鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見問題及分析

李宇軒

（太原市建筑設(shè)計研究院，山西 太原 030000）

近年來，工程項目出現(xiàn)意外事故較多，對于整個行業(yè)來說社會影響是巨大的，也阻礙了企業(yè)的發(fā)展。規(guī)劃考慮不合理，工程設(shè)計考慮不周全，施工方式不正確等是導(dǎo)致這些事故發(fā)生的原因。鋼筋混凝土的優(yōu)點是方便就地取材，耐久性、耐火性好，整體性好，可塑性好。但是也不能忽視它存在的缺點：自重大，抗拉強度較低、易裂，施工受季節(jié)影響大，補強修復(fù)困難等。以下是鋼筋混凝土在結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的常見問題和解決方法。

1 常見問題

1.1 地基、基礎(chǔ)設(shè)計

地基、基礎(chǔ)設(shè)計常見的問題有以下兩方面：地基設(shè)計和基礎(chǔ)設(shè)計。地基設(shè)計中常見的問題主要是墻體開裂、建筑物下沉過大、地基滑動等。基礎(chǔ)設(shè)計中常見的問題主要是穩(wěn)定性驗算問題、液化土層計算問題、布樁計算問題等。這里我們著重探討建筑物下沉過大和穩(wěn)定性驗算兩個問題。建筑物沉降可分為均勻沉降和不均勻沉降，場地的地質(zhì)條件與水文條件、設(shè)計方案與施工方法都是對建筑物沉降產(chǎn)生影響的主要因素。在設(shè)計中，由于建設(shè)經(jīng)驗不足或者考慮問題不周，建筑物本身自重過大，基礎(chǔ)底的應(yīng)力超過了地基承載力，導(dǎo)致地基土發(fā)生剪切破壞，發(fā)生沉降，導(dǎo)致鋼筋混凝土發(fā)生下沉，直接關(guān)乎建筑整體安全。此外，地基土下有軟弱下臥層，附加應(yīng)力導(dǎo)致軟弱下臥層發(fā)生破壞，從而引起地基下陷；后做相鄰建筑物基礎(chǔ)傳遞的附加應(yīng)力導(dǎo)致地基土發(fā)生破壞，原因是兩建筑物距離太近，基礎(chǔ)應(yīng)力有擴散角等等都是導(dǎo)致地基發(fā)生沉降的原因。因此，設(shè)計人員應(yīng)完善理論知識，擴充知識儲備。鋼筋混凝土地基承載力不足，往往是工作人員缺乏專業(yè)性技術(shù)導(dǎo)致，最終給建筑整體帶來不可估量的后果，由于地理位置，降水深度，土壤地質(zhì)條件的影響，加上設(shè)計人員細節(jié)問題缺乏重視，對地勘報告沒有充分的掌握、理解，沒有正確預(yù)估土地的承受力度，使混凝土承載能力的問題得不到良好的解決，上部傳下來的力過大導(dǎo)致土地區(qū)位下降，從而使整個建筑失穩(wěn)傾斜。

