淺談房屋建設中鋼筋混凝土結構設計

陳曉

【摘要】如今房屋建筑中鋼筋混凝土結構的應用越來越多，因此對其結構進行優化設計也日益受到社會各界的觀注，鋼筋混凝土結構的優化能夠有效的增加建筑安全性，同時還能夠在一定程度上改善經濟效益。本片文章主要是筆者根據自己多年的工作經驗，對建筑設計方法進行總結，同時還結合具體的例子做了進一步的分析，希望能夠為建筑的鋼筋混凝土結構進行提供幫助。

【關鍵詞】鋼筋混凝土結構；房屋建筑；設計優化

如今，大部分的房屋建筑其主要結構就是鋼筋混凝土結構，由此可見建筑結構的優化設計就顯得更加重要。由于當前的房屋結構大都是鋼筋混凝土結構，因此當前對其結構和施工也有相關的要求.因此在進行建筑施工的過程中必須要嚴格按照政策和規范的要求對混凝土結構進行設計和施工。本篇文章主要是筆者根據自身在這一方面的多年經驗，總結了在房屋鋼筋混凝土框架結構設計過程中的個人體會，希望能夠為同行提供必要的參考。

1鋼筋混凝土建筑結構的基本原理

鋼筋混凝土建筑結構根據其意思來看就是指利用鋼筋來對混凝土進行增強的一種建筑結構。鋼筋混凝土結構則是建筑中主要的承重構件，其最主要的就是薄殼結構、使用滑模等。混凝土結構其特點就是耐久、牢固而且具有非常好的防火效果，而且通過與鋼結構對比來看其成本更加低廉。建筑的鋼筋混凝土構件主要是利用提前制做好的鋼筋混凝土構件在施工現場進行拼裝的結構，利用這種結構其特點就是壓力由混凝土來承受。這種結構的主要原理就是通過將適量的鋼筋加入到混凝土中，由鋼筋來承受混凝土受拉區的拉力，而形成的一種混合材料。鋼筋混凝土中混凝土的收縮能夠增加鋼筋之間的摩擦力進而增加結構之間的牢固性；鋼筋的錨固力可以通過在鋼筋的端部增加彎鉤或焊短鋼筋等方式來實現；在混凝土和鋼筋的接觸面會產生一定的膠結力；混凝土和鋼筋表面會產生一定的機械咬合。這些都在一定程度上增加了結構的穩固性。

2房屋鋼筋混凝土建筑結構設計要求

根據前面筆者所介紹的，由于當前對于房屋的結構設計中多采用鋼筋混凝土結構，而且如今多數的設計者無法對設計政策和相關的規范達成一致的理解，另外加上每個設計者的工作經驗也是有很大差異的，因此就會導致房屋鋼筋混凝土結構出現設計問題無法形成一致的意見，因此在遇到混凝土結構出現問題是也就會采取不同的處理措施，雖然措施有很多種當時必須要將建筑設計的最基本要求，也對穩定性做出充分的考慮。進行房屋的抗震設計時需要進行謹慎開率的就是房屋高寬的比例，其中最難處理的就是由于地震所產生的傾覆力矩、拉力以及壓力。筆者根據自身進些年以來的建筑結構設計經驗，做出了如下幾點總結：首先要保證房屋安全可靠度能夠達到鋼筋混凝土結構有關規范的要求；其次所使用的施工工藝和施工機械滿足建筑施工要求，最后則是房屋使用功能的實現。

3優化鋼筋混凝土結構設計方法

3.1結構計算方法

傳統的結構設計過程中，通常是根據進行對建筑結構體系以及所需的構件截面大小進行假設，之后在進行計算和分析，通過不斷地校核讓其滿足要求，傳統的設計方法有很大程度的被動性。雖然進行優化設計時事先也要做出假設，但是所要達到的目的是完全不同的，而且其進行分析時所使用的方法也是截然不同的，優化設計做好假設后，還需要按照特定方法進行反復的調整，最終使得設計方案達到最優。構件尺寸的確定在傳統設計過程中首先是憑經驗進行確定，然后對其強度做出驗算。但是優化設計過程中則是對構件的界面大小和布置方式做好配筋計算，而且在這個過程中還要進行經濟比對，從而達到最優化的設計和施工方案，這樣既能夠保證結構的穩固性而且能夠實現成本的節約。

