混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度和規(guī)范性相關(guān)問題探究蘇相俊

倪金濤

摘 要：隨著我國混凝土工程項目規(guī)模的擴大，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度越來越重要。在實際混凝土工程項目結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)相關(guān)的規(guī)范性文件進行設(shè)計，這樣才能確保混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度達標。

關(guān)鍵詞：混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計；安全度；規(guī)范性

中圖分類號：TU375 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.112

當(dāng)前，我國大多數(shù)建筑工程的主體結(jié)構(gòu)都將鋼筋混凝土作為承重構(gòu)件。這種承重構(gòu)件主要可分為豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件和水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件兩類，其中，豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括柱、墻等構(gòu)件，水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括梁、板等。設(shè)計師在確定混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方案時，應(yīng)首先根據(jù)業(yè)主的實際需求，參考相關(guān)的設(shè)計規(guī)范，制訂出多個備選方案，然后再從這些方案中挑選出最佳的方案，按相關(guān)設(shè)計標準和要求，通過分析、計算、設(shè)計，采取必要的技術(shù)措施，確保混凝土結(jié)構(gòu)的安全性。

1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度和規(guī)范性

1.1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度

根據(jù)調(diào)查研究，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度的主要影響因素是混凝土材料強度分項系數(shù)和混凝土構(gòu)件的承載能力?；炷敛牧蠌姸确猪椣禂?shù)是指把材料強度折減系數(shù)與強度標準值相乘計算得出的混凝土構(gòu)件本身的承載能力。荷載分項系數(shù)則是指把荷載放大系數(shù)與荷載標準值相乘計算得出的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件所能承受的最大荷載?；炷两Y(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全度是在表示系數(shù)的具體量值下體現(xiàn)出來的，其除了要符合承載力要求外，還必須保證構(gòu)件連接處的牢固性。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的牢固性主要是指混凝土整體結(jié)構(gòu)在遭到局部破壞的時候還具有一定承載能力，而不至于大面積塌陷。換種說法，就是混凝土整體結(jié)構(gòu)能抵御一定程度的破壞力，這些破壞力主要包括火災(zāi)、地震、臺風(fēng)、爆炸等?；炷两Y(jié)構(gòu)的牢固性越好，表示其抵御災(zāi)害破壞的能力越強，就越有利于減少災(zāi)害給人們帶來的生命、財產(chǎn)損失。

1.2 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范性

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范性是指在設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)時必須遵循規(guī)章條例?，F(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范對相關(guān)內(nèi)容作了如下調(diào)整：①抗力方面的調(diào)整?，F(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范對材料的分項系數(shù)和強度、板設(shè)計規(guī)范以及斜截面的具體承載能力等都作了相應(yīng)的調(diào)整。②荷載方面的調(diào)整，包括風(fēng)壓高度變化系數(shù)、脈動影響系數(shù)、脈動增大系數(shù)以及風(fēng)荷載的地面粗糙類別、基本風(fēng)壓等。同時，對荷載取值的具體內(nèi)容也作了適當(dāng)調(diào)整。③作用效應(yīng)組合方面的調(diào)整?，F(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范進一步明確了永久荷載效應(yīng)控制組合中恒載分項系數(shù)的取值，其具體取值為1.35.在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范性條例中，要求混凝土各構(gòu)件應(yīng)靈活銜接，這樣才能使其具有較大的延展性、較高的冗余度，從而確保其結(jié)構(gòu)的牢固性。與以前的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范相比，現(xiàn)行的規(guī)范在結(jié)構(gòu)設(shè)計的構(gòu)造方面作了一些調(diào)整，包括鋼筋的配筋率、連接處的封閉性等。

2 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的問題

2.1 重視基礎(chǔ)設(shè)計階段

基礎(chǔ)設(shè)計階段是整個混凝土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的首要環(huán)節(jié)。這一階段的設(shè)計質(zhì)量對后期的設(shè)計工作具有重要影響，而且，該階段的設(shè)計還會對項目建設(shè)成本產(chǎn)生一定的影響。一旦設(shè)計過程中出現(xiàn)漏洞或不科學(xué)的地方，必定會給整個工程項目帶來不可彌補的經(jīng)濟損失。在設(shè)計過程中，設(shè)計師應(yīng)當(dāng)參照當(dāng)?shù)鼗炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)規(guī)范標準，以國家最新出臺的《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》為基本標準，結(jié)合工程的實際情況，選擇最適當(dāng)?shù)脑O(shè)計方法。為了充分了解施工當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況，結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)當(dāng)遵循“先調(diào)查、后設(shè)計”的原則，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查報告或施工區(qū)域附近的建筑物調(diào)查報告，認真分析地質(zhì)情況，避免設(shè)計方案不符合實際情況。

