剖析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題與對(duì)策

楊海

【摘要】鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，已在建筑工程特別是住宅類建筑中廣泛應(yīng)用。這類建筑混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工直接關(guān)系到建筑本身的壽命和安全，進(jìn)而影響人民生命和財(cái)產(chǎn)的安全。然而由于各種原因，某些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身不盡合理。本文通過分析住宅類建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要問題，提出了相應(yīng)的對(duì)策，在最后簡(jiǎn)要的介紹了土木工程施工過程中需要注意的事項(xiàng)，對(duì)于優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制施工質(zhì)量、保護(hù)人民安全和經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【關(guān)鍵詞】鋼筋；混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，住宅類建筑

0 前言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民居住條件的改善需求增加，建筑行業(yè)特別是住宅類也隨之迅猛發(fā)展。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因其安全系數(shù)高，抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛使用。[1]但近年時(shí)有施工期結(jié)構(gòu)倒塌事故發(fā)生，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)和細(xì)節(jié)引起越來越多的關(guān)注，本文主要探討住宅類建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的常見問題及對(duì)策。

1 住宅類建筑存在的問題

結(jié)合住宅類建筑中設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)資料，住宅類建筑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中存在的問題主要包括：地基與基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及設(shè)計(jì)中的裂縫等三大類問題，現(xiàn)簡(jiǎn)述如下。

1.1 地基與基礎(chǔ)

1.1.1 地下室

住宅類建筑的地下室具有提高承載力、增加穩(wěn)定性、減小破壞程度的功能，所以很多住宅類建筑工程都有地下室，但在柱下獨(dú)立基礎(chǔ)帶梁板式地下室的設(shè)計(jì)中，存在不重視建筑沉降引起的附加應(yīng)力的影響的現(xiàn)象。在上部荷載影響下，底板與獨(dú)立基礎(chǔ)將會(huì)一起出現(xiàn)下沉。假如不考慮附加應(yīng)力，底板則存在開裂的危險(xiǎn)。如果采用天然地基的話，這種變化尤為明顯。[2]

1.1.2地下水位

在住宅類建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初期如果沒有考慮地下水位的變化給建筑帶來的影響，后期很可能影響建筑工程施工方式及進(jìn)度，直接增加施工成本。

1.1.3 地下室底板和外墻配筋

由于住宅類建筑設(shè)計(jì)本身存在的問題，很多地下室底板和外墻配筋假設(shè)與實(shí)際不一致。有些帶扶壁柱的外墻配筋計(jì)算中，不考慮扶壁柱規(guī)格的差別，以雙向板計(jì)算配筋。扶壁柱也不按照雙向板的荷載傳遞驗(yàn)算，僅按整體分析結(jié)果配筋，這樣外墻水平分布筋過多，豎向受力筋配筋過少、扶壁柱配筋不足。

1.2 上部結(jié)構(gòu)

1.2.1 剪力墻與連梁

在住宅類建筑中，很多采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)的高層建筑結(jié)構(gòu)布置不合理，剪力墻布置有問題，時(shí)常出現(xiàn)單肢剛度過大，這樣應(yīng)力太過集中，一旦損壞影響巨大。有些連梁上搭框架梁或者其剛性設(shè)計(jì)偏大，使其被地震破壞的可能性增大。

1.2.2 梁支座

在住宅類建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，梁和柱子或其它梁接觸的梁支座部分，不可轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣部分不能單純地做固定支座設(shè)計(jì)。當(dāng)剪力墻和框架梁正面垂直相交時(shí)，做鉸接支座設(shè)計(jì)則更為妥當(dāng)。

1.2.3 層間位移角

主要是高層住宅類建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，作為主要的抗側(cè)力構(gòu)件，結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移必須滿足規(guī)范規(guī)定的要求，不能混淆。[3]

1.3裂縫問題

1.3.1結(jié)構(gòu)裂縫

在住宅類建筑中，澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，不同構(gòu)件間剛度不一致，易形成相對(duì)剛度薄弱區(qū)，在這些區(qū)域以及截面突變處，易出現(xiàn)裂縫。

1.3.2溫度裂縫

最常見的裂縫，混凝土隨溫度變化而產(chǎn)生熱脹冷縮，這種裂縫常存在于建筑結(jié)構(gòu)屋面層。

1.3.3構(gòu)造裂縫

引起構(gòu)造裂縫的原因有支架下陷、脫模太早、混凝土養(yǎng)護(hù)不利、混凝土水灰比不正確、模板位置變化、混凝土澆筑時(shí)沒能充分振搗等。

2 住宅類建筑的對(duì)策及施工時(shí)注意事項(xiàng)

根據(jù)以上住宅類建筑設(shè)計(jì)過程中存在的問題，提出的針對(duì)性原則主要有：

（1）依據(jù)具體情況，特別是住宅類建筑，可更多地采用簡(jiǎn)單實(shí)用的結(jié)構(gòu)體系，計(jì)算配筋時(shí)，充分考慮變形及受力的影響。

