浅谈水工少筋混凝土结构设计方法

陈新妹

广东省河源市

摘要：时代的进步与发展中建筑行业占有一定的地位，其保证了工业的不断前行及人们的安居乐业，对于建筑的质量也是人们愈来愈关系的问题，建筑中使用范围较广的就是混凝土，混凝土质量的好坏对建筑的整体质量有着十分重要的影响，少筋混凝土的便是其中的一种。本文就当下使用的规范中有关少筋混凝土结构设计方向、原则及方法进行了介绍，希望给同行业从业人员提供一些可行性的意见。

关键词：水工；适筋混凝土；素混凝土；少筋混凝土；机构设计

少筋混凝土机构指的是混凝土配筋率低于标准的钢筋混凝土结构配筋率最低的、位于素混凝土结构与钢筋混凝土结构间的少配筋结构，其亦可称之为少筋混凝土结构或是弱筋混凝土结构。在体积较大的水土建筑工程之中，对于少筋混凝土的应用有着特殊的意義。

一、在水工建筑中应用少筋混凝土结构的意义

少筋混凝土施工在水利工程中的应用是必然的，特定情况下，其在水工混凝土工程结构之中有着制约设计的显著地位。就逻辑概念而言，只有工程中应用到了素混凝土结构，那么少筋混凝土结构就必然会运用于整个工程之中，因为其是适筋混凝土与素混凝土结构中间的连接产物。通常或是周期性受到环境水作用的水工工程所使用的混凝土称之为水工混凝土，大体积为水工混凝土的主要特性，通常情况之下，水工混凝土对于强度的要求偏低一些。在常规的水工建筑之中，例如闸底板、闸墩、尾水管、挡水墙等等，在外力的作用之下，需要达到抗滑及抗倾覆的稳定性标准，要求结构自身有一定的重量；与此同时，还需要达到强度要求、抗渗漏、抗冻等指标，绝对不允许裂缝的产生，故此，通常的情况之下水工少筋混凝土的结构比较大。如果是按照标准钢筋混凝土结构进行设计，通常需要进行大比例的钢筋配置造成了一定程度上的浪费，若是按照素混凝土的结构来进行设计，就会出现截面较大的情况，造成了混凝土使用上的高成本。针对于此类结构的特性，需要做到在混凝土之中配置少量的钢筋，在达到稳定性要求之下，充分考虑到少量的钢筋对于结构强度安全上的作用是否能够充分发挥，这样就能够减少混凝土的使用数量，进而做到节约成本及安全生产的双赢局面。故此，在水工建筑工程之中，运用少筋混凝土结构有着重要的意义。

二、少筋混凝土的结构设计方法

我国现行的与少筋混凝土使用相关的法律中对于其十分明确的标准，达到建筑使用安全的要求，必须遵照相关的规定进行少筋混凝土的结构设计，少筋混凝土中所使用的钢筋必须选取优质等级的钢筋材料，建筑物的使用寿命中必须保证其安全达标，并且不会出现任何的断裂等危险情况的出现。针对于少筋混凝土的结构设计规定表现最为突出的则是在最小配筋率的标准上，本文对《水工混凝土结构设计规范》（下文简称为“规范”）之中与最小配筋有关的规定进行的说明。

（一）截面尺寸较大墩墙与底板是少筋混凝土的一种结构类型，设计的最小配筋率可以为钢筋混凝土构件的纵向受力钢筋的最小配筋率中所罗列的基本最小配筋率来乘上截面极限内力值同截面最大承载力的比而得出。对于受弯构件的底板或是大偏心受压构件的墩墙的受拉钢筋最小配筋率可以设置为：，此种情况下最小配筋率便不能制约底板同墩墙的受压钢筋，但是尚且需要做相应的钢筋构造。当轴心受压或是小偏心受压构件的墩墙设计上受压钢筋的最小配筋率可以设置为：。通过上述公式来得出最小配筋率的情况时，因为尚不能掌握截面实际情况中的配筋值，故此不能够直接的得到截面实际最大承载力的数值，需要通过假设一定的配筋数量进行两到三次的推算而得出。使用此计算方法的优点是，随着尺寸的增大，所需使用的钢筋数量依旧可以保持在相同的水平之上。针对截面尺寸受到抗滑、抗倾或者是布置等相关条件制约的厚度不小于五米的结构构件，在规范中有着明确的规定：如果经过理论证实，最小配筋率可制约着纵向的受拉钢筋，实际钢筋截面的面积可以按照承载能力进行计算得到结果，但是钢筋的截面面积在每米的宽度内需要大于或是等于2500平方毫米。

