淺談混凝土建筑結構設計

楊濟時

摘 要：本文結合實際分析了混凝土結構設計存在的問題，提出了相應的對策，供大家參考。

關鍵詞：混凝土；結構設計；存在問題；對策

鋼筋混凝土作為結構材料在工業文明的潮流下廣泛得到應用，因為其本身的材料特性優于其他結構材料而在房屋建筑和土木工程中也得到空前的應用和發展，而后相繼在材料、設計方法、制作工藝、施工技術等方面也大顯身手。目前，隨著我國經濟的飛速發展，城市面貌日新月異，一棟棟高樓大廈拔地而起。混凝土也已經成為我國工程建設中最主要的結構材料之一。隨著我國建筑業的迅猛發展，隨之建筑功能的不斷豐富，新穎的造型，致使工程設計越來越復雜，但目前的設計周期普遍偏短，也使設計文件中普遍存在某些質量問題，因而在混凝土結構設計過程中，一些影響混凝土質量的問題必須引起工程設計人員的重視。

1 建筑物地基設計過程中存在的問題

1.1 地下室底板和外墻配筋計算時， 往往假設條件與實際情況不符。例如地下室外墻配筋計算：有的工程外墻配筋計算中，凡外墻帶扶壁柱的，不區別扶壁柱尺寸大小，一律按雙向板計算配筋，而扶壁柱按地下室結構整體電算分析結果配筋，又未按外墻雙向板傳遞荷載驗算扶壁柱配筋。按外墻與扶壁柱變形協調的原理分析，其外墻豎向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋有富余量。建議：除了垂直于外墻方向有鋼筋砼內隔墻相連的外墻板塊或外墻扶壁柱截面尺寸較大（如高層建筑外框架柱）之間外墻板塊按雙向板計算配筋外，其余的外墻宜按豎向單向板計算配筋為妥。

1.2 天然地基錐體獨立基礎設計問題， 有的基礎設計錐體斜面坡度大于1：3，該錐體部分砼很難振搗密實，現場施工往往是砼自然堆上，采用鏟子或抹灰刀拍搗成形，其錐體部分的砼很難達到設計強度要求。因此建議優先采用階梯形獨立基礎，利于施工，才能更好地保證施工質量。

1.3 柱下獨立基礎之間的拉梁， 如同時又是首層維護墻的承重梁的時候，不應該再簡單地按拉梁進行設計。而且在考慮荷載時，要考慮梁上皮以上土擴散角之內的土重。

1.4 現在不論是在城市建筑中還是農村建筑中基本都會有地下室，而在地下室的設計問題上容易讓設計者們忽略隨著時間的增長樓體下沉所引起的附加應力對地下室的影響，特別是柱下獨立基礎帶梁板式的地下室的地板設計。在實際生活中地下室的地板以及柱下獨立基礎一旦受到整個樓體的負荷作用就會出現變形下沉。在地下室的設計中如果沒有考慮到樓體的下沉問題，那么一旦發生下沉就有可能造成地下室地板因不能承受如此大的壓力而開裂。特別是那種采用天然地基的建筑物，影響將更大。對于那些不會產生太多下沉量的工程可以采用在地板和受力層之間采用褥墊處理。

1.5 在建筑物地下室的設計中還應考慮到地下水位的問題，地下水位的上漲并不是人為可以控制的，此現象的發生對于地下室甚至整個樓體都會有一定的影響。所以在設計的過程中對于室外地坪之下的部分，外部的輪廓應盡量的簡潔，這樣有利于進行建筑的防水工作。特別是柱下承臺的形式。地下室的柱下承臺會使基槽地模的形狀變的復雜形成很多的陰陽角，就會造成防水工作的施工難度，延長施工時間，質量無法保證的同時工程造價也會相應的增加。此時，我建議大家可以使用反承臺法，具體做法是地下室地板應與承臺下皮標高相等。在地下室的內部做覆土。這樣會使基槽地膜形狀簡單，有利于保證施工質量，減少了施工時間。覆土的重量會平衡掉地板上的水浮力。

2 上部結構設計過程中存在的問題

2.1 框剪結構，剪力墻的布置要均勻，不要出現單肢剛度過大的剪力墻，以免應力過于集中，一旦破壞，將構成嚴重影響。而且，與之相關聯的基礎，連梁等構件的設計難度都會加大。剛度較大的第一級別的剪力墻 （同一級別的剪力墻是指剛度相近， 比值小于 2 時的墻肢），其墻肢數不應少于 4 肢。另外，當遇到中震時，我們應考慮第一級別的剪力墻進入塑性后，還應有小級別的剪力墻來維持建筑物變形不致過大，產生次生災害。這就是多道設防的概念。但當遇到大震時，小級別的剪力墻也進入塑性階段后，建筑物基本已經破壞了。此時，我們應該通過我們的設計有選擇地讓梁破壞，從而保證柱子的完整性，來保證建筑不倒，或緩倒，以爭取時間，減少人員的傷亡。這就是我們說的延性設計。

