鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)

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摘要：現(xiàn)在越來越多的建筑物使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因此鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計在建設(shè)設(shè)計階段就顯得很重要。本文從實(shí)用的角度出發(fā)，基于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求，探討了鋼筋混凝土設(shè)計的要點(diǎn)，主要從裂紋、變形縫、抗震三個方面進(jìn)行了探討，作為技術(shù)交流供同行參考。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計；裂紋；變形縫；抗震 1 引言 19世紀(jì)下半期開始，鋼筋混凝土作為結(jié)構(gòu)材料在工業(yè)文明的潮流下廣泛得到應(yīng)用，由于其本身的材料特性比其他結(jié)構(gòu)材料更優(yōu)越，因此在房屋建筑和土木工程中得到了空前的應(yīng)用和發(fā)展，然后相繼在材料、設(shè)計方法、制作工藝以及施工技術(shù)等方面也大顯身手。因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計逐漸成為結(jié)構(gòu)工程師工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在，本文從鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求、設(shè)計要求進(jìn)行了探討 。 2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求 結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的是要保證結(jié)構(gòu)的安全適用、經(jīng)濟(jì)合理，具體要求有下面3個方面： (1)安全性。指結(jié)構(gòu)要能承受正常使用、正常施工時可能出現(xiàn)的各種荷載。在出現(xiàn)預(yù)定的偶然荷載時，主體結(jié)構(gòu)要保持穩(wěn)定、堅固。例如：直接作用在結(jié)構(gòu)上的荷載以及溫度的變化、支座沉陷、撞擊、地震擊等偶然事件，當(dāng)發(fā)生這些作用時，以及在發(fā)生之后，建筑結(jié)構(gòu)要保持整體的穩(wěn)定性。 (2)適用性。指結(jié)構(gòu)在正常作用時要具有良好的工作性能。不發(fā)生過大的變形和過寬的裂縫而影響正常使用。裂縫的寬度不能超過允許值。 (3)耐久性。指結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)下要具有足夠的耐久性能，必須滿足結(jié)構(gòu)的使用時間。 安全性、適用性及耐久性，被統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)的可靠性，也稱為結(jié)構(gòu)最基本的功能要求。在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，一定要學(xué)會正確處理結(jié)構(gòu)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性之間的矛盾，使結(jié)構(gòu)設(shè)計既安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理。 3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的裂紋問題 固體材料中的某種不連續(xù)現(xiàn)象，也就是我們常說的裂紋，這種現(xiàn)象在固體材料中是普遍存在的。有關(guān)混凝土的實(shí)驗也證實(shí)了在沒有受荷載的混凝土以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中會存在一些微裂紋，包括骨料裂紋、骨料與水泥石粘結(jié)面上的粘結(jié)裂紋以及水泥漿中的裂紋等等[5]。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂紋控制方法主要是基于“抗”的思想，可以分別應(yīng)用傳統(tǒng)力學(xué)和斷裂力學(xué)來分析傳統(tǒng)裂紋控制方法。 從傳統(tǒng)力學(xué)觀點(diǎn)來看，由于預(yù)先給混凝土梁施加了預(yù)壓應(yīng)力，使混凝土梁受到外部荷載，拉應(yīng)力全部（或部分）被抵消，所以可以避免（或者推遲）混凝土出現(xiàn)裂紋，這其實(shí)相當(dāng)于改善了梁中混凝土的抗拉性能，以此達(dá)到充分利用高強(qiáng)材料的目的。 從斷裂力學(xué)的觀點(diǎn)來看，混凝土材料內(nèi)部存在許多微缺陷和微裂紋，而且這些微缺陷和微裂紋會在外部荷載作用下不斷演化、發(fā)展，最終形成宏觀裂紋。如果在混凝土梁兩端預(yù)先施加一對軸向壓力，可以認(rèn)為裂紋端部的應(yīng)力強(qiáng)度因子為負(fù)值。如果外部荷載在裂紋端部產(chǎn)生的應(yīng)力強(qiáng)度因子與非均布壓應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力強(qiáng)度因子大小相等時，裂紋端部的應(yīng)力強(qiáng)度因子就為零。