钢筋混凝土结构设计中常见问题及分析

李宇轩

（太原市建筑设计研究院，山西 太原 030000）

近年来，工程项目出现意外事故较多，对于整个行业来说社会影响是巨大的，也阻碍了企业的发展。规划考虑不合理，工程设计考虑不周全，施工方式不正确等是导致这些事故发生的原因。钢筋混凝土的优点是方便就地取材，耐久性、耐火性好，整体性好，可塑性好。但是也不能忽视它存在的缺点：自重大，抗拉强度较低、易裂，施工受季节影响大，补强修复困难等。以下是钢筋混凝土在结构设计中存在的常见问题和解决方法。

1 常见问题

1.1 地基、基础设计

地基、基础设计常见的问题有以下两方面：地基设计和基础设计。地基设计中常见的问题主要是墙体开裂、建筑物下沉过大、地基滑动等。基础设计中常见的问题主要是稳定性验算问题、液化土层计算问题、布桩计算问题等。这里我们着重探讨建筑物下沉过大和稳定性验算两个问题。建筑物沉降可分为均匀沉降和不均匀沉降，场地的地质条件与水文条件、设计方案与施工方法都是对建筑物沉降产生影响的主要因素。在设计中，由于建设经验不足或者考虑问题不周，建筑物本身自重过大，基础底的应力超过了地基承载力，导致地基土发生剪切破坏，发生沉降，导致钢筋混凝土发生下沉，直接关乎建筑整体安全。此外，地基土下有软弱下卧层，附加应力导致软弱下卧层发生破坏，从而引起地基下陷；后做相邻建筑物基础传递的附加应力导致地基土发生破坏，原因是两建筑物距离太近，基础应力有扩散角等等都是导致地基发生沉降的原因。因此，设计人员应完善理论知识，扩充知识储备。钢筋混凝土地基承载力不足，往往是工作人员缺乏专业性技术导致，最终给建筑整体带来不可估量的后果，由于地理位置，降水深度，土壤地质条件的影响，加上设计人员细节问题缺乏重视，对地勘报告没有充分的掌握、理解，没有正确预估土地的承受力度，使混凝土承载能力的问题得不到良好的解决，上部传下来的力过大导致土地区位下降，从而使整个建筑失稳倾斜。

1.2 上部结构设计

地基、基础设计的目的是为上部结构提供可靠的平台，上部结构的刚度与荷载是地基、基础设计的重要依据。上部结构的主要问题体现在没有考虑上部的均匀受力、抗震因素带来的影响。以青海玉树地震为例，在设计初期，设计师没有考虑抗震因素，因此，当地震来临时，房屋结构无法阻挡地震带来的强大压力，使房屋加速坍塌，造成严重的人员伤亡和经济财产损失。地震作用具有较强的随机性和复杂性，需要在强烈地震作用下，结构仍然保持在弹性状态，且不发生破坏，是很不现实的。另外，在整个框架结构中，不同部位的构件对于抗震能力和受压、受剪能力都有不同的要求，设计人员若不遵从地区的规范、要求，无形之中就会得到对整体不利的结果。此外，由于气温变化幅度较大，混凝土内外结构受到温度而发生性质上的改变，再加上荷载考虑不足，地基沉降不均匀，施工工艺等问题，使结构梁、板、柱等构件发生裂缝。混凝土匀质性没有达到要求也是重要的因素之一：在混凝土的拌合，运输，浇筑和振捣过程中，由于材料本身性质的影响，容易产生离析等不利情况，这对混凝土是不利的；同时，在搅拌途中产生的气泡发生物理反应，导致气泡固化，从而产生裂缝。