1.2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

地基、基礎(chǔ)設(shè)計的目的是為上部結(jié)構(gòu)提供可靠的平臺，上部結(jié)構(gòu)的剛度與荷載是地基、基礎(chǔ)設(shè)計的重要依據(jù)。上部結(jié)構(gòu)的主要問題體現(xiàn)在沒有考慮上部的均勻受力、抗震因素帶來的影響。以青海玉樹地震為例，在設(shè)計初期，設(shè)計師沒有考慮抗震因素，因此，當(dāng)?shù)卣饋砼R時，房屋結(jié)構(gòu)無法阻擋地震帶來的強大壓力，使房屋加速坍塌，造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟財產(chǎn)損失。地震作用具有較強的隨機性和復(fù)雜性，需要在強烈地震作用下，結(jié)構(gòu)仍然保持在彈性狀態(tài)，且不發(fā)生破壞，是很不現(xiàn)實的。另外，在整個框架結(jié)構(gòu)中，不同部位的構(gòu)件對于抗震能力和受壓、受剪能力都有不同的要求，設(shè)計人員若不遵從地區(qū)的規(guī)范、要求，無形之中就會得到對整體不利的結(jié)果。此外，由于氣溫變化幅度較大，混凝土內(nèi)外結(jié)構(gòu)受到溫度而發(fā)生性質(zhì)上的改變，再加上荷載考慮不足，地基沉降不均勻，施工工藝等問題，使結(jié)構(gòu)梁、板、柱等構(gòu)件發(fā)生裂縫。混凝土勻質(zhì)性沒有達到要求也是重要的因素之一：在混凝土的拌合，運輸，澆筑和振搗過程中，由于材料本身性質(zhì)的影響，容易產(chǎn)生離析等不利情況，這對混凝土是不利的；同時，在攪拌途中產(chǎn)生的氣泡發(fā)生物理反應(yīng)，導(dǎo)致氣泡固化，從而產(chǎn)生裂縫。

2 解決方法

2.1 地基、基礎(chǔ)設(shè)計

良好的開端是成功的一半，高樓的建立需要穩(wěn)健的地基，在行業(yè)中，工程的質(zhì)量安全始終是放在首位的，首先要確保地基的承載力符合要求，科學(xué)設(shè)計，合理規(guī)劃，必須根據(jù)建筑物的用途和等級、構(gòu)件布置和結(jié)構(gòu)形式，充分考慮建筑場地和地基基礎(chǔ)條件，結(jié)合施工條件以及工期、造價等各方面的要求，合理選擇地基基礎(chǔ)設(shè)計方案。一般來說結(jié)構(gòu)方面可以采取以下措施來解決地基不均勻沉降的問題：一、減輕建筑物自重，選用輕質(zhì)高強度墻體材料，采用架空地板代替室內(nèi)填土，設(shè)置地下室或半地下室，采用覆土少，自重輕的基礎(chǔ)形式；二、加強建筑物的剛度和強度，在砌體承重結(jié)構(gòu)的房屋中，當(dāng)?shù)鼗l(fā)生不均勻變形時，墻身是主要受力構(gòu)件，它應(yīng)具有相當(dāng)?shù)哪芰σ缘挚沟鼗痪鶆蜃冃危裕侠聿贾脡w也十分重要。在加強建筑物整體剛度和強度方面，合理的設(shè)置圈梁和構(gòu)造柱是砌體承重結(jié)構(gòu)中較常用的辦法，它可使抗剪、抗拉能力均較低的砌體較好的成為一個整體，在相當(dāng)程度上可以防止或減少墻體裂縫。三、對于建筑物體系復(fù)雜、荷載差異較大的框架結(jié)構(gòu)，可加強基礎(chǔ)整體剛度，如采用箱基、樁基、厚筏板等，以減少不均勻沉降。一般來說，天然地基上的淺基礎(chǔ)便于施工，工期短，造價低。如能滿足地基的強度和變形要求，宜首先選用。合理控制鋼筋的數(shù)量和混凝土量，確保地基的承載能力滿足要求，通過計算、驗算使整個地基基礎(chǔ)的承受力控制在合理范圍內(nèi)，[1]應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合，采用相應(yīng)的分項系數(shù)。合理的進行地基承載力驗算、持力層承載力驗算、軟弱下臥層驗算等都是基礎(chǔ)穩(wěn)定性驗算的內(nèi)容。降水量不均勻會導(dǎo)致水面的上升，水的大量進入導(dǎo)致水位增大，水壓也會侵蝕底板，造成底板不穩(wěn)定。因此，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)實地情況經(jīng)過計算、分析，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蜃兓约暗乩憝h(huán)境，準(zhǔn)確的將地基的受力布置均勻、合理[2]。

