混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)問(wèn)題的探討

劉 江

（大連城建設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 大連 116011）

混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)問(wèn)題的探討

劉 江

（大連城建設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 大連 116011）

結(jié)構(gòu)工程師的主要任務(wù)是令建筑結(jié)構(gòu)更加的經(jīng)濟(jì)合理安全實(shí)用，這是工作同時(shí)也是責(zé)任。文章根據(jù)工程時(shí)間中設(shè)計(jì)概念的總結(jié)以及長(zhǎng)期工作的體會(huì)，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震原則進(jìn)行了介紹，并提出了相應(yīng)的抗震性能提高措施。并針對(duì)性的對(duì)工程中環(huán)境類別、構(gòu)造鋼筋設(shè)置以及保護(hù)層厚度認(rèn)定進(jìn)行了分析。

混凝土；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

一、構(gòu)造設(shè)計(jì)概述

（一）設(shè)計(jì)

對(duì)工程所涉及材料以及構(gòu)件的性能通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行實(shí)踐檢驗(yàn)并對(duì)結(jié)構(gòu)中的連接和體系進(jìn)行檢驗(yàn)，但并不對(duì)此予以精確計(jì)算即稱作概念設(shè)計(jì)。在建筑結(jié)構(gòu)體系中，抗震設(shè)計(jì)的主要原則應(yīng)當(dāng)遵循以下內(nèi)容：首先，避免建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力集中，使得結(jié)構(gòu)在平面內(nèi)、立體空間中質(zhì)量、剛度以及結(jié)構(gòu)承載力都應(yīng)當(dāng)均勻?qū)ΨQ分布，且結(jié)構(gòu)必須連續(xù)。其次，應(yīng)當(dāng)在結(jié)構(gòu)上設(shè)置不止一條抗震防線，對(duì)薄弱環(huán)節(jié)以及關(guān)鍵部位等進(jìn)行加強(qiáng)，針對(duì)靜定結(jié)構(gòu)點(diǎn)的抗震性能也應(yīng)當(dāng)予以加強(qiáng)，并對(duì)具有較高延性的耗能部件予以合理不止；第三，保證在連接上結(jié)構(gòu)具有整體性，單元不同那么連接也應(yīng)當(dāng)徹底分開(kāi)，但是結(jié)果單元的連接必須牢固；第四，對(duì)塑形鉸區(qū)的出現(xiàn)點(diǎn)和范圍應(yīng)當(dāng)進(jìn)行控制、估計(jì)，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有針對(duì)性的布置，對(duì)結(jié)構(gòu)屈服準(zhǔn)確把握其過(guò)程并形成最后的準(zhǔn)確機(jī)制。第五，針對(duì)建筑的柱結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)率先進(jìn)行加強(qiáng)，其次才是梁體結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)，并遵循強(qiáng)剪弱彎的原則；第六，針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)受到剪力作用會(huì)在一定程度下使得結(jié)構(gòu)受到破壞，因而需要及時(shí)的采取預(yù)防措施，避免鋼筋的滑移以及混凝土的壓碎現(xiàn)象發(fā)生；第七結(jié)構(gòu)承載力以及剛度是建立在節(jié)點(diǎn)連接剛度以及構(gòu)架承載力之上的，因此必須保證而這之間的適應(yīng)度合理，保證節(jié)點(diǎn)承載力同構(gòu)件承載力之間構(gòu)件承載力略大一些。第八，在鋼筋的增加上應(yīng)當(dāng)避免盲目添加，避免結(jié)構(gòu)的承載力、強(qiáng)度等特性在某一部位不足或過(guò)強(qiáng)；最后則應(yīng)在主體抗震結(jié)構(gòu)的考慮中加入非結(jié)構(gòu)性部件的影響考量。

（二）構(gòu)造

力學(xué)計(jì)算時(shí)結(jié)構(gòu)體系對(duì)建筑結(jié)構(gòu)形變以及承載力的保證基礎(chǔ)，通過(guò)合理的構(gòu)造措施將結(jié)構(gòu)部件相互連接，形成統(tǒng)一的體系整體，明確構(gòu)造中所有構(gòu)件之間的傳力；保證結(jié)構(gòu)能夠?qū)镞M(jìn)行有效的耗散和吸收；保證部分結(jié)構(gòu)發(fā)生損毀后，體系整體的承載力會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能發(fā)生改變；保證結(jié)構(gòu)在在使用過(guò)程中耐久度可以持續(xù)到設(shè)計(jì)年限的最終?？梢哉f(shuō)概念設(shè)計(jì)具體化后便是結(jié)構(gòu)構(gòu)造。通過(guò)長(zhǎng)久的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，尤其針對(duì)一些地震災(zāi)害經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，在以后的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中都添加了完整的構(gòu)造措施。認(rèn)識(shí)的提高以及概念的設(shè)計(jì)的發(fā)展使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在運(yùn)用中除了針對(duì)當(dāng)前構(gòu)造措施的正確運(yùn)用外，還需要對(duì)予以技術(shù)性的提高總結(jié)以及充實(shí)。

