探析鋼混結構房屋設計中的問題

■周金譜 ■江西同濟建筑設計咨詢有限公司，江西 南昌 330000

鋼筋混凝土是建筑中的重要原材料，對于建筑的穩定性與強度有著重要的支撐作用。隨著房屋設計的多樣化與高度化，鋼混結構面臨著新的挑戰，我們必須要對鋼混結構進行全面掌握，把握好房屋設計關鍵點，找出鋼混結構在房屋設計中的常見問題，既而采取有效措施進行規避，以保證建筑的使用壽命與安全質量。

1 鋼混結構的概述

鋼混結構是指鋼筋與混凝土兩種不同材質的原料相互作用，配有鋼筋的混凝土制成的結構。鋼混結構中，鋼筋的作用是承受拉力，混凝土的作用是承受壓力，以此加固建筑物使其穩定堅固。鋼混結構在強度、堅固性以及柔韌度與延展性方面，有著獨特的優勢，并且由于其成本較低，防火性能好等特點，被廣泛運用，但是，鋼混結構的連接形式多樣，構造方法會因連接構件、及受力性質其材質的變形能力有所不同，或掌控不好，在設計及施工中就會存在一些問題。

由此，鋼混結構在房屋設計中，應當抓住以下關鍵點:(1)安全實用性。鋼混結構的本質就是整體受力，在實際的應用中，可規避鋼筋和混凝土的各自的不足，將二者的優勢完全發揮出來，在房屋設計中，應當完全體現這種優勢，著重考慮結構構件的承載力，二者整體的安全性等。此外，由于鋼混結構的成本較低，在設計時，本著安全的基礎，控制好建筑成本，達到安全實用的標準;(2)穩定性。鋼混結構的最基本的功能即加固建筑物，在對房屋設計中，穩定性是必須要滿足的，這也是探究鋼混結構在房屋設計中的問題的重要考察因素之一;(3)抗震性。近年來，由于氣候問題，地震頻發，是人民財產生命的重大威脅之一，因此房屋的抗震性研究必不可少。鋼混結構的穩定及抗壓抗拉性為房屋提高了一定的抗震性，但是，地震的難預測性，使得房屋的抗震標準進一步提高，所以，在對房屋設計中，鋼混結構的抗震也是需要重要考慮的。

2 鋼混結構房屋設計中的問題

2.1 地基與基礎設計的問題

(1)裂縫與沉降。在房屋建筑中，一般都采用天然地基，必然會出現沉降問題，如果對建筑沉降導致的附加應力影響沒有進行充分的估量與考慮，很容易會出現混凝土裂縫問題。

(2)地基防水問題。在對房屋的設計中，建筑物的防水與降水功能不容忽視，尤其是柱下承臺的形式，基槽地模的形狀非常復雜，經常會出現陰陽坡與放坡的情況，這為地基的防水與降水帶來了一定的難度，在地基與基礎設計中，也要注意到這個問題。

(3)配筋計算問題。配筋的計算往往會出現實際情況與結算結構不符的情況，這是由于在地下室底板與外墻配筋的計算中，假設條件與實際情況不符，而計算方式沒有選擇正確導致的。

(4)基礎坡面的設置。在天然地基的基礎設計中，基礎坡面往往會設置到1/3 以上，為混凝土的搗實工作帶來一定的障礙，必須要用人工拍打振搗來彌補，大大影響到鋼筋混凝土強度的均勻性

除此之外，在對地基及基礎中的拉梁設計中，沒有考慮到其他的因素，而與普通的拉梁行類似設計方法，也使得鋼混結構下地基及基礎的穩定性不能夠得到保證。

2.2 上部結構設計中的問題

上部結構設計中的問題，主要是框架-剪力墻的結構設計問題，如果剪力墻的布置不能均勻，或者存在較大剛度的單肢情況，就會影響到梁板等構件的設計，出現應力破壞及集中應力的問題，嚴重影響到建筑的穩定性。

(1)強柱弱梁和強剪弱彎的問題。這是建筑抗震的結構設計，實現難度比較大，容易出現問題。如果在設計過程中，采取強梁弱柱或者弱剪強彎的結構設計原則，就會產生嚴重的破壞力，但在實踐過程中，強柱弱梁和強剪弱梁又不太容易實現，一旦出現地震，出現柱梁倒塌，造成損失。

