關于建筑結構設計中對鋼筋混凝土構造的方法

　　摘要：在結構設計、施工過程中，對結構的力學性能研究不充分以及施工管理的不完善，是引起現澆鋼筋混凝土配筋不當的內在原因。主要是有時候用電算設計存在不合理的地方，需要用力學原理分析，手算復核，如果沒有出現受力情形，可根據構造措施配置鋼筋。結構施工過程中固有的不確定性和復雜性決定了結構性能的千變萬化，是結構施工階段平均風險率較高的一個重要外在原因。

　　關鍵詞：建筑工程,結構設計,鋼筋混凝土構造,配筋

　　1、配筋構造要求

　　鋼筋混凝土結構是指承重的主要構件是用鋼筋混凝土建造的包括薄殼結構、大模板現澆結構及使用滑模、升板等建造的鋼筋混凝土結構的建筑物。混凝土主要構件包括梁、板、柱、剪力墻、殼體，還有局部構件如樓梯、雨篷。

　　1.1建筑方案設計與配筋構造

　　就從經濟角度出發，任何一個投資人都希望減少配筋同時獲得較好的安全與功能具備的建筑物。一位好的方案設計人員在滿足建筑功能布局要求的前提下盡量考慮到結構規范的限制。否則，當設計者再考慮建筑設計時，由于建筑專業設計人員對結構設計的有關規范要求不熟悉，做出的建筑方案很可能使相應的結構方案難以滿足結構設計規范的要求，待進入施工圖設計階段后，結構專業才對建筑方案提出較大的修改意見。此時，由于建筑方案已經經過提交，甲方往往對建筑方案已認可，要么重新對建筑方案提出修改，要么因為建筑超限而增加構造措施，增加配筋。

　　1.2概念設計與構造問題方法

　　設計人員應特別重視結構概念設計，重視結構的選型和平、立面布置的規則性，優先選用抗震和抗風性能好且經濟合理的結構體系。建筑設計的目的是創造一個有效的環境整體，即一個由許多相互關聯的環境分體系形成的整體。所以，設計人員在開始處理結構方面的問題時，必然希望在形成和處理總體方案時，分析各單元體之間的關系，而不是構件和細部構造。設計人員應具有總體考慮的能力，能夠從一開始就將結構知識運用到全部建筑設計中，并且使水平不高的細部設計減至最小。結構設計應根據建筑的房屋高度和高寬比、抗震設防類別、抗震設防烈度、場地類別、結構材料和施工技術條件等因素考慮其適宜的結構體系。實踐證明，一個良好的結構體系設計既能達到良好的抗震性能又能節約工程造價。

　　2、鋼筋混凝土的注意事項

　　2.1周期折減系數

　　由于在混凝土框架結構中一般都會設置填充墻，從而會導致結構的實際剛度往往會比計算剛度要大一些，致使計算周期通常要比實際周期大。所以，由此計算得出的地震作用效應會偏小一些，以至于混凝土結構的整體安全系數較低。因此，為了克服這一因素的影響必須對結構的計算周期進行折減。在進行折減時需注意折減系數的取值不宜過大。對于鋼筋混凝土框架結構而言，當其使用砌體填充墻時，折減系數可按填充墻的材料及實際數量進行確定，一般可將系數確定為0.6~0.7;如果結構中的填充墻較少，或是輕質砌體時，可將系數確定為0.9;對于沒有填充墻的鋼筋混凝土框架結構，可以不進行計算周期的折減。

　　2.2確定梁剛度放大系數

　　由于目前的混凝土結構設計計算軟件所輸入的模型以矩形截面居多，軟件并未對因結構中樓板的存在而形成T型截面考慮在內，這樣勢必會導致因T型截面的存在引起剛度增大，從而使鋼筋混凝土結構的實際剛度較之計算所得的剛度大很多，這樣計算出的地震剪力值會偏小，影響結構的穩定性。所以在進行計算時應適當將梁剛度放大，放大的系數一般為邊梁1.5、中梁2.0。

　　3、鋼筋混凝土構造的主要方法

　　3.1概念設計

　　在建筑結構設計中進行鋼筋混凝土的構造時，應重視結構概念設計，如平立面布置的規則性、結構選型、選擇抗震性能以及抗風壓性能好的結構體系等。建筑結構設計的最終目的是為了構建一個最佳的環境整體，換言之就是指一個由各種相互聯系在內的環境分體系組成的整體。因此，結構設計應按照建筑工程的實際高度和寬度比、場地類別、抗震等級、施工技術以及結構材料等選擇最適宜的結構體系。這樣不僅能使建筑結構達到最佳的使用效果，而且還可以降低工程造價。

