淺談水工少筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

陳新妹

廣東省河源市

摘要：時(shí)代的進(jìn)步與發(fā)展中建筑行業(yè)占有一定的地位，其保證了工業(yè)的不斷前行及人們的安居樂業(yè)，對(duì)于建筑的質(zhì)量也是人們愈來愈關(guān)系的問題，建筑中使用范圍較廣的就是混凝土，混凝土質(zhì)量的好壞對(duì)建筑的整體質(zhì)量有著十分重要的影響，少筋混凝土的便是其中的一種。本文就當(dāng)下使用的規(guī)范中有關(guān)少筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向、原則及方法進(jìn)行了介紹，希望給同行業(yè)從業(yè)人員提供一些可行性的意見。

關(guān)鍵詞：水工；適筋混凝土；素混凝土；少筋混凝土；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

少筋混凝土機(jī)構(gòu)指的是混凝土配筋率低于標(biāo)準(zhǔn)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)配筋率最低的、位于素混凝土結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)間的少配筋結(jié)構(gòu)，其亦可稱之為少筋混凝土結(jié)構(gòu)或是弱筋混凝土結(jié)構(gòu)。在體積較大的水土建筑工程之中，對(duì)于少筋混凝土的應(yīng)用有著特殊的意義。

一、在水工建筑中應(yīng)用少筋混凝土結(jié)構(gòu)的意義

少筋混凝土施工在水利工程中的應(yīng)用是必然的，特定情況下，其在水工混凝土工程結(jié)構(gòu)之中有著制約設(shè)計(jì)的顯著地位。就邏輯概念而言，只有工程中應(yīng)用到了素混凝土結(jié)構(gòu)，那么少筋混凝土結(jié)構(gòu)就必然會(huì)運(yùn)用于整個(gè)工程之中，因?yàn)槠涫沁m筋混凝土與素混凝土結(jié)構(gòu)中間的連接產(chǎn)物。通?；蚴侵芷谛允艿江h(huán)境水作用的水工工程所使用的混凝土稱之為水工混凝土，大體積為水工混凝土的主要特性，通常情況之下，水工混凝土對(duì)于強(qiáng)度的要求偏低一些。在常規(guī)的水工建筑之中，例如閘底板、閘墩、尾水管、擋水墻等等，在外力的作用之下，需要達(dá)到抗滑及抗傾覆的穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)，要求結(jié)構(gòu)自身有一定的重量；與此同時(shí)，還需要達(dá)到強(qiáng)度要求、抗?jié)B漏、抗凍等指標(biāo)，絕對(duì)不允許裂縫的產(chǎn)生，故此，通常的情況之下水工少筋混凝土的結(jié)構(gòu)比較大。如果是按照標(biāo)準(zhǔn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通常需要進(jìn)行大比例的鋼筋配置造成了一定程度上的浪費(fèi)，若是按照素混凝土的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，就會(huì)出現(xiàn)截面較大的情況，造成了混凝土使用上的高成本。針對(duì)于此類結(jié)構(gòu)的特性，需要做到在混凝土之中配置少量的鋼筋，在達(dá)到穩(wěn)定性要求之下，充分考慮到少量的鋼筋對(duì)于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全上的作用是否能夠充分發(fā)揮，這樣就能夠減少混凝土的使用數(shù)量，進(jìn)而做到節(jié)約成本及安全生產(chǎn)的雙贏局面。故此，在水工建筑工程之中，運(yùn)用少筋混凝土結(jié)構(gòu)有著重要的意義。

二、少筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

我國(guó)現(xiàn)行的與少筋混凝土使用相關(guān)的法律中對(duì)于其十分明確的標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到建筑使用安全的要求，必須遵照相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行少筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，少筋混凝土中所使用的鋼筋必須選取優(yōu)質(zhì)等級(jí)的鋼筋材料，建筑物的使用壽命中必須保證其安全達(dá)標(biāo)，并且不會(huì)出現(xiàn)任何的斷裂等危險(xiǎn)情況的出現(xiàn)。針對(duì)于少筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定表現(xiàn)最為突出的則是在最小配筋率的標(biāo)準(zhǔn)上，本文對(duì)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（下文簡(jiǎn)稱為“規(guī)范”）之中與最小配筋有關(guān)的規(guī)定進(jìn)行的說明。

（一）截面尺寸較大墩墻與底板是少筋混凝土的一種結(jié)構(gòu)類型，設(shè)計(jì)的最小配筋率可以為鋼筋混凝土構(gòu)件的縱向受力鋼筋的最小配筋率中所羅列的基本最小配筋率來乘上截面極限內(nèi)力值同截面最大承載力的比而得出。對(duì)于受彎構(gòu)件的底板或是大偏心受壓構(gòu)件的墩墻的受拉鋼筋最小配筋率可以設(shè)置為：，此種情況下最小配筋率便不能制約底板同墩墻的受壓鋼筋，但是尚且需要做相應(yīng)的鋼筋構(gòu)造。當(dāng)軸心受壓或是小偏心受壓構(gòu)件的墩墻設(shè)計(jì)上受壓鋼筋的最小配筋率可以設(shè)置為：。通過上述公式來得出最小配筋率的情況時(shí)，因?yàn)樯胁荒苷莆战孛鎸?shí)際情況中的配筋值，故此不能夠直接的得到截面實(shí)際最大承載力的數(shù)值，需要通過假設(shè)一定的配筋數(shù)量進(jìn)行兩到三次的推算而得出。使用此計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)是，隨著尺寸的增大，所需使用的鋼筋數(shù)量依舊可以保持在相同的水平之上。針對(duì)截面尺寸受到抗滑、抗傾或者是布置等相關(guān)條件制約的厚度不小于五米的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在規(guī)范中有著明確的規(guī)定：如果經(jīng)過理論證實(shí)，最小配筋率可制約著縱向的受拉鋼筋，實(shí)際鋼筋截面的面積可以按照承載能力進(jìn)行計(jì)算得到結(jié)果，但是鋼筋的截面面積在每米的寬度內(nèi)需要大于或是等于2500平方毫米。

