構(gòu)造要求在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要性

王興斌

摘要：混凝土在工程施工中發(fā)揮著重要作用，能夠抵抗高強度的壓力，但是在拉力方面強度不夠?；炷恋倪@種性質(zhì)，使混凝土在使用過程中較難建立起一套比較完整的強度理論。而鋼筋則在抗拉強度和抗壓強度上均有良好的表現(xiàn)。因此在鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該注意其構(gòu)造要求，從而根據(jù)大量試驗資料的統(tǒng)計分析，建立起能夠解決鋼筋混凝土相關(guān)問題的計算模型。

關(guān)鍵詞：構(gòu)造要求;鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計;重要性

中圖分類號：TU973.12

引言

鋼筋混凝土在設(shè)計過程中需要考慮很多問題，不僅僅是是否能夠承受住受壓和受拉強度，還要能夠綜合考慮多方面的問題，如選擇合適的材料、截面的形式等等，從而保證鋼筋混凝土的設(shè)計具備足夠的安全性，能夠給施工企業(yè)帶來利益，并且具有可行性，不會因為一些不切實際的設(shè)計而使施工過程難以極性下去。

鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有多樣性，通用的載荷條件下，可以通過不同的截面、尺寸、配筋方式等等，設(shè)計不同的方案。但是為了方便設(shè)計過程的進行，混凝土在設(shè)計的過程中必須采用統(tǒng)一的方案標(biāo)準(zhǔn)，與國家的相關(guān)經(jīng)濟政策相吻合，能夠促進混凝土的質(zhì)量和規(guī)范。

一、結(jié)構(gòu)的尺寸擬定

在擬定截面尺寸的過程中，要明確跨度對截面寬度及高度的影響，特別是在研究板或梁的截面尺寸擬定過程中，要用準(zhǔn)確的跨度，使其符合相關(guān)要求。梁的跨度上出了錯誤，會接連影響到建筑物的造價，跨度過大的梁使建筑物造價升高，跨度過小的梁，使建筑物造價降低，同時使建筑物內(nèi)部柱子太多，使建筑物內(nèi)部面積減小，影響了建筑物的正常使用。所以，在選取梁或板的跨寬時應(yīng)該以建筑物施工的經(jīng)濟標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，確保不會造成經(jīng)濟上的損失。

在進行受壓構(gòu)件的尺寸設(shè)計過程中，應(yīng)該保持受壓構(gòu)件足夠大的構(gòu)件截面積，構(gòu)件在縱向彎曲的過程中，會降低承載能力，只有保持足夠的截面面積，才不會對構(gòu)件強度造成影響;另外，留有足夠的截面面積能夠防止由于施工中的缺陷導(dǎo)致的施工缺陷，使其不會小于最小邊長尺寸。最后，受壓構(gòu)件的使用也應(yīng)該有統(tǒng)一的模板。

在肋形結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，應(yīng)該首先注意板、梁的構(gòu)造和布置。通過對板、梁進行合理的布置，能夠有效降低工程的成本，使建筑物的外觀更加和諧，有利于施工部門開展各項工作。在設(shè)計過程中，首先要滿足板、梁不會對正常的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生任何影響，并且建筑物的各項使用性能都能夠完好保存，采光和透氣都能夠做到完好。根據(jù)不同的實際建筑情況，采用不同的板、梁布置方式。然后，在設(shè)計過程中要考慮結(jié)構(gòu)的合理性，不會因為載荷過于集中而造成斷裂等現(xiàn)象，在工作中由于需要把機器后者其他重量設(shè)備放在板上時，應(yīng)該設(shè)置板下支撐梁，來保證不會發(fā)生斷裂事故，梁在設(shè)置的過程中不宜放在門窗孔上;第三，在施工過程中應(yīng)該根據(jù)各部分結(jié)果的不同進行材料的適當(dāng)增減，當(dāng)板的跨度減小時，可以減小其厚度，增加次梁;當(dāng)板的跨度增加時，可以增加其厚度，減少次梁。通過這樣合理的安排和設(shè)計，使其能夠達到最佳的造價水準(zhǔn)，盡最大可能節(jié)約成本。這是一種此消彼長的原理，因此在設(shè)計過程中要能夠充分理解二者之間的關(guān)系，用最佳的工程設(shè)計滿足肋形結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求。肋形結(jié)構(gòu)在工程混凝土施工過程中占了很大一部分比例，適當(dāng)減小板厚能夠有效控制原材料的消耗，從而降低工程成本，在保證施工質(zhì)量的前提下，完成施工任務(wù)，取得更好的經(jīng)濟效益。

