探究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計問題

羅文苑

摘 要：隨著人們的生活水平的不斷提高，他們對建筑物的要求也越來越高，建筑物的質(zhì)量在一定程度上關(guān)系著人們的生命財產(chǎn)安全。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計具有一定的復雜性，設(shè)計質(zhì)量關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性。但是，在實際工作中，由于受到多種因素的影響，因而要加強對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究，以保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性，提高施工工程的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計；問題

隨著我國的城鎮(zhèn)化發(fā)展，建筑需求量猛增，尤其是對住宅類建筑的需求，建筑行業(yè)隨之迅猛發(fā)展。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因其具備強度高、延性好、安全系數(shù)高和抗震性能好等優(yōu)點，而被廣泛應用于我國建筑物的整體框架建造中。而且隨著設(shè)計技術(shù)的進步，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計也有了長足的進步，但其中質(zhì)量問題也有不少。因此，急需在實踐中加強對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究，以在提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)合理性的同時提高鋼筋混凝土的質(zhì)量，滿足施工過程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性能要求。

1 結(jié)構(gòu)體系的選擇

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑大量興建始于20世紀70年代，采用的結(jié)構(gòu)體系依各地不同情況而各不相同。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和對各種結(jié)構(gòu)體系的實踐總結(jié)，從90年代起基本都采用大開間現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。這是因為大開間剪力墻結(jié)構(gòu)體系，可以做到房間不露梁柱，有效使用空間大、隔音效果好，當采用鋼制模板時，墻面和樓板表面平整不需要濕作業(yè)抹灰。而且該結(jié)構(gòu)體系不但用鋼量少、施工周期短、造價低，還具有整體性強、側(cè)向剛度大等優(yōu)點，有利于抗風抗震。為了進一步降低建筑造價，近些年部分地區(qū)（大多為抗震設(shè)防烈度7度區(qū)）越來越多地采用短肢剪力墻（墻肢截面高度與厚度之比為5～8的剪力墻）與筒體或一般剪力墻組成的結(jié)構(gòu)體系。該結(jié)構(gòu)體系其實也屬于剪力墻結(jié)構(gòu)的一種，同一般剪力墻結(jié)構(gòu)相比，這種結(jié)構(gòu)的建筑平面布置更具靈活性，同時又節(jié)省了鋼筋和混凝土用量，減輕了建筑總重量，從而降低地基基礎(chǔ)造價。但該結(jié)構(gòu)的抗震性能無疑比一般剪力墻結(jié)構(gòu)要差，因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中要注意以下問題：（1）短肢剪力墻較多時，應布置簡體或一般剪力墻，形成短肢剪力墻與簡體或一般剪力墻共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)，而且短肢剪力墻的厚度不應小于200mm，其最大適用高度也應比一般剪力墻結(jié)構(gòu)的規(guī)定值適當降低。（2）抗震設(shè)計時，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%，同時，短肢剪力墻的抗震等級還應比一般剪力墻的抗震等級提高一級。（3）短肢剪力墻宜設(shè)置翼緣。一字形短肢剪力墻平面外不宜布置與之單側(cè)相交的樓面梁；若設(shè)置，梁端只能按簡支考慮。

2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題

2.1 地基與基礎(chǔ)設(shè)計中的問題。（1）天然地基的獨立基礎(chǔ)。在進行天然地基的獨立基礎(chǔ)設(shè)計時，有些設(shè)計十分不合理，其采用斜面坡度大于1：3的錐體形式，導致錐體部分的混凝土很難振搗密實，只能在現(xiàn)場施工采用人工拍打振搗，然而這種方式處理的混凝土無法達到設(shè)計強度要求。（2）地下室底板和外墻配筋。因地下室具有提高建筑地基承載力、增加建筑結(jié)構(gòu)本身穩(wěn)定性以及減小地震破壞程度的作用，故很多建筑工程都設(shè)置地下室結(jié)構(gòu)。然而，設(shè)計人員在進行地下室設(shè)計時，總是忽略建筑物竣工后樓體的沉降現(xiàn)象，進而引發(fā)附加應力對地下室的作用，造成地下室底板承載能力不足而開裂，尤其是采用天然地基的建筑，對其影響更加顯著。另外，在地下室底板與外墻配筋的計算中，經(jīng)常出現(xiàn)計算與實際情況不相符的問題，最終導致外墻水平分布筋過多，豎向受力筋數(shù)量偏少以及扶壁柱配筋不足。（3）地下水位的影響。在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，還應考慮地下水位對建筑物的影響，特別是地下水位較高的情況下，更要重視建筑防水與降水問題，否則將在建筑工程后期影響工程的進度和質(zhì)量。

