淺談房屋建設(shè)中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

陳曉

【摘要】如今房屋建筑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越多，因此對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)也日益受到社會(huì)各界的觀注，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化能夠有效的增加建筑安全性，同時(shí)還能夠在一定程度上改善經(jīng)濟(jì)效益。本片文章主要是筆者根據(jù)自己多年的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)建筑設(shè)計(jì)方法進(jìn)行總結(jié)，同時(shí)還結(jié)合具體的例子做了進(jìn)一步的分析，希望能夠?yàn)榻ㄖ匿摻罨炷两Y(jié)構(gòu)進(jìn)行提供幫助。

【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；房屋建筑；設(shè)計(jì)優(yōu)化

如今，大部分的房屋建筑其主要結(jié)構(gòu)就是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由此可見建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)就顯得更加重要。由于當(dāng)前的房屋結(jié)構(gòu)大都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因此當(dāng)前對(duì)其結(jié)構(gòu)和施工也有相關(guān)的要求.因此在進(jìn)行建筑施工的過程中必須要嚴(yán)格按照政策和規(guī)范的要求對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。本篇文章主要是筆者根據(jù)自身在這一方面的多年經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了在房屋鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的個(gè)人體會(huì)，希望能夠?yàn)橥刑峁┍匾膮⒖肌?/p>

1鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的基本原理

鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)根據(jù)其意思來看就是指利用鋼筋來對(duì)混凝土進(jìn)行增強(qiáng)的一種建筑結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)則是建筑中主要的承重構(gòu)件，其最主要的就是薄殼結(jié)構(gòu)、使用滑模等。混凝土結(jié)構(gòu)其特點(diǎn)就是耐久、牢固而且具有非常好的防火效果，而且通過與鋼結(jié)構(gòu)對(duì)比來看其成本更加低廉。建筑的鋼筋混凝土構(gòu)件主要是利用提前制做好的鋼筋混凝土構(gòu)件在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝的結(jié)構(gòu)，利用這種結(jié)構(gòu)其特點(diǎn)就是壓力由混凝土來承受。這種結(jié)構(gòu)的主要原理就是通過將適量的鋼筋加入到混凝土中，由鋼筋來承受混凝土受拉區(qū)的拉力，而形成的一種混合材料。鋼筋混凝土中混凝土的收縮能夠增加鋼筋之間的摩擦力進(jìn)而增加結(jié)構(gòu)之間的牢固性；鋼筋的錨固力可以通過在鋼筋的端部增加彎鉤或焊短鋼筋等方式來實(shí)現(xiàn)；在混凝土和鋼筋的接觸面會(huì)產(chǎn)生一定的膠結(jié)力；混凝土和鋼筋表面會(huì)產(chǎn)生一定的機(jī)械咬合。這些都在一定程度上增加了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

2房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求

根據(jù)前面筆者所介紹的，由于當(dāng)前對(duì)于房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而且如今多數(shù)的設(shè)計(jì)者無(wú)法對(duì)設(shè)計(jì)政策和相關(guān)的規(guī)范達(dá)成一致的理解，另外加上每個(gè)設(shè)計(jì)者的工作經(jīng)驗(yàn)也是有很大差異的，因此就會(huì)導(dǎo)致房屋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)設(shè)計(jì)問題無(wú)法形成一致的意見，因此在遇到混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題是也就會(huì)采取不同的處理措施，雖然措施有很多種當(dāng)時(shí)必須要將建筑設(shè)計(jì)的最基本要求，也對(duì)穩(wěn)定性做出充分的考慮。進(jìn)行房屋的抗震設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行謹(jǐn)慎開率的就是房屋高寬的比例，其中最難處理的就是由于地震所產(chǎn)生的傾覆力矩、拉力以及壓力。筆者根據(jù)自身進(jìn)些年以來的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，做出了如下幾點(diǎn)總結(jié)：首先要保證房屋安全可靠度能夠達(dá)到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有關(guān)規(guī)范的要求；其次所使用的施工工藝和施工機(jī)械滿足建筑施工要求，最后則是房屋使用功能的實(shí)現(xiàn)。

3優(yōu)化鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

3.1結(jié)構(gòu)計(jì)算方法

傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，通常是根據(jù)進(jìn)行對(duì)建筑結(jié)構(gòu)體系以及所需的構(gòu)件截面大小進(jìn)行假設(shè)，之后在進(jìn)行計(jì)算和分析，通過不斷地校核讓其滿足要求，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有很大程度的被動(dòng)性。雖然進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)事先也要做出假設(shè)，但是所要達(dá)到的目的是完全不同的，而且其進(jìn)行分析時(shí)所使用的方法也是截然不同的，優(yōu)化設(shè)計(jì)做好假設(shè)后，還需要按照特定方法進(jìn)行反復(fù)的調(diào)整，最終使得設(shè)計(jì)方案達(dá)到最優(yōu)。構(gòu)件尺寸的確定在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中首先是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定，然后對(duì)其強(qiáng)度做出驗(yàn)算。但是優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中則是對(duì)構(gòu)件的界面大小和布置方式做好配筋計(jì)算，而且在這個(gè)過程中還要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比對(duì)，從而達(dá)到最優(yōu)化的設(shè)計(jì)和施工方案，這樣既能夠保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性而且能夠?qū)崿F(xiàn)成本的節(jié)約。

3.2簡(jiǎn)化傳力路線設(shè)計(jì)

通常，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)所確定的傳力路線越直接，而且最短，其結(jié)構(gòu)效能則會(huì)越高，而且還能夠節(jié)省建材。在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要按照《抗震規(guī)范》（GB50011- 2001）中所規(guī)定的要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如果所要建設(shè)的居民樓不超過25米且是八層以下，除此之外其地基的受力層范圍中沒有軟弱粘性土層，則無(wú)需驗(yàn)算抗震承載力。

