谈在混凝土结构设计中不容忽视的几个方面

摘要：钢筋混凝土结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，任何在这过程中遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素。

关键词：结构设计 钢筋混凝土 抗震

前言：随着社会的发展，钢筋混凝土框架结构的建筑物越来越普遍，由于钢筋混凝土结构与砌体结构相比较具有承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高等优点；与钢结构相比又具有造价低、材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等优点。因此，在我国钢筋混凝土结构是多层框架最常用的结构型式。本文结合设计过程中经验，对混凝土结构设计中几个重要的方面谈一些自己看法。

1结构整体计算的软件选择方面

目前比较通用的计算软件有：SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等，但是，由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以，在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件，并从不同软件相差较大的计算结果中，判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的，哪个又是意义不大的，这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。否则，如果选择了不合适的计算软件，不但会浪费大量的时间和精力，而且有可能使结构有不安全

的隐患存在。

2框架基础设计方面

2．1要正确地阅读和使用地质报告。熟悉勘察报告的主要内容，了解勘察结论和计算指标的可靠程度，进而判断报告中的建议对该项工程的适用性。这里要把场地的工程地质条件与拟建建筑物的具体情况和要求联系起来进行综合分析。

2．2在满足承载力和变形的基本要求下，尽量采用比较经济的天然地基上的浅基础。地基持力层的选择应从地基基础和上部结构的整体性出发，综合考虑场地土层的分布情况及稳定性，土层的物理力学性质，建筑物的体形、结构类型和荷载性质与大小，还要考虑地下水的影响。

2．3多层的房屋一般采用条形基础或独立基础。一般先由地基承载力和变形确定基础底面尺寸， 然后再进行基础截面设计验算。基础高度由混凝土抗冲切和剪切条件确定，基础配筋则由基础验算截面的抗弯能力确定。

2．4在地基处理时，要针对地质报告条件和水文地质条件选用合适的地基处理方法。要特别注意所选的方法必须符合土力的基本原理和重视当地的实际工程经验。要有长期荷载重心和基础形心尽量相重合的概念。要有基础整体性的概念，通过增设基础连系梁和基础圈梁等措施来保证。

3框架柱设计方面

3．1 由于在地震作用下高层框架结构的位移较难控制， 而多层框架结构的位移控制要比其容易许多，故对于多层的钢筋混凝土框架结构电梯井，完全可以采用框架加填充墙形式， 只是这时应加密填充墙构造柱，且应注意加强电梯井周围的框架梁柱的配筋，因其刚度影响在计算中无法反映出来。若要将电梯井做成钢筋混凝土形式，由于井筒会吸收较大地震力，相应减少框架部分吸收的地震力，则框架部分偏于不安全，且井筒基础设计也较为困难，故应对整个结构按有无钢筋混凝土井筒分别计算，取最不利结果配筋，且对井筒墙壁采取做薄墙厚、构造配筋、开竖缝、开计算洞等办法来弱化电梯井刚度。这样的墙体布置，在地震作用下不至于由于电梯井筒的破坏，而导致结构整体丧失稳定性。

3．2框架柱配筋的调整。框架柱的配筋率一般都很低，有时电算结果为构造配筋，但是实际工程中均不会按此配筋。因为在地震作用下的框架柱，特别是角柱，所受的扭转剪力最大，同时又受双向弯矩作用，而横梁的约束又较小，工作状态下处于双向偏心受压状态，所以其震害严重于内柱。对于质量分布不均匀的框架结构尤为明显。为了满足框架柱在多种内力组合下的强度要求，在配筋计算时应注意：选择最不利的方向分别进行框架计算，也可对两个方向均进行计算后取较大方向的配筋，并采用对称配筋；控制柱的单边方向纵筋的最少根数：将构造配筋的框架柱的配筋适当放大。

3．3框架柱的计算长度。为了增加房屋底部的整体性，减少位移，有时在±0．000mm附近设置基础连系梁。此时底层柱H不应按GB5001022002混凝土结构设计规范规定取用，因为基础连系梁被分成了两部分。如果H值取基础连系梁顶面到一层楼盖项面的高度，显然不合适，因为基础连系梁的设计有时仅为构造设计，无法平衡底部柱脚的弯矩，也无法为上部结构的嵌固部分。理想的做法是：将基础连系梁以下的部分看作底层，柱的H值取基础顶面到连系梁顶面的高度， 而把实际建筑的底层作为第二层考虑，层高H取连系梁顶面到一层楼面的高度。此时，底层柱的配筋应取基础连系梁顶面和基础顶面中较大的内力进行设计，并且连系梁应按框架梁进行设计。

