钢筋混凝土结构设计中的常见问题

钢筋混凝土结构设计中的常见问题

摘要：本课题对钢筋混凝土结构设计中的问题展开研讨，分析了钢筋混凝土结构设计的结构选型、地基设计、钢筋混凝土结构上部设计、钢筋混凝土结构裂缝等应注意的问题，旨在为提升钢筋混凝土结构设计质量和稳定性有所帮助。

关键词：钢筋混凝土结构；结构设计；常见问题

Abstract: The subject of reinforced concrete structural design problems and discuss, analyze the selection of structural design of reinforced concrete structures, foundation design, the upper part of the structural design of reinforced concrete, reinforced concrete structural cracks and other problems should be noted, is designed to enhance the reinforcement design quality and stability of concrete structures help.

Keywords: reinforced concrete structure; structural design; FAQ

引言

钢筋混凝土结构具有良好的刚度、抗剪性、整体性和经济性，是建筑设计中常见的力学和功能结构，在各种类型的建筑设计和施工中得到了广泛运用，形成了建筑施工与钢筋混凝土结构应用相辅相成的关系。在建筑行业内得到了推广普及，但是在应用的过程中也发生过钢筋混凝土结构不稳定、倒塌等恶性事故。因此，必须引起结构设计和施工技术人员重视。

一、钢筋混凝土结构设计的结构选型问题

1 短肢剪力墙的设置问题

《高层建筑混凝土结构设计规程》7.1.8 条规定短肢剪力墙是指截面厚度不大于 300mm、各墙肢截面高度与厚度之比为 5~8 的剪力墙，短肢剪力墙结构中应有满足的长肢剪力墙。依据试验数据和实践经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的使用

2 结构的超高问题

在抗震规范与《高层建筑混凝土结构设计规程》中，对结构的总高度都有严格，尤其是新规范中除了将原来的高度设定为 A级高度的建筑外，还增加了 B 级高度的建筑，因此，必须严格控制结构的高度，一旦结构为 B 级高度建筑甚或超过了 B 级高度，其设计方法和处理措施将发生很大变化。在实际工程设计中，由于结构类型的变更而忽略结构的超高问题导致施工图纸审查时不予通过则必须重新进行设计或重开专家会议进行工作论证等，这对工程工期、工程造价等整体规划影响相当巨大。因而，在高层建筑规划中，结构设计工程师应尽力减少选用或不设短肢剪力墙，以防止给后期设计作业增添不必要的麻烦。

3 嵌固端的设置问题

由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，结构设计工程师往往会忽视由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的问题，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作需要大量修改，甚至埋下安全隐患。

二、钢筋混凝土结构地基设计问题

钢筋混凝土结构设计过程中经常忽视建筑物的沉降而引起附加应力的增加，这会导致钢筋混凝土结构出现沉降而产生变形，进而产生钢筋混凝土结构底部和基础出现承载能力的下降，导致钢筋混凝土结构出现开裂。特别是在天然地基的情况下，软弱土和流沙会在钢筋混凝土结构重量下产生更为显著的变形，再加上地下水位的季节性变化就会出现钢筋混凝土结构地基问题的进一步积累和扩大，形成对钢筋混凝土结构的进一步影响。

三、钢筋混凝土结构上部设计问题

钢筋混凝土结构上部是主要的功能部位，一般以框剪结构和剪力墙等常见形式为主，在设计这些构筑物时应注意均匀布置，而一些设计者容易设计出刚度过大的单支剪力墙，这会出现应力的过度集中，如果因应力过大而产生破坏将会直接导致剪力墙关联的构件设计难度的增加，进而大宗钢筋混凝土结构出现严重的后果。在做钢筋混凝土结构上部延性设计的过程中没有考虑到剪力墙级别的设计，没有使用小级别剪力墙结构维护整个建筑物变形控制，如果出现地震将会容易造成各种级别剪力墙的破坏，进而导致建筑物梁柱完整性丧失，缩短了钢筋混凝土结构维持形状的时间，增大了建筑物内人员的伤亡。

