關于建筑鋼筋混凝土結構設計的思考

陳瓊

【摘要】鋼筋混凝土結構是房屋結構設計中的主要環(huán)節(jié)，其結構設計的優(yōu)劣直接影響著房屋的耐久性和安全性。文章結合筆者的工作經(jīng)驗和總結，簡要介紹了鋼筋混凝土結構定義和原理，在此基礎上，主要針對鋼筋混凝土結構設計問題及解決策略進行了分析與研究，旨在有效地優(yōu)化鋼筋混凝土結構設計，從中達到結構設計合理性和安全性。

【關鍵詞】建筑鋼筋混凝土；結構設計；思考

鋼筋混凝土作為結構材料在工業(yè)文明的潮流下廣泛得到應用，因為其本身的材料特性優(yōu)于其他結構材料而在房屋建筑和土木工程中也得到空前的應用和發(fā)展，而后相繼在材料、設計方法、制作工藝、施工技術等方面也大顯身手。目前，隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市面貌日新月異，一棟棟高樓大廈拔地而起。混凝土也已經(jīng)成為我國工程建設中最主要的結構材料之一。

1 鋼筋混凝土結構定義和原理

在房屋等各種建筑工程中，都是采用鋼筋混凝土作為建造材料。因而，鋼筋混凝土的材料質(zhì)量和結構設計，在保證建筑物使用壽命方面具有極其重要的地位。隨著多層建筑物和高層建筑物的不斷涌現(xiàn)，業(yè)界相關人士將關注的眼光越來越多地投注在鋼筋混凝土方面。質(zhì)量優(yōu)等的鋼筋混凝土與科學合理的鋼筋混凝土結構，不僅能夠保證房屋建筑能夠擁有一個安全與穩(wěn)定的鋼筋混凝土結構，也能保證房屋建筑的質(zhì)量安全與穩(wěn)定。

1.1定義

鋼筋混凝土結構是由鋼筋和混凝土兩種材料結合成整體共同受力的工程結構，其主要承重構件是由鋼筋與混凝土制造而成。

1.2 原理

混凝土結構在鋼筋和混凝土兩種不同性質(zhì)材料的有效結合作用下，能夠充分發(fā)揮混凝土抗壓強度和鋼筋抗拉強度的優(yōu)勢，有效地掩飾掉彼此的缺陷。在二者共同抵抗外力的作用下，提高建筑結構中梁和板的承載能力。

2 鋼筋混凝土結構設計存在問題及解決策略

雖然鋼筋混凝土結構在兩種材料的共同作用下，產(chǎn)生了非常巨大的承載能力，可是在結構設計中仍然存在一定問題。包括地基與基礎設計問題和上部結構設計中的問題。下面將從以上兩個方面分別論述相關設計問題及解決策略。

2.1 地基與基礎設計中的問題及改進措施

2.1.1 對于有地下室的建筑物來講，地下獨立基礎設計中容易忽略由建筑物沉降引起的附加應力的影響。極有可能導致地下室底板因承載能力不夠，引起混凝土產(chǎn)生裂紋。尤其對于采用天然地基的房屋建筑來講，該種問題尤為突出。盡管這種地面沉降問題必不可免，但是對于沉降量較小的房屋建筑而言，可以在地下板與持力層之間布置褥墊等處理措施。

2.1.2 對于有地下水的建筑物而言，地下水位較高的情況下，應該十分注意建筑防水與降水功能，尤其是對于柱下承臺的形式基礎而言，更要重視這個問題。在柱下承臺形式的影響下，基槽地模形狀及其復雜，產(chǎn)生了更多的陰陽角和放坡，一定程度上加大了防水措施的施工難度。為了提高有地下水位建筑物的防水功能，在進行防水措施施工前，應該盡量考慮不同季節(jié)下的水位對建筑物的影響。求出包絡圖，依據(jù)包絡圖顯示的水的運動規(guī)律設計防水措施。同時，也應該盡量減少柱下承臺基礎產(chǎn)生的陰陽角和放坡，降低施工難度。

2.1.3 地下室底板與外墻配筋的計算中，經(jīng)常產(chǎn)生假設條件與實際情況不符的情況。通常情況下，在地下室底板與外墻配筋的計算中，地下室底板配筋的計算方式與外墻配筋的計算方式不相符。在外墻配筋的計算中，采用底部固結和頂部鉸接的計算模型，可是在底板配筋計算中卻采用單向板計算方式。以致于配筋計算中，經(jīng)常產(chǎn)生結算結構與實際情況不相符的問題。解決這個問題的最好措施就是統(tǒng)一配筋的計算方法，使其標準化和規(guī)范化。什么情況采用底部固結和頂部鉸接的計算模型，什么情況采用單向板計算方式，制作一個統(tǒng)一的規(guī)范，能夠避免或杜絕該種問題的發(fā)生。

