探析鋼混結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)中的問(wèn)題

■周金譜 ■江西同濟(jì)建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司，江西 南昌 330000

鋼筋混凝土是建筑中的重要原材料，對(duì)于建筑的穩(wěn)定性與強(qiáng)度有著重要的支撐作用。隨著房屋設(shè)計(jì)的多樣化與高度化，鋼混結(jié)構(gòu)面臨著新的挑戰(zhàn)，我們必須要對(duì)鋼混結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面掌握，把握好房屋設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)，找出鋼混結(jié)構(gòu)在房屋設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題，既而采取有效措施進(jìn)行規(guī)避，以保證建筑的使用壽命與安全質(zhì)量。

1 鋼混結(jié)構(gòu)的概述

鋼混結(jié)構(gòu)是指鋼筋與混凝土兩種不同材質(zhì)的原料相互作用，配有鋼筋的混凝土制成的結(jié)構(gòu)。鋼混結(jié)構(gòu)中，鋼筋的作用是承受拉力，混凝土的作用是承受壓力，以此加固建筑物使其穩(wěn)定堅(jiān)固。鋼混結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、堅(jiān)固性以及柔韌度與延展性方面，有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，并且由于其成本較低，防火性能好等特點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用，但是，鋼混結(jié)構(gòu)的連接形式多樣，構(gòu)造方法會(huì)因連接構(gòu)件、及受力性質(zhì)其材質(zhì)的變形能力有所不同，或掌控不好，在設(shè)計(jì)及施工中就會(huì)存在一些問(wèn)題。

由此，鋼混結(jié)構(gòu)在房屋設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)抓住以下關(guān)鍵點(diǎn):(1)安全實(shí)用性。鋼混結(jié)構(gòu)的本質(zhì)就是整體受力，在實(shí)際的應(yīng)用中，可規(guī)避鋼筋和混凝土的各自的不足，將二者的優(yōu)勢(shì)完全發(fā)揮出來(lái)，在房屋設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)完全體現(xiàn)這種優(yōu)勢(shì)，著重考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力，二者整體的安全性等。此外，由于鋼混結(jié)構(gòu)的成本較低，在設(shè)計(jì)時(shí)，本著安全的基礎(chǔ)，控制好建筑成本，達(dá)到安全實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn);(2)穩(wěn)定性。鋼混結(jié)構(gòu)的最基本的功能即加固建筑物，在對(duì)房屋設(shè)計(jì)中，穩(wěn)定性是必須要滿足的，這也是探究鋼混結(jié)構(gòu)在房屋設(shè)計(jì)中的問(wèn)題的重要考察因素之一;(3)抗震性。近年來(lái)，由于氣候問(wèn)題，地震頻發(fā)，是人民財(cái)產(chǎn)生命的重大威脅之一，因此房屋的抗震性研究必不可少。鋼混結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及抗壓抗拉性為房屋提高了一定的抗震性，但是，地震的難預(yù)測(cè)性，使得房屋的抗震標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高，所以，在對(duì)房屋設(shè)計(jì)中，鋼混結(jié)構(gòu)的抗震也是需要重要考慮的。

2 鋼混結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)中的問(wèn)題

2.1 地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的問(wèn)題

(1)裂縫與沉降。在房屋建筑中，一般都采用天然地基，必然會(huì)出現(xiàn)沉降問(wèn)題，如果對(duì)建筑沉降導(dǎo)致的附加應(yīng)力影響沒(méi)有進(jìn)行充分的估量與考慮，很容易會(huì)出現(xiàn)混凝土裂縫問(wèn)題。

(2)地基防水問(wèn)題。在對(duì)房屋的設(shè)計(jì)中，建筑物的防水與降水功能不容忽視，尤其是柱下承臺(tái)的形式，基槽地模的形狀非常復(fù)雜，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)陰陽(yáng)坡與放坡的情況，這為地基的防水與降水帶來(lái)了一定的難度，在地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，也要注意到這個(gè)問(wèn)題。

