探究輕骨料混凝土結構設計與應用

【摘要】建筑工程領域，混凝土屬于非常重要的材料，其質量對建筑工程整體質量有著關鍵影響和作用。隨著科技的進步發展，輕骨料混凝土研發成功。輕骨料混凝土在建筑工程的有效應用，為建筑工程整體質量提供可靠保障。基于此，本文對輕骨料混凝土結構設計與應用進行分析探究。

【關鍵詞】輕骨料混凝土;結構設計;應用

建筑工程施工建設階段，對輕骨料混凝土的有效應用，因為結構自重相對較小，且具備優秀的熱工、聲學與防火性能，能夠使建筑物成本造價得到相應的節約。隨著高層、裝配式等建筑的快速發展，輕骨料業成為為土木工程所關注的焦點，由于其所具備的優點，已然變成使用量相對增加的全新混凝土，并在建筑行業領域獲得良好的應用。

1、輕骨料混凝土結構設計

1.1正截面承載力計算

輕骨料混凝土，其結構構件正截面承載能力極限狀態計算，同普通混凝土方式相同，基于如下假定：截面應變保持平面，對抗拉強度不予考慮;縱向鋼筋應力，以鋼筋應變同彈性模量相乘為準，絕對性應不超過強度設計值;縱向受拉鋼筋，其極限拉應變為0.01。

對其受壓應力-應變曲線，因品種存在區別，受壓情況下所形成的應力-應變應力曲線同樣存在差異，并利于具體應用且同《混凝土結構設計規范》保持協調，《輕骨料混凝土結構技術規程》基于設計結構分析，對各類材料受壓情況下形成的應力-應變關系曲線做出標準統一，表達式如下：

設計階段，對于偏心與受彎構件正截面受壓區域，將輕骨料混凝土轉變成等效矩形應力圖。關于矩形應力圖，其受壓區域高度X取值，可取截面應變保持平面的假定所具體明確的中和軸高度同系數β1相乘。應力取值，則可取軸心抗壓強度設計值fc同系數α1相乘。除此之外，計算模式下，輕骨料混凝土計算方式同普通混凝土保持一致[1]。

1.2斜截面承載力計算

輕骨料混凝土，其斜截面承載力計算期間，所采用的計算公式，同《混凝土結構設計規范》涵蓋的計算公式保持一致，值得注意的則為，預應力項承載力存在折減系數，為0.85。

1.3裂縫控制驗算

輕骨料混凝土，其對裂縫寬度最大值和控制裂縫等級方面，和普通混凝土保持相同，關于正截面裂縫寬度或是受拉邊緣應力的具體計算，應基于《輕骨料混凝土結構技術規程》為標準。

針對T形、工形或是矩形截面，受拉、受彎、偏心受壓構件與預應力軸心受拉或是受彎構件，基于荷載效應標準組合，并對長時間形成的最大裂縫予以充分考慮，具體計算公式為：

式中，Ψ代表裂縫間縱向受拉鋼筋應變不均勻系數;dep代表受拉區域縱向鋼筋等效直徑; pte代表基于有效受拉輕骨料砼截面面積，計算縱向受拉鋼筋配筋率。

最大裂縫值計算時，僅需對普通混凝土所涵蓋的比較系數進行改變，即0.08轉變為0.04。上述計算公式可以在人造輕質骨料混凝土方面加以使用，若是對于天然輕骨料混凝土，同陶粒混凝土進行對比，其裂縫寬度相對較大，需乘以材料品種影響系數，系數介于1.15-1.20范圍區間之內。

1.4構件撓度

關于受彎構件，若短期剛度為Bs，針對鋼筋輕骨料混凝土，具體的受彎構件計算公式為：

同普通混凝土短期剛度Bs進行對比，公式保持一致，僅對其中的系數1.15變化成1.18。關于預應力輕骨料混凝土，受彎構件短期剛度Bs，同普通混凝土計算公式保持一致[2]。

2、輕骨料混凝土應用實例

以兩幢高層住宅為例，層數為26層。兩幢結構布局相似，24層以下均為住宅區，25層設計為電梯房，26層設計為水箱間。其中一棟建筑以普通混凝土為主，另一棟一陶粒混凝土為主，而樓板與墻體尺寸均一致。基于實驗獲得兩棟建筑物結構自重與Y軸位。

基于上表數據分析得知，同普通混凝土進行對比，結構自重減少約為17%，結構X/Y軸方向位移增加約為17%，符合結構設計標準，所以，輕骨料混凝土的應用，可是建筑性能得到相應的提升。

結論：

綜上所述，基于輕骨料混凝土結構設計與應用的分析探討，可以充分認識到輕骨料混凝土所具備的優勢。建筑工程領域，應重視對輕骨料混凝土加以有效應用，借助于其所具備的優勢，為建筑物性能提供可靠保障，以此促進建筑工程穩定良好發展。

參考文獻：

[1]張志杰，孫鵬.輕骨料混凝土結構設計與應用分析[J].建筑工程技術與設計，2014，000（015）：990-990，908.

[2]曹萬智，孫慶霞.輕骨料混凝土結構技術規程與混凝土結構設計規范的區別淺析[J].混凝土與水泥制品，2008（3）：49-51.

作者簡介：

李果（1990-），男，湖南長沙人，工程師，本科，工作方向：混凝土結構設計。