3.3合理進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)

通常設(shè)計(jì)者按照鋼筋混凝土的最低要求規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。譬如：通常設(shè)計(jì)者要按照最小的配筋率對(duì)建筑構(gòu)造進(jìn)行鋼筋配置，因此配筋就不需要進(jìn)行提高；直徑較大的鋼筋無(wú)需進(jìn)行加長(zhǎng)，可以通過進(jìn)行焊接或者機(jī)械連接的方式來實(shí)現(xiàn)連接，并且還要按照規(guī)范要求對(duì)其搭接和錨固的長(zhǎng)短進(jìn)行計(jì)算；如果剪力墻中有短肢剪力墻存在時(shí)，則不需要對(duì)其抗震等級(jí)進(jìn)行整體提高，只提高短肢剪力墻的抗震等級(jí)即可；無(wú)需在荷載較大的主次梁交匯處進(jìn)行吊筋處理。

3.4碳纖維加固法

通常將壓條均勻的設(shè)置在碳纖維片材的延伸范圍之內(nèi)，在延伸長(zhǎng)度的兩端也要各設(shè)置一道。滿足壓條寬度大于固碳纖維布條帶寬度的一半，且其厚度也要大于固碳纖維布厚度的一半。如果碳纖維布延伸度無(wú)法滿足規(guī)范要求的一半時(shí)，則可進(jìn)行附加機(jī)械錨的方式進(jìn)行加固。

碳纖維加固法則是比較有效地對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的措施，主要是在需要加固的構(gòu)建表面粘貼通過改性環(huán)氧樹脂處理的具有高強(qiáng)度的碳纖維織物等來增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的受力性能。但是其受環(huán)境溫度的影響較大，而且還必須要進(jìn)行有效的處理以及防護(hù)。如果防護(hù)措施不當(dāng)，則會(huì)導(dǎo)致人為破壞，甚至?xí)l(fā)火災(zāi)。

3.5選用性價(jià)比高的材料

優(yōu)化設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要方面則是選用合適的材料，在進(jìn)行墻體材料選擇時(shí)，首先需要對(duì)各種材料的性價(jià)進(jìn)行對(duì)比，而且還要對(duì)其所造成的主體結(jié)構(gòu)以及對(duì)地基基礎(chǔ)的影響進(jìn)行全面的分析。

（1）混凝土的選用。通常所使用的混凝土其每增加一級(jí)強(qiáng)度，其單價(jià)就會(huì)相應(yīng)的提高6%左右；剪力墻的軸壓比以及立柱的壓力會(huì)明顯的受到混凝土強(qiáng)度的影響，在材料選取時(shí)則優(yōu)先考慮強(qiáng)度較高的混凝土；混凝土強(qiáng)度對(duì)于梁的承載力影響比較小，因此選用強(qiáng)度較低混凝土就可以滿足要求；混凝土強(qiáng)度的增加在一定程度上也增加了樓板承載力，但是這也要求較高的配筋比，強(qiáng)度較高的混凝土容易造成樓板的開裂，故樓板選用低強(qiáng)度混凝土是比較合適的。

如今在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中對(duì)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)劃分有了普遍的認(rèn)識(shí)：保持梁板與墻柱的強(qiáng)度不大于兩級(jí)；目前新的規(guī)范已將這一要求去除，也即梁板的混凝土強(qiáng)度不必根據(jù)墻柱強(qiáng)度的增加而變化；雖然新規(guī)范對(duì)傳統(tǒng)規(guī)范進(jìn)行了改變但是必須要采取有效措施確保高低等級(jí)交界區(qū)混凝土密實(shí)度。

在進(jìn)行實(shí)際的施工時(shí)，選擇混凝土應(yīng)該對(duì)以下幾點(diǎn)進(jìn)行注意：①可以將C25～C30的混凝土用于普通梁板結(jié)構(gòu)中；②按照軸壓比來對(duì)墻柱混凝土強(qiáng)度進(jìn)行有效控制，盡量將軸壓比向規(guī)定上限進(jìn)行提高，因此就需要強(qiáng)度較高的混凝土，除此之外還要選用豎向構(gòu)件進(jìn)行配筋；③對(duì)于較高的建筑則根據(jù)要求選用強(qiáng)度不同的混凝土。

（2）鋼筋的選用。鋼筋的選取也要遵循一定的規(guī)范，而且還要做好性價(jià)比分析，只有這樣才能夠保證鋼筋混凝土的質(zhì)量。HRB400鋼筋則是進(jìn)行構(gòu)建配筋強(qiáng)度控制時(shí)首選的。如果構(gòu)件按照最小配來進(jìn)行配筋控制時(shí)則需要根據(jù)混凝土強(qiáng)度確定鋼筋型號(hào)，HRB400 鋼筋則是在混凝土的強(qiáng)度大于 C30 時(shí)優(yōu)先選用，但是當(dāng)混凝土強(qiáng)度較小時(shí)則可選用HRB335的鋼筋。

總而言之，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是當(dāng)前房屋建造和施工的最基本的建筑骨架，因此其設(shè)計(jì)是否合理在很大程度上會(huì)影響工程的質(zhì)量，這也是業(yè)主最關(guān)心的方面。所以，在對(duì)房屋的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者要提高質(zhì)量意識(shí)，同時(shí)還要有效的對(duì)組織機(jī)構(gòu)做好管理和控制，時(shí)刻將質(zhì)量作為重點(diǎn)，明確個(gè)部門和人員的責(zé)任，從而嚴(yán)格按照規(guī)定和規(guī)范的要求進(jìn)行工作，保證施工質(zhì)量。