二、結(jié)構(gòu)計(jì)算

（一）準(zhǔn)確荷載

建筑結(jié)構(gòu)的荷載主要包括以下內(nèi)容：結(jié)構(gòu)的自重，工程使用設(shè)備等自重以及所需管道的重量，建筑用材的做法以及地震力、自然環(huán)境變化產(chǎn)生的應(yīng)力和其他偶然作用，當(dāng)然還需要考慮結(jié)構(gòu)功能需要的活荷載。在規(guī)范要求中針對(duì)荷載有些有具體規(guī)定，能夠作為依據(jù)。有些建筑在專業(yè)的提高上不僅僅是針對(duì)荷重問(wèn)題予以提高，同事也需要對(duì)材料做法給予改變。而針對(duì)此類問(wèn)題只有在訂貨過(guò)程中才能具體落實(shí)設(shè)備以及做法，所以在訂貨前具有較大的變換空間，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須對(duì)此予以重視，結(jié)合相關(guān)專業(yè)知識(shí)對(duì)采用荷載予以計(jì)算。

（二）應(yīng)分析計(jì)算結(jié)果

對(duì)復(fù)雜或重大工程一般需要用兩種不同單元模型的程序進(jìn)行分析和比較，對(duì)特殊工程應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算程序。建立的模型，邊界、支撐條件應(yīng)盡量符合實(shí)際。程序中的輸入數(shù)據(jù)應(yīng)弄明其緣由，弄清其概念，對(duì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量是不可缺少的。

（三）環(huán)境類別確定

相關(guān)規(guī)范針對(duì)混凝土的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了規(guī)定，對(duì)其耐久性規(guī)定其設(shè)計(jì)原則以及結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的類別判定。在各類環(huán)境中構(gòu)件的受力筋都有所規(guī)定，要求其保護(hù)層厚度最下達(dá)到多少。這也是對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性的一種重視。由于相關(guān)規(guī)范文件對(duì)于縱向上的受力筋的最薄保護(hù)層的要求都是依據(jù)該構(gòu)件的環(huán)境條件，例如，地下室的墻體，室內(nèi)一側(cè)是一類環(huán)境，迎水面為二類環(huán)境，因此在受力筋的保護(hù)層上應(yīng)當(dāng)具有厚度的差異。因此，保護(hù)層并非是越厚越好，而是應(yīng)當(dāng)針對(duì)環(huán)境的差異進(jìn)行針對(duì)性的構(gòu)件結(jié)構(gòu)選擇。在地下室的結(jié)構(gòu)中或者基礎(chǔ)底板，保護(hù)層的厚度越高，那么表面混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生早期收縮縫可能性也較大，對(duì)其后期的裂縫防治以及構(gòu)件的壽命也會(huì)造成影響。

（四）構(gòu)造鋼筋設(shè)置問(wèn)題

以相關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范作為參考，針對(duì)簡(jiǎn)支梁上部的混凝土受約束構(gòu)造筋進(jìn)行了切實(shí)規(guī)定。此時(shí)，受到約束的梁端，若仍舊按照設(shè)計(jì)的約束條件理論進(jìn)行分析，那么實(shí)際得到的計(jì)算結(jié)果中彎矩除了受到梁上承受荷載的影響之外，還會(huì)在梁端受到約束構(gòu)件剛度的影響。將梁端的鋼筋截面同梁跨中下受力鋼筋截面相互關(guān)聯(lián)，僅僅對(duì)梁承受荷載大小予以體現(xiàn)，并沒(méi)有對(duì)實(shí)際的約束程度予以考慮，若實(shí)際的梁端約束程度較弱，接近簡(jiǎn)支，那么即便梁體承受很大的荷載，也不會(huì)發(fā)生太大的彎曲，所以鋼筋配置數(shù)量沒(méi)必要很多；若約束構(gòu)件為邊梁或者框架時(shí)，雖然按照彈性理論得出的扭矩較大，但是在邊梁開(kāi)裂后，其扭剛度僅僅為彈性扭剛度的10%。重分塑性內(nèi)力的結(jié)果會(huì)降低梁端產(chǎn)生的實(shí)際彎矩并減小邊梁扭矩的數(shù)值，因而鋼筋的配置量也無(wú)需過(guò)多。所以，配筋的策略到底如何還需要進(jìn)一步研究商榷。

[1]沙吾列提·拜開(kāi)依，陳嘉.淺論混凝土中鋼筋銹蝕和預(yù)防措施[J].新疆大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008（02）.

[2]靳明.鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中兩個(gè)問(wèn)題的探討[N].山西科技報(bào)，2005.

TU97

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.069