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鋼筋混凝土是建筑中的重要原材料,對(duì)于建筑的穩(wěn)定性與強(qiáng)度有著重要的支撐作用。隨著房屋設(shè)計(jì)的多樣化與高度化,鋼混結(jié)構(gòu)面臨著新的挑戰(zhàn),我們必須要對(duì)鋼混結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面掌握,把握好房屋設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn),找出鋼混結(jié)構(gòu)在房屋設(shè)計(jì)中的常見問(wèn)題,既而采取有效措施進(jìn)行規(guī)避,以保證建筑的使用壽命與安全質(zhì)量。
鋼混結(jié)構(gòu)是指鋼筋與混凝土兩種不同材質(zhì)的原料相互作用,配有鋼筋的混凝土制成的結(jié)構(gòu)。鋼混結(jié)構(gòu)中,鋼筋的作用是承受拉力,混凝土的作用是承受壓力,以此加固建筑物使其穩(wěn)定堅(jiān)固。鋼混結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、堅(jiān)固性以及柔韌度與延展性方面,有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),并且由于其成本較低,防火性能好等特點(diǎn),被廣泛運(yùn)用,但是,鋼混結(jié)構(gòu)的連接形式多樣,構(gòu)造方法會(huì)因連接構(gòu)件、及受力性質(zhì)其材質(zhì)的變形能力有所不同,或掌控不好,在設(shè)計(jì)及施工中就會(huì)存在一些問(wèn)題。
由此,鋼混結(jié)構(gòu)在房屋設(shè)計(jì)中,應(yīng)當(dāng)抓住以下關(guān)鍵點(diǎn):(1)安全實(shí)用性。鋼混結(jié)構(gòu)的本質(zhì)就是整體受力,在實(shí)際的應(yīng)用中,可規(guī)避鋼筋和混凝土的各自的不足,將二者的優(yōu)勢(shì)完全發(fā)揮出來(lái),在房屋設(shè)計(jì)中,應(yīng)當(dāng)完全體現(xiàn)這種優(yōu)勢(shì),著重考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力,二者整體的安全性等。此外,由于鋼混結(jié)構(gòu)的成本較低,在設(shè)計(jì)時(shí),本著安全的基礎(chǔ),控制好建筑成本,達(dá)到安全實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn);(2)穩(wěn)定性。鋼混結(jié)構(gòu)的最基本的功能即加固建筑物,在對(duì)房屋設(shè)計(jì)中,穩(wěn)定性是必須要滿足的,這也是探究鋼混結(jié)構(gòu)在房屋設(shè)計(jì)中的問(wèn)題的重要考察因素之一;(3)抗震性。近年來(lái),由于氣候問(wèn)題,地震頻發(fā),是人民財(cái)產(chǎn)生命的重大威脅之一,因此房屋的抗震性研究必不可少。鋼混結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定及抗壓抗拉性為房屋提高了一定的抗震性,但是,地震的難預(yù)測(cè)性,使得房屋的抗震標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高,所以,在對(duì)房屋設(shè)計(jì)中,鋼混結(jié)構(gòu)的抗震也是需要重要考慮的。
(1)裂縫與沉降。在房屋建筑中,一般都采用天然地基,必然會(huì)出現(xiàn)沉降問(wèn)題,如果對(duì)建筑沉降導(dǎo)致的附加應(yīng)力影響沒有進(jìn)行充分的估量與考慮,很容易會(huì)出現(xiàn)混凝土裂縫問(wèn)題。
(2)地基防水問(wèn)題。在對(duì)房屋的設(shè)計(jì)中,建筑物的防水與降水功能不容忽視,尤其是柱下承臺(tái)的形式,基槽地模的形狀非常復(fù)雜,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)陰陽(yáng)坡與放坡的情況,這為地基的防水與降水帶來(lái)了一定的難度,在地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中,也要注意到這個(gè)問(wèn)題。