這時裂紋就不會失穩(wěn)擴(kuò)展。也就是說，由于預(yù)先對混凝土梁施加了預(yù)壓應(yīng)力，從而減小了外部荷載作用下裂紋端部的應(yīng)力強(qiáng)度因子，從而避免或是推遲了混凝土出現(xiàn)裂紋。 4 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的變形縫問題 對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中變形縫間距的問題，施工過程中一般都很難把握。結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的伸縮縫最大間距是55m，如果采取后澆帶段分段施工、專門的預(yù)加應(yīng)力措施，或者是采取能減小混凝土溫度變化以及收縮的措施且有充分依據(jù)的，這時，可以適當(dāng)增大變形縫的間距。 由于各地區(qū)的溫差以及混凝土不同的收縮應(yīng)力出現(xiàn)裂紋狀況的概率不相同，要求我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須對梁柱配筋進(jìn)行調(diào)整。比如：長向板鋼筋，需要雙層設(shè)置，還要加強(qiáng)中部區(qū)域的梁板配筋；對于兩側(cè)的梁柱，特別要加強(qiáng)邊跨的柱配筋，以此抵抗溫度引起的應(yīng)力，超長結(jié)構(gòu)在角部很容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，所以在設(shè)計中，要加強(qiáng)角部結(jié)構(gòu)。如果不能有效分析清楚受力的情況，必須按建議規(guī)范要求設(shè)置變形縫，除非采取特殊的措施才能不設(shè)置伸縮縫。 5 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的抗震問題 地震和刮風(fēng)、下雨一樣是一種自然現(xiàn)象，是由地球內(nèi)部引起的地表震動。世界上多國頻發(fā)地震，我國近幾年也是地震災(zāi)害頻發(fā)，汶川、青海發(fā)生的地震警告我們，建筑物的抗震性能是我國建房的必須考慮的因素。抗震結(jié)構(gòu)也已經(jīng)列入世界建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要考慮的重要因素之列。 鋼筋混凝土建筑設(shè)計中需要遵循以下原則： (1)承載力、質(zhì)量、剛度在結(jié)構(gòu)上，而且在平面內(nèi)和沿高度應(yīng)對稱、均勻且連續(xù)分布，還要注意應(yīng)力鋼筋的厚度，因地制宜，應(yīng)力集中要避免。 (2)盡可能設(shè)置多道抗震防線。布置超靜定結(jié)構(gòu)以及延性較高的耗能構(gòu)件，對于靜定結(jié)構(gòu)部位、關(guān)鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)，需要加強(qiáng)。 (3)在結(jié)構(gòu)中要做到連接整體性，牢固連接各個結(jié)構(gòu)單元，不同的結(jié)構(gòu)單元要徹底分開。 (4)構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)連接的承載力和剛度要與結(jié)構(gòu)的承載力和剛度相適應(yīng)，節(jié)點(diǎn)連接的承載力不能低于構(gòu)件的承載力。 (5)需要采取有效的措施，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。 (6)不要盲目地增加鋼筋，因為某個部分結(jié)構(gòu)設(shè)計承載力超強(qiáng)或者不足，都有可能造成結(jié)構(gòu)的相對薄弱，對于梁端、柱端以及抗震墻的加強(qiáng)部位，應(yīng)當(dāng)減少配置鋼筋，當(dāng)然前提是受彎配筋要滿足承載力和抗震構(gòu)造的要求。 5 結(jié)論 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量關(guān)系到整個工程的最終質(zhì)量，關(guān)系到人民財產(chǎn)的安全，所以對于結(jié)構(gòu)設(shè)計人員，責(zé)任重大。因此，在進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一定要根據(jù)相關(guān)的制度、法規(guī)，并根據(jù)實(shí)際工程，做出科學(xué)的合適的設(shè)計，這樣才能提高建筑質(zhì)量，造福人民。   參考文獻(xiàn)： 【1】 孫颯.對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題的分析【J】．世界家苑，2011（4） 【2】 陳曉東，杜國平. 高層建筑外墻懸挑腳手架若干問題探討【J】．中國科技博覽，2010（29） 【3】 景小川，胡耀輝.淺談多層框架混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題【J】. 內(nèi)蒙古石油化工，2011,37（5） 【4】江瑩瑩.結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題探討【J】.中國科技博覽，2010（29）. 【5】鐘和平，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)分析【J】.建筑技術(shù)，2010（10）