关于混凝土建筑结构设计的探讨

摘要：本文结合实际分析了混凝土结构设计存在的问题，提出了相应的对策，供大家参考。

关键词：混凝土；结构设计；存在问题；对策

中图分类号：TU7文献标识码：A 文章编号：

钢筋混凝土作为结构材料在工业文明的潮流下广泛得到应用，因为其本身的材料特性优于其他结构材料而在房屋建筑和土木工程中也得到空前的应用和发展，而后相继在材料、设计方法、制作工艺、施工技术等方面也大显身手。目前，随着我国经济的飞速发展,城市面貌日新月异,一栋栋高楼大厦拔地而起。混凝土也已经成为我国工程建设中最主要的结构材料之一。随着我国建筑业的迅猛发展，随之建筑功能的不断丰富,新颖的造型,致使工程设计越来越复杂,但目前的设计周期普遍偏短,也使设计文件中普遍存在某些质量问题,因而在混凝土结构设计过程中，一些影响混凝土质量的问题必须引起工程设计人员的重视。

1 建筑物地基设计过程中存在的问题

1.1 地下室底板和外墙配筋计算时, 往往假设条件与实际情况不符。例如地下室外墙配筋计算:有的工程外墙配筋计算中,凡外墙带扶壁柱的,不区别扶壁柱尺寸大小,一律按双向板计算配筋,而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋,又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理分析,其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。建议:除了垂直于外墙方向有钢筋砼内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大(如高层建筑外框架柱)之间外墙板块按双向板计算配筋外,其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。

1.2 天然地基锥体独立基础设计问题, 有的基础设计锥体斜面坡度大于1:3,该锥体部分砼很难振捣密实,现场施工往往是砼自然堆上,采用铲子或抹灰刀拍捣成形,其锥体部分的砼很难达到设计强度要求。因此建议优先采用阶梯形独立基础,利于施工,才能更好地保证施工质量。

1.3 柱下独立基础之间的拉梁, 如同时又是首层维护墙的承重梁的时候,不应该再简单地按拉梁进行设计。而且在考虑荷载时,要考虑梁上皮以上土扩散角之内的土重。

1.4 现在不论是在城市建筑中还是农村建筑中基本都会有地下室，而在地下室的设计问题上容易让设计者们忽略随着时间的增长楼体下沉所引起的附加应力对地下室的影响，特别是柱下独立基础带梁板式的地下室的地板设计。在实际生活中地下室的地板以及柱下独立基础一旦受到整个楼体的负荷作用就会出现变形下沉。在地下室的设计中如果没有考虑到楼体的下沉问题，那么一旦发生下沉就有可能造成地下室地板因不能承受如此大的压力而开裂。特别是那种采用天然地基的建筑物，影响将更大。对于那些不会产生太多下沉量的工程可以采用在地板和受力层之间采用褥垫处理。

1.5 在建筑物地下室的设计中还应考虑到地下水位的问题，地下水位的上涨并不是人为可以控制的，此现象的发生对于地下室甚至整个楼体都会有一定的影响。所以在设计的过程中对于室外地坪之下的部分，外部的轮廓应尽量的简洁，这样有利于进行建筑的防水工作。特别是柱下承台的形式。地下室的柱下承台会使基槽地模的形状变的复杂形成很多的阴阳角，就会造成防水工作的施工难度，延长施工时间，质量无法保证的同时工程造价也会相应的增加。此时，我建议大家可以使用反承台法，具体做法是地下室地板应与承台下皮标高相等。在地下室的内部做覆土。这样会使基槽地膜形状简单，有利于保证施工质量，减少了施工时间。覆土的重量会平衡掉地板上的水浮力。

2 上部结构设计过程中存在的问题

2.1 框剪结构,剪力墙的布置要均匀,不要出现单肢刚度过大的剪力墙,以免应力过于集中,一旦破坏,将构成严重影响。而且,与之相关联的基础,连梁等构件的设计难度都会加大。刚度较大的第一级别的剪力墙 (同一级别的剪力墙是指刚度相近, 比值小于 2 时的墙肢),其墙肢数不应少于 4 肢。另外,当遇到中震时,我们应考虑第一级别的剪力墙进入塑性后,还应有小级别的剪力墙来维持建筑物变形不致过大,产生次生灾害。这就是多道设防的概念。但当遇到大震时,小级别的剪力墙也进入塑性阶段后,建筑物基本已经破坏了。此时,我们应该通过我们的设计有选择地让梁破坏,从而保证柱子的完整性,来保证建筑不倒,或缓倒,以争取时间,减少人员的伤亡。这就是我们说的延性设计。