四、钢筋混凝土结构的裂缝问题

裂缝是钢筋混凝土结构的主要问题，在设计的过程中应该对钢筋混凝土结构裂缝问题进行全面控制，以避免钢筋混凝土结构出现裂缝后，安全问题和事故的发生。常见的钢筋混凝土结构裂缝原因有：一是应力裂缝，在钢筋混凝土结构中，不同部位、不同功能的构件之间会有不同的刚度和应力，这样会在钢筋混凝土结构的整体上形成若干个刚度薄弱区和应力集中区，如果薄弱区和集中区出现了重叠，很容易在钢筋混凝土结构出现裂缝和破坏，较为典型的钢筋混凝土结构应力裂缝在墙角处和板端处。二是温度裂缝，钢筋混凝土结构在施工中最为常见的裂缝就是温度裂缝，温度裂缝的形成原因比较简单，就是钢筋混凝土结构内外温度出现大温差，进而引起混凝土出现收缩应力的差别，在薄弱位置出现裂缝。三是构造裂缝，钢筋混凝土结构构造裂缝的最主要成因是拌制混凝土的过程中选用了较大的水灰比，进而在浇筑时产生混凝土在模板的滑动，钢筋混凝土结构浇筑时未充分振捣、有气泡的存在也是出现构造裂缝的原因。

五、结构计算与分析

1 框架结构分析

注意柱计算长度系数的选取；柱一般按单偏压配筋、双偏压验算为好，因双偏压存在多解，配筋量与形式不一致；梁一柱保护层厚度按规范取，程序自动加 12.5；对于大截面的柱，可考虑梁、柱重叠部分为刚域；一般可考虑梁刚度放大，扭矩折减，以考虑楼板的影响；负弯矩向下调幅后，跨中弯矩自动增大。梁跨中弯矩增大系数是不考虑活载不利布置时乘的系数的。

2 选择结构整体计算软件

目前常用的计算软件有 SATWE、TAT、TBSA 或 ETABS、SAP 等，但由于各软件在采用的计算模型上存在差异，因此导致了各软件的计算结果或大或小有不同。所以，在进行工程整体结构计算和分析时，必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合适的计算软件，并从不同软件相差较大的计算结果中判断哪个合理的、哪个可作参考、哪个意义不大，这将是结构设计工程师在实际工作中首要考虑的工作要义。

3 地震作用及结构振动特性

是否需要地震力放大要考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。在新规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数。如新规范规定规则结构不进行扭转藕连计算时，平行于地震作用方向的两个边榀其地震作用应乘以放大系数。一般情况下，短边可按 1.15 采用，长边可按 1.05 采用；当扭转刚度较小时，宜按不小于 1.3 采用。当结构质量和刚度分布明显不对称时，应计入双向水平地震作用下的扭转影响。

4 有效质量系数与计算振型数

新规范中新增一个振型参与系数的概念，并明确提出了该参数的限值。对于一般工程，取 3 的倍数，不少于 9 个。但如果结构是 2 层最多也就 6 个，因为每层只有 3 个自由度，两层就是 6 个。由于在旧规范设计中并未提出振型参与系数的概念，或即使有该概念该参数的限值也未必符合新规范的要求，因此，在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。如果不能保证这一点，将导致地震作用偏小。按此地震作用设计的结构会存在不安全因素，所以应该增加振型数重算。

5 合理简化结构体系

对复杂的钢筋混凝土结构进行合理简化，运用概念设计理念，对实际存在而又被忽略的变形及受力要在计算配筋时加以考虑，对于结构易出现问题的部位，可根据经验采取适当的措施进行预防。

6 优化结构尺寸

在设计钢筋混凝土结构时必须要保证结构的尺寸，不但要满足设计规范的要求，而且要满足钢筋混凝土结构施工的实际，以防止或减少结构裂缝的出现，这是控制钢筋混凝土结构设计工作的重要环节。

7提高对钢筋混凝土结构裂缝的控制

钢筋混凝土结构裂缝控制采取防治措施。对于易出现裂缝的屋面及楼面钢筋混凝土构件，在结构设计时可采用预应力混凝土，在楼面板预埋管线时，对管线进行支架固定，在管线交叉处要采用专门设计的接线盒以减少钢筋混凝土板的刚度削弱。

结语

综上所述，合理而全面地发挥钢筋混凝土结构的整体作用和经济价值必须做好钢筋混凝土结构的设计工作，要在设计过程中有针对性地加强基础、上部的机构控制，提高钢筋混凝土结构抵御裂缝的能力，在钢筋混凝土结构体系、结构、形状、布置上达到科学化和合理化，达到钢筋混凝土结构的设计目标。

参考文献：

[1]张大鹏. 钢筋混凝土结构设计中的常见问题[J]. 黑龙江科学,2014,01:251.

[2]徐立秋,秦忠尧. 建筑工程中钢筋混凝土结构设计中的常见问题[J]. 中华民居(下旬刊),2014,02:85.

[3]黄宝平. 谈钢筋混凝土结构设计施工中遇到的问题[J]. 工程建设与设计,2014,02:34-36.