǎng)按開間等跨和進(jìn)深等距布置，這樣可以相應(yīng)減少邊跨柱距，充分利用連續(xù)梁的受力特點(diǎn)，以減少結(jié)構(gòu)中的彎矩，使各跨梁截面趨于一致，從而提高結(jié)構(gòu)的整體剛度。

五、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上面的綜合闡述和分析，筆者認(rèn)為，作為房屋建筑工程最基本骨架的鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，會(huì)影響到工程質(zhì)量的優(yōu)劣，關(guān)乎業(yè)主的切身利益。因此，在房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要加強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)及組織機(jī)構(gòu)的控制，施工管理人員以及施工人員，牢固樹立質(zhì)量始終是第一位的思想，建立健全各種質(zhì)量責(zé)任制，使其自覺的執(zhí)行有關(guān)質(zhì)量要求以及規(guī)定，確保施工各個(gè)環(huán)節(jié)都能滿足質(zhì)量要求。

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