綜上所述，如果在擬定結(jié)構(gòu)尺寸的過程中，如果沒有解決問題的最終途徑，應(yīng)該按照一般構(gòu)造要求進行構(gòu)造。

二、計算簡圖，內(nèi)力計算，配筋計算

隨著矩形截面梁所承受的載荷不斷增加，其截面面積需要有足夠的尺寸，才能夠不必進行抗剪強度計算。在混凝土斜截面受到一點荷載破壞時就可能會造成開裂現(xiàn)象，隨著時間的不斷增加和荷載的不斷加強，裂縫的寬度也會不斷增加，從而影響了鋼筋混凝土的質(zhì)量。當(dāng)裂縫向梁內(nèi)延伸的時候，會導(dǎo)致混凝土的抗剪能力減小，從而破壞構(gòu)件的完整性，使其各方面強度降低，從熱影響了鋼筋混凝土的正常是喲金。所以，及時由于矩形截面梁的截面面積滿足相關(guān)要求不用進行箍筋配置，也必須要求能夠有相應(yīng)的抗剪箍筋，防止出現(xiàn)質(zhì)量上的問題。

在計算截面梁抗剪強度的過程中，通過對彎矩和剪力的計算，能夠解決抗剪強度的計算問題。在具體選配箍筋的過程中，要注意箍筋的質(zhì)量對施工難度的影響。箍筋越粗越密，施工難度越大，混凝土澆筑過程也難以進行;如果箍筋太細(xì)或者太稀疏，無法保證骨架的強度，影響施工的質(zhì)量，還需要額外用大量的鋼筋構(gòu)造支撐結(jié)構(gòu)，增加了施工步驟。所以，在混凝土施工的過程中，應(yīng)該通過綜合考慮各方面因素，用最佳構(gòu)造來開展施工，從而妥善解決施工過程中的相關(guān)問題。

整體式結(jié)構(gòu)在澆筑過程中雖然是按照板、梁、柱之間互為整體來進行計算，但是在實際計算簡圖的分析過程中，依然按照相應(yīng)的支撐部位特點，用假定力假定與鉸鏈連接。例如，通過對整體單向肋板結(jié)構(gòu)的使用，計算其內(nèi)力分布，應(yīng)該假設(shè)支座處為鉸鏈相接，如圖1（a），通過對圖1（a）的分析，可以看出，當(dāng)忽略支座對梁的約束作用時，可以視作梁直接放在墻上，從而達到想要的理想結(jié)果。當(dāng)采用整體分析法，將梁與支座視為一個整體進行澆筑，則需要通過現(xiàn)澆肋形結(jié)構(gòu)幫助板和次梁進行剪力計算，如圖1（b），次梁的抗扭剛度能夠影響到板的內(nèi)力。在通常恒定載荷的情況下，次梁的抗扭剛度可以忽略不計，因為次梁兩側(cè)抗扭力矩抵消了，板在支座處幾乎沒有轉(zhuǎn)動，因此沒有梁的抗扭剛度的影響，如圖1（c）所示。但是如果要計算活載荷下的最大正彎矩時，就無法實現(xiàn)梁兩側(cè)的抗扭剛度平衡，因為需要撤掉一側(cè)的抗扭剛度，從而使支座處的轉(zhuǎn)角θ減小，如圖1（d）（e）。在這種情況下，板內(nèi)力分布會發(fā)生較大的變化，從而使支座的正彎矩減小，負(fù)彎矩增大。在板內(nèi)力的計算過程中，為了減少支座抗扭剛度的影響，應(yīng)該對載荷進行調(diào)整，從而使相關(guān)計算結(jié)果得到修正，增加恒定載荷，并且能夠使鋼筋混凝土所受載荷可變性減少，通過相關(guān)調(diào)整，使鋼筋混凝土的計算載荷與實際載荷相同，從而確保相關(guān)梁的抗扭剛度相同。在計算過程中，次梁與主梁的澆筑過程應(yīng)該能夠相互影響，從而按照相同的修復(fù)原則進行載荷的調(diào)整。