2.2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題。（1）框架-剪力墻結(jié)構(gòu)及其連梁。在進行框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時，經(jīng)常出現(xiàn)剪力墻布置不均勻的問題，甚至出現(xiàn)單肢剛度過大的剪力墻，從而導致應力過于集中，嚴重影響到建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，增大其被地震破壞的可能性。另外，在設(shè)計與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)相連接的連梁等構(gòu)件時，如果剪力墻布置不均勻或剛度參差不齊，就會極大增加連梁與框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的接觸性結(jié)構(gòu)設(shè)計難度。（2）梁支座。在建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，很多設(shè)計人員將梁與柱子間或梁之間接觸的梁支座部分作為不可轉(zhuǎn)動的剛域，設(shè)計成固定支座，這樣的設(shè)計在某些情況下是不合理的。例如，當框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的框架梁與剪力墻正面垂直相交，并且剪力墻對梁的約束力較弱時，就不再需要固定的支座。（3）其他設(shè)計細節(jié)問題。在鋼筋混凝土的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計中，還普遍存在一些細節(jié)問題。例如，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)局部受力過大導致的挑梁變形與墻體外閃問題；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移沒有滿足規(guī)定的側(cè)移限值要求問題；鋼筋混凝土構(gòu)件的鋼筋保護層厚度取值問題；框架梁端縱向受拉鋼筋配筋率問題等等。

3 解決鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的有效措施

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計時要保證尺寸的科學合理。結(jié)構(gòu)尺寸的科學合理是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應重點關(guān)注的問題，只有先保證結(jié)構(gòu)的尺寸符合標準，才能確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。溫差、材料的變形都會造成鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂的情況，特別是結(jié)構(gòu)的尺寸過大時，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)就更容易受溫差、材料變形應力的影響，建筑物也就更能容易產(chǎn)生裂縫。因此，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候要盡可能保證結(jié)構(gòu)的尺寸達到設(shè)計的標準和規(guī)范，以減少因結(jié)構(gòu)設(shè)計問題而出現(xiàn)的裂縫等現(xiàn)象。

3.2 根據(jù)實際情況優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系。根據(jù)實際情況優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量保障具有重要的作用。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，要對建筑物施工的實際情況進行有效的考察，并根據(jù)實際條件，對復雜的、不符合具體要求的結(jié)構(gòu)體系進行有效的優(yōu)化，將復雜的結(jié)構(gòu)體系簡化為更符合實際需要的結(jié)構(gòu)。比如說，堅持概念設(shè)計的理念，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中存在的材料變形、結(jié)構(gòu)的受力狀況等進行充分的考慮和計算；對比較容易出現(xiàn)問題的結(jié)構(gòu)部位，可依據(jù)以往的經(jīng)驗進行合理的改進和預防等。

3.3 保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的布置和形狀的規(guī)則。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的布置和形狀的規(guī)則，可以有效的增加鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承受應力和壓力的能力，保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。如果鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的布置和形狀不規(guī)則，由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)各個方向上的剛度不一樣，因而產(chǎn)生的變形也不相同，剛度弱的地方就比較容易出現(xiàn)問題，進而影響整個鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。所以說在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，要盡量保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的布置和形狀的規(guī)則，以減少結(jié)構(gòu)問題的出現(xiàn)，促進施工質(zhì)量的提高。

4 結(jié)語

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量直接影響到人們的生命以及財產(chǎn)的安全，因而在進行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候要高度重視結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，并不斷進行相關(guān)知識的學習，在實踐中積累經(jīng)驗，從而為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的科學設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)，進而減少設(shè)計失誤，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量，最終保證施工工程的質(zhì)量。

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