淺談水工少筋混凝土結構設計方法

陳新妹

廣東省河源市

摘要：時代的進步與發展中建筑行業占有一定的地位，其保證了工業的不斷前行及人們的安居樂業，對于建筑的質量也是人們愈來愈關系的問題，建筑中使用范圍較廣的就是混凝土，混凝土質量的好壞對建筑的整體質量有著十分重要的影響，少筋混凝土的便是其中的一種。本文就當下使用的規范中有關少筋混凝土結構設計方向、原則及方法進行了介紹，希望給同行業從業人員提供一些可行性的意見。

關鍵詞：水工；適筋混凝土；素混凝土；少筋混凝土；機構設計

少筋混凝土機構指的是混凝土配筋率低于標準的鋼筋混凝土結構配筋率最低的、位于素混凝土結構與鋼筋混凝土結構間的少配筋結構，其亦可稱之為少筋混凝土結構或是弱筋混凝土結構。在體積較大的水土建筑工程之中，對于少筋混凝土的應用有著特殊的意義。

一、在水工建筑中應用少筋混凝土結構的意義

少筋混凝土施工在水利工程中的應用是必然的，特定情況下，其在水工混凝土工程結構之中有著制約設計的顯著地位。就邏輯概念而言，只有工程中應用到了素混凝土結構，那么少筋混凝土結構就必然會運用于整個工程之中，因為其是適筋混凝土與素混凝土結構中間的連接產物。通常或是周期性受到環境水作用的水工工程所使用的混凝土稱之為水工混凝土，大體積為水工混凝土的主要特性，通常情況之下，水工混凝土對于強度的要求偏低一些。在常規的水工建筑之中，例如閘底板、閘墩、尾水管、擋水墻等等，在外力的作用之下，需要達到抗滑及抗傾覆的穩定性標準，要求結構自身有一定的重量；與此同時，還需要達到強度要求、抗滲漏、抗凍等指標，絕對不允許裂縫的產生，故此，通常的情況之下水工少筋混凝土的結構比較大。如果是按照標準鋼筋混凝土結構進行設計，通常需要進行大比例的鋼筋配置造成了一定程度上的浪費，若是按照素混凝土的結構來進行設計，就會出現截面較大的情況，造成了混凝土使用上的高成本。針對于此類結構的特性，需要做到在混凝土之中配置少量的鋼筋，在達到穩定性要求之下，充分考慮到少量的鋼筋對于結構強度安全上的作用是否能夠充分發揮，這樣就能夠減少混凝土的使用數量，進而做到節約成本及安全生產的雙贏局面。故此，在水工建筑工程之中，運用少筋混凝土結構有著重要的意義。

二、少筋混凝土的結構設計方法

我國現行的與少筋混凝土使用相關的法律中對于其十分明確的標準，達到建筑使用安全的要求，必須遵照相關的規定進行少筋混凝土的結構設計，少筋混凝土中所使用的鋼筋必須選取優質等級的鋼筋材料，建筑物的使用壽命中必須保證其安全達標，并且不會出現任何的斷裂等危險情況的出現。針對于少筋混凝土的結構設計規定表現最為突出的則是在最小配筋率的標準上，本文對《水工混凝土結構設計規范》（下文簡稱為“規范”）之中與最小配筋有關的規定進行的說明。

（一）截面尺寸較大墩墻與底板是少筋混凝土的一種結構類型，設計的最小配筋率可以為鋼筋混凝土構件的縱向受力鋼筋的最小配筋率中所羅列的基本最小配筋率來乘上截面極限內力值同截面最大承載力的比而得出。對于受彎構件的底板或是大偏心受壓構件的墩墻的受拉鋼筋最小配筋率可以設置為：，此種情況下最小配筋率便不能制約底板同墩墻的受壓鋼筋，但是尚且需要做相應的鋼筋構造。當軸心受壓或是小偏心受壓構件的墩墻設計上受壓鋼筋的最小配筋率可以設置為：。通過上述公式來得出最小配筋率的情況時，因為尚不能掌握截面實際情況中的配筋值，故此不能夠直接的得到截面實際最大承載力的數值，需要通過假設一定的配筋數量進行兩到三次的推算而得出。使用此計算方法的優點是，隨著尺寸的增大，所需使用的鋼筋數量依舊可以保持在相同的水平之上。針對截面尺寸受到抗滑、抗傾或者是布置等相關條件制約的厚度不小于五米的結構構件，在規范中有著明確的規定：如果經過理論證實，最小配筋率可制約著縱向的受拉鋼筋，實際鋼筋截面的面積可以按照承載能力進行計算得到結果，但是鋼筋的截面面積在每米的寬度內需要大于或是等于2500平方毫米。