圖1

三、鋼筋混凝土抗震構(gòu)造設(shè)計

（一）抗震計算中的延性保證

樓層水平地震剪力以及層間位移關(guān)系會對樓層產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞，從而使抗震設(shè)防的框架構(gòu)件進入彈塑性階段。樓層抗震構(gòu)件的這種彈塑性變形能夠?qū)Φ卣甬a(chǎn)生的破壞能量進行有效的分散，從而減小地震對樓層的損害，使抗震結(jié)構(gòu)真正起到抗震效果。通過相關(guān)實驗研究表明，通過對強節(jié)點、強柱弱梁、強底層柱底的框架結(jié)構(gòu)進行合理的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠有效改善樓層內(nèi)力分布，從熱使抗震效果加強。在抗震結(jié)構(gòu)中，擁有較大的極限層間位移，能夠有較好的抗震性能。通過對相關(guān)構(gòu)件進行抗震組合，能夠通過相關(guān)計算，得到更好的地震內(nèi)力組合設(shè)計，從而及時調(diào)整樓層抗震結(jié)構(gòu)的相關(guān)構(gòu)件。

通過大量的實驗研究可以從中找到不同受力節(jié)點之間性能的關(guān)系，從而更加有效地解決影響樓層結(jié)構(gòu)抗震性能的因素：相對作用剪力、相對配筋率、梁柱縱橫粘結(jié)點等等。

（二）構(gòu)造措施上的延性保證

通過大量地震事例表明，當(dāng)?shù)孛娼ㄖ镉龅綇娏业卣饡r，需要有足夠的承載力才能夠吸收地震引起的巨大能量，從而使減小地震對建筑物的傷害，在震中進入一個塑性階段，產(chǎn)生建筑物的變形。因此，根據(jù)不同的地震特點，需要從構(gòu)造措施上采取延性保護，從而保證局部構(gòu)造的承載力和剛度。在抗震設(shè)計的過程中，地震多發(fā)國家在抗震設(shè)計方面多采用延性框架結(jié)構(gòu)，能夠使建筑構(gòu)造在抗震設(shè)計方面保證一定的整體性，從而使建筑物的變形能力增強，減少了地震帶來的破壞作用，使建筑物的能夠擁有更好的抗震效果。

通過對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行合理安排，使柱端的抗彎承載力擴大，從而減少了建筑物柱的屈服性能，使柱的強度增強、梁的強度減弱，符合抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計原則。但是在實際設(shè)計過程中，經(jīng)常會因為各種原因，使梁的實際抗彎承載力增大，進而使柱的反彎點轉(zhuǎn)移，影響了抗震的實際效果，對柱中塑性機制的避免無法有效進行。但是為了實現(xiàn)“強剪弱彎”的有效構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)，同樣應(yīng)該實現(xiàn)構(gòu)造塑性區(qū)域的延性，通過一定的措施保證結(jié)構(gòu)的延性，從而保證抗震結(jié)構(gòu)的抗震能力。

四、配筋圖

在施工過程中，應(yīng)該繪制嚴(yán)格的配筋圖，以使施工過程能夠圓滿完成。配筋圖中能夠顯示出鋼筋混凝土骨架的形狀以及各個模板在混凝土中的位置，從而方面了綁定骨架的工作。

通過對鋼筋的支座錨進行固定，使簡支梁的端部彎矩M=0，從而正面計算截面的強度，使縱向鋼筋在支座中加大防護力度。但是這種情況會在支座邊緣產(chǎn)生裂縫，如圖2中的裂縫BC，因此會導(dǎo)致截面荷矩的增加，使M的值由0變?yōu)镸C，支座邊緣的拉力由于縱向鋼筋的作用突然增加，產(chǎn)生了鋼筋與混凝土的錯位，因為導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生，隨著錯位的不斷加劇，裂縫的長度和寬度都在不斷增加，情況嚴(yán)重者，會導(dǎo)致鋼筋混凝土支座拔地而起，產(chǎn)生錨固破壞。在防止破壞的過程中，簡支梁下方的受拉鋼筋在支座中應(yīng)該增加錨固長度，從而滿足相應(yīng)的條件。

鋼筋直徑的選取對梁或板的布置情況影響較大，當(dāng)鋼筋直徑較大時，鋼筋數(shù)量會減少，布置情況也會顯得更加容易;當(dāng)鋼筋直徑減小時，鋼筋數(shù)量會增多，同時增加了布置難度。在采用較細(xì)的鋼筋進行構(gòu)件的過程中，具有較好的抗裂性能，因此應(yīng)該多使用在對抗裂性能要求較高的構(gòu)件中。

圖2

五、總結(jié)

在工程施工過程中，鋼筋混凝土必不可少，如何做到在使用過程中更加節(jié)省成本，質(zhì)量更高，是工程施工中需要重點探討的問題。鋼筋混凝土的施工需要滿足合理性和可行性兩個方面，在施工過程中要進行精確的計算，滿足構(gòu)造要求，保證鋼筋混凝土的質(zhì)量，才能夠使鋼筋混凝土在工程施工中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻

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