淺談鋼筋混凝土結構設計要點

■朱志新

江西省崇仁縣建設局

1 鋼筋混凝土結構設計基本要求

1.1 安全性。指結構要能承受正常使用、正常施工時可能出現的各種荷載。在出現預定的偶然荷載時，主體結構要保持穩(wěn)定、堅固。例如：直接作用在結構上的荷載以及溫度變化、支座沉陷、撞擊、地震擊等偶然事件，當發(fā)生這些作用時，以及在發(fā)生之后，建筑結構要保持整體的穩(wěn)定性。

1.2 適用性。指鋼筋混凝土結構保證在一定時間內功能的長久實現，這樣就可以保證高層建筑整體的使用要求，也可以保障鋼筋混凝土結構對于裂縫、撞擊、地震、形變等各種影響因素的抵御能力。

1.3 耐久性。鋼筋混凝土結構設計過程中要有年限上的考慮，要在規(guī)定的年限上實現高層建筑的穩(wěn)定以及鋼筋混凝土結構的功能連續(xù)，形成有益于實現設計目標的耐久性基礎。

安全性、適用性及耐久性，稱為結構的可靠性，也稱為結構最基本的功能要求。在結構設計中，一定要正確處理結構的可靠性和經濟性之間的矛盾，使結構設計既安全可靠又經濟合理。

2 鋼筋混凝土結構設計中需要考慮的要點

2.1 鋼筋混凝土結構裂縫形成的原因有很多種因素，但就目前而言鋼筋混凝土裂縫形成的原因主要歸為以下幾類：

2.1.1 結構裂縫：結構裂縫是鋼筋混凝結構中較為常見的一種裂縫形式。由于結構當中不同構件之間所產生的應力有所不同，因此在應力和剛度較為薄弱的區(qū)域，通常是在結構的截面處，較容易出現結構裂縫。如建筑物墻角處及鋼筋混凝土樓板的板端處。

2.1.2 溫度收縮裂縫：溫度收縮裂縫是一種建筑最常見的裂縫，主要是由于結構的溫度變形及材料的收縮變形受阻及應力超標所致。

2.1.3 地基不均勻沉降產生的裂縫：由于地基沉降不均勻使上部結構產生附加應力，導致樓板裂縫。不均勻沉降產生的裂縫多屬貫穿性裂縫，其走向與沉降情況有關。

2.1.4 使用商品混凝土引起的收縮裂縫：商品混凝土由于采用泵送，混凝土的流動性要好，因此一般商品混凝土的坍落度都較大，水灰比較大，如保證水灰比則要增加水泥用量，這樣就使混凝土在硬化階段出現收縮裂縫。

2.1.5 施工原因引起混凝土樓板裂縫：養(yǎng)護不到位，強制性規(guī)范要求混凝土養(yǎng)護要覆蓋并澆水，現在大多數不覆蓋，澆水也不能保證經常性濕潤。

2.2 鋼筋混凝土結構的平面設計

鋼筋混凝土結構設計無特殊要求，則要盡量選用形狀規(guī)則而簡單的平面布置結構，以此合理分布承載力和剛度，并弱化風力影響。如對于高層建筑而言，不適宜將其設計為細腰形或角部重疊式的平面圖形，而且出于對扭轉的考慮，必須將豎向構件水平和層間最大位移控制在該樓層平均位移值的1.2倍和1.5倍之內；對于必須設計的框架結構防震縫，其縫寬、高度通常分別大于100mm和小于15m；若防震縫兩側具有不同的房屋高度，則要根據低高度房屋確定縫寬。

2.3 鋼筋混凝土結構設計中的抗震

地震作用具有較強的復雜性和隨機性，要求在強烈地震作用下建筑物結構仍保持在彈性狀態(tài)，而不發(fā)生破壞這是很不實際的，既安全又經濟的抗震設計是允許在強烈地震作用下不致于破壞嚴重，但建筑物并不會倒塌。由此可見，抗震設計的特點是依靠彈塑性變形的方式消耗地震能量，而建筑抗震設計也是根據這一原理展開的，達到的效果就是在遇到震級高于城市設防烈度的強震時而不至于倒塌。

3 解決鋼筋混凝土結構設計要點問題的措施

3.1 對于鋼筋混凝土的裂縫問題可以采用以下措施

3.1.1 承載力、質量、剛度在結構上，而且在平面內和沿高度應對稱、均勻且連續(xù)分布，還要注意應力鋼筋的間距，因地制宜，應力集中要避免。

3.1.2 由于各地區(qū)的溫差以及混凝土不同的收縮應力出現裂紋狀況的概率不相同，要求我們在結構設計中必須對梁柱配筋進行調整。比如：長向板鋼筋，需要雙層設置，還要加強中部區(qū)域的梁板配筋;對于兩側的梁柱，特別要加強邊跨的柱配筋，以此抵抗溫度引起的應力，超長結構在角部很容易產生扭轉效應，所以在設計中，要加強角部結構。

3.1.3 提高混凝土的強度，來防止混凝土過早的剪切破壞，以及混凝土壓碎和鋼筋錨固滑移等脆性破壞。

3.2 對于鋼筋混凝土結構設計中的平面設計可以采用如下改進措施

為了避免由于水平荷載和扭轉作用的建筑物破壞，結構和布局應在結構設計合理的前提下，盡可能使建筑達到三心合一的目的。在水平荷載作用下，高層建筑扭轉功能取決于質量分布。在某些情況下，街道景觀的要求和限制，城市規(guī)劃的高層建筑，不使用簡單的平面結構，不規(guī)則的平面形成L形、T形、十字形等復雜形狀，在突出部分的寬度和厚度比的控制范圍規(guī)范允許的布局結構。在水平荷載作用下，高層建筑扭轉功能取決于質量分布。為了減少結構的扭轉振動，應使建筑平面盡可能采用正方形、矩形、圓形、多邊形等簡單形式。

3.3 對于鋼筋混凝土結構設計中的抗震問題可以采用以下措施

3.3.1 盡可能設置多道抗震防線。布置超靜定結構以及延性較高的耗能構件，對于靜定結構部位、關鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)，需要加強。

3.3.2 在結構中要做到連接整體性，牢固連接各個結構單元，不同的結構單元要徹底分開。

3.3.3 限制軸壓比與縱筋最大配筋率合理的受力過程可明顯提高構件延性，為實現受拉鋼筋的屈服先與受壓區(qū)混凝土壓碎的破壞形態(tài)，以提高塑性鉸區(qū)域的轉動能力，規(guī)范限制軸壓比與縱筋最大配筋率，同時對混凝土受壓區(qū)高度也提出相應要求。

3.3.4 不要盲目地增加配筋，因為某個部分結構設計承載力超強或者不足，都有可能造成結構的相對薄弱，對于梁端、柱端以及抗震墻的加強部位，應當減少配置鋼筋，當然前提是受彎配筋要滿足承載力和抗震構造的要求。

鋼筋混凝土結構設計的質量關系到整個工程的最終質量，關系到人民財產的安全，所以對于結構設計人員，責任重大。因此，在進行鋼筋混凝土結構設計時，一定要嚴格遵守相關的規(guī)范、法規(guī)，并根據工程項目的實際情況及要求，做出科學的、合理的設計，這樣才能提高工程質量。