基于鋼筋混凝土的結構設計論述

祖勇

[摘 要]實際上，對于鋼筋混凝土結構設計的相關規定只是對限定值和建議取值提出設定，其他的則是給予相應的概念設計范圍，在進行結構設計時要根據工程的實際情況進行，如果做不到這些將會導致鋼筋混凝土結構設計中出現誤差，甚至還會造成不可改變的后果。該文主要針對當前鋼筋混凝土結構設計過程中常見的問題做出了全面的分析，同時還提出了相應的完善對策，希望能夠為鋼筋混凝土結構設計提供有力的參考與借鑒。

[關鍵詞]鋼筋混凝土；結構設計；規范；概念設計；問題

中圖分類號：TU973.12 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）18-0220-01

1、鋼筋混凝土柱的結構設計

1.1 鋼筋混凝土柱的截面設計

一般在對鋼筋混凝土結構進行設計時，首先需要按照至下而上的順序對截面尺寸進行調整，通常框架結構的柱按照這一順序變化比較合理，此外，還應創建合理的柱模板，柱斷面變化次數不宜太多，柱斷面變小也不宜設在同一層，以節約投資，使設計更合理。除了柱截面變小與混凝土強度降低宜設在不同層外，而且柱截面變小劇烈。否則抗側剛度減少較多，對抗震不利。柱截面尺寸減小的間隔層數為四層，如果間隔太疏又起不到節約投資、降低造價的目的；太密會造成模板浪費、施工不便。每次每側減小以150mm為宜，減得過多會導致結構豎向剛度變化異常。例如柱截面從550@550變為450@450，柱的線剛度會減少了60%左右，對于純框架結構其抗側剛度就減小過多。如果柱截面變化過大時應將柱分批在不同樓層進行截面變小。同時鋼筋混凝土柱截面的最小尺寸應符合相關規定。

1.2 鋼筋混凝土柱箍筋的肢距設計

根據混凝土結構設計的有關規定可以看出，在對鋼筋混凝土柱加密區的箍筋內箍筋肢距進行設計時，要保證一級抗震等級不能超出二十厘米，二三級抗震等級則不能超出二十五厘米，同時保證箍筋直徑在二十倍中的較大值；四級抗震等級不宜大于三十厘米。按一般的理解，箍筋肢距應為每肢箍筋的水平距離。本文作者對箍筋肢距的解釋為鋼筋混凝土柱縱向鋼筋的箍筋拉接點的距離，這樣不僅可以順利對柱鋼筋的拉接還便于施工的要求。而不少設計人員在設計時將箍筋肢距一律按均勻分布且小于二十厘米，導致混凝土澆搗困難，必須使用導管，將混凝土引導到根部，是不能讓其從高處直接墜落的，然后逐漸向上澆灌。如果箍筋肢距過小，將無法使用導管。

2、關于梁的結構設計

梁的截面高度是由撓度與配筋控制其下限值，由裂縫允許值控制上限值。設計中很多人取較大的梁截面以保證撓度滿足要求。但大截面低配筋率梁對抗裂并不利，經過適當配筋調整，裂縫寬度能勉強地滿足要求，其計算裂縫寬度很小，然而這種梁出現裂縫的可能性較大。

2.1 鋼筋混凝土梁側的縱向鋼筋設計應該注意的問題

根據相關要求我們可以發現，梁腹板的高度大于45cm時，梁的兩個側面設計應該滿足縱向構造要求，縱向構造鋼筋之間的距離需要保持在20cm以內，每一側的截面面積應該大于或等于腹板界面的0.1%，鋼筋混凝土梁側縱向鋼筋的直徑一般為十五厘米左右。在鋼筋混凝土結構的實際設計中，常會遇到鋼筋混凝土梁側抗扭縱筋很大，對上述情況應在計算上做合理的調整，由于電算設計時候的抗扭縱筋面積較大。對跨度較大的鋼筋混凝土次梁支承于主梁上時，鋼筋混凝土次梁的支承端會對主梁產生較大的扭矩，在電算程序中鋼筋混凝土次梁的端支座為絞接造成的。目前電算程序在結構構件計算時尚未考慮現澆樓板對鋼筋混凝土梁扭轉影響，必須需要人為地給程序一個梁扭矩折減系數，合理選擇鋼筋混凝土梁扭矩折減系數是必要的。調整后計算出來的鋼筋混凝土梁的抗扭縱筋面積會很大，必須保證箍筋的配筋率滿足規范的規定。

