钢筋混凝土结构设计中的常见问题及优化措施

 摘要：钢筋混凝土框架结构因其具有足够的强度、良好的延性和较强的整体性，目前广泛用于地震设防地区，是最常用的结构形式。在工程设计中，如何正确分析研究侮一个工程的特点，选用合理的方案，采用合理的结构形式，以及采用合理的计算依据，是侮一位工程设计人员面临的首要问题。就施工期的钢筋混凝土结构而言，定义中规定的时间是指结构构件由设计方案的图纸变为真实结构的施工期，时间要远远短于设计基准期，规定的条件是指满足设计方案的要求，且能保证安全、可靠的正常施工，规定的“预定功能”是指钢筋混凝土结构在施工费 

　　用经济合理的条件下，能够保证施工过程的安全、可靠。由于结构可靠度定义在施工期的特殊涵义，根据结构在使用阶段承载能力的极限状态也可将施工期钢筋混凝土结构的极限状态区分为正常施工极限状态和承载能力极限状态，正常施工极限状态相应于施工期钢筋混凝土结构的正常施工要求，承载能力极限状态相应于施工期钢筋混凝土结构的安全性要求。 

　　关键词：钢筋混凝土；结构设计；常见问题；优化措施 

　　中图分类号：TV331 文献标识码： A 

　　引言：钢筋混凝上结构设计是复杂的过程，任何参数错误的选择均有可能导致整个设计出现错误，使整个设计结果存在不安全因素，甚至造成严重的工程事故。木文针对钢筋混凝上结构设计的常见问题进行深入地分析和探讨，提出了一些建议。在今后的钢筋混凝上结构设计过程中，经常钢筋混凝上结构总结设计的经 

　　验，使设计更经济、合理。 

　　1、钢筋混凝土柱的设计 

　　1.1钢筋混凝土柱的截面设计 

　　在建筑的钢筋混凝土结构设计中，钢筋混凝土柱截面的尺寸一般从下到上逐渐改变截面尺寸，框架结构的柱按受力一般要求从下至上逐渐变较为合理，同时便于柱模板制作，柱断面变化次数不宜太多，柱断面变小也不宜设在同一层，以节约投资，使设计更合理。除了柱截面变小与混凝土强度降低宜设在不同层外，而且柱截面变小剧烈。否则抗侧刚度减少较多，对抗震不利。柱截面尺寸减小的间隔层数为四层，如果间隔太疏又起不到节约投资、降低造价的目的；太密会造成模板浪费、施工不便。每次每侧减小以150mm为宜，减得过多会导致结构竖向刚度变化异常。例如柱截面从550@550变为450@450，柱的线刚度会减少了60%左右，对于纯框架结构其抗侧刚度就减小过多。如果柱截面变化过大时应将柱分批在不同楼层进行截面变小。同时钢筋混凝土柱截面的最小尺寸应符合《混凝土结构设计规范GB50010-2010》的规定。 

　　1.2 钢筋混凝土柱箍筋的肢距设计 

　　《混凝土结构设计规范GB 50010-2010》规定钢筋混凝土柱加密区的箍筋内箍筋肢距具体要求：一级抗震等级不宜大于20cm；二、三级抗震等级不宜大于25cm和箍筋直径的20倍中的较大值；四级抗震等级不宜大于30cm。《混凝土结构设计规范GB 50010-2010》规范中对于箍筋肢距定义未进行具体的解释。按一般的理解，箍筋肢距应为每肢箍筋的水平距离。本文作者对箍筋肢距的解释为钢筋混凝土柱纵向钢筋的箍筋拉接点的距离，这样不仅可以顺利对柱钢筋的拉接还便于施工的要求。而不少设计人员在设计时将箍筋肢距一律按均匀分布且小于20cm，导致混凝土浇捣困难，必须使用导管，将混凝土引导到根部，是不能让其从高处直接坠落的，然后逐渐向上浇灌。如果箍筋肢距过小，将无法使用导管。 

　　2、关于梁的设计 

　　梁的截面高度是由挠度与配筋控制其下限值，由裂缝允许值控制上限值。设计中很多人取较大的梁截面以保证挠度满足要求。但大截面低配筋率梁对抗裂并不利，经过适当配筋调整，裂缝宽度能勉强地满足要求，其计算裂缝宽度很小，然而这种梁出现裂缝的可能性较大。 

　　2.1 钢筋混凝土梁侧的纵向钢筋设计应该注意的问题 

　　梁侧的纵向钢筋包括梁侧纵向构造钢筋和抗扭纵筋。规范规定梁腹板高大于45cm时，梁的两个侧面应沿高度合理配置纵向构造钢筋每侧纵向构造钢筋的间距不宜大于20cm，每侧截面面积不应小于腹板截面的0.1%，钢筋混凝土梁侧纵向钢筋的直径一般为14-16mm。在钢筋混凝土结构的实际设计中，常会遇到钢筋混凝土梁侧抗扭纵筋很大，对上述情况应在计算上做合理的调整，由于电算设计时候的抗扭纵筋面积较大。 

　　对跨度较大的钢筋混凝土次梁支承于主梁上时，钢筋混凝土次梁的支承端会对主梁产生较大的扭矩，在电算程序中钢筋混凝土次梁的端支座为绞接造成的。目前电算程序在结构构件计算时尚未考虑现浇楼板对钢筋混凝土梁扭转影响，必须需要人为地给程序一个梁扭矩折减系数，合理选择钢筋混凝土梁扭矩折减系数是必要的。调整后计算出来的钢筋混凝土梁的抗扭纵筋面积会很大，必须保证箍筋的配筋率满足规范的规定。 

