建筑結構設計中有關問題的探討

毛俊玲

我們在建筑設計中都是要嚴格按照《混凝土設計規范》(以下簡稱《規范》)的各項標準執行的，但是，在設計中我們發現，對于有些問題，規范中表述的相對籠統，或者這些問題就目前的情況來看，還不能作出更準確的規定，沒有辦法進一步量化。對于這些問題，我們就要結合實際，發揮主觀能動性，科學、嚴密地進行設計。接下來，我們對設計工作中遇到的實際問題進行一一探討。

1 超大跨度混凝土結構的實際取值問題

《規范》中對跨度較大的混凝土結構的最大跨度問題也做了一些規定，最主要的有兩條:1)規定鋼筋混凝土結構設計和施工的時候要保證兩個伸縮縫之間的間距要不大于 60m;2)施工過程中，如果采用后澆帶分段施工，并且采取一定的措施減小預應力的影響、減少混凝土因溫度變化的影響及其變化后可以適當的加大伸縮縫之間的距離。這樣的規定是很籠統的，我們在設計、施工的過程中是很難把握的。采取什么樣的措施才能保證伸縮縫之間的間距加大而不會對建筑的結構穩定及安全造成影響，在實踐中我們發現，影響這一跨度之間距離取值的主要影響因素有兩個方面:1)不同地區之間氣候不同，環境溫度的溫差不同;2)混凝土標號不同，它們的預應力收縮情況不同。我們以山西晉南為例，這個地區的氣候相對比較溫暖，環境溫差比較小，實踐中我們發現單層混凝土結構的最大跨度可以達到 70m，我們對這個地區大跨度混凝土結構進行抽樣調查以后發現在這個區域如果鋼筋混凝土的跨度超過 70m，就必須采取相應的措施，如果小于這個取值則不用采取特別的措施，建筑物不會出現明顯的裂縫。但是，在增大伸縮縫間距的情況下，對梁柱配筋問題要進行必要的調整。因為當我們增加鋼筋混凝土跨度的情況下，中部區域和一些角落部分的預應力情況會發生明顯的變化，因此，我們可采取以下幾點措施:1)鋼筋混凝土結構中的長向鋼筋要加強，盡量采取雙層設計;2)較大面積混凝土結構中間部分除了增加配筋外，還要特別注意兩側梁柱和邊梁的預應力影響;3)在框架結構的長度超過 70m的時候應該采取添加防裂添加劑等特殊的措施;4)做好結構的預應力分析，充分考慮當地的溫度變化情況。

2 溫度應力筋的設置問題

溫度對鋼筋混凝土結構的影響是很大的，所以在設計時要在必要的時候視具體情況設置溫度應力筋，關于這一點，《混凝土結構設計規范》中也作出了規定，但是表述的不夠明確，只是說在受溫度收縮應力影響較為嚴重的地方，鋼筋與鋼筋之間的距離應在15mm～20mm之間，同時，在未配筋表面一般情況下要布置一定數量的溫度收縮筋，在現澆板面上的配筋率要大于 0.1%。實際上，溫度收縮應力較大區域的概念我們是很難把握的，在設計的過程中，技術人員所采用的標準是有差異的。根據我們設計過程中的總結，我認為在面積較小、結構上較短的建筑部分，應該在樓面的邊跨部分和屋面等關鍵的部位設置一定的溫度應力筋，防止因為溫度的變化出現裂縫。在較長的鋼筋混凝土結構中，要盡量采用雙層結構筋的設計。對于地下室的處理，當筏板的厚度在12 cm以上時，為了防止溫度對建筑結構的影響，可以在筏板中間部分設置溫度應力筋，這也是防止大體積混凝土結構產生溫度應力收縮時通常采用的重要措施。對于這種情況我根據自身實踐經驗認為，配筋量應該為1/2筏板厚的0.1%。

3 鋼筋混凝土結構梁柱抗震設計問題

對于鋼筋混凝土的抗震問題，我們在設計中通常是堅持強柱弱梁的原則，這是結合我們設計中能達到建筑物遇到小的地震時不被損壞，遇到中型地震后能夠修復，遇到大的地震時整個建筑物不倒塌的目標而提出來的，并且一直以來我們設計人員也是這樣堅持的。提出的所謂強柱弱梁主要是考慮到如果一個建筑物的梁壞了，只會導致建筑物局部受到損壞，但是如果柱子壞了，就會導致建筑物的整個受力結構發生變化，出現整體建筑坍塌的現象。但是，在實際操作過程中我們發現，建筑物的柱也不是越強越好，柱的軸壓比也不能太高，如果軸壓比過高，在大地震發生時將對建筑物的邊柱產生最少 30%以上的附加軸力，這對建筑物的安全問題是致命性的。因此，不是強柱弱梁就一定能夠保證建筑物不倒塌。我們通常要注意以下幾個方面:1)控制好建筑物的柱軸壓比，保證這個比率在各種建筑物中不超過 1%，并且要對重點部位的柱斷面和配筋進行特別處理，對角柱和邊柱要加強，通常要加密箍筋。2)科學配置框架柱和小截面柱的鋼筋，確保不小于20，矩形的柱面我們要采用對稱配筋的方法，增強穩定性。3)巧妙設計梁配筋，對于梁的配筋來說我們應該加強梁中部的配筋，而支座部分的配筋可以根據情況適當降低，這樣有利于形成梁鉸機制，當地震發生時，因梁端的塑性鉸作用而增加柱的實際承載能力。

4 附加鋼筋的使用問題

我們在設計中總會遇到一些設計人員出于對建筑整體牢固性的考慮，不經過力學分析而保守的設置一些附加筋。但是我們都知道，如果沒有經過計算，沒有經過嚴格受力分析就這樣做，如果這個附加筋是多余的，那就是資源浪費。這種情況最多的出現在梁上起柱和次梁的設計中，有些設計人員就是在梁上盲目的設置一些附加鋼筋，實際上，這樣做是沒有必要的。《規范》中有這樣的規定:“位于梁下部或梁截面高度范圍內的集中荷載，應全部由附加橫向鋼筋(箍筋，吊筋)承擔，附加橫向鋼筋宜采用箍筋。”為什么還有這么多設計人員這么做，是因為他們錯誤的認為次梁或者柱的負荷會落在主梁的截面上，因此，通常都設置了橫向鋼筋。我們稍加分析就知道，這個負荷不是通過柱內鋼筋傳遞的，而是通過柱面鋼筋混凝土傳給梁的，因此，在梁中設置橫向附加筋是多余的。

5 結語

建筑結構設計是建筑施工的前期規劃，直接影響到建筑的質量和成本，因此，我們廣大工程設計人員要深刻領會各種規范中的實質性內容，在設計的過程中除了要嚴格按照規范規定作業外，還要多動腦筋，根據實際情況靈活運用，善于總結經驗，對一些規范中規定不是很明確的問題，要多進行調查研究，絕對不能閉門造車。

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