3.2簡化傳力路線設計

通常，結構設計時所確定的傳力路線越直接，而且最短，其結構效能則會越高，而且還能夠節省建材。在抗震結構設計時，要按照《抗震規范》（GB50011- 2001）中所規定的要求進行結構設計，如果所要建設的居民樓不超過25米且是八層以下，除此之外其地基的受力層范圍中沒有軟弱粘性土層，則無需驗算抗震承載力。

3.3合理進行構造設計

通常設計者按照鋼筋混凝土的最低要求規范進行結構設計。譬如：通常設計者要按照最小的配筋率對建筑構造進行鋼筋配置，因此配筋就不需要進行提高；直徑較大的鋼筋無需進行加長，可以通過進行焊接或者機械連接的方式來實現連接，并且還要按照規范要求對其搭接和錨固的長短進行計算；如果剪力墻中有短肢剪力墻存在時，則不需要對其抗震等級進行整體提高，只提高短肢剪力墻的抗震等級即可；無需在荷載較大的主次梁交匯處進行吊筋處理。

3.4碳纖維加固法

通常將壓條均勻的設置在碳纖維片材的延伸范圍之內，在延伸長度的兩端也要各設置一道。滿足壓條寬度大于固碳纖維布條帶寬度的一半，且其厚度也要大于固碳纖維布厚度的一半。如果碳纖維布延伸度無法滿足規范要求的一半時，則可進行附加機械錨的方式進行加固。

碳纖維加固法則是比較有效地對混凝土結構進行加固的措施，主要是在需要加固的構建表面粘貼通過改性環氧樹脂處理的具有高強度的碳纖維織物等來增強結構的受力性能。但是其受環境溫度的影響較大，而且還必須要進行有效的處理以及防護。如果防護措施不當，則會導致人為破壞，甚至會引發火災。

3.5選用性價比高的材料

優化設計的另一個重要方面則是選用合適的材料，在進行墻體材料選擇時，首先需要對各種材料的性價進行對比，而且還要對其所造成的主體結構以及對地基基礎的影響進行全面的分析。

（1）混凝土的選用。通常所使用的混凝土其每增加一級強度，其單價就會相應的提高6%左右；剪力墻的軸壓比以及立柱的壓力會明顯的受到混凝土強度的影響，在材料選取時則優先考慮強度較高的混凝土；混凝土強度對于梁的承載力影響比較小，因此選用強度較低混凝土就可以滿足要求；混凝土強度的增加在一定程度上也增加了樓板承載力，但是這也要求較高的配筋比，強度較高的混凝土容易造成樓板的開裂，故樓板選用低強度混凝土是比較合適的。

如今在機構設計過程中對混凝土的強度等級劃分有了普遍的認識：保持梁板與墻柱的強度不大于兩級；目前新的規范已將這一要求去除，也即梁板的混凝土強度不必根據墻柱強度的增加而變化；雖然新規范對傳統規范進行了改變但是必須要采取有效措施確保高低等級交界區混凝土密實度。

在進行實際的施工時，選擇混凝土應該對以下幾點進行注意：①可以將C25～C30的混凝土用于普通梁板結構中；②按照軸壓比來對墻柱混凝土強度進行有效控制，盡量將軸壓比向規定上限進行提高，因此就需要強度較高的混凝土，除此之外還要選用豎向構件進行配筋；③對于較高的建筑則根據要求選用強度不同的混凝土。

（2）鋼筋的選用。鋼筋的選取也要遵循一定的規范，而且還要做好性價比分析，只有這樣才能夠保證鋼筋混凝土的質量。HRB400鋼筋則是進行構建配筋強度控制時首選的。如果構件按照最小配來進行配筋控制時則需要根據混凝土強度確定鋼筋型號，HRB400 鋼筋則是在混凝土的強度大于 C30 時優先選用，但是當混凝土強度較小時則可選用HRB335的鋼筋。

總而言之，鋼筋混凝土結構是當前房屋建造和施工的最基本的建筑骨架，因此其設計是否合理在很大程度上會影響工程的質量，這也是業主最關心的方面。所以，在對房屋的鋼筋混凝土結構進行設計時，設計者要提高質量意識，同時還要有效的對組織機構做好管理和控制，時刻將質量作為重點，明確個部門和人員的責任，從而嚴格按照規定和規范的要求進行工作，保證施工質量。