建筑施工論文發(fā)表混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討

　　摘要：改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，我國(guó)的建筑行業(yè)也發(fā)展迅速，設(shè)計(jì)思想也在不斷更新?；炷两Y(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一，本文介紹了混凝土結(jié)構(gòu)的分類、優(yōu)缺點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。

　　關(guān)鍵詞:混凝土,結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì),期刊論文發(fā)表網(wǎng)

　　一、混凝土結(jié)構(gòu)及其分類

　　混凝土結(jié)構(gòu)是指以混凝土為主要材料建造的工程結(jié)構(gòu)。包括素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等。

　　(一)素混凝土

　　素混凝土是針對(duì)鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等而言的。素混凝土是鋼筋混凝土的重要組成部分，由水泥、砂(細(xì)骨料)、石子(粗骨料)、礦物參合料、外加劑等，按一定比例混合后加一定比例的水拌制而成。普通混凝土干表觀密度為1900～2500kg/m3，是由天然砂、石作骨料制成的。當(dāng)構(gòu)件的配筋率小于鋼筋混凝土中縱向受力鋼筋最小配筋百分率時(shí)，應(yīng)視為素混凝土結(jié)構(gòu)。這種材料具有較高的抗壓強(qiáng)度，而抗拉強(qiáng)度卻很低，故一般在以受壓為主的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中采用，如柱墩、基礎(chǔ)墻等。

　　(二)鋼筋混凝土

　　當(dāng)在混凝土中配以適量的鋼筋，則為鋼筋混凝土。鋼筋和混凝土這種物理、力學(xué)性能很不相同的材料之所以能有效地結(jié)合在一起共同工作，主要靠?jī)烧咧g存在粘結(jié)力，受荷后協(xié)調(diào)變形。再者這兩種材料溫度線膨脹系數(shù)接近，此外鋼筋至混凝土邊緣之間的混凝土，作為鋼筋的保護(hù)層，使鋼筋不受銹蝕并提高構(gòu)件的防火性能。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)合理地利用了鋼筋和混凝土兩者性能特點(diǎn)，可形成強(qiáng)度較高，剛度較大的結(jié)構(gòu)，其耐久性和防火性能好，可模性好，結(jié)構(gòu)造型靈活，以及整體性、延性好，適用于抗震結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，因而在建筑結(jié)構(gòu)及其他土木工程中得到廣泛應(yīng)用。

　　(三)預(yù)應(yīng)力混凝土

　　預(yù)應(yīng)力混凝土是在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受荷載之前，利用張拉配在混凝土中的高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼筋而使混凝土受到擠壓，所產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力可以抵銷外荷載所引起的大部分或全部拉應(yīng)力，也就提高了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗裂度。這樣的預(yù)應(yīng)力混凝土一方面由于不出現(xiàn)裂縫或裂縫寬度較小，所以它比相應(yīng)的普通鋼筋混凝土的截面剛度要大，變形要小;另一方面預(yù)應(yīng)力使構(gòu)件或結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形與外荷載產(chǎn)生的變形方向相反(習(xí)慣稱為“反拱”)，因而可抵銷后者一部分變形，使之容易滿足結(jié)構(gòu)對(duì)變形的要求，故預(yù)應(yīng)力混凝土適宜于建造大跨度結(jié)構(gòu)?；炷梁皖A(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度越高，可建立的預(yù)應(yīng)力值越大，則構(gòu)件的抗裂性越好。同時(shí)，由于合理有效地利用高強(qiáng)度鋼材，從而節(jié)約鋼材，減輕結(jié)構(gòu)自重。由于抗裂性高，可建造水工、儲(chǔ)水和其它不滲漏結(jié)構(gòu)。

　　二、混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)

　　(一)混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)

　　和其他材料的結(jié)構(gòu)相比，混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)[1]是：整體性好，可灌筑成為一個(gè)整體;可模性好，可灌筑成各種形狀和尺寸的結(jié)構(gòu);耐久性和耐火性好;工程造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用低?；炷两Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)具體提現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　1)耐久性好。在混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋受到保護(hù)不易銹蝕，因此混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的耐久性，不像鋼結(jié)構(gòu)那樣需要經(jīng)常地保養(yǎng)和維護(hù)。

　　2)耐火性好。混凝土為不良導(dǎo)熱體，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，混凝土不會(huì)像木結(jié)構(gòu)那樣迅速燃燒，也不會(huì)像鋼結(jié)構(gòu)那樣很快軟化而破壞。因此，混凝土結(jié)構(gòu)具有更好的耐火性。

　　3)整體性好?，F(xiàn)澆或裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的整體性，其剛度較大，有利于抵抗地震作用或強(qiáng)烈爆炸時(shí)沖擊波的作用。

　　4)可模性好?；炷两Y(jié)構(gòu)可根據(jù)需要澆筑成任何形狀，有利于建筑造型。

　　5)就地取材?；炷恋闹饕煞?，如砂和石均可就地取材。另外，還可以有效利用礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢料。

　　6)節(jié)約鋼材。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)合理地發(fā)揮了鋼筋和混凝土兩種材料的性能，與鋼結(jié)構(gòu)相比，可以節(jié)約鋼材并降低造價(jià)。

　　(二)混凝土結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)

　　主要缺點(diǎn)是：混凝土抗拉強(qiáng)度低，部分地采用了鋼筋混凝土樓板。容易出現(xiàn)裂縫;結(jié)構(gòu)自重比鋼、木結(jié)構(gòu)大;室外施工受氣候和季節(jié)的限制;新舊混凝土不易連接，增加了補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)的困難?；炷两Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)具體提現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　1)自重大。在負(fù)擔(dān)相同荷重的情況下，混凝土結(jié)構(gòu)的截面尺寸和自重都比鋼結(jié)構(gòu)大，這對(duì)大跨結(jié)構(gòu)、高層建筑結(jié)構(gòu)都是不利的。另外，自重大會(huì)使結(jié)構(gòu)地震作用增大，對(duì)抗震也不利。