　　3.2建筑方案設計與配筋構造

　　從經濟的角度出發，任何一個投資人都希望減少配筋同時獲得較好的安全與功能具備的建筑物。一位好的方案設計人員在滿足建筑功能布局要求的前提下盡量考慮到結構規范的限制。否則當設計者再考慮建筑設計時。由于建筑專業設計人員對結構設計的有關規范要求不熟悉，做出的建筑方案很可能使相應的結構方案難以滿足結構設計規范的要求，待進入施工圖設計階段后，結構專業才對建筑方案提出較大的修改意見。此時，由于建筑方案已經經過提交，甲方往往對建筑方案已認可，要么重新對建筑方案提出修改要么因為建筑超限而增加構造措施，增加配筋。

　　3.3鋼筋混凝土配筋的構造方法

　　在實際的建筑工程中，由于受各種因素的制約，如場地面積、建筑使用功能以及結構原因等，很多工程均在框架的梁端設計挑梁。在鋼筋混凝土框架結構中，框架梁所承受的荷載一般與外挑梁承受的實際荷載值時不同的，所以兩者的斷面尺寸也是不同的，但在一些工程設計中，設計人員往往在繪圖時將框架梁上的一些主筋向外挑梁延伸，然而這些延伸的主筋卻根本無法進入到挑梁當中，這種錯誤的設計基本會在工程施工階段顯現出來，當發現時大量的鋼筋已經截斷成型，從而不僅影響了工程施工進度，同時也導致了不必要的損失。因此，在進行鋼筋混凝土構造時，必須對這一問題加以重視，盡可能避免出現類似的設計。

　　3.4剪力墻截面設計與構造

　　剪力墻在彎矩和軸向拉力作用下，當拉力較大，使偏心矩時，全截面受拉，屬于小偏心受拉情況。當偏心矩，即為大偏心受拉。在小偏心受拉情況下，整個截面處在拉應力狀態下，混凝土由于抗拉性能很差將開裂貫通整個截面，所有拉力分別由墻肢腹部豎向分布鋼筋和端部鋼筋承擔。因此，剪力墻一般不可能也不允許發生小偏心受拉破壞。在大偏心受拉情況下，截面上大部分受拉，仍有小部分受壓。與大偏壓一樣，假定1.5x 范圍以外的受拉分布鋼筋都參加工作并達到屈服，同時忽略受壓豎向分布鋼筋的作用。剪力墻斜截面受剪破壞主要有三種破壞形態：剪拉破壞、剪壓破壞和斜壓破壞。其中剪拉破壞和斜壓破壞比剪壓破壞顯得更脆性，設計中應盡量避免。在剪力墻設計中，通過構造措施防止發生剪拉和斜壓破壞，通過計算確定墻中水平鋼筋，防止其發生剪切破壞。具體地，是通過限制墻肢內分布鋼筋的最小配筋率防止發生剪拉破壞;通過限制截面剪壓比避免斜壓破壞;斜截面承載力計算則是為了防止剪壓破壞。設計中通常認為：豎向分布筋抵抗彎矩，而水平分布筋抵抗剪力。這樣，剪力墻就由混凝土和水平鋼筋共同抗剪。所以斜截面承載力計算的主要目的就是在已定截面尺寸和混凝土等級的情況下，計算水平分布筋的面積。試驗表明，當剪力墻截面尺寸太小(通常指厚度太小)，截面剪應力過高時，會在早期出現斜裂縫，而且很可能是在抗剪鋼筋還沒有來得及發揮作用時，混凝土就在高剪力及壓力下被擠碎了，此時配置更多的抗剪鋼筋已毫無意義。為避免這種破壞，應當對截面的剪壓比進行限制。

　　4、結束語

　　在建筑結構設計中鋼筋混凝土的構造是一項較為復雜且系統的工程，其對整個建筑結構起著至關重要的作用，一旦鋼筋混凝土的構造出現問題，勢必會影響整個工程的質量，為了確保鋼筋混凝土的構造能夠滿足設計要求，這就要求設計人員必須了解并掌握與鋼筋混凝土構造有關的各種方法，將之有效地應用到實際工程當中，以此來保證建筑工程順利完成。