2 解决方法

2.1 地基、基础设计

良好的开端是成功的一半，高楼的建立需要稳健的地基，在行业中，工程的质量安全始终是放在首位的，首先要确保地基的承载力符合要求，科学设计，合理规划，必须根据建筑物的用途和等级、构件布置和结构形式，充分考虑建筑场地和地基基础条件，结合施工条件以及工期、造价等各方面的要求，合理选择地基基础设计方案。一般来说结构方面可以采取以下措施来解决地基不均匀沉降的问题：一、减轻建筑物自重，选用轻质高强度墙体材料，采用架空地板代替室内填土，设置地下室或半地下室，采用覆土少，自重轻的基础形式；二、加强建筑物的刚度和强度，在砌体承重结构的房屋中，当地基发生不均匀变形时，墙身是主要受力构件，它应具有相当的能力以抵抗地基不均匀变形，所以，合理布置墙体也十分重要。在加强建筑物整体刚度和强度方面，合理的设置圈梁和构造柱是砌体承重结构中较常用的办法，它可使抗剪、抗拉能力均较低的砌体较好的成为一个整体，在相当程度上可以防止或减少墙体裂缝。三、对于建筑物体系复杂、荷载差异较大的框架结构，可加强基础整体刚度，如采用箱基、桩基、厚筏板等，以减少不均匀沉降。一般来说，天然地基上的浅基础便于施工，工期短，造价低。如能满足地基的强度和变形要求，宜首先选用。合理控制钢筋的数量和混凝土量，确保地基的承载能力满足要求，通过计算、验算使整个地基基础的承受力控制在合理范围内，[1]应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，采用相应的分项系数。合理的进行地基承载力验算、持力层承载力验算、软弱下卧层验算等都是基础稳定性验算的内容。降水量不均匀会导致水面的上升，水的大量进入导致水位增大，水压也会侵蚀底板，造成底板不稳定。因此，设计人员应根据实地情况经过计算、分析，结合当地的气候变化以及地理环境，准确的将地基的受力布置均匀、合理[2]。

2.2 上部结构设计

对于上部结构的设计，一定要根据实际情况，避免受力过重导致建筑损毁，造成无法挽回的后果。在实际施工过程中，对于上部结构的框架墙来说，首先应根据方案、施工图，结合施工过程中遇到的问题，采取合适的上部设计结构，通过荷载、构件、内力计算，得到计算结果来最终确定构件布置、配筋；根据规范的要求来确定构件的构造措施。与此同时，也应适当的增加整体对各个方面所带来的不利影响，从而保证钢筋混凝土整体结构的安全性和稳定性，应通过计算分析，合理的荷载布置，明确受力关系，确保梁、板、墙、柱的受力均匀稳定[3]。

在剪力墙设计的过程中，应当根据实际需求计算墙体高度以及强弱弯曲度；要增加与墙体的连结，使整体性得到统一；还要确保工程效果可以达到抗震的性能；在设计过程中避开框架变形现象。对于上部结构设计，应根据工程项目的实际情况确定施工方法，以最大程度的满足客户的需求。举例来说，在计算墙体时，根据规则要求，普通剪力墙的横截面高度和厚度的比结果应大于8，短肢剪力墙墙面横截面高度和厚度之比宜大于4小于8，且厚度应不大于300毫米。墙体的高厚比例不同，所需的材料也完全不同，墙体的耐受力性能也不同，剪力墙是最特殊的墙体，钢筋的含量也不同。不可因为降低成本而偷工减料。剪力墙损坏程度极高，损坏一旦发生，就会造成无法挽回的后果。

在进行钢筋混凝土的整体设计中，应重视规范，规程和图集的硬性要求，减少挠度不够或裂缝的出现。结构裂缝应采用以下技术手段：一、通过卸载方法减轻墙体荷载：对由于荷载过大，砌体强度低，已经产生裂缝的墙体，可以采用此方法；或在其顶部砌体内增设钢筋混凝土梁来承担上部荷载。二、结构加固补强法：对于荷载较大，砌体截面尺寸较小，承载力不足并已产生裂缝的墙体，可在不损害主体结构的情况下适当加大截面尺寸，以提高其承载能力，这种方法也可以起到相应的效果。因此，设计人员要适当的调控裂缝出现的程度，把裂缝范围控制在合理范围之内。房屋的四个角落以及房顶最容易出现裂缝，设计者应将注意力多放在这些特殊和敏感的部位，解决这些问题的办法之一就是，在裂缝出现的区域，将同等比例和型号的混凝土浇灌进去，提高工程质量，保持入模混凝土的湿度，保证施工工艺流程的正确性。完善整体的美观性[4]。

3 结束语

钢筋混凝土具有一系列的优点，比如耐受力强，较高的舒适度，整体的美观性等，在行业内的应用程度较为广泛。同时，它也有不可忽视的缺点，比如不抗裂以及性能配置不高等，因此，在设计过程中，应注意这些缺点，及时找到补救措施，具体问题具体分析，提前做好应对措施，科学利用钢筋混凝土的结构特点，将其优势发挥到极致，避免其缺点带来的影响。同时结构设计人员在工作中应多学习借鉴成功的案例，提高能力，改进理念，从而使细节得到完善，结构更加合理，确保工程的质量，为祖国和社会的发展贡献力量。