（二）規范之中對于最小配筋率的規定有三個層次，對于通常尺寸的梁與柱構件需要嚴格按照有關規定進行計算得出，鋼筋混凝土看上去較為簡單，絕大多數的施工人員對于其理解不夠，認為只是將鋼筋同混凝土混合在一起，但是事情往往沒有看到的那么簡單，鋼筋同混凝土的配比有著嚴格的比例要求，必須要達到國家規定的有關標準，若不能夠達到規范的相應數值，不單單是混凝土的驗收無法達標，更會威脅到使用者或是使用單位的人身及財產安全。故此，現階段應用變化的最小配筋率只是對臥置在地基之上的墩墻與底板而言，對于其他的結構設計，必須遵照我國現行的規范中標準，達到最小配筋率的計算要求，杜絕因為配筋數量偏低而出現裂縫等情況，進而出現一些安全事故。經過驗算，變化的最小配筋率的配筋其最大的裂縫寬度亦是在國家有關標準允許的范圍之中。針對建筑位于惡劣的環境之下，為了能夠達到裂縫標準的要求，需要將我國通用規范中要求的標準配筋率提升百分之零點五。大體積構件受壓鋼筋通過計算得到不需要進行配筋的結果時，可以只做配構造鋼筋。

1、對于常規尺寸的梁、板、柱、墻必須嚴格按照相關規定來進行設計。

2、墩墻的厚度大于2.5米時，按照承載能力計算而得出的縱向鋼筋配筋不大于我國規范標準中的最小配筋率，此時：

（1）墩墻按照大偏心受壓構件計算時，計算而得的墩墻一側縱向受拉鋼筋的配筋比例需要達到規范中的鋼筋混凝土構件縱向受力的最小配筋率標準，計算可按照公式進行計算，公示中的M需要用Ne所代替，N表示墩墻承受能力的中心向壓力的設計值，e則表示中心向壓力直至受壓區域混凝土合力點的距離。

（2）墩墻小偏心受壓構件計算時，可按照公式進行計算，整體的縱向鋼筋截面面積最小值為AS，但是需要大于截面面積的百分之零點四，或者是某一側不小于百分之零點二。

三、少筋混凝土結構設計實例

（一）水閘底板的板厚為1.5米，所使用的為C20級別的混凝土及二級鋼筋，每米范圍內的板寬所能承受的彎矩設計值為每米220千牛，試配置受拉鋼筋表示為AS。

解：取值為1米板寬，按照受彎曲構件的承載能力公式進行計算收拉力鋼筋截面的面積。

計算配筋率。

（二）如若是按照一般梁、柱構件的設計來考慮，就必須要達到的要求，按照相關規定中的要求計算所得為2175平方毫米。

（三）如果是大尺寸的厚板，需要按照國家標準之中的規范pmin===

實際使用配備為每米

由此可見，選用相關的規范來對最小配筋率進行計算，當其承受的內力不發生任何改變的情況下，板厚無論如何的增加，配筋的面積都會保持不變。

結語：

水工結構設計的過程之中，往往會有大體積的構件出現，通過科學的計算方法得到與其結構特點相適應的鋼筋配筋率，設計人員需要通過價值工程的準則來對設計方案進行透徹分析，將節約成本提升價值作為根本目標，將功能的分析作為設計的核心，將系統觀念作為指引的方針，將總體效益作為設計的出發點。切不可追求片面的節約成本，設計中要充分體現出合理的應用，技術要求達到設計標準，提升項目工程的使用功能，合理對經濟效益、設計要求、施工技術進行分配，真正的做到優化配置以得到所預期的設計效果。

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