2.2 框剪结构的连梁设计很重要,但我们看到,目前很多设计在这个环节上做的并不好。有的是因为重视不够,有的是应为认识不足。现在我把我在这方面的经验简单介绍一下。首先,什么是连梁呢?简单的说,就是那些连接两片剪力墙,一旦遇见地震等灾害，建筑晃动时首先受力的是剪力墙，它分担大部分的力量，通过自身的损伤来达到承重，保护其他部件的目的。达到这些要求的，设计者才会将其规划做连梁使用。

依据它的这些优点，要特别注意几点：

2.2.1 不应该以增加刚性为全部目的，否则会引起另一个问题――弹性不够。弹性不够产生的危害是缓冲不到位，一旦遇到寸劲之类的力量无法及时回旋，将周围的部件震裂。

2.2.2 我国现行结构规范中规定,连梁上不许搭框架梁。这句话说得不严谨,更准确的定义应该是,不准搭重要的竖向承重构件。因为设计连梁会在遇到中震或大震时,首先开裂,所以它的抗剪能力也会急剧下降,如果此时它还承受着很大的竖向荷载,就会引起连锁破坏。

2.3 “强柱弱梁,强剪弱弯,强大节点”,是我们钢筋混凝土结构延性设计的基本原则。但在震害调查中发现,我们设计的“强柱弱梁”的延性破坏机制有时难以实现,这是因为我国的《建筑抗震设计规范》对一、二、三级框架节点的“强柱弱梁”设计有以下要求:

∑Mc=η∑Mb,

∑Mc-节点上下柱端同向弯矩之和,∑Mc-节点左右梁端同向弯矩之和,η-柱弯矩增大系数,7 度区的多层框架抗震等级为三级η=1.1,但这仅针对于小震弹性设计；当建筑遭受“中震、大震”时,由于地震作用,框架梁、柱的弯矩增大很多,而框架梁端弯矩为竖向荷载和地震作用产生的弯矩之和,其增大比例相对柱要小很多,由于钢筋的超强效应过大,因而造成框架节点处梁受弯承载力大于相对应柱正截面承载力而出现柱铰。

2.4 在悬挑的挑梁的端头,应设置构造柱,把每层的挑梁联系起来,并按受拉构件要求,设计构造柱。通过这种方法改善了挑梁会弯曲变形的状况。如果只有部分材料承受过重的压力，即使是不平均受力的情况出现，也会被分摊到各处。总整体提高了稳定结构。此外能够对围护墙形成控制。起到保持形状的模具作用。

2.5 关于若干关于结构上的具体问题。应特别关注。如对于不同的地理环境，天气条件需要对混凝土部件的厚薄大小做出调整。框架梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时, 箍筋直径应按要求增大2mm;框架梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值偏小；框架梁高小于 400 时加密区箍筋间距偏大(如采用 @100,小于梁高的四分之一)；框架梁端纵向受拉钢筋配筋率大于 2.5%;此多种问题的正确处理保证了大体工作得以通畅执行。从小的问题严格把握来确保大问题准确无误的进行，所以应严肃考虑进去。

3 结束语

经济发展，人们对住宅建筑也有了更高层次的要求。不但要求质量过关及宽敞明亮符合人类的生存对舒适的要求，更要求审美，绿化，节能，有文化含量等。这迫使加工工艺也变得越来越高科技化，不断创新，不断向着更高级的方向发展，这需要设计人员不断加深对文化内涵的理解并且积累大量丰富的经验，但不因循守旧，创造出新鲜，愉悦更多人，吸引更多消费者的建筑理念。更要在实际操作中能够过关，质量过硬，目前来说，保证工程坚固程度的一项技艺是“钢筋混凝土”，本文作者希望通过自己多年来的经验将这一技艺细化分解说明，使更多人能够了解其中的道理，为建筑事业做出理论贡献。本文章主要通过讲述“钢筋混凝土结构”在设计上的问题来映射出建筑设计中应该注意的其他问题。只有每一个建筑参与者严格地做好自己的本职工作，把人民群众的安全放在第一位，在自己的工作领域不断的学习进步，才能成为一个合格的建筑者，才能成为被社会所认可的人才。

参考文献：

[1] 混凝土结构设计规范（GB500010-2002）北京。中国建筑工业出版社

[2] 朱炳寅,等.建筑地基基础设计方法及实例分析[M].北京:中国建筑工业出版社, 2007.