淺析混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中常見(jiàn)問(wèn)題

鄒斌 朱正 王琪

摘要：混凝土結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代工程當(dāng)中具有很大的應(yīng)用量，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)整個(gè)建筑工程的質(zhì)量有重要的影響。本文針對(duì)混凝土設(shè)計(jì)當(dāng)中容易出現(xiàn)的一些常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了分析，主要包括基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、上部結(jié)構(gòu)以及混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制等方面的問(wèn)題，同時(shí)結(jié)合混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際對(duì)上述常見(jiàn)問(wèn)題提出了針對(duì)性的解決措施，為混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了較好的參考。

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；常見(jiàn)問(wèn)題

引言

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在我國(guó)已經(jīng)有了較好的發(fā)展，已經(jīng)形成了比較完整的規(guī)法體系，但是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于其實(shí)際的工作環(huán)境以及施工條件的限制，在很多具體的問(wèn)題上還存在很多的問(wèn)題，為了更好的提高混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，使得整個(gè)建筑可以做到設(shè)計(jì)優(yōu)良、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)效益以及安全舒適的要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)就必須要注意相關(guān)的問(wèn)題，設(shè)計(jì)時(shí)堅(jiān)決貫徹執(zhí)行國(guó)家相關(guān)規(guī)法和標(biāo)準(zhǔn)。

1、地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題

（1）在進(jìn)行獨(dú)立基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)時(shí)，尤其是帶梁板的獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于地下室底板的設(shè)計(jì)往往容易忽略很多的問(wèn)題，其中最大問(wèn)題就是由于整個(gè)建筑物的沉降導(dǎo)致的附件應(yīng)力的計(jì)算。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，整個(gè)獨(dú)立基礎(chǔ)和地下室底板都會(huì)因?yàn)樯喜亢奢d的作用而發(fā)生沉降，整個(gè)地下結(jié)構(gòu)將會(huì)變形，在共同受力的條件下，如果沒(méi)有對(duì)可能產(chǎn)生的附加應(yīng)力加以考慮就會(huì)使得底板的設(shè)計(jì)偏于不安全，使得整個(gè)地下底板的承載力不足導(dǎo)致裂縫的形成。尤其是在一些天然的基礎(chǔ)中，由于沉降導(dǎo)致的附加應(yīng)力作用就會(huì)更加明顯。如果整個(gè)工程的地基沉降量較小還可以使用底板和持力層之間添加褥墊的方式進(jìn)行處理，如果大尺度的沉降將會(huì)對(duì)整個(gè)建筑造成巨大的影響。

（2）現(xiàn)代建筑一般都會(huì)設(shè)置地下室，如果發(fā)現(xiàn)地下水位處在較高的位置就需要在設(shè)計(jì)時(shí)特別的注意，在進(jìn)行室外地坪的地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，其外表應(yīng)該做大簡(jiǎn)潔，以便于進(jìn)行建筑防水施工。特別是對(duì)于柱下承臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式，在其影響之下，基槽的形狀一般都是不清楚的，存在很多的陰陽(yáng)角，致使整個(gè)建筑工程的防水施工的難度加大，防水工程的質(zhì)量就會(huì)受到很大的影響。對(duì)于建筑物來(lái)說(shuō)，防水質(zhì)量差將會(huì)直接影響到建筑物的使用壽命?？梢栽诘叵率覂?nèi)部添加濾水層或者是覆蓋土層的方法進(jìn)行處理，在保證施工的工程質(zhì)量的同時(shí)，使用的進(jìn)度也不會(huì)受到影響。

（3）在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)往往都會(huì)進(jìn)行很多的假設(shè)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都是在這些假設(shè)上面進(jìn)行的。外墻的配筋和地下室的底板設(shè)計(jì)中，很容易出現(xiàn)實(shí)際情況和預(yù)先假設(shè)的情況不一致。在進(jìn)行地下室外墻設(shè)計(jì)時(shí)，很多工程當(dāng)中外墻有扶壁柱，對(duì)于其尺寸沒(méi)有進(jìn)行區(qū)分，都是按照雙向板進(jìn)行計(jì)算的，但是在進(jìn)行地下室結(jié)構(gòu)的整體配筋是，計(jì)算機(jī)電算是沒(méi)有按照雙向板進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的，這就使得整個(gè)外墻和扶壁柱在設(shè)計(jì)上存在區(qū)別，根據(jù)變形協(xié)調(diào)關(guān)系，導(dǎo)致的結(jié)果就是扶壁柱的配筋較少、外墻縱向配筋過(guò)度，但是豎向配筋不足。

2、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

框剪結(jié)構(gòu)，剪力墻的布置要均勻，不要出現(xiàn)單肢剛度過(guò)大的剪力墻，以免應(yīng)力過(guò)于集中，一旦破壞，將構(gòu)成嚴(yán)重影響。而且，與之相關(guān)聯(lián)的基礎(chǔ)，連梁等構(gòu)件的設(shè)計(jì)難度都會(huì)加大。剛度較大的第一級(jí)別的剪力墻（同一級(jí)別的剪力墻是指剛度相近，比值小于2時(shí)的墻肢），其墻肢數(shù)不應(yīng)少于4肢。當(dāng)遇到中震時(shí)，我們應(yīng)考慮第一級(jí)別的剪力墻進(jìn)入塑性后，還應(yīng)有小級(jí)別的剪力墻來(lái)維持建筑物變形不致過(guò)大，產(chǎn)生次生災(zāi)害。這就是多道設(shè)防的概念。但當(dāng)遇到大震時(shí)，小級(jí)別的剪力墻也進(jìn)入塑性階段后，建筑物基本已經(jīng)破壞了。此時(shí)，我們應(yīng)該通過(guò)我們的設(shè)計(jì)有選擇地讓梁破壞，從而保證柱子的完整性，來(lái)保證建筑不倒，或緩倒，以爭(zhēng)取時(shí)間，減少人員的傷亡。這就是我們說(shuō)的延性設(shè)計(jì)。