　　2)抗裂性差。由于混凝土的抗拉強(qiáng)度很低，因此在正常使用條件下鋼筋混凝土構(gòu)件截面的受拉區(qū)都處于開(kāi)裂狀態(tài)，如果裂縫過(guò)寬，則會(huì)影響結(jié)構(gòu)的耐久性和應(yīng)用范圍。

　　3)需用模板?；炷两Y(jié)構(gòu)的制作，需用模板子以成型。如果采用木模板，則可重復(fù)使用的次數(shù)減少，從而增加工程造價(jià)。

　　此外，混凝土結(jié)構(gòu)施工工序復(fù)雜，周期較大，且受季節(jié)和氣候的影響較大。如遇損傷，則修復(fù)比較困難。混凝土的隔熱、隔聲性能也較差。

　　三、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　(一)關(guān)于柱的設(shè)計(jì)

　　1、框架柱的截面設(shè)計(jì)在多層或高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，柱的截面尺寸從下到上逐漸縮小，以節(jié)約投資，使設(shè)計(jì)更合理。柱截面尺寸減小的間隔層數(shù)為3～5層，如果間隔太密，會(huì)造成模板浪費(fèi)、施工不便;太疏又起不到節(jié)約投資、降低造價(jià)的目的。每次每側(cè)減小的尺寸以100～150為宜，如減得太多，有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)豎向剛度突變。另外，柱的最小截面尺寸應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2005》第11.4.11條的規(guī)定：矩形柱的寬度和高度均不宜小于300mm;圓柱的截面直徑不宜小于350mm。

　　2、框架柱的箍筋肢距《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002》第11.4.15條規(guī)定“柱箍筋加密區(qū)內(nèi)的箍筋肢距：一級(jí)抗震等級(jí)不宜大于200mm;二、三級(jí)抗震等級(jí)不宜大于250mm和20倍箍筋直徑中的較大值;四級(jí)抗震等級(jí)不宜大于300mm”。此處的“箍筋肢距”的定義，規(guī)范沒(méi)有明確的說(shuō)明。按一般的理解，箍筋肢距應(yīng)為每肢箍筋的水平距離。因此不少設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)將箍筋肢距一律按均勻分布且不大于200mm(以一級(jí)抗震等級(jí)為例)，這樣將使混凝土的澆搗發(fā)生困難。因?yàn)榛炷猎跐矒v時(shí)，是不允許從高處直接墜落的，必須使用導(dǎo)管，將混凝土引導(dǎo)到根部，然后逐漸向上澆灌。如果箍筋肢距過(guò)小，將無(wú)法使用導(dǎo)管。

　　(二)框架梁的縱向配筋率問(wèn)題

　　《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011- 2001中規(guī)定“當(dāng)框架梁梁端縱向受拉鋼筋配筋率大于2%時(shí),梁箍筋最小直徑的數(shù)值應(yīng)比表6.3.3 中規(guī)定的數(shù)值增大 2mm”。在目前設(shè)計(jì)中，這一規(guī)定常被忽視，造成梁端延性不足。使得建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題。框架梁上部縱筋端部水平錨固長(zhǎng)度應(yīng)滿足要求《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010- 2002中規(guī)定,“框架端節(jié)點(diǎn)處,當(dāng)框架梁上的縱筋水平直線段錨固長(zhǎng)度不足時(shí),應(yīng)伸至柱外邊并向下彎折,彎折前的水平投影長(zhǎng)度不應(yīng)小于0.4lmm”當(dāng)框架柱截面尺寸小于 400×400mm 時(shí)，應(yīng)注意梁上部縱筋直徑的選擇，否則這一項(xiàng)要求不容易得到保證，此外要注意選擇適當(dāng)?shù)目蚣苤?/p>

　　(三)樓板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題

　　雙向板有效高度取值存在誤差會(huì)將導(dǎo)致雙向板在橫縱各個(gè)方向均產(chǎn)生彎矩，因此，雙向板跨中正彎矩鋼筋應(yīng)當(dāng)是縱橫疊放，短跨方向的跨中鋼筋則應(yīng)放在下面，長(zhǎng)跨方向的跨中鋼筋應(yīng)置于短跨鋼筋的上面，計(jì)算時(shí)應(yīng)取兩個(gè)方向的各自的有效高度進(jìn)行計(jì)算。有的設(shè)計(jì)人員為圖省事或?qū)Π迨芰φJ(rèn)識(shí)不足，只取兩個(gè)方向的有效高度進(jìn)行配筋計(jì)算，導(dǎo)致長(zhǎng)跨有效高度偏大，就會(huì)配筋降低，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件存在嚴(yán)重質(zhì)量隱患。

　　為了計(jì)算方便或?qū)Π宓氖芰顟B(tài)認(rèn)識(shí)不到位，就簡(jiǎn)單地將雙向板作為單向板進(jìn)行計(jì)算。這就導(dǎo)致計(jì)算假定與實(shí)際受力狀態(tài)不符，出現(xiàn)一個(gè)方向配筋過(guò)大，而另一方向僅按構(gòu)造配筋，造成配筋嚴(yán)重不足的情況，進(jìn)而致使板出現(xiàn)裂縫。因此設(shè)計(jì)者要充分對(duì)板的受力狀態(tài)進(jìn)行分析，不能簡(jiǎn)單的只進(jìn)行單向板計(jì)算，確保計(jì)算與實(shí)際受力狀態(tài)相符。

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