(2)挑梁變形和墻體外閃的問題。挑梁變形和墻體外閃問題的出現，大多出現在鋼筋混凝土結構的局部受力較大的情況，在房屋設計中，需要注意規避這類問題的出現。

(3)其他問題。除了以上主要四類問題，在房屋設計中，鋼混結構還存在著一些細節方面的問題，包括鋼筋混凝土結構中的鋼筋保護層的厚度問題，框架梁端的受拉鋼筋的配筋率取值等，都應當在設計中予以重視。

3 有效措施

3.1 針對地基及基礎設計的問題

在地基和基礎設計中所出現的問題，需要根據具體情況進行有效防治:首先，針對地基設計中出現混凝土裂縫的情況，如果建筑房屋的沉降量不大，可采取在地下板和持力層之間鋪設褥墊來緩和建筑附加應力的影響;其次，在房屋地基及基礎的設計過程中，應當對不同季節地下建筑的水位進行勘測標注，計算出精確的包絡圖，以科學的數據作為設計的數值基礎，以提高房屋的防水功能;第三，對于配筋的問題，應當統一地下室底板與墻外配筋的計算方式，一般受壓構件最小配筋率為:全部縱向鋼筋0.6%，一側縱向鋼筋0.2%，受拉鋼筋0.2%。同時，確定底部固結和頂部鉸接計算模型的應用范圍，以此消除配筋問題為建筑帶來的不良影響;第四，在基礎坡面的設置問題中，由于常采用的是天然地基錐體獨立基礎設計方案，要解決這類問題，可以采取階梯型基礎設計，設置合理的坡面坡度，以保證混凝土均勻性受力。同時，在對地下獨立基礎之間的拉梁設計中，應當按照實際的建筑情況，對梁坡上擴散角內土的重量進行必要的估量，采取符合實際情況的拉梁設計，從而保證拉梁結構的穩定性。

3.2 針對上部結構設計中的問題

在框架-剪力墻的設計中，首先要注意房屋的高度，按國家規定，當樓層高于50M 時，框架-剪力墻結構應當采用現澆樓蓋結構，并且加大混凝土的強度，應當在C20～C40 范圍內。其次，為了分散應力，應當保證墻肢數不少于4，此外，必須要遵循框架結構的多層設防原則，以增強剪力墻的防御能力，有效抵抗外來的破壞力。同時，對于剪力墻梁柱的設計，應當采取強柱弱梁和強剪弱彎結構形式，將大放小，以增強框架-剪力強結構的穩固性。

3.3 抗震性的問題

抗震性是房屋設計的重要因素之一，要根據抗震等級對房屋進行合理設計。在這個過程中，結合我國地震具體情況，對抗震設計時行改良與完善，促使強柱弱梁及強剪弱彎的結構設計能夠在實際操作中產生效用。

3.4 針對挑梁變形及墻體外閃的問題

對于挑梁變形和墻體外閃，采取的有效措施為:在挑梁的端頭設置構造柱，以連接每層的挑梁，這樣的設計可以消除挑梁及墻體局部過大受力，對壓力進行有效的分散與緩解，從而徹底規避此類問題。

3.5 其他問題

在鋼混結構的房屋設計中，一些細節上的問題必須要注意，比如鋼混結構中鋼筋混凝土的保護層厚度的設置，并不是越厚越能夠起到保護作用，比如基礎中的保護層厚度分為無墊層與有墊層，前者為40MM，后者為70MM;預應力鋼筋保護層必須大于15MM，而受彎構件端頭保護層應當不小于10MM……諸如此類，因此，一定要按照房屋設計的實際情況進行標配與取值。

4 結束語

鋼筋混凝土結構由于其穩定性高、整體性強、剛度大，以及成本低等優勢被建筑行業廣泛應用，但是，通過分析可以看出來，在實際的操作運用中，鋼混結構依然存在著一些問題，而房屋建設是關乎到國計民生的大問題，其質量與安全是重要考慮的，因此，需要設計人員不斷學習，全面掌握建筑行業的相關規范，在規避存在問題的基礎上，不斷改進技術和設計工藝，保證每個細節的無誤。本文對于鋼混結構房屋設計的主要問題進行了剖析，希望能夠得到業界的重視。

［1］李嘉.鋼混結構房屋設計中的問題研究［J］.江西建材，2014(7):9.

［2］王宇.探討鋼筋混凝土在建筑結構設計中的關鍵點［J］.城市地理，2014(14).