钢筋混凝土结构设计中的常见问题及优化措施 童才洁

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2019/6/26来源:《防护工程》2019年第6期文/童才洁
[导读]随着城镇化的不断加快,投建的项目也在不断增多,钢筋混凝土结构作为建筑结构中最重要的组成部分。

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  摘要:钢筋混凝土结构具备强度高、延性好、整体性等优势,因此被广泛运用到建筑物的整体框架建设中,然而钢筋混凝土工程的施工需要运用到钢筋、混凝土、石料等多种施工材料,也需要应用拌和机、吊车、输送泵车等,还需要运用到钢筋绑扎、混凝土浇筑、模板安装等多种施工工艺,由此看来,钢筋混凝土结构的设计具有一定的难度,因而其中依然存在着诸多问题,采取有效措施予以解决,才能优化钢筋混凝土工程的施工。
  关键词:钢筋混凝土结构;设计;问题分析
  
  
  引言:随着城镇化的不断加快,投建的项目也在不断增多,钢筋混凝土结构作为建筑结构中最重要的组成部分,具有强度高、耐久性好、安全性高、经济效益好等特点,被广泛应用于高层或者超高层建筑中。钢筋混凝土结构设计是建筑设计中非常重要的工作,设计质量不过关直接关系到建筑工程质量和使用寿命,也与施工安全关系紧密。
  1.钢筋混凝土结构设计中存在的问题
  1.1地基设计过程中存在的问题
  在建筑工程的地基设计过程中,对于地下室底板设计中容易忽视附加应力的作用及影响,这种附加应力是由建筑物沉降而引起的,在实际的工程施工中,柱下独立基础与地下室底板在上部建筑物的重力载荷作用下,会发生一定程度的变形沉降,如果不将附加应力考虑进去,势必会影响地下室底板的安全性和稳定性。在采用天然地基的情况之下,附加应力的影响会更加显著,因此需要在地下室底板与持力层之间采取支护的保护措施,如果变形与总沉降的程度较小,可以在地下室底板与持力层之间采取褥垫处理措施。对于减小附加应力作用的各种办法的采用,需要根据具体的工程要求与地质、季节等客观因素来进行选择。
  1.2上部结构设计中存在的问题
  对于框剪结构来说,一些剪力墙的分布不够均匀,甚至出现单肢刚度过大的剪力墙,这就导致应力过于集中,为建筑结构的安全性和稳定性埋下安全隐患,一旦该单肢出现问题,其影响较大,波及的范围较大,最终对钢筋混凝土工程造成严重的损害。其次,与框剪结构相连接的一些基础性结构,如连梁等构件,其设计本身就具有一定的难度与专业性,如果剪力墙的布置不够均匀,出现刚度参差不齐的现象,就会增加与框剪结构连接的接触性结构的设计难度。对于框剪结构的设计需要明确多道设防的概念,它是指当建筑物遭遇中震时,在第一级别的剪力墙进入塑性之后,还需要有小级别的剪力墙对建筑物的整体框架结构维持,尽可能的降低其变形程度。如果遇到较大的地震时,小级别的剪力墙也会随着进入塑性阶段,此时建筑的整体结构基本已遭到较重程度的破坏,为了保证立柱的完整,需要进行一系列的设计,从而让梁来承担建筑物的载重力,以破坏梁为代价而维持柱的稳定性,在一定程度上可以延迟建筑物的倒塌时间,甚至避免建筑物倒塌。
  1.3钢筋混凝土结构设计中的裂缝处理问题
  在钢筋混凝土结构中裂缝的出现不可避免,或是由于施工要求人工造成的施工缝,或是因为施工操作不到位引起的裂缝,对裂缝的处理是钢筋混凝土结构设计中的关键组成部分。①构造裂缝。在钢筋混凝土结构中,一系列操作不规范和技术不到位的现象如混凝土浇筑时的振捣不充分、模板发生移动、水灰比错误等,都会造成钢筋混凝土结构中出现构造裂缝。②温度裂缝。在钢筋混凝土结构中,最常见的裂缝就是温度裂缝,引起温度裂缝的原因是外界温度变化较大,混凝土会随着温度的变化和差异发生热胀冷缩,从而引起温度裂缝,这种裂缝在建筑物的屋面层出现的几率较多。③收缩裂缝。收缩裂缝的出现原因是因为混凝土结构在化学反应中水分会进一步流失,从而造成混凝土收缩,除此之外,在混凝土结构的养护过程中,混凝土会发生硬化、碳化和脱水的情况,这本来属于混凝土的固有特性,也会造成钢筋混凝土结构出现收缩裂缝。④结构裂缝。在混凝土浇筑的过程中,由于各个构件具有不同的刚度,因此在钢筋混凝土的整体结构中会出现刚度较弱的部位,这就容易造成钢筋混凝土中出现裂缝,称之为结构裂缝[1]。
  2.优化钢筋混凝土结构设计的对策研究
  2.1科学设计钢筋混凝土结构体系
  在钢筋混凝土结构设计中,可以通过合理的应用计算机软件,如BIM技术,构建完善的建筑设计模型,并结合该建筑的运行特点,优化结构设计方案,保证设计方案的可行性、科学性和合理性。由于钢筋混凝土结构的复杂性,容易对建筑结构造成不良的影响,因此,设计人员在对钢筋混凝土结构进行设计时,需要简化流程,将结构体系由复杂向简单转变,以降低施工难度,减少质量问题发生几率。另外,还要对建筑结构进行详细的计算和分析,通过运用不同的计算方式,将最终的结果进行比对择优选择,提升结构设计方案的可靠性。通过数据比对结果,可以科学的确定钢筋混凝土结构体系,同时选择合理的设计指标,并结合实际工程情况,对结构体系设计方案进行优化,对其中出现的问题有针对性的进行处理,并做好相关防止工作,可以有效降低外界因素对钢筋混凝土建筑施工质量的影响,也有助于提升结构抗震性能,提高资源利用率。
  2.2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。而通过笔者及建筑行业多年的研究及总结,发现钢筋混凝土结构的应力与其长度呈非线性的关系,这就表明钢筋混凝土结构的尺寸设计对其稳定性和安全性关系重大,如此以来,在钢筋混凝土结构的设计过程中,需要对其设计尺寸进行严格的控制,使其符合工程施工设计要求,从而降低各种裂缝出现的几率。
  2.3优化结构布置及形状
  在钢筋混凝土结构中,如果结构的布置和形状不规则,就会导致结构各部分的刚性不一致,从而就会致使结构各部分产生的变形也不尽相同,这就容易造成刚度比较薄弱的部位出现一系列问题,因此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[2]。
  2.4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,同时要在管线的交叉部位固定接线盒,以将钢筋混凝土板的刚度进行削弱,从而降低板类构件出现裂缝的几率,提高结构的整体稳定性和牢固性。
  2.5加强设计图纸的审核工作
  设计人员在对钢筋混凝土结构图纸进行设计时,需要将图纸中的内容进行详细的标注,相关的数据参数也要一一列表,完成设计工作之后,需要对图纸进行严格的审核,发现问题及时解决,并对图纸进行修改,避免后期施工过程中的设计变更频发,影响工程施工进度,不利于工程成本控制。
  结论
  简而言之,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[3]。
  参考文献:
  [1]郑时龄.全球化影响下的中国城市与建筑[J].建筑学报,2018(5):41-42.
  [2]楼庆西.中国传统建筑装饰[M].北京:中国建筑工业出版社,2018:5-22.
  [3]庄裕光,胡石.中国古代建筑装饰.装修[M].南京:江苏美术出版社,2017:3-16