（二）规范之中对于最小配筋率的规定有三个层次，对于通常尺寸的梁与柱构件需要严格按照有关规定进行计算得出，钢筋混凝土看上去较为简单，绝大多数的施工人员对于其理解不够，认为只是将钢筋同混凝土混合在一起，但是事情往往没有看到的那么简单，钢筋同混凝土的配比有着严格的比例要求，必须要达到国家规定的有关标准，若不能够达到规范的相应数值，不单单是混凝土的验收无法达标，更会威胁到使用者或是使用单位的人身及财产安全。故此，现阶段应用变化的最小配筋率只是对卧置在地基之上的墩墙与底板而言，对于其他的结构设计，必须遵照我国现行的规范中标准，达到最小配筋率的计算要求，杜绝因为配筋数量偏低而出现裂缝等情况，进而出现一些安全事故。经过验算，变化的最小配筋率的配筋其最大的裂缝宽度亦是在国家有关标准允许的范围之中。针对建筑位于恶劣的环境之下，为了能够达到裂缝标准的要求，需要将我国通用规范中要求的标准配筋率提升百分之零点五。大体积构件受压钢筋通过计算得到不需要进行配筋的结果时，可以只做配构造钢筋。

1、对于常规尺寸的梁、板、柱、墙必须严格按照相关规定来进行设计。

2、墩墙的厚度大于2.5米时，按照承载能力计算而得出的纵向钢筋配筋不大于我国规范标准中的最小配筋率，此时：

（1）墩墙按照大偏心受压构件计算时，计算而得的墩墙一侧纵向受拉钢筋的配筋比例需要达到规范中的钢筋混凝土构件纵向受力的最小配筋率标准，计算可按照公式进行计算，公示中的M需要用Ne所代替，N表示墩墙承受能力的中心向压力的设计值，e则表示中心向压力直至受压区域混凝土合力点的距离。

（2）墩墙小偏心受压构件计算时，可按照公式进行计算，整体的纵向钢筋截面面积最小值为AS，但是需要大于截面面积的百分之零点四，或者是某一侧不小于百分之零点二。

三、少筋混凝土结构设计实例

（一）水闸底板的板厚为1.5米，所使用的为C20级别的混凝土及二级钢筋，每米范围内的板宽所能承受的弯矩设计值为每米220千牛，试配置受拉钢筋表示为AS。

解：取值为1米板宽，按照受弯曲构件的承载能力公式进行计算收拉力钢筋截面的面积。

计算配筋率。

（二）如若是按照一般梁、柱构件的设计来考虑，就必须要达到的要求，按照相关规定中的要求计算所得为2175平方毫米。

（三）如果是大尺寸的厚板，需要按照国家标准之中的规范pmin===

实际使用配备为每米

由此可见，选用相关的规范来对最小配筋率进行计算，当其承受的内力不发生任何改变的情况下，板厚无论如何的增加，配筋的面积都会保持不变。

结语：

水工结构设计的过程之中，往往会有大体积的构件出现，通过科学的计算方法得到与其结构特点相适应的钢筋配筋率，设计人员需要通过价值工程的准则来对设计方案进行透彻分析，将节约成本提升价值作为根本目标，将功能的分析作为设计的核心，将系统观念作为指引的方针，将总体效益作为设计的出发点。切不可追求片面的节约成本，设计中要充分体现出合理的应用，技术要求达到设计标准，提升项目工程的使用功能，合理对经济效益、设计要求、施工技术进行分配，真正的做到优化配置以得到所预期的设计效果。

参考文献：

[1]阳运青，李运福. 浅谈水工少筋混凝土结构设计方法[J].湖南水利水电.2011（01）.

[2]王冰.浅谈水工少筋混凝土结构设计方法[J].科技创新与应用，2013（05）.

[3]袭著天.如何控制水工建筑混凝土结构机理破坏[J].科技与企业.2012（05）.

[4]计涛，纪国晋，王少江，刘艳霞. PVA纤维对水工抗冲磨混凝土性能的影响[J].东南大学学报（自然科学版）.2010（S2）.

[5]王勇，董毓利，邹超英.钢筋混凝土板的极限承载力计算[J].哈尔滨工业大学学报.2013（02）.