（2）溫度的變化、材料的變形均會(huì)引起鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的開裂，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過長(zhǎng)、施工不當(dāng)，會(huì)因溫度變化、材料變形引發(fā)應(yīng)力變大，墻體與樓板間產(chǎn)生橫向裂縫，因此初期應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求，合理定制尺寸，并按規(guī)范程序施工，防止或減少裂縫發(fā)生的可能。

（3）針對(duì)結(jié)構(gòu)剛度薄弱處，設(shè)計(jì)時(shí)考慮其形狀和布置的規(guī)則性。具體對(duì)策及注意事項(xiàng)如下：

2.1地基與基礎(chǔ)

2.1.1地下室的設(shè)計(jì)

為防止地下室底板因整體下沉而開裂，設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)總沉降量不大的項(xiàng)目，可對(duì)地下室底板，在持力層間作褥墊處理，減少下沉產(chǎn)生的附加應(yīng)力，或者優(yōu)化地下室底板配筋。具體采用哪種方式，需要綜合考慮各環(huán)節(jié)。

2.1.2地下水位的考慮

要減小乃至排除地下水位變化特別是上漲引起的不便，公認(rèn)最有效的方式是做好建筑本身的基礎(chǔ)防水和排水工作，地下水位季節(jié)性變化較大的區(qū)域，應(yīng)綜合考慮不同水位對(duì)底板的影響，配筋設(shè)計(jì)前求出包絡(luò)圖。室外地坪以下的結(jié)構(gòu)，外輪廓應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單明了，杜絕很多的陰陽角和放坡，或者采用反承臺(tái)法。[4]

2.1.3地下室底板和外墻配筋

除特殊情況按雙向板計(jì)算配筋外，充分考慮變形協(xié)調(diào)條件，外墻配筋按豎向單向板計(jì)算配筋。

2.1.4 天然地基

可考率采用梯形獨(dú)立基礎(chǔ)，獨(dú)立基礎(chǔ)間的拉梁要考慮上腹土重的影響，應(yīng)當(dāng)增大配筋或混凝土強(qiáng)度。這樣既方便后期施工，也能滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求，從而保證工程質(zhì)量。

2.2 上部結(jié)構(gòu)

總則是嚴(yán)格按照現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行的，遵循成熟的設(shè)計(jì)模式和設(shè)計(jì)套路。一是結(jié)構(gòu)嚴(yán)格按照“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)大節(jié)點(diǎn)”的要求進(jìn)行布置；二是梁支座要根據(jù)工程具體情況確定相應(yīng)的形式；三是注意控制層間位移角，保證結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度，避免非結(jié)構(gòu)構(gòu)件被破壞。

2.3 裂縫

針對(duì)容易產(chǎn)生裂縫的部位，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用預(yù)應(yīng)力混凝土。預(yù)埋管線時(shí)，固定管線，管線交叉處應(yīng)用特殊設(shè)計(jì)的接線盒，都可以減少裂縫的產(chǎn)生。施工過程中，注意按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程進(jìn)行，避免因施工工藝、流程不當(dāng)，引起結(jié)構(gòu)裂縫。

3 土木工程施工的注意事項(xiàng)

在住宅類建筑中，施工需求要與鋼筋混凝土建筑物的特征一致。充分考慮豐富的構(gòu)件形式，以滿足實(shí)際需求。明確施工工藝重點(diǎn)，突顯特定工序，進(jìn)而促進(jìn)施工工藝的進(jìn)步，避免簡(jiǎn)單粗放的施工模式。

冬季施工是做好質(zhì)量控制，主要是保持正溫環(huán)境，使混凝土正常凝結(jié)硬化。主要措施有將配比中的用水量降至最低，避免混凝土凍害。粗細(xì)骨料保溫加熱，清除表面凍結(jié)層和冰塊，達(dá)到施工要求?？s短運(yùn)輸罐車的運(yùn)輸時(shí)間和距離，并在外表面加用保溫材料，澆筑前現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫，澆筑時(shí)加快速度，分層澆筑時(shí)控制連續(xù)性等。

4 結(jié)束語

目前我國(guó)建筑大多應(yīng)用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)具有自身的特點(diǎn)及復(fù)雜性，優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度大、延性好、整體性強(qiáng)，缺點(diǎn)是自身重量較大、抗裂性不好、性質(zhì)偏脆。因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工就顯得尤為重要，設(shè)計(jì)人員要充分考慮其自身特性，在設(shè)計(jì)過程中，首先要嚴(yán)格遵循國(guó)家的有關(guān)規(guī)定，其次要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，施工時(shí)要充分考慮各種因素的影響，從而保證建筑既美觀大方又安全耐用。[5] 廣大的專業(yè)技術(shù)人員在這個(gè)過程中，應(yīng)當(dāng)不斷總結(jié)，從而發(fā)揮鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，更好地為住宅類建筑的建設(shè)和改善人民居住條件而服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]董朝旭，吳伸杰. 高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題探討.中華設(shè)計(jì)，2013（7）：104-105.

[2]錢啟軍. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題探討.工業(yè)設(shè)計(jì)，2012（2）：106.

[3]艾立富. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題分析.城市建設(shè)理論研究，2012（36）：80.

[4]張媛. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見問題.江西建材，2013 （3） ：48-49.

[5]蔣樂.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見問題處理方法.建材與裝飾，2007（12）：29-31.