(3)配筋計(jì)算問(wèn)題。配筋的計(jì)算往往會(huì)出現(xiàn)實(shí)際情況與結(jié)算結(jié)構(gòu)不符的情況,這是由于在地下室底板與外墻配筋的計(jì)算中,假設(shè)條件與實(shí)際情況不符,而計(jì)算方式?jīng)]有選擇正確導(dǎo)致的。
(4)基礎(chǔ)坡面的設(shè)置。在天然地基的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中,基礎(chǔ)坡面往往會(huì)設(shè)置到1/3 以上,為混凝土的搗實(shí)工作帶來(lái)一定的障礙,必須要用人工拍打振搗來(lái)彌補(bǔ),大大影響到鋼筋混凝土強(qiáng)度的均勻性
除此之外,在對(duì)地基及基礎(chǔ)中的拉梁設(shè)計(jì)中,沒有考慮到其他的因素,而與普通的拉梁行類似設(shè)計(jì)方法,也使得鋼混結(jié)構(gòu)下地基及基礎(chǔ)的穩(wěn)定性不能夠得到保證。
上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題,主要是框架-剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題,如果剪力墻的布置不能均勻,或者存在較大剛度的單肢情況,就會(huì)影響到梁板等構(gòu)件的設(shè)計(jì),出現(xiàn)應(yīng)力破壞及集中應(yīng)力的問(wèn)題,嚴(yán)重影響到建筑的穩(wěn)定性。
(1)強(qiáng)柱弱梁和強(qiáng)剪弱彎的問(wèn)題。這是建筑抗震的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)難度比較大,容易出現(xiàn)問(wèn)題。如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中,采取強(qiáng)梁弱柱或者弱剪強(qiáng)彎的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則,就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞力,但在實(shí)踐過(guò)程中,強(qiáng)柱弱梁和強(qiáng)剪弱梁又不太容易實(shí)現(xiàn),一旦出現(xiàn)地震,出現(xiàn)柱梁倒塌,造成損失。
(2)挑梁變形和墻體外閃的問(wèn)題。挑梁變形和墻體外閃問(wèn)題的出現(xiàn),大多出現(xiàn)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的局部受力較大的情況,在房屋設(shè)計(jì)中,需要注意規(guī)避這類問(wèn)題的出現(xiàn)。
(3)其他問(wèn)題。除了以上主要四類問(wèn)題,在房屋設(shè)計(jì)中,鋼混結(jié)構(gòu)還存在著一些細(xì)節(jié)方面的問(wèn)題,包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋保護(hù)層的厚度問(wèn)題,框架梁端的受拉鋼筋的配筋率取值等,都應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)中予以重視。
在地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中所出現(xiàn)的問(wèn)題,需要根據(jù)具體情況進(jìn)行有效防治:首先,針對(duì)地基設(shè)計(jì)中出現(xiàn)混凝土裂縫的情況,如果建筑房屋的沉降量不大,可采取在地下板和持力層之間鋪設(shè)褥墊來(lái)緩和建筑附加應(yīng)力的影響;其次,在房屋地基及基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)對(duì)不同季節(jié)地下建筑的水位進(jìn)行勘測(cè)標(biāo)注,計(jì)算出精確的包絡(luò)圖,以科學(xué)的數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)的數(shù)值基礎(chǔ),以提高房屋的防水功能;第三,對(duì)于配筋的問(wèn)題,應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一地下室底板與墻外配筋的計(jì)算方式,一般受壓構(gòu)件最小配筋率為:全部縱向鋼筋0.6%,一側(cè)縱向鋼筋0.2%,受拉鋼筋0.2%。