混凝土結構基本原理在建筑施工中的應用

王澤成

（貴州工程應用技術學院， 貴州 畢節 551700）

1 概述

隨著中國經濟的不斷發展，在一些欠發達地區，也開始逐漸得到開發，同時也出現了大量的工程建設，由于各種原因，這些地區的工程技術人員也出現了大量的缺口，這就導致了一部分的建筑施工技術人員，對施工圖紙的原理理解不夠，實施過程中一切都按圖進行，而為什么要這樣做，卻處于一種模糊狀態，這對我們優化圖紙和及時發現圖紙中不恰當的地方是一個很大的問題。所以，作為一名建筑施工技術員，除了能看懂圖紙和對施工工序的掌握外，還需掌握一些混凝土結構的基本原理，了解結構的受力分析和結構計算的基本方法，以及概念設計的一些思路。這樣，才能對實施的工程建設的受力狀況有一整體認識，也對施工圖中鋼筋的數量、位置及形式有更深層次的理解，這就便于技術人員分析和解決現場出現的問題。

2 混凝土構件受力分析

在多層建筑中，基礎以上主要的受力構件就是梁、板、柱（或墻），只要對這些基本構件的受力和傳力理解清楚，那就知道圖紙中為什么要這樣做了，為現場施工人員理解圖紙和提出一些合理的建議打下基礎。下面就具體構件簡要說明。

2.1 板

板是直接承受豎向荷載的構件，將荷載傳給梁或墻，同時也起到傳遞水平荷載的作用。現以單跨和多跨形式分別討論板的受力。

單跨板：樓蓋沿一個方向受力，由磚墻支承，板的支承條件可按簡支考慮。對支承在次梁上的板，可忽略次梁的彎曲變形，且不考慮支承處節點的剛性和支承寬度，將其視為不動鉸支座[1]。

從簡化后的受力來看，單跨板跨中彎矩最大，支座處彎矩為零，按此，單跨板只需在跨中受拉區配置足夠鋼筋即可，支座處無負彎矩就無需配筋。但實際受力有所差別，原因是在確定計算簡圖過程中，完全忽略了梁（或墻）對板的約束，而實際梁（或墻）會對板有約束并在支座處產生負彎矩，故也需在支座處布置承擔負彎矩的鋼筋，但此處彎矩受板自身剛度和梁（或墻）的約束力大小的影響，不易確定。對此《混凝土結構設計規范》對板面鋼筋提出了鋼筋截面面積、直徑、間距、伸入板內的錨固長度等的構造要求，以防止混凝土板在其非主要受力方向的側邊上由于邊界約束產生一定的負彎矩而導致板面裂縫[2]。

多跨連續板：計算簡圖的確定原理同單跨板，從連續板的受力可看出，在跨中有較大正彎矩，在支座處有較大負彎矩，配置受力鋼筋時，主要由彎矩引起的混凝土構件受拉區配置相應鋼筋，這就充分的利用了混凝土較好的抗壓性能，同時又通過鋼筋較好的抗拉性能來克服了混凝土抗拉較差性能，如跨中正彎矩大，受拉區在底部，在支座處，負彎矩較大，受拉區在頂部。

2.2 梁

梁主要承受由板（或次梁）傳來的荷載，承受截面上通常有彎矩和剪力共同作用，是典型的受彎構件。梁和板的受力基本相同，其區別在于：梁的截面高度一般大于其寬度，而板的截面高度則遠小于其寬度[3]。

計算簡圖的支承可按簡支考慮的單跨梁，支座處負彎矩一般較小，按構造配置相應縱筋就可以了；計算簡圖的支承按框架考慮的單跨梁，除需按跨中彎矩計算配筋外，還得按支座處負彎矩計算配筋，才能保證構件的安全。

支座處較大的剪力也可能導致構件發生斜截面破壞，故必須根據剪力大小進行抗剪驗算，鋼筋混凝土構件中承受剪力的主要是箍筋和彎起鋼筋，圖紙中所指的加密區就是靠近支座的一定范圍內。而彎起鋼筋是在靠近支座附近彎起，縱向鋼筋從底部變換到頂部，彎起鋼筋既減少了底部縱向鋼筋因支座附近彎矩減少而不需要的鋼筋，又增加了頂部因負彎矩而需加設的鋼筋，同時穿過構件因受剪可能發生破壞的斜截面，也提高了斜截面承載力，因此，彎起鋼筋的利用率是較好的。但彎起鋼筋在施工過程中較為不便，同時為增加構件的安全儲備，實際應用中除荷載很大的構件外，一般不設彎起鋼筋。

對多跨連續梁，其彎矩和剪力圖同板受力，需按跨中最大彎矩、支座處最大負彎矩計算縱筋，按支座處最大剪力計算腹筋。同時，在實際使用過程中，活荷載是具有隨機性的，而針對某一截面，并不是滿載時內力最大，因為在不同部位施加活荷載，內力可能出現疊加或抵消的現象，故結構計算時，需考慮的是最不利荷載的組合，以此產生的最大內力進行配置鋼筋。

2.3 柱

柱是承擔由梁傳來豎向的荷載和水平荷載的受力構件。從傳力來看，是板傳到梁，梁在傳到柱，所以柱也是更為重要的受力構件，為進一步提高結構的安全性，設計一般按“強柱弱梁”的理念進行，即在極限荷載下梁先達到屈服強度。

豎向荷載作用下，彎矩水平構件跨中有較大正彎矩、支座有較大負彎矩，豎向構件在節點處有較大彎矩，軸向力為自上而下逐層疊加節點左右的梁端剪力，軸向力自上而下逐層增加。水平風荷載作用下，柱子上下端和梁支座處有較大彎矩、剪力與軸向力自上而下逐層增加，由于風荷載的隨機性，故計算時應分別考慮左右風荷載的影響。

根據以上的受力分析，混凝土連續梁（板）構件主要在跨中有正彎矩和支座有負彎矩，因此，縱向受力鋼筋主要布置在梁（板）跨中底部和支座處頂部，橫向受力鋼筋主要布置在支座附近。柱子除了承受較大軸力外，還需承擔彎矩和剪力，彎矩和剪力在豎向荷載與水平荷載作用下疊加，會在柱子上下端產生較大彎矩和剪力，風荷載而實際發生時可能是左分，也可能是右風，故疊加時應按最不利情況考慮。

3 構造措施

混凝土構件承載力的計算通常只考慮荷載對截面抵抗能力的影響，有些因素，如溫度、混凝土的收縮、徐變等對截面承載力的影響不容易詳細計算。人們在長期實踐經驗的基礎上，總結出一些構造措施，按照這些構造措施，可防止因計算中沒有考慮的因素的影響而造成結構構件的破壞。同時，某些構造措施也是為了使用和施工上的可能和需要而采用的。因此，進行鋼筋混凝土結構和構件設計時，除了要符合計算結果以外，還必須要滿足有關構造要求[3]。構造措施主要有，最小截面要求、最小配筋率要求、鋼筋最小直徑及根數要求、混凝土保護層要求等。

4 結語

對建筑施工技術人員來說，雖然不必像結構設計人員那樣對混凝土結構原理掌握透徹，但懂得混凝土結構基本構件的受力分析及常遇到的構造措施，將對建筑施工現場人員理解圖紙，運用混凝土結構基本原理分析與解決現場遇到的一些問題有很大幫助。