房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析

尤艷青 王秀紅

【摘要】鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是現(xiàn)在建筑工程施工建設(shè)中常用的結(jié)構(gòu)方式，并且為滿足人們多樣化需求，建筑造型與功能逐漸呈現(xiàn)智能化與多功能化，這在很大程度上提高了鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，必須要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上確定所存問題，從多個(gè)方面著手，在明確各影響因素的基礎(chǔ)上，提高設(shè)計(jì)效果。本文分析了房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并一出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化措施。

【關(guān)鍵詞】房屋工程；鋼筋混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在對(duì)房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一般不會(huì)完全按照規(guī)范要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)，更重要的是要從實(shí)際需求出發(fā)，確定工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)以及不足，做好各項(xiàng)影響因素的控制，提高工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性。并且，隨著房屋造型與功能的多樣化，想要提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果，就需要針對(duì)常見的問題進(jìn)行分析，如結(jié)構(gòu)裂縫以及混凝土坍落度問題等，需要采取有效的措施進(jìn)行管理，盡量避免外界因素對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成的不良影響。

一、房屋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求分析

房屋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括薄殼結(jié)構(gòu)、升板、大模板現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)等，要保證其具有良好的強(qiáng)度、耐久性、抗震性等特點(diǎn)，并且還要滿足造價(jià)低的要求。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載能力是設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，而承載壓力的實(shí)現(xiàn)，主要就是在混凝土受力區(qū)域內(nèi)加入一定數(shù)量的鋼筋，完成外力的承載。對(duì)于房屋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有一定的規(guī)范要求，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)楦鞣N因素的影響，如設(shè)計(jì)人員專業(yè)能力以及建筑建設(shè)要求等，最終在對(duì)結(jié)構(gòu)某一部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)存在明顯的差異，但是在總體上都必須要滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性需求[1]。在對(duì)房屋建筑來說，結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)需要做好對(duì)房屋高度的管理，處理好壓力等因素，保證建筑結(jié)構(gòu)安全性與可靠性滿足工程建設(shè)要求。

二、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)管理問題

1.結(jié)構(gòu)裂縫

裂縫是房屋建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工中常見的病害之一，對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響比較大。造成結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)的因素很多，主要可以分為兩個(gè)方面：一方面，外力因素。即房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)澆筑完成后，在施工環(huán)境因素影響下，例如溫度過高，再加上養(yǎng)護(hù)處理不到位，造成結(jié)構(gòu)表面水分喪失過快產(chǎn)生裂縫。另一方面，鋼筋混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)因素。此類因素主要是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)不當(dāng)，或者是工程施工管理不到位，如鋼筋配置設(shè)計(jì)位置不合理，或者是施工人員操作行為不規(guī)范，導(dǎo)致鋼筋擺放位置不合理，最終影響到鋼筋本身受力情況，在水泥澆筑后鋼筋受力產(chǎn)生形變，最終在結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成裂縫[2]。因此，在進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須要對(duì)各項(xiàng)影響因素進(jìn)行綜合考慮，保證各項(xiàng)設(shè)計(jì)條件的合理性，降低裂縫產(chǎn)生的概率。

2.混凝土坍落度

混凝土質(zhì)量是影響房屋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建設(shè)效果的主要因素，并且很多結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題都是因?yàn)榛炷僚c易性方面存在問題，影響到混凝土坍落度而出現(xiàn)問題。造成此類問題產(chǎn)生的因素比較多，例如在設(shè)計(jì)時(shí)忽視了結(jié)構(gòu)建設(shè)對(duì)材料的要求，沒有正確處理水泥、水以及骨料等原材料的用量，使得配合比不合格。一般情況下混凝土坍落度要控制在50mm～60mm之間，其中對(duì)于高層建筑則需要將坍落度控制在100mm～140mm以下[3]。另外，在混凝土澆筑環(huán)節(jié)中，為需要做好對(duì)材料的振搗施工管理，合理控制振搗時(shí)間，控制其中含水量滿足結(jié)構(gòu)建設(shè)需求。并且，為保證工程結(jié)構(gòu)建設(shè)后可以長時(shí)間使用，必須要結(jié)合當(dāng)?shù)厥┕きh(huán)境采取適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)措施，降低外界因素對(duì)結(jié)構(gòu)造成的影響。

三、房屋建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

1.結(jié)構(gòu)材料控制

結(jié)構(gòu)材料的選擇與應(yīng)用方法是否合理，在根本上影響了結(jié)構(gòu)的最終建設(shè)效果，因此需要做好混凝土原材料的性能與質(zhì)量的控制，并做好沙、沙石以及水泥的用量，提前進(jìn)行配合比試驗(yàn)，確定出最優(yōu)的配合比方案。其中，水泥作為混凝土材料的重要組成程度，其水化作用會(huì)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，為降低水化作用的影響，應(yīng)控制好水泥用量，并做好型號(hào)的選擇，可以摻加適量的摻合料，既能保證混凝土的強(qiáng)度要求，又可以減少水泥的用量，提高對(duì)水化作用的控制效果。另外，對(duì)于配筋鋼筋材料的選擇，應(yīng)重點(diǎn)保證型號(hào)選擇的合理性，例如選擇U型鋼或者工字鋼來代替圓形鋼。