3、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的裂縫問(wèn)題

3.1結(jié)構(gòu)裂縫

對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)由于其配筋數(shù)量以及混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的材料使用不盡相同，所以構(gòu)件之間的剛度存在差異是不可避免的，在結(jié)構(gòu)當(dāng)中就很容易形成剛度的相對(duì)薄弱區(qū)，一旦受力出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)產(chǎn)生裂縫，例如混凝土建筑物的墻角處、混凝土樓板處等。

3.2溫度裂縫

溫度裂縫在混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)中是最為常見(jiàn)的一種裂縫形式，主要就是因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)的體量不斷變大，水泥在水化的時(shí)候由于溫差的變化產(chǎn)生了熱脹冷縮的現(xiàn)象，這種結(jié)構(gòu)變形很容易產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)結(jié)構(gòu)當(dāng)中的溫度拉應(yīng)力大于混凝土的極限值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生裂縫，使得混凝土當(dāng)中的鋼筋出現(xiàn)銹蝕的情況，影響結(jié)構(gòu)的耐久性。

3.3構(gòu)造裂縫

當(dāng)前的混凝土結(jié)構(gòu)使用的配合比一般水灰比都比較大，或者是在施工當(dāng)中由于模板的滑動(dòng)，振搗的不充分都會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生構(gòu)造裂縫。尤其是在混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程當(dāng)中由于混凝土的水化硬化，水泥基材料體積會(huì)減少，再加上水分的蒸發(fā)，致使混凝土產(chǎn)生收縮的現(xiàn)象。

4、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的對(duì)策

4.1計(jì)算體系的合理簡(jiǎn)化

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中，針對(duì)實(shí)際的結(jié)構(gòu)形式通常都需要對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，這樣可以將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化。對(duì)于結(jié)構(gòu)計(jì)算來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化主要是在對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)的充分認(rèn)識(shí)以及相關(guān)的結(jié)構(gòu)概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，有的設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的簡(jiǎn)化時(shí)容易忽略很多重要的問(wèn)題，例如結(jié)構(gòu)的變形以及受力問(wèn)題等，這些都結(jié)構(gòu)最終的受力計(jì)算結(jié)構(gòu)會(huì)有很大的影響，直至最終影響到結(jié)構(gòu)的配筋計(jì)算。所以在結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的簡(jiǎn)化時(shí)應(yīng)該做到合理，對(duì)于容易忽略的細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，受力情況和變形分析不能忽略，保證采用的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型的合理性。

4.2適當(dāng)設(shè)計(jì)尺寸

在前面的講述中已經(jīng)提到，由于結(jié)構(gòu)的變形和結(jié)構(gòu)材料的溫度變形都會(huì)使得整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性下降，同時(shí)由于目前的混凝土結(jié)構(gòu)的體量都比較大，結(jié)構(gòu)因?yàn)闇夭町a(chǎn)生的變形比較嚴(yán)重，就會(huì)產(chǎn)生一些具有破壞性的裂縫，例如混凝土樓板形成橫向裂縫。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該對(duì)結(jié)構(gòu)的尺寸進(jìn)行考慮，在滿足設(shè)計(jì)需求的同時(shí)還需要對(duì)結(jié)構(gòu)的變形以及裂縫進(jìn)行考慮。

4.3規(guī)則的結(jié)構(gòu)形狀和布置

如果在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)形狀的選擇以及結(jié)構(gòu)布置采用了不規(guī)則的布置，那么就很容易導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)在不同的方向上的剛度存在差異。結(jié)構(gòu)在受力的情況下產(chǎn)生的變形就不一樣，結(jié)構(gòu)不同部位的變形差就很容易在其內(nèi)部產(chǎn)生附加應(yīng)力，使得整個(gè)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)薄弱的部位，甚至?xí)a(chǎn)生裂縫等情況。所以說(shuō)在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的形狀以及布置的選擇時(shí)應(yīng)該盡量做到規(guī)則，保證結(jié)構(gòu)的整體受力和變形均衡，避免因?yàn)檫^(guò)大的變形差導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)破壞。

5、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其工程質(zhì)量的好壞將會(huì)直接關(guān)系到人的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的責(zé)任是比較重大的。同時(shí)伴隨著現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)材料的不斷變化，結(jié)構(gòu)形式不斷更新，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作當(dāng)中需要不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)，加強(qiáng)研究，做好結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)部工作的同時(shí)，總結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，努力提高建筑工程質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]黃慧達(dá).混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫成因的力學(xué)性能分析及相關(guān)計(jì)算[J].建材技術(shù)與應(yīng)用.2008（02）

[2]紀(jì)福宏，郭惠琴.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中若干問(wèn)題的探討[J].山西建筑.2005（11）

[3]徐琳，尤天直，朱炳寅.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題分析[J].建筑結(jié)構(gòu).2010（S1）

[4]馬遠(yuǎn)榮，唐小弟.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理中的相關(guān)問(wèn)題探討[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào).2009（01）

[5]賈治輝.建筑工程中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2009（08）