建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程常見問題分析

付 強(qiáng)

(浙江天辰建筑設(shè)計(jì)有限公司，浙江 湖州 313009)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度較高、整體性較佳，并且延性較好，所以在建筑工程中被廣泛應(yīng)用。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，如果不能確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全，會(huì)對(duì)建筑工程整體施工效率造成直接影響。鋼筋混凝土實(shí)際施工的過程中，需要運(yùn)用較多的施工材料和設(shè)備，這也是導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在較大挑戰(zhàn)性的主要原因。為此，建筑工程方面需對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，以此制定完善的處理措施，確保鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性。

1 建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀分析

1.1 地基設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

建筑工程地基設(shè)計(jì)階段，不能對(duì)地下室底板設(shè)計(jì)予以重視。因此，地下室底板附加應(yīng)力下，會(huì)導(dǎo)致建筑物體發(fā)生沉降現(xiàn)象。施工的過程中，柱下獨(dú)立基礎(chǔ)作用、地下室底板于上部建筑物重力載荷作用下，發(fā)生變形沉降的可能性較大。若沒有考慮到附加的應(yīng)力，無疑會(huì)對(duì)地下室底板的穩(wěn)定、安全構(gòu)成嚴(yán)重影響。天然地基條件下，附加的應(yīng)力比較明顯，需做好地下室底板、持力層的支護(hù)保護(hù)工作[1]。針對(duì)變形、總沉降較小條件，可實(shí)行地下室底板、持力層間褥墊處理工作。附加應(yīng)力作用較小情況下，則需結(jié)合工程具體要求、地質(zhì)及季節(jié)因素，合理做好地基的設(shè)計(jì)工作。

1.2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

框剪的結(jié)構(gòu)中，部分剪力墻無法達(dá)到分布均勻的要求，嚴(yán)重的情況還會(huì)發(fā)生單肢剛度較大剪力墻。這時(shí)，應(yīng)力比較集中，會(huì)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性構(gòu)成嚴(yán)重影響。若產(chǎn)生單肢問題，會(huì)影響到較多因素，進(jìn)而威脅到鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)。然后，框剪結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)方面存在較大的難度和挑戰(zhàn)性。這時(shí)，若剪力墻布置無法保持均勻，對(duì)于剛度、框剪結(jié)構(gòu)連接接觸性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，均會(huì)造成較大的影響?？蚣艚Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)設(shè)置較多的設(shè)防，以此在振動(dòng)時(shí)經(jīng)剪力墻進(jìn)到塑性。然后，維持小級(jí)別剪力墻，確保建筑物體的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全性。但是，在遇到地震的情況時(shí)，小級(jí)別剪力墻會(huì)進(jìn)到塑性階段，這時(shí)無疑會(huì)對(duì)建筑整體結(jié)構(gòu)、立柱造成不良影響。為此，設(shè)計(jì)的過程中，需確保梁可承受建筑物體的重量，以此延長(zhǎng)建筑物體使用時(shí)間，保證柱的穩(wěn)定。

1.3 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中裂縫現(xiàn)狀

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，常見裂縫現(xiàn)象，主要包括：構(gòu)造裂縫、溫度裂縫、收縮裂縫、結(jié)構(gòu)裂縫。前者，發(fā)生原因和操作不當(dāng)、施工技術(shù)應(yīng)用不到位有關(guān)，進(jìn)而使得混凝土澆筑的過程中，無法確保振搗充分，還會(huì)發(fā)生模板移動(dòng)、水灰比不正確等情況，引發(fā)裂縫現(xiàn)象[2]。溫度裂縫的出現(xiàn)，和外界溫度變化較大有關(guān)，這時(shí)混凝土?xí)S著溫度而發(fā)生改變，出現(xiàn)熱脹冷縮情況，從而誘發(fā)溫度裂縫。溫度裂縫，一般在建筑物體屋面層發(fā)生。收縮裂縫成因與混凝土結(jié)構(gòu)化學(xué)反應(yīng)中水分流失存在直接的聯(lián)系，從而使得混凝土發(fā)生收縮狀況?；炷两Y(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)時(shí)，容易出現(xiàn)硬化、碳化、脫水等現(xiàn)象，這和混凝土固有特性有關(guān)。因?yàn)榛炷两ㄖ?gòu)件剛度存在較大的差異性，為此混凝土結(jié)構(gòu)容易處于剛度較弱位置，進(jìn)而引發(fā)結(jié)構(gòu)裂縫。

2 建筑工程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的完善措施

2.1 混凝土結(jié)構(gòu)體系的完善措施

鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，進(jìn)而會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)成不良影響。針對(duì)于此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)際設(shè)計(jì)的過程中，需簡(jiǎn)化操作流程，將復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系向簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)變。然后，設(shè)計(jì)的過程中，對(duì)容易不被重視的受力、變形進(jìn)行有效計(jì)算，將兩者列入到設(shè)計(jì)內(nèi)容中。此外，還可經(jīng)針對(duì)性措施進(jìn)行處理，明確鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中易于產(chǎn)生的問題，做好相關(guān)的防治工作。

2.2 混凝土結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)的完善措施

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，施工材料變形、溫度變化，均會(huì)導(dǎo)致鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象(見圖1)。由此說明，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)更長(zhǎng)，施工材料、溫度變化所致應(yīng)力就會(huì)更大，加大發(fā)生混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的可能性。因?yàn)殇摻罨炷两Y(jié)構(gòu)應(yīng)力、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度，存在緊密的聯(lián)系。所以，在實(shí)際設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)的尺寸，從而滿足工程施工的具體要求及需求，控制裂縫情況的發(fā)生率。