2.結(jié)構(gòu)選型

在確定房屋建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)型式時(shí)，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，既要保證結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)得承載能力、抗震能力以及安全性能等，還應(yīng)能夠提高空間應(yīng)用的效率。針對(duì)此可以選擇用大開間剪力墻結(jié)構(gòu)體系，通過設(shè)計(jì)將梁柱進(jìn)行隱藏，減小了對(duì)空間的影響，并且具有更好的隔音效果。如果選擇用鋼制模板，在進(jìn)行施工時(shí)，墻面與樓板表面平整度高，并且不需要在濕作業(yè)的環(huán)境下抹灰，整個(gè)施工工藝更為簡單。并且，此種結(jié)構(gòu)形式與其他結(jié)構(gòu)相比，無論是用鋼量、施工成本以及施工工期等都更具優(yōu)勢，并且同時(shí)具備整體性強(qiáng)以及側(cè)向剛度大等優(yōu)點(diǎn)，提高了結(jié)構(gòu)對(duì)水平荷載的承受力。另外，對(duì)于部分新型房屋建筑的建設(shè)，也可以選擇用短肢剪力墻與筒體或者一般剪力墻結(jié)構(gòu)的形式，在建筑平面布置上具有更大的靈活性，并且可以有效節(jié)省鋼筋與混凝土用量，達(dá)到降低工程造價(jià)的目的。

3.加強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)造

為滿足現(xiàn)代房屋建筑功能與造型多樣化的需求，在進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須要做好結(jié)構(gòu)造成的強(qiáng)化工作，提高工程結(jié)構(gòu)的耐久性以及安全性。一方面，對(duì)于大跨度柱網(wǎng)框架結(jié)構(gòu)，尤其是樓梯間框架柱，受樓梯臺(tái)梁連接影響，一般樓梯間柱都設(shè)計(jì)成短柱，這樣為保證結(jié)構(gòu)安全性，就需要適當(dāng)加密柱箍筋[4]。另一方面，對(duì)于部分框架結(jié)構(gòu)長度超過設(shè)計(jì)規(guī)范的工程結(jié)構(gòu)，如果建筑功能要求不能留縫，這樣就需要進(jìn)行混凝土補(bǔ)償澆筑，提高結(jié)構(gòu)的完整性。除了要對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行強(qiáng)化外，還需要做好各細(xì)節(jié)以及突發(fā)情況的管理，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果可以滿足任何外界因素的干擾，建筑框架結(jié)構(gòu)可以抵抗大部分外界影響力。

4.建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

一方面，對(duì)于結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，應(yīng)對(duì)工程施工現(xiàn)場所有信息進(jìn)行綜合分析，包括地下水位、地質(zhì)勘察、結(jié)構(gòu)功能、施工條件以及結(jié)構(gòu)類型等。在對(duì)各項(xiàng)因素進(jìn)行綜合分析后進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證建筑物不會(huì)出現(xiàn)允許值外的沉降與傾斜，可以滿足工程正常使用需求。另一方面，建筑結(jié)構(gòu)抗震性能設(shè)計(jì)，需要做好建筑平面布置，提高布置結(jié)果的規(guī)則性，并合理選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。平面的設(shè)計(jì)要盡量簡單并對(duì)稱，盡量避免出現(xiàn)偏心情況，剛度中心與質(zhì)量中心應(yīng)盡量重合。并且對(duì)于質(zhì)量比較大的跨間，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)布置在結(jié)構(gòu)單元邊緣位置，應(yīng)盡量縮小與剛度中心的距離。另外，對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來說，傳力距離越短越直接，結(jié)構(gòu)所具有的工作效力越高，并且所需花費(fèi)的鋼材也越少，工程造價(jià)越低。因此，在房屋建筑工程結(jié)構(gòu)平面布置中，應(yīng)盡量保證柱網(wǎng)按照開間等跨與進(jìn)深等距布置，充分利用連續(xù)梁受力特點(diǎn)，降低結(jié)構(gòu)中的彎矩，達(dá)到提高結(jié)構(gòu)剛度的目的。

結(jié)束語

在對(duì)房屋建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，除了要按照相關(guān)規(guī)范來進(jìn)行外，更重要的是從實(shí)際需求出發(fā)，處理好各項(xiàng)因素與問題，從多個(gè)角度進(jìn)行研究，采取合理的設(shè)計(jì)方式，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，在保證結(jié)構(gòu)滿足建設(shè)要求的基礎(chǔ)上，降低工程造價(jià)。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙挺生，龍奮杰，方東平，顧祥林，張譽(yù).鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)施工短暫狀況設(shè)計(jì)分析[J].工程力學(xué)，2004，04：39-44.

[2] 劉偉權(quán).試論房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012，15：173-174.

[3] 宋士忠.鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)分析[J].河南建材，2014，02：97-98.

[4] 金韓彪.鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)[J].江西建材，2014，21：40.