2.2 重視結(jié)構(gòu)的計算、分析和工程內(nèi)力設(shè)計

工程內(nèi)力設(shè)計是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，設(shè)計師必須保證工程內(nèi)力設(shè)計的準確性。近幾年，我國出臺的新規(guī)范已經(jīng)將結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析和計算納入到了混凝土結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計中，并對大部分內(nèi)容作了調(diào)整。為了滿足規(guī)范性要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)當(dāng)選擇通過國家相關(guān)機構(gòu)認證的計算軟件，盡量減少因模型差異造成的計算偏差。所有計算結(jié)果應(yīng)經(jīng)分析、判斷確認其合理、有效后，方可用于工程設(shè)計中。只有做好這一步，才能為接土結(jié)構(gòu)設(shè)計中計算自振周期的折減系數(shù)奠定基礎(chǔ)。該數(shù)值取值的準確性對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度具有直接影響。同時，設(shè)計師應(yīng)重視陣型數(shù)目的計算，根據(jù)所取陣型參數(shù)和對系數(shù)計算結(jié)果的判斷決定陣型數(shù)目的取值。

2.3 重視對結(jié)構(gòu)重要部位的設(shè)計

在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)重視對結(jié)構(gòu)重要部位的設(shè)計。為了滿足建筑功能要求，需在結(jié)構(gòu)豎向、水平構(gòu)件中設(shè)計各類洞口。對于洞口周邊的構(gòu)件，設(shè)計師應(yīng)注意復(fù)核設(shè)計計算，并采取必要的加固措施。在實際設(shè)計工作中，常會遇到剪力墻結(jié)構(gòu)需要將角窗設(shè)置在轉(zhuǎn)角部位的情況，這就要求設(shè)計師在設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)時加固窗口部件，并加厚對角窗處的樓板。一般來說，配筋應(yīng)雙層雙向加強，并增設(shè)暗梁，加強與角窗兩側(cè)邊緣構(gòu)件的連接，同時加固邊緣構(gòu)件。

3 提高結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度和規(guī)范性的措施

3.1 采用抗震技術(shù)

建筑確定以后，應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、建筑高度、場地條件、地基、結(jié)構(gòu)材料等因素，在綜合比較技術(shù)性、經(jīng)濟性和使用條件后確定結(jié)構(gòu)體系。在抗震設(shè)計的過程中，應(yīng)正確分析力的傳遞途徑，合理分配調(diào)整內(nèi)力，提高容易遭受地震破壞的結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的抗震能力，避免因部分結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)的抗震能力和對重力荷載的承載能力降低。建筑應(yīng)具備必要的抗震承載能力、良好的變形能力和消耗抗震能量的能力，這樣就能利用結(jié)構(gòu)的變形消耗掉部分地震的能量，大大減輕地震對結(jié)構(gòu)的破壞；宜有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位。對于可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力。薄弱部位是抗震能力最弱的地方，在設(shè)計過程中，應(yīng)使該部位的實際承載力與設(shè)計計算的彈性承載力之比在總體上保持穩(wěn)定，避免因內(nèi)力重分布而導(dǎo)致塑性變形集中，同時還要重視整個結(jié)構(gòu)剛度和強度的協(xié)調(diào)，使其有足夠的變形能力，避免薄弱部位的轉(zhuǎn)移。另外，建筑宜有多道抗震防線。在很多情況下，由于地震的不確定性和反復(fù)性，地震破壞是不可避免的，因此，要適當(dāng)處理構(gòu)件的強弱關(guān)系，使其形成多道防線，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。

3.2 采用裂紋控制技術(shù)

裂紋常常在骨材料或水泥漿材料的表面出現(xiàn)。從斷裂損傷力學(xué)的角度來看，斷裂損傷主要是由外部負載所造成的微觀缺陷逐漸擴散而形成的宏觀開裂結(jié)構(gòu)。因此，要控制裂紋，首先要對微裂紋進行控制。可采取在混凝土梁上施加預(yù)應(yīng)力的方法，降低裂紋頂部應(yīng)力強度因子的外在負載力，從而達到控制裂紋的目的。

3.3 提高技術(shù)標準和安全系數(shù)

對于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計來說，安全系數(shù)和技術(shù)標準的設(shè)計尤為重要，其直接關(guān)系著工程后期運行的安全性。要提高混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度，必須提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)和技術(shù)標準。其中，安全系數(shù)不能設(shè)置得過高，也不能過低；技術(shù)標準的設(shè)置也必須恰到好處。在具體的設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)將結(jié)構(gòu)安全的設(shè)計放在首要位置。如果企業(yè)內(nèi)部沒有專業(yè)的設(shè)計人才，則應(yīng)當(dāng)委托相關(guān)的設(shè)計單位進行設(shè)計，這樣才能確保設(shè)計質(zhì)量。

4 結(jié)束語

總之，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項專業(yè)性、復(fù)雜性、系統(tǒng)性較高的工作，要保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度符合相關(guān)的規(guī)范標準，就必須做好必要的分析、計算工作，采用抗震技術(shù)、裂紋控制技術(shù)，并提高安全系數(shù)和技術(shù)標準，這樣才能最大限度地延長工程結(jié)構(gòu)的使用壽命。

參考文獻

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〔編輯：王霞〕