（二）規(guī)范之中對(duì)于最小配筋率的規(guī)定有三個(gè)層次，對(duì)于通常尺寸的梁與柱構(gòu)件需要嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計(jì)算得出，鋼筋混凝土看上去較為簡(jiǎn)單，絕大多數(shù)的施工人員對(duì)于其理解不夠，認(rèn)為只是將鋼筋同混凝土混合在一起，但是事情往往沒有看到的那么簡(jiǎn)單，鋼筋同混凝土的配比有著嚴(yán)格的比例要求，必須要達(dá)到國(guó)家規(guī)定的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，若不能夠達(dá)到規(guī)范的相應(yīng)數(shù)值，不單單是混凝土的驗(yàn)收無法達(dá)標(biāo)，更會(huì)威脅到使用者或是使用單位的人身及財(cái)產(chǎn)安全。故此，現(xiàn)階段應(yīng)用變化的最小配筋率只是對(duì)臥置在地基之上的墩墻與底板而言，對(duì)于其他的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須遵照我國(guó)現(xiàn)行的規(guī)范中標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到最小配筋率的計(jì)算要求，杜絕因?yàn)榕浣顢?shù)量偏低而出現(xiàn)裂縫等情況，進(jìn)而出現(xiàn)一些安全事故。經(jīng)過驗(yàn)算，變化的最小配筋率的配筋其最大的裂縫寬度亦是在國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍之中。針對(duì)建筑位于惡劣的環(huán)境之下，為了能夠達(dá)到裂縫標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要將我國(guó)通用規(guī)范中要求的標(biāo)準(zhǔn)配筋率提升百分之零點(diǎn)五。大體積構(gòu)件受壓鋼筋通過計(jì)算得到不需要進(jìn)行配筋的結(jié)果時(shí)，可以只做配構(gòu)造鋼筋。

1、對(duì)于常規(guī)尺寸的梁、板、柱、墻必須嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2、墩墻的厚度大于2.5米時(shí)，按照承載能力計(jì)算而得出的縱向鋼筋配筋不大于我國(guó)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中的最小配筋率，此時(shí)：

（1）墩墻按照大偏心受壓構(gòu)件計(jì)算時(shí)，計(jì)算而得的墩墻一側(cè)縱向受拉鋼筋的配筋比例需要達(dá)到規(guī)范中的鋼筋混凝土構(gòu)件縱向受力的最小配筋率標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算可按照公式進(jìn)行計(jì)算，公示中的M需要用Ne所代替，N表示墩墻承受能力的中心向壓力的設(shè)計(jì)值，e則表示中心向壓力直至受壓區(qū)域混凝土合力點(diǎn)的距離。

（2）墩墻小偏心受壓構(gòu)件計(jì)算時(shí)，可按照公式進(jìn)行計(jì)算，整體的縱向鋼筋截面面積最小值為AS，但是需要大于截面面積的百分之零點(diǎn)四，或者是某一側(cè)不小于百分之零點(diǎn)二。

三、少筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例

（一）水閘底板的板厚為1.5米，所使用的為C20級(jí)別的混凝土及二級(jí)鋼筋，每米范圍內(nèi)的板寬所能承受的彎矩設(shè)計(jì)值為每米220千牛，試配置受拉鋼筋表示為AS。

解：取值為1米板寬，按照受彎曲構(gòu)件的承載能力公式進(jìn)行計(jì)算收拉力鋼筋截面的面積。

計(jì)算配筋率。

（二）如若是按照一般梁、柱構(gòu)件的設(shè)計(jì)來考慮，就必須要達(dá)到的要求，按照相關(guān)規(guī)定中的要求計(jì)算所得為2175平方毫米。

（三）如果是大尺寸的厚板，需要按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之中的規(guī)范pmin===

實(shí)際使用配備為每米

由此可見，選用相關(guān)的規(guī)范來對(duì)最小配筋率進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)其承受的內(nèi)力不發(fā)生任何改變的情況下，板厚無論如何的增加，配筋的面積都會(huì)保持不變。

結(jié)語：

水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程之中，往往會(huì)有大體積的構(gòu)件出現(xiàn)，通過科學(xué)的計(jì)算方法得到與其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)相適應(yīng)的鋼筋配筋率，設(shè)計(jì)人員需要通過價(jià)值工程的準(zhǔn)則來對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行透徹分析，將節(jié)約成本提升價(jià)值作為根本目標(biāo)，將功能的分析作為設(shè)計(jì)的核心，將系統(tǒng)觀念作為指引的方針，將總體效益作為設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)。切不可追求片面的節(jié)約成本，設(shè)計(jì)中要充分體現(xiàn)出合理的應(yīng)用，技術(shù)要求達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提升項(xiàng)目工程的使用功能，合理對(duì)經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)計(jì)要求、施工技術(shù)進(jìn)行分配，真正的做到優(yōu)化配置以得到所預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。

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