(3)配筋計(jì)算問(wèn)題。配筋的計(jì)算往往會(huì)出現(xiàn)實(shí)際情況與結(jié)算結(jié)構(gòu)不符的情況，這是由于在地下室底板與外墻配筋的計(jì)算中，假設(shè)條件與實(shí)際情況不符，而計(jì)算方式?jīng)]有選擇正確導(dǎo)致的。

(4)基礎(chǔ)坡面的設(shè)置。在天然地基的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)坡面往往會(huì)設(shè)置到1/3 以上，為混凝土的搗實(shí)工作帶來(lái)一定的障礙，必須要用人工拍打振搗來(lái)彌補(bǔ)，大大影響到鋼筋混凝土強(qiáng)度的均勻性

除此之外，在對(duì)地基及基礎(chǔ)中的拉梁設(shè)計(jì)中，沒(méi)有考慮到其他的因素，而與普通的拉梁行類似設(shè)計(jì)方法，也使得鋼混結(jié)構(gòu)下地基及基礎(chǔ)的穩(wěn)定性不能夠得到保證。

2.2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題

上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，主要是框架-剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，如果剪力墻的布置不能均勻，或者存在較大剛度的單肢情況，就會(huì)影響到梁板等構(gòu)件的設(shè)計(jì)，出現(xiàn)應(yīng)力破壞及集中應(yīng)力的問(wèn)題，嚴(yán)重影響到建筑的穩(wěn)定性。

(1)強(qiáng)柱弱梁和強(qiáng)剪弱彎的問(wèn)題。這是建筑抗震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)難度比較大，容易出現(xiàn)問(wèn)題。如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中，采取強(qiáng)梁弱柱或者弱剪強(qiáng)彎的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞力，但在實(shí)踐過(guò)程中，強(qiáng)柱弱梁和強(qiáng)剪弱梁又不太容易實(shí)現(xiàn)，一旦出現(xiàn)地震，出現(xiàn)柱梁倒塌，造成損失。

(2)挑梁變形和墻體外閃的問(wèn)題。挑梁變形和墻體外閃問(wèn)題的出現(xiàn)，大多出現(xiàn)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的局部受力較大的情況，在房屋設(shè)計(jì)中，需要注意規(guī)避這類問(wèn)題的出現(xiàn)。

(3)其他問(wèn)題。除了以上主要四類問(wèn)題，在房屋設(shè)計(jì)中，鋼混結(jié)構(gòu)還存在著一些細(xì)節(jié)方面的問(wèn)題，包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋保護(hù)層的厚度問(wèn)題，框架梁端的受拉鋼筋的配筋率取值等，都應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)中予以重視。

3 有效措施

3.1 針對(duì)地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的問(wèn)題

在地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中所出現(xiàn)的問(wèn)題，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行有效防治:首先，針對(duì)地基設(shè)計(jì)中出現(xiàn)混凝土裂縫的情況，如果建筑房屋的沉降量不大，可采取在地下板和持力層之間鋪設(shè)褥墊來(lái)緩和建筑附加應(yīng)力的影響;其次，在房屋地基及基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)不同季節(jié)地下建筑的水位進(jìn)行勘測(cè)標(biāo)注，計(jì)算出精確的包絡(luò)圖，以科學(xué)的數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)的數(shù)值基礎(chǔ)，以提高房屋的防水功能;第三，對(duì)于配筋的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一地下室底板與墻外配筋的計(jì)算方式，一般受壓構(gòu)件最小配筋率為:全部縱向鋼筋0.6%，一側(cè)縱向鋼筋0.2%，受拉鋼筋0.2%。同時(shí)，確定底部固結(jié)和頂部鉸接計(jì)算模型的應(yīng)用范圍，以此消除配筋問(wèn)題為建筑帶來(lái)的不良影響;第四，在基礎(chǔ)坡面的設(shè)置問(wèn)題中，由于常采用的是天然地基錐體獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，要解決這類問(wèn)題，可以采取階梯型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，設(shè)置合理的坡面坡度，以保證混凝土均勻性受力。同時(shí)，在對(duì)地下獨(dú)立基礎(chǔ)之間的拉梁設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)按照實(shí)際的建筑情況，對(duì)梁坡上擴(kuò)散角內(nèi)土的重量進(jìn)行必要的估量，采取符合實(shí)際情況的拉梁設(shè)計(jì)，從而保證拉梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.2 針對(duì)上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題