2.2 針對強柱弱梁的結構設計

強柱弱梁的概念最早是在抗震設計中提出的，鋼筋混凝土柱的結構設計直接關系著整個建筑物的安全性能，因此我們需要減少鋼筋混凝土梁的破壞。強柱弱梁設計理念一定要將這一概念設計貫徹下去。嚴格控制鋼筋混凝土柱軸壓比，筆者認為軸壓比不宜過大，且我們對柱斷面及配筋設置時應分部位處理，建議適當加強角柱、邊柱的配筋，所有鋼筋混凝土柱建議縱筋均不宜小于20mm，同時應該全柱通長加密箍筋，且配箍率滿足規范要求，矩形截面柱對稱配筋。而對梁配筋則建議應配足梁中部筋，以使地震作用下梁鉸機制的形成，避免柱比梁先屈服，使鋼筋混凝土梁端能先形成塑性鉸，使柱端受彎承載力比梁端的實際受彎承載力大。

3、關于基礎的結構設計

在整個建筑工程開展過程中影響工程造價及施工質量的主要因素就是地基基礎，這是在工程設計過程中相關人員十分重視的結構設計內容，由于地基設計的好與壞直接關系到后期設計工作的有序開展，還可能會造成無法彌補的損失。所以，在進行地基基礎設計時，在地基基礎設計中要注意地方性規范的學習。避免對整個結構設計或后期設計工作造成較大的影響。因此在基礎設計時，應充分重視工程當地的規定要求，最好能參考鄰近已建建筑物設計經驗，可使基礎設計更加經濟、合理。如某綜合樓工程，抗震設防烈度為8度，建筑總高度100m，采用框架核心筒結構，基礎設計采用筏板基礎。在利用程序計算時，主樓下的筏板板厚達到3m，配筋量大。規范基礎沖切計算也未考慮基礎底板下土的影響，在參考類似工程經驗后，設計基礎筏板厚度定為2.1m，使筏板厚度減少近30%。

3.1 基礎的最低混凝土強度等級

有關規定中提到建筑地基的擴展基礎混凝土強度等級不應低于C20，規范還規定基礎的最低混凝土強度等級二a類為C25，二b 類為C30。規定高層建筑基礎的混凝土強度等級不宜低于C30。

3.2 基礎的最小配筋率

墻下鋼筋混凝土條形基礎和柱下鋼筋混凝土獨立基礎的最小配筋率如何確定存在分歧。混凝土結構設計相關規定了受彎構件的最小配筋百分率的值；而建筑地基基礎設計中規定：基礎底板的配筋，應按抗彎計算確定。

4、結語

設計是一個工程開展的最初環節，同時也是最關鍵的環節，直接關系到之后各個環節的落實，鋼筋混凝土結構設計也是如此。如果在設計過程中有任何的參數選擇失誤都會給整個設計帶來影響，嚴重的甚至無法彌補。該文重點針對鋼筋混凝土結構設計中常見的問題進行了分析，并在此基礎上提出了一些建議。在今后的鋼筋混凝土結構設計過程中，經常鋼筋混凝土結構總結設計的經驗，使設計更經濟、合理。

參考文獻：

[1] 混凝土結構設計規范GB50010-2010.中國建筑工業出版社.2010.

[2] 建筑抗震設計規范GB50011-2010.中國建筑工業出版社.2010.

[3] 建筑地基基礎設計規范GB50007-2011.中國建筑工業出版社.2011.