鋼筋混凝土結構設計要點

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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構，因此鋼筋混凝土結構設計在建設設計階段就顯得很重要。本文從實用的角度出發(fā)，基于鋼筋混凝土結構設計的基本要求，探討了鋼筋混凝土設計的要點，主要從裂紋、變形縫、抗震三個方面進行了探討，作為技術交流供同行參考。

關鍵詞：鋼筋混凝土；結構設計；裂紋；變形縫；抗震 1 引言 19世紀下半期開始，鋼筋混凝土作為結構材料在工業(yè)文明的潮流下廣泛得到應用，由于其本身的材料特性比其他結構材料更優(yōu)越，因此在房屋建筑和土木工程中得到了空前的應用和發(fā)展，然后相繼在材料、設計方法、制作工藝以及施工技術等方面也大顯身手。因此，建筑結構設計逐漸成為結構工程師工作的重點和難點所在，本文從鋼筋混凝土結構設計的基本要求、設計要求進行了探討 。 2 鋼筋混凝土結構設計的基本要求 結構設計的目的是要保證結構的安全適用、經(jīng)濟合理，具體要求有下面3個方面： (1)安全性。指結構要能承受正常使用、正常施工時可能出現(xiàn)的各種荷載。在出現(xiàn)預定的偶然荷載時，主體結構要保持穩(wěn)定、堅固。例如：直接作用在結構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，當發(fā)生這些作用時，以及在發(fā)生之后，建筑結構要保持整體的穩(wěn)定性。 (2)適用性。指結構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。指結構在正常維護下要具有足夠的耐久性能，必須滿足結構的使用時間。 安全性、適用性及耐久性，被統(tǒng)稱為結構的可靠性，也稱為結構最基本的功能要求。在結構設計中，一定要學會正確處理結構的可靠性和經(jīng)濟性之間的矛盾，使結構設計既安全可靠又經(jīng)濟合理。 3 鋼筋混凝土結構設計中的裂紋問題 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。有關混凝土的實驗也證實了在沒有受荷載的混凝土以及鋼筋混凝土結構中會存在一些微裂紋，包括骨料裂紋、骨料與水泥石粘結面上的粘結裂紋以及水泥漿中的裂紋等等[5]。 鋼筋混凝土結構的裂紋控制方法主要是基于“抗”的思想，可以分別應用傳統(tǒng)力學和斷裂力學來分析傳統(tǒng)裂紋控制方法。 從傳統(tǒng)力學觀點來看，由于預先給混凝土梁施加了預壓應力，使混凝土梁受到外部荷載，拉應力全部（或部分）被抵消，所以可以避免（或者推遲）混凝土出現(xiàn)裂紋，這其實相當于改善了梁中混凝土的抗拉性能，以此達到充分利用高強材料的目的。 從斷裂力學的觀點來看，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先施加一對軸向壓力，可以認為裂紋端部的應力強度因子為負值。如果外部荷載在裂紋端部產(chǎn)生的應力強度因子與非均布壓應力產(chǎn)生的應力強度因子大小相等時，裂紋端部的應力強度因子就為零。這時裂紋就不會失穩(wěn)擴展。也就是說，由于預先對混凝土梁施加了預壓應力，從而減小了外部荷載作用下裂紋端部的應力強度因子，從而避免或是推遲了混凝土出現(xiàn)裂紋。 4 鋼筋混凝土結構設計中的變形縫問題 對于鋼筋混凝土結構設計中變形縫間距的問題，施工過程中一般都很難把握。結構設計規(guī)范規(guī)定：鋼筋混凝土結構的伸縮縫最大間距是55m，如果采取后澆帶段分段施工、專門的預加應力措施，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力出現(xiàn)裂紋狀況的概率不相同，要求我們在結構設計中必須對梁柱配筋進行調(diào)整。比如：長向板鋼筋，需要雙層設置，還要加強中部區(qū)域的梁板配筋；對于兩側(cè)的梁柱，特別要加強邊跨的柱配筋，以此抵抗溫度引起的應力，超長結構在角部很容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應，所以在設計中，要加強角部結構。如果不能有效分析清楚受力的情況，必須按建議規(guī)范要求設置變形縫，除非采取特殊的措施才能不設置伸縮縫。 5 鋼筋混凝土結構設計中的抗震問題 地震和刮風、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?？拐鸾Y構也已經(jīng)列入世界建筑結構設計要考慮的重要因素之列。 鋼筋混凝土建筑設計中需要遵循以下原則： (1)承載力、質(zhì)量、剛度在結構上，而且在平面內(nèi)和沿高度應對稱、均勻且連續(xù)分布，還要注意應力鋼筋的厚度，因地制宜，應力集中要避免。 (2)盡可能設置多道抗震防線。布置超靜定結構以及延性較高的耗能構件，對于靜定結構部位、關鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)，需要加強。 (3)在結構中要做到連接整體性，牢固連接各個結構單元，不同的結構單元要徹底分開。 (4)構件和節(jié)點連接的承載力和剛度要與結構的承載力和剛度相適應，節(jié)點連接的承載力不能低于構件的承載力。 (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，因為某個部分結構設計承載力超強或者不足，都有可能造成結構的相對薄弱，對于梁端、柱端以及抗震墻的加強部位，應當減少配置鋼筋，當然前提是受彎配筋要滿足承載力和抗震構造的要求。 5 結論 鋼筋混凝土結構設計的質(zhì)量關系到整個工程的最終質(zhì)量，關系到人民財產(chǎn)的安全，所以對于結構設計人員，責任重大。因此，在進行鋼筋混凝土結構設計時，一定要根據(jù)相關的制度、法規(guī)，并根據(jù)實際工程，做出科學的合適的設計，這樣才能提高建筑質(zhì)量，造福人民。   參考文獻： 【1】 孫颯.對鋼筋混凝土結構設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構設計應注意的幾個問題【J】. 內(nèi)蒙古石油化工，2011,37（5） 【4】江瑩瑩.結構設計常見問題探討【J】.中國科技博覽，2010（29）. 【5】鐘和平，鋼筋混凝土框架結構設計要點分析【J】.建筑技術，2010（10）