2.3 混凝土結(jié)構(gòu)布置、形狀的完善措施

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，若無法保證布置、形狀的規(guī)則，就無法確保不同位置結(jié)構(gòu)的剛度，使得結(jié)構(gòu)所有部分出現(xiàn)不同程度變形狀況。所以，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)確保結(jié)構(gòu)布置的適宜性、形狀的規(guī)則性，以此保障鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，能夠和其他部分剛度保持統(tǒng)一，以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.4 板類構(gòu)件裂縫的完善措施

建筑工程鋼筋混凝土屋面、樓面板構(gòu)件位置，比較易于發(fā)生裂縫現(xiàn)象。為有效防止鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)板類構(gòu)件裂縫的出現(xiàn)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，可經(jīng)預(yù)應(yīng)力混凝土方法進(jìn)行澆筑處理。而樓面板預(yù)埋管線時(shí)，可采用支架設(shè)置方法，做好管線固定方面的工作。在管線交叉位置，做好接線盒的固定工作，主要的目的為保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的牢固性、安全性，防止產(chǎn)生板類構(gòu)件裂縫情況[3]。

3 建筑工程概況及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探析

3.1 建筑工程概況

本建筑工程為高層建筑，總建筑面積為10萬m2，地上和地下分別為24層、2層，地下室屬于停車庫(kù)。結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻，轉(zhuǎn)換層在6層的位置。這一工程建設(shè)的場(chǎng)地屬于Ⅱ類場(chǎng)地，抗震設(shè)防強(qiáng)度、房屋安全等級(jí)、設(shè)計(jì)使用時(shí)間分別為：7度、二級(jí)、45年。

3.2 縱向承重、抗側(cè)力構(gòu)件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

框架剪力墻，在受到轉(zhuǎn)換層上下位置縱向受力構(gòu)件類型作用，會(huì)發(fā)生縱向剛度變化。而在地震效應(yīng)下，轉(zhuǎn)換層上、下為最薄弱的部分。為此，設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)做好轉(zhuǎn)換層構(gòu)件設(shè)置、下部結(jié)構(gòu)落地剪力墻布置方面的設(shè)計(jì)工作。

為合理設(shè)置轉(zhuǎn)換層構(gòu)件，可考慮布置4層框支柱柱網(wǎng)，以便在最短的時(shí)間內(nèi)，達(dá)到控制轉(zhuǎn)換頻率的目的。和建筑企業(yè)實(shí)行有效溝通，選擇結(jié)構(gòu)單元在中心位置的單元框支剪力墻下，合理設(shè)置3根截面為1 200 mm×1 200 mm的框支柱。上部剪力墻，可經(jīng)轉(zhuǎn)換梁支撐在框架上。結(jié)構(gòu)單元端頭部分，設(shè)置為600 mm×1 200 mm扁形的框支柱，其他部分經(jīng)轉(zhuǎn)換梁支撐框架柱，以此減少不必要的轉(zhuǎn)換。與此同時(shí)，為促使結(jié)構(gòu)以縱向剛度變化，需設(shè)置上、下貫通的構(gòu)件。在樓和電梯間部位，合理設(shè)置落地中心的核心筒。這時(shí)，不但使得框支柱左側(cè)、右側(cè)落地剪力墻加強(qiáng)，還可將框支柱位置落地剪力墻加強(qiáng)。墻的厚度增加50 mm，這時(shí)配筋得以強(qiáng)化，能滿足建筑外觀方面的要求進(jìn)行設(shè)置，使得框支柱截面隨之加大。

3.3 結(jié)構(gòu)平面布置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

因?yàn)闃呛碗娞莺诵耐?，均設(shè)置在房屋背側(cè)位置，會(huì)使得結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心，無法和剛度中心保持重合。為更好的處理質(zhì)量和剛度偏心問題，應(yīng)提高結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)方面的剛度，在所有結(jié)構(gòu)單元南側(cè)角部位置，做好加密、剪力墻加長(zhǎng)工作[4]。然后，將樓板厚度增加到100 mm。樓板配筋保持雙層雙向?qū)嵭性O(shè)置，以此在角部位置構(gòu)成剪力墻、樓板，并在兩者共同作用下構(gòu)成小筒體。

3.4 結(jié)構(gòu)構(gòu)造的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

當(dāng)前，混凝土強(qiáng)度等級(jí)越來越高，樓面梁、板的溫度裂縫發(fā)生率較大。為此，梁、板可選擇小于墻柱2個(gè)級(jí)別強(qiáng)度的混凝土。因轉(zhuǎn)換大梁主筋、腰筋，均會(huì)使得拉力加大。為此，需嚴(yán)格遵循縱向鋼筋的原則，禁止實(shí)行搭接操作。

4 結(jié)語

當(dāng)前，我國(guó)建筑工程中，應(yīng)用范圍比較廣泛的結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫@一結(jié)構(gòu)具有較多優(yōu)勢(shì)，所以被廣泛應(yīng)用于建筑工程中。但是，在建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，仍存在較多的不足。需結(jié)合工程具體情況，明確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中的問題，然后找到結(jié)構(gòu)問題成因，制定完善的建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，以此保障建筑工程的整體施工效率，促使建筑業(yè)獲得良好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 桑世程.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見問題研究[J].門窗，2017(9):144.

[2] 周建華.建筑工程鋼筋混凝土地下墻板裂縫防治措施[J].施工技術(shù),2007,36(S2):280.

[3] 韓秋芳.關(guān)于建筑工程材料質(zhì)量控制的探討[J].山西建筑,2012，38(26)：243-244.

[4] 侯 和.淺析鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常見問題[J].城市建筑，2017(3):46.