混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題及措施分析

摘要：經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展推動了建筑業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)代建筑中已經(jīng)離不開混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土結(jié)構(gòu)貫穿于整個(gè)建筑的設(shè)計(jì)施工過程中，混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)直接關(guān)系著建筑質(zhì)量和投入使用之后的安全保障，本文將就混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題以及如何進(jìn)行完善進(jìn)行相關(guān)探討。

關(guān)鍵詞：混凝土；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；安全；因素；保障

一、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的常見問題及完善措施

1、地下室設(shè)計(jì)

地下室底板設(shè)計(jì)中，容易忽視因建筑物沉降所引起的附加應(yīng)力的影響。因?yàn)閷?shí)際上整個(gè)地下室底板與柱下獨(dú)立基礎(chǔ)在上部荷載作用下，將會一起發(fā)生沉降變形，共同受力，如未考慮因此產(chǎn)生的附加應(yīng)力，對底板而言是偏于不安全的，有可能會導(dǎo)致地下室底板承載能力不足而開裂。

對于總沉降量較小的工程，可考慮在地下室底板與持力層之間采取褥墊處理措施，當(dāng)然，是否采用，還要綜合考慮其他因素。另外，對于地下水位季節(jié)性變化較大的地區(qū)，應(yīng)考慮高低兩種不同水位對地下室底板的不同影響。對于有地下室的建筑，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，在室外地坪之下的結(jié)構(gòu)部分，外輪廓形狀應(yīng)盡量簡潔，這樣有利于建筑防水的施工。

地下室底板和外墻配筋計(jì)算時(shí)，往往假設(shè)條件與實(shí)際情況不符。例如地下室外墻配筋計(jì)算：有的工程外墻配筋計(jì)算中，凡外墻帶扶壁柱的，一律按雙向板計(jì)算配筋，而扶壁柱按地下室結(jié)構(gòu)整體電算分析結(jié)果配筋，又未按外墻雙向板傳遞荷載驗(yàn)算扶壁柱配筋。按外墻與扶壁柱變形協(xié)調(diào)的原理分析，其外墻豎向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋有富余量。改善措施需要注意：除了垂直于外墻方向有鋼筋砼內(nèi)隔墻相連的外墻板塊或外墻扶壁柱截面尺寸較大之間外墻板塊按雙向板計(jì)算配筋外，其余的外墻宜按豎向單向板計(jì)算配筋為妥。

2、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

天然地基錐體獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問題，有的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)錐體斜面坡度大于1：3，該錐體部分砼很難振搗密實(shí)，現(xiàn)場施工往往是砼自然堆上，采用鏟子或抹灰刀拍搗成形，其錐體部分的砼很難達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

常用的為優(yōu)先采用階梯形獨(dú)立基礎(chǔ)，利于施工，才能更好地保證施工質(zhì)量。另外，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)之間的拉梁，在考慮荷載時(shí)，要考慮梁上皮以上土擴(kuò)散角之內(nèi)的土重。

3、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

框剪結(jié)構(gòu)，剪力墻的布置要均勻，不要出現(xiàn)單肢剛度過大的剪力墻，以免應(yīng)力過于集中，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)難度都會加大。剛度較大的第一級別的剪力墻，其墻肢數(shù)不應(yīng)少于4肢。另外，當(dāng)遇到中震時(shí)，我們應(yīng)考慮第一級別的剪力墻進(jìn)入塑性后，還應(yīng)有小級別的剪力墻來維持建筑物變形不致過大，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)該通過我們的設(shè)計(jì)有選擇地讓梁破壞，從而保證豎向構(gòu)件的完整性，來保證建筑不倒，或緩倒，以爭取時(shí)間，減少人員的傷亡。這就是我們說的延性設(shè)計(jì)。

目前很多設(shè)計(jì)在連梁的設(shè)計(jì)上不夠，連梁在遇到中震或大震時(shí)，它會首先開裂，起到耗能作用，從而使建筑物保持一定的延性。在連梁的設(shè)計(jì)中我們要注意：不要盲目地增大它抗彎的能力，否則會使連梁延遲破壞，起不到及時(shí)耗能的作用，致使其他重要構(gòu)件破壞，使結(jié)構(gòu)失去延性。連梁不得搭重要的豎向承重構(gòu)件，因?yàn)槲覀冊O(shè)計(jì)連梁會在遇到中震或大震時(shí)，首先開裂，所以它的抗剪能力也會急劇下降，如果此時(shí)它還承受著很大的豎向荷載，就會引起連鎖破壞。當(dāng)結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆板時(shí)，結(jié)構(gòu)分析計(jì)算時(shí)考慮板的作用而加大梁剛度，我們在設(shè)計(jì)時(shí)，不要