2.1.4 在天然地基錐體獨立基礎設計中，基礎坡面的坡度經(jīng)常不小于1∶3比例。導致混凝土的搗實工作很難做到位，經(jīng)常采用人工拍打振搗。這種方式下產(chǎn)生的混凝土不具有一定程度的強度。因此，建議不要在天然地基上采用椎體獨立地基，應該盡量優(yōu)先選擇階梯型基礎。

2.2 上部結構設計中的問題及改進措施

2.2.1 框架-剪力墻結構設計問題

在框架-剪力墻設計中，剪力墻有時會出現(xiàn)布置不均勻，單肢剛度過大的問題，連帶著影響梁板等構件的設計。以致于應力過于集中，一旦發(fā)生應力破壞，將會產(chǎn)生嚴重的后果。因此，在進行框架-剪力墻結構設計的時候，全面考慮上述問題產(chǎn)生的原因，避免產(chǎn)生這種問題。采用第一級別剛度的剪力墻時，其墻肢數(shù)應該大于4，避免應力過于集中。遵守框架結構“多層設防”的設計原則，層層設防。使剪力墻在共同抗外力作用下，增強防御能力，抵抗外來的破壞力。同時，還需要遵守“做大放小”的設計原則。將剪力墻的梁和柱的結構設計成“強柱弱梁”和“強剪弱彎”的形式。倘若遇到地震等自然災害的破壞，這樣的結構設計可以為人們爭取更多的逃生時間。

2.2.2 “強柱弱梁”和“強剪弱彎”的結構設計要求難于實現(xiàn)

為了避免采用“強柱強梁”和“強剪強彎”結構設計帶來的巨大破壞力，采用了“強柱弱梁”和“強剪弱彎”的結構設計原則。可是在實際社會中，這種結構設計方式的延性設計理念很難實現(xiàn)。尤其，我們國家《建筑抗震設計規(guī)范》中所規(guī)定的內(nèi)容，大多情況僅適用于輕度震級的地震。一旦發(fā)生大地震，鋼筋混凝結構中的梁和柱在地震巨大的作用下，是很難保證梁先倒塌，柱后倒塌的。因此，有必要進一步修訂我國《建筑抗震設計規(guī)范》。制定更為完善的建筑抗震設計要求，進一步研究如何使“強柱弱梁”和“強剪弱彎”的結構設計原則，更加滿足于高震級地震的防御和應急需求。

2.2.3 挑梁變形，墻體外閃問題

由于鋼筋混凝土結構局部受力太大，造成出現(xiàn)挑梁變形，墻體外閃問題。針對這種問題，可以在懸挑的挑梁端頭設置構造柱，通過構造柱將每層的挑梁連接在一起。這種結構設計產(chǎn)生直接效果，就是有效消除了挑梁的變形和墻體外閃問題。因為，即使某局部位置受力過猛，也可以通過挑梁將力量傳到其他各層結構中，達到了分散壓力的效果。

2.2.4 其他問題

除了以上關于上部結構的重大設計問題，其余主要是一些細節(jié)問題。例如，不同條件下的鋼筋混凝土構件的鋼筋保護層厚度的取值問題，框架梁端縱向受拉鋼筋配筋率問題。這些鋼筋混凝土結構設計中細節(jié)問題，在建筑結構設計規(guī)范中都會有明確的標注。因此，設計人員在設計的時候應該注意了解規(guī)范要求。根據(jù)要求設計鋼筋混凝土結構，避免出現(xiàn)不必要的失誤。

3 結束語

綜上所述，在鋼筋混凝土房屋結構設計過程中，主要存在地基與基礎設計問題和上部結構設計問題。其中，地基與基礎設計問題主要涉及帶有地下室和地下水位的鋼筋混凝土結構問題。上部結構設計問題主要設計框架-剪力墻結構問題，“強柱弱梁”和“強剪弱彎”結構設計問題，挑梁變形和墻體外閃問題，以及一些其他細節(jié)問題。為了有效避免這些設計問題的產(chǎn)生，可以借鑒以上改進措施。

參考文獻：

[1] 曹士偉，林佳偉.鋼筋混凝土結構設計中的常見問題分析[J].黑龍江科技信息，2010，（08）.

[2] 邱海軍，倪國葳，秦春霞.淺談高層建筑混凝土結構設計[J].科技創(chuàng)新導報，2013，（01）.

[3] 楊銘釗.建筑工程中鋼筋混凝土高層建筑結構設計[J].中國新技術新產(chǎn)品，2012，（08）.

[4] 郭靳時，孔楓，孫健.結構隔震設計方法與應用[J].吉林建筑工程學院學報，2012，（01）.

[5] 徐有鄰等 熱軋帶肋高強鋼筋在混凝土結構中應用技術導則[M].建筑工業(yè)出版社，2010.

[6] 吳玉強，甄真.鋼筋混凝土剪力墻結構設計中的問題探析[J].山西建筑，2012，（07）.