在框架-剪力墻的設(shè)計(jì)中，首先要注意房屋的高度，按國(guó)家規(guī)定，當(dāng)樓層高于50M 時(shí)，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)，并且加大混凝土的強(qiáng)度，應(yīng)當(dāng)在C20～C40 范圍內(nèi)。其次，為了分散應(yīng)力，應(yīng)當(dāng)保證墻肢數(shù)不少于4，此外，必須要遵循框架結(jié)構(gòu)的多層設(shè)防原則，以增強(qiáng)剪力墻的防御能力，有效抵抗外來(lái)的破壞力。同時(shí)，對(duì)于剪力墻梁柱的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)采取強(qiáng)柱弱梁和強(qiáng)剪弱彎結(jié)構(gòu)形式，將大放小，以增強(qiáng)框架-剪力強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

3.3 抗震性的問(wèn)題

抗震性是房屋設(shè)計(jì)的重要因素之一，要根據(jù)抗震等級(jí)對(duì)房屋進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在這個(gè)過(guò)程中，結(jié)合我國(guó)地震具體情況，對(duì)抗震設(shè)計(jì)時(shí)行改良與完善，促使強(qiáng)柱弱梁及強(qiáng)剪弱彎的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠在實(shí)際操作中產(chǎn)生效用。

3.4 針對(duì)挑梁變形及墻體外閃的問(wèn)題

對(duì)于挑梁變形和墻體外閃，采取的有效措施為:在挑梁的端頭設(shè)置構(gòu)造柱，以連接每層的挑梁，這樣的設(shè)計(jì)可以消除挑梁及墻體局部過(guò)大受力，對(duì)壓力進(jìn)行有效的分散與緩解，從而徹底規(guī)避此類問(wèn)題。

3.5 其他問(wèn)題

在鋼混結(jié)構(gòu)的房屋設(shè)計(jì)中，一些細(xì)節(jié)上的問(wèn)題必須要注意，比如鋼混結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土的保護(hù)層厚度的設(shè)置，并不是越厚越能夠起到保護(hù)作用，比如基礎(chǔ)中的保護(hù)層厚度分為無(wú)墊層與有墊層，前者為40MM，后者為70MM;預(yù)應(yīng)力鋼筋保護(hù)層必須大于15MM，而受彎構(gòu)件端頭保護(hù)層應(yīng)當(dāng)不小于10MM……諸如此類，因此，一定要按照房屋設(shè)計(jì)的實(shí)際情況進(jìn)行標(biāo)配與取值。

4 結(jié)束語(yǔ)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于其穩(wěn)定性高、整體性強(qiáng)、剛度大，以及成本低等優(yōu)勢(shì)被建筑行業(yè)廣泛應(yīng)用，但是，通過(guò)分析可以看出來(lái)，在實(shí)際的操作運(yùn)用中，鋼混結(jié)構(gòu)依然存在著一些問(wèn)題，而房屋建設(shè)是關(guān)乎到國(guó)計(jì)民生的大問(wèn)題，其質(zhì)量與安全是重要考慮的，因此，需要設(shè)計(jì)人員不斷學(xué)習(xí)，全面掌握建筑行業(yè)的相關(guān)規(guī)范，在規(guī)避存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，不斷改進(jìn)技術(shù)和設(shè)計(jì)工藝，保證每個(gè)細(xì)節(jié)的無(wú)誤。本文對(duì)于鋼混結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題進(jìn)行了剖析，希望能夠得到業(yè)界的重視。

［1］李嘉.鋼混結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)中的問(wèn)題研究［J］.江西建材，2014(7):9.

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