　　2.2 钢筋混凝土梁的负筋只需按计算配够，不必增加配筋量 

　　在框架钢筋混凝土结构的计算中，由于地震作用等水平力作用，常使得钢筋混凝土梁端的负弯矩远大过钢筋混凝土梁跨中的正弯矩。设计中为了框架钢筋混凝土梁负筋的减少，需将钢筋混凝土梁负弯矩乘以一个0.85调幅系数进行调幅，使钢筋混凝土梁端负弯距减少，如果在框架计算是作负弯距调幅，而配筋时又将负筋放大。并相应增加跨中正弯距，使钢筋混凝土梁配筋均匀。 

　　2.3 关于强柱弱梁的设计理念 

　　强柱弱梁的概念主要是针对抗震设防而出现的。钢筋混凝土柱的破坏能导致整个建筑物倒塌，而钢筋混凝土梁的破坏可能仅在某些区域中发生。强柱弱梁设计理念一定要将这一概念设计贯彻下去。严格控制钢筋混凝土柱轴压比，笔者认为轴压比不宜过大，且我们对柱断面及配筋设置时应分部位处理，建议适当加强角柱、边柱的配筋，所有钢筋混凝土柱建议纵筋均不宜小于20mm，同时应该全柱通长加密箍筋，且配箍率满足规范要求，矩形截面柱对称配筋。而对梁配筋则建议应配足梁中部筋，以使地震作用下梁铰机制的形成，避免柱比梁先屈服，使钢筋混凝土梁端能先形成塑性铰，使柱端受弯承载力比梁端的实际 　　受弯承载力大。 

　　3、关于基础的设计 

　　地地基基础也是整个工程造价的决定性因素，地基与基础设计一是结构工程师比较重视的方面，基础的好与坏将直接影响后期设计工作，甚至造成无法估量的损失。我国面积较广仅《地基基础设计规范GB50007-2011》不能对全国地基基础都进行详细规定，在进行地基基础设计时，在地基基础设计中要注意地方性规范的学习。避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。因此在基础设计时，应充分重视工程当地的规定要求，最好能参考邻近已建建筑物设计经验，可使基础设计更加经济、合理。如某综合楼工程，抗震设防烈度为8度，建筑总高度100m，采用框架核心筒结构，基础设计采用筏板基础。在利用程序计算时，主楼下的筏板板厚达到3m，配筋量大。规范基础冲切计算也未考虑基础底板下土的影响，在参考类似工程经验后，设计基础筏板厚度定为2.1m，使筏板厚度减少近30%。 

　　4、钢筋混凝土结构设计中改进措施 

　　4.1完善结构体系 

　　一般来说，钢筋混凝土结构比较复杂，其复杂性也是造成其结构问题出现的原因之一，因此在钢筋混凝土结构设计中，需要将结构体系中比较繁琐且作用不大的部分进行删除或者合并，从而使复杂的结构体系变得简化。 

　　4.2规范结构尺寸设计 

　　在钢筋混凝土结构工程中，施工材料的变形以及温度的变化都会引起钢筋混凝土结构出现裂缝，钢筋混凝土结构越长，由于材料和温度变化引起的应力就会越大，从而裂缝出现的几率就会相应变大，这也是横向裂缝产生的原因。 

　　4.3在对钢筋 

　　混凝土结构进行设计的时候，需要保证其结构布置及形状的规则性，从而使钢筋混凝土结构的各部分刚性一致，最终降低问题出现的几率，增强钢筋混凝土结构的稳定性和安全性。 

　　4.4加大板类构件裂缝控制力度 

　　对于钢筋混凝土结构中板类构件裂缝的控制，主要采取防治的措施。在钢筋混凝土结构中，屋面及楼面板构件相对容易出现裂缝，因此在结构设计中可以采用预应力混凝土浇筑的方式，并在楼面板预埋管线的过程中，利用设置支架的方式对管线进行固定。 

　　结语：钢筋混凝土结构是现阶段我国建筑工程中最普遍的结构，因其具备多种优势而备受关注和重视，然而也因为施工难度大，涉及范围较广等因素，其设计中依然存在着诸多问题，只有积极采取有效措施优化钢筋混凝土结构设计，才能提高建筑工程的整体质量，促进我国建筑行业的繁荣与长期发展。 

　　参考文献： 

　　[1]李一民. 钢筋混凝土房屋设计结构中存在的问题与改进措施[J]. 科技资讯，2012，10：172. 

　　[2]荣炳春. 钢筋混凝土结构设计中的常见问题[J]. 科技创新与应用，2012，12：222. 

　　[3]钱启军. 钢筋混凝土结构设计中的常见问题探讨[J]. 工业设计，2012，02：106. 

　　[4]毕长刚. 浅议如何保证钢筋混凝土结构的耐久性[J]. 科技信息，2012，20：384. 

　　[5]宋金兰，罗伟达. 钢筋混凝土框架结构设计注意问题探析[J]. 中国新技术新产品，2012，11：166. 

　　[6]邵永玻. 高层建筑混凝土结构优化设计的探讨[J]. 门窗，2012，07：151+160. 

　　[7]骆新莹. 浅析钢筋混凝土结构设计中的常见问题[J]. 黑龙江科技信息，2012，21：287.