钢筋混凝土在结构设计中应注意的问题

许多混凝土结构、砌体结 构等建筑物在建设和使用过程中出现了不同程度、不同形式的结构设计问题,这是一个很普遍的现象。本文分析了在钢筋混凝土框架结构施工中通常遇到的几个问题及采取的对应措施。

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结构体系的选择

采用的结构体系依各地不同情况而各不相同。随着经济的发展和对各种结构体系的实践总结,现在一般都采用大开间现浇钢筋混凝土剪力墙结构。这是因为大开间剪力墙结构体系,可以做到房间不露梁柱,有效使用空间大、隔音效果好,当采用钢制模板时,墙面和楼板表面平整不需要湿作业抹灰。而且该结构体系不但用钢量少、施工周期短、造价低,还具有整体性强、侧向刚度大等优点,有利于抗风抗震。

为了进一步降低建筑造价,目前越来越多地采用短肢剪力墙与筒体或一般剪力墙组成的结构体系。该结构体系其实也属于剪力墙结构的一种,同一般剪力墙结构相比,这种结构的建筑平面布置更具灵活性,同时又节省了钢筋和混凝土用量,减轻了建筑总重量,从而降低地基基础造价。但该结构的抗震性能无疑比一般剪力墙结构要差,因此,在结构设计中要注意以下问题:

1.短肢剪力墙较多时：

应布置筒体或一般剪力墙,形成短肢剪力墙与筒体或一般剪力墙共同抵抗水平力的剪力墙结构,而且短肢剪力墙的厚度不应小于 200mm,其最大适用高度也应比一般剪力墙结构的规定值适当降低。

2.抗震设计时：

筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%,同时,短肢剪力墙的抗震等级还应比一般剪力墙的抗震等级提高一级。

3.短肢剪力墙宜设置翼缘：

一字形短肢剪力墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁;若设置,梁端只能按简支考虑。 以上是对目前我国建筑常用结构体系的一些看法,但究竟采用何种结构体系应因地制宜,根据当地的具体情况具体分析,从而确定出安全、合理、经济的结构体系。

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结构刚度

建筑层数多高度大,为保证建筑结构具有必要的刚度,应对其层间位移加以控制。这个控制实际上是对构件截面大小、刚度大小的一个相对指标。建筑的抗侧刚度对结构的抗震性有很大的影响,应设计的刚些,还是柔些,不同的设计人员有不同的看法。目前大多数建筑都设计的比较刚特别是高层住宅,由于房间布置的要求,开间较小,这样剪力墙布置较多,而且墙厚较厚,比较浪费。

在结构结算时,计算的最大弹性层间位移角只有1/2000-1/3000,甚至更小。一般认为,对于某些地区,由于土质较好,基岩埋深也普遍较浅,且建筑多采用桩基础,或者有1至 2层的地下室,持力层座落在中,微风化岩层或者中硬场地土层,地基的特征周期值较小。所以在此条件下,建筑的抗侧高度一般可以设计的柔些,以结构的极限变形能力作为控制值。在满足变形的限值的前提下,结构刚度可尽可能设计的小些,这样既降低了地震作用,也使场地与建筑物发生共振的可能性减小,而且也达到了经济目的。大多数工程实践证明,建在较硬场地上的建筑可以按变形控制,以柔克刚,既安全又经济。

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地基与基础设计

地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面,在这一阶段,所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。在建筑的基础设计中,应综合考虑建筑场地的地质状况及水位、上部结构类型、使用功能、施工条件以及相邻建筑的相互影响,以保证建筑物不致发生过量沉降或倾斜,并能满足正常使用要求。还应注意了解相邻地下构筑物及各类地下实施的位置和标高,以保证基础的安全和确保施工中不发生问题。

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梁侧纵向钢筋的配置

(1).由于目前电算程序在结构构件分析时尚不能考虑现浇楼板对梁扭转的影响,而是由程序给出一个梁扭距折减系数,合理选用梁扭距折减系数对控制梁的扭距是很重要的,一般情况可取0.4-0.6。

(2).对跨度较大的次梁支承于主梁上时,次梁的支承端会对主梁产生较大的扭距,这时可在电算程序中指定该次梁的端支座为绞接。这种方法对解决梁在受剪扭情况下的超筋超限是非常有效的。

(3).有时虽然做了以上调整,但梁的抗扭纵筋面积仍然较大。此时应将抗扭纵筋面积分摊一部分到梁的四根角筋,其余部分面积按梁侧腰筋设置,梁腰筋直径仍以Φ12～Φ16为宜。

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钢筋混凝土结构的裂缝控制及施工后浇带

钢筋混凝土结构的裂缝产生的直接原因是由于：混凝土的收缩及水化热增加、养护方法不当、结构约束应力不断增大、外加剂的负效应等。对钢筋混凝土结构裂缝控制的主要方法是通过合理选择结构形式,降低结构约束程度,对于水平构件梁、板、墙等采用中低强度级混凝土,加强构造配筋。

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混凝土施工方面出现的问题

为满足结构承载的要求,节约工程造价,通常在结构设计中对上、下柱或柱与粱扳的混凝土选择不同强度等级,然而未对结构的点区域的混凝土强度作出明确说明。按施工规范要求,当梁柱的混凝土强度等级不同时,节点处应按强柱弱梁的原则,节点区域的混凝土强度等级应与柱相同。

采用强度较高的混凝土,在梁柱交汇处侧面设垂直施工缝是不符合规范要求的,混凝土浇筑时,应按图在梁柱接头周边用钢网或小板定位,并先浇筑梁柱接头的混凝土,随后浇筑梁板混凝土,这样既不便于施工,其质量也得不到保证。因此,在结构设计时应作综合考虑,根据实际情况将柱与梁板选择相同的混凝土强度等级,以方便施工。

结语

对于建筑钢筋混凝土框架结构的施工,有关规范虽已有详细规定,但仍有若干问题没有明确具体作法。例如:双向框架梁钢筋同时穿过梁柱节点或高度相同的井字梁交叉点如何保证其保护层以及由此产生的对结构设计的影响问题;梁柱节点不同混凝土强度等级的施工措施及其对设计的影响问题;节点加密箍筋施工及其间距保证问题;屋面梁柱节点处框架梁面筋伸入框架柱的锚固长度与传统施工缝留设位置相矛盾的问题等。上述问题在规范条文中没有具体规定,也往往易被忽视,给工程质量留下隐患。