4框架梁设计方面

4．1梁上有次梁处(包括挑梁端部)应附加箍筋和吊筋，宜优先采用附加箍筋。附加筋一般要有，但不应绝对。规范说的清楚，位于梁下部或梁截面高度范同内的集中荷裁，应全部由附加横向钢筋承担。也就是说，位于梁上的集中力如梁上柱、梁上后做的梁如水箱下的垫梁不必加附加筋。位于梁下部的集中力应加附加筋。但梁截面高度范围内的集中荷载可根据具体情况而定。当主次梁截面相差不大，次梁荷载较大时，应加附加筋。当主梁高度很高，次梁截面很小、荷载很小时，如快接近板上附加暗梁，主粱可不加附加筋。还有当主次粱截面均很大，如工艺要求形成的主次深梁，而荷载相对不大，主梁也可不加附加筋。

4．2当外部梁跨度相差不大时，梁高宜等高，尤其是外部的框架梁。当梁底距外窗顶尺寸较小时，宦加大梁高做至窗顶。外部框架梁尽量做成外皮与柱外皮平齐。梁也可偏出柱边一较小尺寸。梁与柱的偏心可大于1／4柱宽，并宜小于1／3柱宽。

4．3粱上有次梁时，应避免次梁搭接在主梁的支座附近，否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭，或增加构造抗扭纵筋和箍筋。当采用现浇板时，抗扭问题并不严重。

4．4原则上梁纵筋宜小直径小间距，有利于抗裂，但应注意钢筋间距要满足要求，并与梁的断面相应。箍筋按规定在梁端头加密。布筋时应将纵筋等距，箍筋肢距可不等。小断面的连续梁或框架梁，上、下纵筋均应采用同直径的，尽量不在支座搭接。

4．5端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次粱，梁端支座可按简支考虑，但梁端箍筋应加密。

4．6上反梁的板吊在梁底下，板荷载宜由箍筋承受，或适当增大箍筋。梁支承偏心布置的墙时宜做下挑沿。

4．7挑梁宜作成等截面(大挑梁外露者除外)。与挑板不同，挑梁的自重占总荷载的比例很小，作成变截面不能有效减轻自重。变截面挑梁的箍筋，每个都不一样，难以施工。变截面梁的挠度也大于等截面梁。挑梁端部有次梁时，注意要附加箍筋或吊筋。一般挑梁根部不必附加斜筋，除非受剪承载力不足。对于大挑梁，梁的下部宜配置受压钢筋以减小挠度。挑梁配筋应留有余地。

4．8粱上开洞时，不但要计算洞口加筋，更应验算梁洞口下偏拉部分的裂缝宽度。梁从构造上能保证不发生冲切破坏和斜截面受弯破坏。

4．9挑梁出挑长度小于梁高时，应按牛腿计算或按深梁构造配筋。

4．1 0扁梁宽度不必过大，只要钢筋能正常摆下及受剪满足即可。因为在挠度计算时，梁宽对刚度影晌不大，加宽一倍，挠度减小20％左右。相对来讲，增大钢筋更经济，钢筋加大一倍，挠度减小60％左右，同时梁的上筋应大部分通长布置，以减小混凝土徐变对挠度的增大，如果上筋不小于下筋，挠度减小2O％ 。

4．1 1当一宽框架梁托两排间距较小的柱时，可加一刚性挑梁，两个柱支承在刚性挑梁的端头。

4．12梁宽大于350时，应采用四肢箍。

5现浇板方面

5．1板的钢筋宜采用大直径大间距，但间距不大于200，间距尽量用200。(一般跨度小于6．6米的板的裂缝均可满足要求)。板上下钢筋间距宜相等，直径可不同，但钢筋直径类型也不宜过多。

5．2相连几个房间的同型号同间距的板底钢筋宜连通。

5．3配筋计算时，可考虑塑性内力重分布，将板上筋乘以0，8-0．9的折减系数，将板下筋乘以1．1-1．2的放大系数。

5．4支承在外圈框架梁上的板负筋不宜过大，否则将对梁产生过大的附加扭距。一般：板厚>150时采用ψ10@200；否则用ψ8@200。

5．5当厚板与薄板相接时，薄板支座按固定端考虑是适当的，但厚板就不合适，宜减小厚板支座配筋，增大跨中配筋。

5．6非矩形板宜减小支座配筋，增大跨中配筋。

5．7室内轻隔墙下一般不应加粗钢筋，一是轻隔墙有可能移位，二是板整体受力，应整体提高板的配筋。只有垂直单向板长边的不可能移位的隔墙，如厕所与其他房间的隔墙下才可以加粗钢筋。

结束语：钢筋混凝土框架结构虽然相对简单，但设计中仍有很多需要注意的问题，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品，使我国建筑结构设计更上一层楼。

参考文献：

[1]建筑结构荷载规范(2006年版)GB50009-2001[S]北京：中国建筑工业出版社，2006

[2]混凝土结构设计规范(GB50010-2002)