钢筋混凝土结构设计中的常见问题

魏世琴

摘要：加强对钢筋混凝土结构设计中的常见问题的研究，有利于提高钢筋混凝土结构设计水平，具有重要的现实意义。本文笔者对钢筋混凝土结构设计中的常见问题进行了分析和探讨。

关键词：钢筋混凝土；结构设计；问题

前言：随着人们生活水平的提高，政府和人民对工程质量的要求越来越高，同行业之间的竟争愈发激烈，一项优质的建筑工程离不开优质的结构质量，在混凝土的施工过程中，不仅要科学合理的做好混凝土原料采购和配比工作，更要做好钢筋混凝土框架结构施工过程质量控制，这样才能保证建筑物的使用寿命。

一、钢筋混凝土设计过程

1、混凝土设计强度

钢筋与混凝土是两种不同的材料，两者之所以能够有机的融合发挥作用是因为粘结力的作用：混凝土在空气中能硬化，在硬化后可以与钢筋产生相应的粘结力。这种粘结力是由胶合力、摩阻力和机械咬合力等三方面构成的。机械咬合力在粘结力中占到50%以上，在其中起着决定性作用。为了保证钢筋与混凝土之间的强大粘合度，钢筋必须由一定厚度的混凝土进行保护，最重要的一点是钢筋本身是易被腐蚀的，所以为了保护钢筋，我们需要在钢筋四周添加混凝土。根据这个特点，我们能够解释为什么在环境不同的地区，我們需要不同的保护层的厚度。

由于混凝土的抗压强度比抗拉强度高，所以素混凝土结构不能应用于具有强拉力度的梁和板。如果在混凝土梁、板内增加一定量的钢筋，则混凝土出现裂缝之后产生的拉力即可由内部的钢筋来承担，通过此种方法，不仅可以完全发挥混凝土自身的抗压能力，而且可以提高梁的承载能力。在设计初期，因为混凝土与其结构性能有关，设计者不仅需要先明确钢筋混凝土的强度范围、合适的比例，还应当根据自己所掌握的现有技术、现有资金、现有人力物力等来进行分析，从而做出恰当的安排。

2、钢筋混凝土设计方案

一般地，在板和墙中要布置两个方向的钢筋。根据热胀冷缩的原理，环境和温度的变化都能使墙面出现裂缝，即使建筑物的受弯作用只发生在一个方向，也必须要在两个方向安放钢筋。在建筑物的设计过程中，常常需要附加保护层厚度，此厚度是由其所用的骨料大小决定的，骨料是在混凝土中起骨架或填充作用的粒状松散材料，根据骨料的性能，可以保证保护层的耐火等级。

二、高层建筑发展过程中产生的问题及解决的办法

1、高层建筑的相关规定

大众对高层建筑的理解就是有很多层数的比较高的建筑，但是却无法定义到底多高才算是高层。在美国，建筑物7层以上或者高度超过24.6米的就是高层建筑；在英国，把24.3米视为一个分界点，低于24.3米的是低层建筑，高于或者等于24.3米的是高层建筑；但是在我国，从2005年起，规定住宅楼层在10层以上，或者其他民用建筑高度超过28m的是高层建筑。（新《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）：10层及10层以上或高度超过28m的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其它高层民用建筑混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑高度超过100m时，称为超高层建筑）。

2、在高层建筑中的剪力墙结构（shearwallstructure）

在高层建筑中被普遍运用的结构是结构墙，即剪力墙结构，是指用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平作用力的结构。它的优点是用钢筋混凝土的墙板来代替框架结构中的梁柱，可以承受不同类的荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力。因为剪力墙的主要作用是承担竖向荷载（G）和对抗水平荷载（风、地震等），所以根据此特点，剪力墙应沿平面主要轴线方向布置，方可发挥其自身的优势，保持高层建筑的稳定性。但是根据中国现状，纯剪力墙结构会耗费大量钢材导致成本很高、施工人员又缺少专业技能以致施工困难。施工单位为了降低成本，只得在设计抗震结构时降低标准，以致抗震结构不能达到法律规定的数值，从而增加了房屋倒塌的风险。

3、抗震性能分析

中国近几年，地震频发，比如2008年震惊中外的汶川地震、2010年的青海玉树地震，以及2014年四川省雅安市芦山县发生的地震。地震频繁发生，房屋倒塌造成的死伤数目越来越多，在设计者设计房屋时，应当关注的重点是怎样提高房屋的抗震性。

除了要考虑概念设计，结构抗震验算外，还要结合多次地震的经验，从设防烈度、结构类型和房屋的高度等方面入手，以此来提高建筑的结构延性、限制高层建筑的高度。设计者不能一味的追求楼层的高度而忽视了维护剪力墙结构的稳定性。

为了做到以上几点，我们要通过“两阶段”来实现。第一阶段：根据第一水准烈度----在遭受低于本地区规定的设防烈度的地震影响时，建筑物一般不受损坏或不需要修理仍可继续使用，我们需要第一水准烈度的地震动参数，根据地震动参数得到高层建筑的层间位移角，使层间位移角的参数不超过抗震的限值；同时为了达到第二水准（建筑物虽有一定的损坏，但不至于危及人民生命和生产设备的安全，经一般修理或不需修理仍可继续使用），我们需要保证结构具有足够的延性、变形能力和塑性耗能，对此我们普遍使用抗震构造措施。第二阶段：为了达到第三水准地震动参数，除了要计算出结构（特别是柔弱楼层和抗震薄弱环节）的弹塑性层间位移角，使位移角小于抗震规范的限值外，还必须要采取相应的措施来维护抗震构造的稳定。

三、钢筋混凝土结构设计优势

高层建筑物钢筋混凝土工程是比较复杂的，一毫米一厘米的失误都可能导致房屋不合格。但同时钢筋混凝土相比较钢结构来说还是具有一定的优势。

（1）采用钢筋混凝土结构设计的房屋宽度很大，具有良好的柔韧性。由于采用预应力，防止房屋的裂缝，建筑物的梁采用双层双向通长配筋，从而加强了部分承受力不足的缺陷。

（2）混凝土结构拥有独有的的外形、优雅的房间布局，可以节约空间，增加了阳台的面积。在装修设计的过程中，使住户和设计者们发挥丰富的想象力，不仅在房屋设计方面更加注重舒适程度和美观，而且可以节省资源，节约资本。

尽管钢筋混凝土得到了普遍的运用，但是现阶段，由于设计分析软件还处在完善阶段，我们普遍采用的依旧是人工测量的方式即人工分析的方法进行混凝土数据的对比。我们应当通过对概念、原则以及规则的运用，对类似的结构设计以及规划进行不断的对比分析，从而选择更加完善的方法去解决问题。譬如，我们可以采用概念设计的方法，虽然相对比其它的方法来说，概念设计方法对设计者的能力以及设计时间的安排要求很高，但是概念设计方案是最完善、最节约成本的。

四、结语

因为人口基数的不断扩大，住宅是我们亟待解决的问题，通过以上对高层住宅建筑的分析，我们应该加大科技发展的力度，给施工单位，设计单位更多的数据分析用以解决好高层建筑中出现的混凝土难合成的问题。对于更多的建筑工程师来讲，应该在设计中发挥建筑学材料的优势，根据实践经验完美的处理好建筑作品，增加建筑的可塑性，保证社会群体的良好住宅环境。

参考文献：

[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）中国建筑工业.

[2]《建筑抗震规范》（GB50011-2001）中国建筑工业.2010.8.1

[3]程全丰.钢筋混凝土框架结构设计的几个问题分析[J].今日科苑.2008.（08）.176.