2.2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

對于上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，一定要根據(jù)實際情況，避免受力過重導(dǎo)致建筑損毀，造成無法挽回的后果。在實際施工過程中，對于上部結(jié)構(gòu)的框架墻來說，首先應(yīng)根據(jù)方案、施工圖，結(jié)合施工過程中遇到的問題，采取合適的上部設(shè)計結(jié)構(gòu)，通過荷載、構(gòu)件、內(nèi)力計算，得到計算結(jié)果來最終確定構(gòu)件布置、配筋；根據(jù)規(guī)范的要求來確定構(gòu)件的構(gòu)造措施。與此同時，也應(yīng)適當(dāng)?shù)脑黾诱w對各個方面所帶來的不利影響，從而保證鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，應(yīng)通過計算分析，合理的荷載布置，明確受力關(guān)系，確保梁、板、墻、柱的受力均勻穩(wěn)定[3]。

在剪力墻設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際需求計算墻體高度以及強弱彎曲度；要增加與墻體的連結(jié)，使整體性得到統(tǒng)一；還要確保工程效果可以達到抗震的性能；在設(shè)計過程中避開框架變形現(xiàn)象。對于上部結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)根據(jù)工程項目的實際情況確定施工方法，以最大程度的滿足客戶的需求。舉例來說，在計算墻體時，根據(jù)規(guī)則要求，普通剪力墻的橫截面高度和厚度的比結(jié)果應(yīng)大于8，短肢剪力墻墻面橫截面高度和厚度之比宜大于4小于8，且厚度應(yīng)不大于300毫米。墻體的高厚比例不同，所需的材料也完全不同，墻體的耐受力性能也不同，剪力墻是最特殊的墻體，鋼筋的含量也不同。不可因為降低成本而偷工減料。剪力墻損壞程度極高，損壞一旦發(fā)生，就會造成無法挽回的后果。

在進行鋼筋混凝土的整體設(shè)計中，應(yīng)重視規(guī)范，規(guī)程和圖集的硬性要求，減少撓度不夠或裂縫的出現(xiàn)。結(jié)構(gòu)裂縫應(yīng)采用以下技術(shù)手段：一、通過卸載方法減輕墻體荷載：對由于荷載過大，砌體強度低，已經(jīng)產(chǎn)生裂縫的墻體，可以采用此方法；或在其頂部砌體內(nèi)增設(shè)鋼筋混凝土梁來承擔(dān)上部荷載。二、結(jié)構(gòu)加固補強法：對于荷載較大，砌體截面尺寸較小，承載力不足并已產(chǎn)生裂縫的墻體，可在不損害主體結(jié)構(gòu)的情況下適當(dāng)加大截面尺寸，以提高其承載能力，這種方法也可以起到相應(yīng)的效果。因此，設(shè)計人員要適當(dāng)?shù)恼{(diào)控裂縫出現(xiàn)的程度，把裂縫范圍控制在合理范圍之內(nèi)。房屋的四個角落以及房頂最容易出現(xiàn)裂縫，設(shè)計者應(yīng)將注意力多放在這些特殊和敏感的部位，解決這些問題的辦法之一就是，在裂縫出現(xiàn)的區(qū)域，將同等比例和型號的混凝土澆灌進去，提高工程質(zhì)量，保持入模混凝土的濕度，保證施工工藝流程的正確性。完善整體的美觀性[4]。

3 結(jié)束語

鋼筋混凝土具有一系列的優(yōu)點，比如耐受力強，較高的舒適度，整體的美觀性等，在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用程度較為廣泛。同時，它也有不可忽視的缺點，比如不抗裂以及性能配置不高等，因此，在設(shè)計過程中，應(yīng)注意這些缺點，及時找到補救措施，具體問題具體分析，提前做好應(yīng)對措施，科學(xué)利用鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)特點，將其優(yōu)勢發(fā)揮到極致，避免其缺點帶來的影響。同時結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在工作中應(yīng)多學(xué)習(xí)借鑒成功的案例，提高能力，改進理念，從而使細節(jié)得到完善，結(jié)構(gòu)更加合理，確保工程的質(zhì)量，為祖國和社會的發(fā)展貢獻力量。