4、其他問題

在懸挑的挑梁的端頭，應(yīng)設(shè)置構(gòu)造柱，把每層的挑梁聯(lián)系起來，并按受拉構(gòu)件要求，設(shè)計(jì)構(gòu)造柱。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，通過構(gòu)造柱，協(xié)調(diào)了挑梁的變形，即使出現(xiàn)局部超載的情況，也可以把力傳到其他層上，共同承擔(dān)，從而變相的提高了結(jié)構(gòu)安全度。另外也加大了對外維護(hù)墻的約束，防止墻體外閃。鋼筋混凝土構(gòu)件在不同條件下的鋼筋保護(hù)層厚度的取值；框架梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時(shí)，箍筋直徑應(yīng)按要求增大2mm；框架梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋配筋量的比值偏??；框架梁高小于400時(shí)加密區(qū)箍筋間距偏大；框架梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2.5%；框架柱全部縱向鋼筋的配筋率偏小等等，這些都是我們設(shè)計(jì)的構(gòu)件能夠正常工作的前提，應(yīng)予以重視。在結(jié)構(gòu)體系上擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)性能好且經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)應(yīng)具有明確的計(jì)算簡圖和合理的傳遞地震力途徑，結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的動力特性宜相近。在一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，應(yīng)避免應(yīng)力集中的凹角和狹長的縮頸部位；減少地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載力。根據(jù)具體情況，結(jié)構(gòu)單元之間應(yīng)遵守牢固連接或有效分離的方法。

二、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)

1、嚴(yán)格按《建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50223-2008）的規(guī)定執(zhí)行。設(shè)計(jì)人應(yīng)領(lǐng)會標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)涵，分析建筑的性質(zhì)、規(guī)模、特點(diǎn)、對社會的影響等因素，合理進(jìn)行分類。特別應(yīng)注意a.廣播、電視和郵電通信建筑；b.城市抗震防災(zāi)建筑（醫(yī)院、消防車庫、采供血機(jī)構(gòu)的建筑等）：c.博物館、大型體育館（6000座位）、大型影劇院（1200座位），大型商場（年?duì)I業(yè)額1.5億以上，固定資產(chǎn)0.5億以上，建筑面積1萬平方米以上，[三個(gè)條件均滿足]）等民用建筑。確定抗震等級時(shí)忽視主體與裙房之間有無設(shè)縫，籠統(tǒng)按高層部分來定抗震等級。當(dāng)高層部分與裙房之間不設(shè)縫時(shí)，應(yīng)按高層部分來定抗震等級；當(dāng)兩者之間設(shè)有縫時(shí)，高層和裙房應(yīng)按各自的情況確定抗震等級。

2、結(jié)構(gòu)整體在宏觀上應(yīng)滿足規(guī)范的相應(yīng)指標(biāo)，在微觀層面，即梁板柱等單個(gè)構(gòu)件的軸壓比、剪壓比、配筋率等也應(yīng)滿足規(guī)范相應(yīng)要求。結(jié)構(gòu)模型的調(diào)整不能只是以滿足規(guī)范指標(biāo)要求為目標(biāo)，調(diào)整時(shí)還應(yīng)考慮抗震概念設(shè)計(jì)，要盡可能做到有多道防線、有合理的傳力路線、合理的屈服機(jī)制等；另外，還要盡可能的做到經(jīng)濟(jì)，并且不影響建筑。

3、在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對于樓面梁與剪力墻平面外相交的情況，當(dāng)梁高不大于墻厚的2倍時(shí)，梁墻連接處可簡化為鉸接處理，即不考慮墻平面外彎矩的不利影響，當(dāng)梁高大于墻厚的2倍時(shí)，則應(yīng)考慮面外彎矩作用。當(dāng)采用暗柱來抵抗面外彎矩時(shí)，暗柱的截面一般可取墻厚×（梁寬+200mm），暗柱可按壓彎構(gòu)件計(jì)算相應(yīng)配筋，計(jì)算用彎矩采用梁端彎矩。需要注意的是，當(dāng)梁縱筋在墻內(nèi)平直段錨固長度不能滿足0.4laE時(shí)，此時(shí)梁下部鋼筋應(yīng)適當(dāng)加大，即調(diào)幅處理，但計(jì)算暗柱時(shí)的墻面外彎矩最好仍采用不調(diào)幅值，從嚴(yán)處理。

4、箍筋加密區(qū)的箍筋肢距：一級抗震等級，不宜大于200mm和20倍箍筋直徑的較大值，二、三級抗震等級不宜大于250mm和20倍箍筋直徑的較大值。在箍筋設(shè)置中容易忽略的是，箍筋加密區(qū)最大間距有hb/4的要求，即當(dāng)梁高小于400時(shí)，需提起注意。

5、抗震計(jì)算時(shí)，宜考慮平扭藕聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，振型數(shù)不應(yīng)小于15，對多塔樓結(jié)構(gòu)的振型數(shù)不應(yīng)小于塔樓數(shù)的9倍，且計(jì)算振型數(shù)應(yīng)使振型參與質(zhì)量不小于總質(zhì)量的90%；應(yīng)采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算；宜采用彈塑性靜力或動力分析方法驗(yàn)算薄弱層彈塑性變形。轉(zhuǎn)換層上部的豎向抗側(cè)力構(gòu)件（墻、柱）宜直接落在轉(zhuǎn)換層的主結(jié)構(gòu)上。當(dāng)結(jié)構(gòu)豎向布置復(fù)雜，框支主梁承托剪力墻并承托轉(zhuǎn)換次梁及其上剪力墻時(shí)，應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力分析，B級高度框支剪力墻高層建筑的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層，不宜采用框支主、次梁方案。

結(jié)語

如何發(fā)揮鋼筋混凝土整體作用需要從混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作開始著手，在設(shè)計(jì)中從每個(gè)細(xì)節(jié)注意，有針對性的加強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，做到設(shè)計(jì)的科學(xué)合理，從而保障建筑的安全性和企業(yè)效益。

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