2.2 框剪結構的連梁設計很重要，但我們看到，目前很多設計在這個環節上做的并不好。有的是因為重視不夠，有的是應為認識不足?，F在我把我在這方面的經驗簡單介紹一下。首先，什么是連梁呢？簡單的說，就是那些連接兩片剪力墻，一旦遇見地震等災害，建筑晃動時首先受力的是剪力墻，它分擔大部分的力量，通過自身的損傷來達到承重，保護其他部件的目的。達到這些要求的，設計者才會將其規劃做連梁使用。

依據它的這些優點，要特別注意幾點：

2.2.1 不應該以增加剛性為全部目的，否則會引起另一個問題——彈性不夠。彈性不夠產生的危害是緩沖不到位，一旦遇到寸勁之類的力量無法及時回旋，將周圍的部件震裂。

2.2.2 我國現行結構規范中規定，連梁上不許搭框架梁。這句話說得不嚴謹，更準確的定義應該是，不準搭重要的豎向承重構件。因為設計連梁會在遇到中震或大震時，首先開裂，所以它的抗剪能力也會急劇下降，如果此時它還承受著很大的豎向荷載，就會引起連鎖破壞。

2.3 “強柱弱梁，強剪弱彎，強大節點”，是我們鋼筋混凝土結構延性設計的基本原則。但在震害調查中發現，我們設計的“強柱弱梁”的延性破壞機制有時難以實現，這是因為我國的《建筑抗震設計規范》對一、二、三級框架節點的“強柱弱梁”設計有以下要求：

∑Mc=η∑Mb

∑Mc-節點上下柱端同向彎矩之和，∑Mc-節點左右梁端同向彎矩之和，η-柱彎矩增大系數，7 度區的多層框架抗震等級為三級η=1.1，但這僅針對于小震彈性設計；當建筑遭受“中震、大震”時，由于地震作用，框架梁、柱的彎矩增大很多，而框架梁端彎矩為豎向荷載和地震作用產生的彎矩之和，其增大比例相對柱要小很多，由于鋼筋的超強效應過大，因而造成框架節點處梁受彎承載力大于相對應柱正截面承載力而出現柱鉸。

2.4 關于若干關于結構上的具體問題。應特別關注。如對于不同的地理環境，天氣條件需要對混凝土部件的厚薄大小做出調整?？蚣芰憾丝v向受拉鋼筋配筋率大于2%時， 箍筋直徑應按要求增大2mm；框架梁端截面的底面和頂面縱向鋼筋配筋量的比值偏小；框架梁高小于 400 時加密區箍筋間距偏大（如采用 @100，小于梁高的四分之一）；框架梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于 2.5%；此多種問題的正確處理保證了大體工作得以通暢執行。從小的問題嚴格把握來確保大問題準確無誤的進行，所以應嚴肅考慮進去。

3 結束語

人們不但要求質量過關及寬敞明亮符合人類的生存對舒適的要求，更要求審美，綠化，節能，有文化含量等。這迫使加工工藝也變得越來越高科技化，不斷創新，不斷向著更高級的方向發展，這需要設計人員不斷加深對文化內涵的理解并且積累大量豐富的經驗，但不因循守舊，創造出新鮮，愉悅更多人，吸引更多消費者的建筑理念。更要在實際操作中能夠過關，質量過硬，目前來說，保證工程堅固程度的一項技藝是“鋼筋混凝土”，本文作者希望通過自己多年來的經驗將這一技藝細化分解說明，使更多人能夠了解其中的道理，為建筑事業做出理論貢獻。本文章主要通過講述“鋼筋混凝土結構”在設計上的問題來映射出建筑設計中應該注意的其他問題。只有每一個建筑參與者嚴格地做好自己的本職工作，把人民群眾的安全放在第一位，在自己的工作領域不斷的學習進步，才能成為一個合格的建筑者，才能成為被社會所認可的人才。

參考文獻：

[1] 混凝土結構設計規范（GB500010-2002）北京。中國建筑工業出版社

[2] 朱炳寅，等.建筑地基基礎設計方法及實例分析[M].北京：中國建筑工業出版社， 2007.