同時(shí),確定底部固結(jié)和頂部鉸接計(jì)算模型的應(yīng)用范圍,以此消除配筋問(wèn)題為建筑帶來(lái)的不良影響;第四,在基礎(chǔ)坡面的設(shè)置問(wèn)題中,由于常采用的是天然地基錐體獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案,要解決這類問(wèn)題,可以采取階梯型基礎(chǔ)設(shè)計(jì),設(shè)置合理的坡面坡度,以保證混凝土均勻性受力。同時(shí),在對(duì)地下獨(dú)立基礎(chǔ)之間的拉梁設(shè)計(jì)中,應(yīng)當(dāng)按照實(shí)際的建筑情況,對(duì)梁坡上擴(kuò)散角內(nèi)土的重量進(jìn)行必要的估量,采取符合實(shí)際情況的拉梁設(shè)計(jì),從而保證拉梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
在框架-剪力墻的設(shè)計(jì)中,首先要注意房屋的高度,按國(guó)家規(guī)定,當(dāng)樓層高于50M 時(shí),框架-剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu),并且加大混凝土的強(qiáng)度,應(yīng)當(dāng)在C20~C40 范圍內(nèi)。其次,為了分散應(yīng)力,應(yīng)當(dāng)保證墻肢數(shù)不少于4,此外,必須要遵循框架結(jié)構(gòu)的多層設(shè)防原則,以增強(qiáng)剪力墻的防御能力,有效抵抗外來(lái)的破壞力。同時(shí),對(duì)于剪力墻梁柱的設(shè)計(jì),應(yīng)當(dāng)采取強(qiáng)柱弱梁和強(qiáng)剪弱彎結(jié)構(gòu)形式,將大放小,以增強(qiáng)框架-剪力強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。
抗震性是房屋設(shè)計(jì)的重要因素之一,要根據(jù)抗震等級(jí)對(duì)房屋進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。在這個(gè)過(guò)程中,結(jié)合我國(guó)地震具體情況,對(duì)抗震設(shè)計(jì)時(shí)行改良與完善,促使強(qiáng)柱弱梁及強(qiáng)剪弱彎的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠在實(shí)際操作中產(chǎn)生效用。
對(duì)于挑梁變形和墻體外閃,采取的有效措施為:在挑梁的端頭設(shè)置構(gòu)造柱,以連接每層的挑梁,這樣的設(shè)計(jì)可以消除挑梁及墻體局部過(guò)大受力,對(duì)壓力進(jìn)行有效的分散與緩解,從而徹底規(guī)避此類問(wèn)題。
在鋼混結(jié)構(gòu)的房屋設(shè)計(jì)中,一些細(xì)節(jié)上的問(wèn)題必須要注意,比如鋼混結(jié)構(gòu)中鋼筋混凝土的保護(hù)層厚度的設(shè)置,并不是越厚越能夠起到保護(hù)作用,比如基礎(chǔ)中的保護(hù)層厚度分為無(wú)墊層與有墊層,前者為40MM,后者為70MM;預(yù)應(yīng)力鋼筋保護(hù)層必須大于15MM,而受彎構(gòu)件端頭保護(hù)層應(yīng)當(dāng)不小于10MM……諸如此類,因此,一定要按照房屋設(shè)計(jì)的實(shí)際情況進(jìn)行標(biāo)配與取值。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于其穩(wěn)定性高、整體性強(qiáng)、剛度大,以及成本低等優(yōu)勢(shì)被建筑行業(yè)廣泛應(yīng)用,但是,通過(guò)分析可以看出來(lái),在實(shí)際的操作運(yùn)用中,鋼混結(jié)構(gòu)依然存在著一些問(wèn)題,而房屋建設(shè)是關(guān)乎到國(guó)計(jì)民生的大問(wèn)題,其質(zhì)量與安全是重要考慮的,因此,需要設(shè)計(jì)人員不斷學(xué)習(xí),全面掌握建筑行業(yè)的相關(guān)規(guī)范,在規(guī)避存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上,不斷改進(jìn)技術(shù)和設(shè)計(jì)工藝,保證每個(gè)細(xì)節(jié)的無(wú)誤。本文對(duì)于鋼混結(jié)構(gòu)房屋設(shè)計(jì)的主要問(wèn)題進(jìn)行了剖析,希望能夠得到業(yè)界的重視。
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