黃妙武

（馬鋼集團設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，安徽 馬鞍山 243000）

引言

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，尤其是我國新一輪新型城鎮(zhèn)化進程的高位推進，國家對建筑工程的質(zhì)量與安全將越來越高。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于其自身的諸多優(yōu)勢，因為被廣泛運用到各種建筑工程中。但是，鋼筋混凝土構(gòu)造本身也是需要不斷更新升級的，這樣才能更好地適應(yīng)新形勢下人們對建筑工程質(zhì)量和安全的新要求和新期待。因此，深入研究和探討當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼筋混凝土構(gòu)造存在的主要技術(shù)問題，進而提出科學(xué)有效的應(yīng)對措施，這不僅很有必要，而且很重要。本文，筆者將從分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼筋混凝土構(gòu)造存在的主要技術(shù)瓶頸入手，對一些關(guān)鍵技術(shù)問題進行剖析，在此基礎(chǔ)上，就如何有效提升鋼筋混凝土構(gòu)造水平提出了一些對策建議。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼筋混凝土構(gòu)造的主要技術(shù)瓶頸

當(dāng)前，鋼筋混凝土構(gòu)造遇到的主要技術(shù)瓶頸問題在抗震級別、周期折減系數(shù)、梁剛度放大系數(shù)等方面的技術(shù)確定方面。

1.1 關(guān)于抗震等級的確定

抗震等級的確定是最基本的技術(shù)要求，是任何建筑工程都必然要進行科學(xué)評估確定的技術(shù)問題。實際操作過程中，不同的建筑工程要求的抗震等級也是不同的。因此，在具體的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，要依據(jù)現(xiàn)行的抗震等級標(biāo)準規(guī)定（GB50223-2008），確定建筑工程的抗震等級，進而確定混凝土結(jié)構(gòu)的抗震等級。

1.2 關(guān)于周期折減系數(shù)的確定

混凝土框架結(jié)構(gòu)的實際剛度比計算的剛度更大，導(dǎo)致實際周期比計算周期更短，這主要是在框架結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置了填充墻。這種現(xiàn)象會增加一定的安全風(fēng)險。很顯然，按照計算周期得出的抗震作用效力會比實際周期小，這就降低了鋼筋混凝土機構(gòu)的安全系數(shù)。對此，通常的辦法是，研究實行相應(yīng)的折減措施。原則上，對計算周期進行折減時，要首先確保系數(shù)科學(xué)合理。一般而言，折減系數(shù)應(yīng)控制在0.6～0.7，實際確定系數(shù)需要根據(jù)填充墻的實際數(shù)量與材質(zhì)進行。特殊情況下，折減系數(shù)還應(yīng)加大，比如填充墻的數(shù)量比較少或者使用的是輕質(zhì)砌體，這時的折減系數(shù)要加大到0.9。當(dāng)然，如果鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)沒有填充墻的話，計算周期就不存在折減程序。

1.3 梁剛度放大系數(shù)的確定

由于普遍采用計算機軟件模型進行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，這就導(dǎo)致在輸入電腦時混凝土結(jié)構(gòu)多為矩形截面。但是，實際構(gòu)造中，往往在樓板上會形成T型截面，而在計算機模型中，這個T型截面是不能事先設(shè)計好的。這就造成計算所得剛度比實際剛度小得多，這就必然導(dǎo)致計算出來的地震力值偏小，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性造成威脅。針對這些問題，在計算剛度時，就要是適度放大梁剛度系數(shù)，一般情況下，中梁應(yīng)放大2.0，邊梁應(yīng)放大1.5。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼筋混凝土構(gòu)造的主要方法探析

從根本上講，建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其最終目的就是為了構(gòu)建一個最為合適的環(huán)境整體。這個環(huán)境整體包括了結(jié)構(gòu)型號、平面及立體布置的規(guī)則性、抗震性能擇定、抗風(fēng)壓性能選定等一系列結(jié)構(gòu)體系。為了構(gòu)建這個優(yōu)良的環(huán)境整體，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，就應(yīng)按照建筑工程的實際高度和寬度比、抗震級別、場地類型、結(jié)構(gòu)材料等方面的技術(shù)規(guī)定，選擇最佳的結(jié)構(gòu)體系。這樣的操作方式，可以讓建筑工程結(jié)構(gòu)的使用效果最優(yōu)化，也可以大幅降低工程造價。

2.1 優(yōu)化混凝土構(gòu)造方案

建筑方案的設(shè)計，是建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中鋼筋混凝土構(gòu)造的重要先導(dǎo)性工作。由于每一個投資商都希望獲取最大的效益，也就是說用最小的成本開支并在保質(zhì)保量按時交底之后獲取利益的最大化，這就導(dǎo)致很多投資商都希望具體的施工中減少配筋的使用以此實現(xiàn)工程建筑的安全與實用。在這種情況下，作為建筑工程的設(shè)計人員，就必須采取切實有效的設(shè)計技術(shù)措施，最大限度地滿足建筑的功能布局的同時，盡量考慮結(jié)構(gòu)的規(guī)范。這對設(shè)計人員的技術(shù)要求是比較高的。如果設(shè)計工作人員在具體的設(shè)計過程中，不熟悉相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，設(shè)計出的結(jié)構(gòu)方案往往很難滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。這就必然為后面的實體施工造成被動乃至損失。比如，等到進入了具體施工階段才發(fā)現(xiàn)先前的設(shè)計與實際施工出入很大，這時再進行臨時性的必要的修改，雖然能夠彌補一些技術(shù)缺陷，但是對施工非常不利。這是因為，進入施工環(huán)節(jié)后，整個建筑工程設(shè)計方案已經(jīng)提報并通過了相關(guān)單位及企業(yè)的評估論證，是已經(jīng)產(chǎn)生法定效力的方案，要進行臨時性的修改，這會極大地增加建筑的構(gòu)造限度，大大增加配筋成本。

2.2 科學(xué)構(gòu)造最小配筋率

普遍使用挑梁，這是配筋的主要構(gòu)造方法。使用挑梁，能夠有效克服施工過程中場地面積結(jié)構(gòu)、場地功能等的不利影響，從而提高鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)性能。但是挑梁的使用，需要較高的技術(shù)水準。比如，具體的施工設(shè)計中，某些設(shè)計工作人員會把框架梁的主筋往外挑梁延伸一些，可延伸的主筋卻無法進入挑梁中。這是因為，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，外挑梁承受的荷載往往與框架梁承受的荷載不同，也就是說兩者在斷面設(shè)計上的尺寸不同。一旦有了這種錯誤的設(shè)計，在具體施工階段才會顯現(xiàn)出來，而此時大量的鋼筋已截斷成型，這樣就會阻礙工程的施工進度，同時也是一種不必要的損失。為了避免出現(xiàn)這些問題，在進行鋼筋混凝土構(gòu)造時，要精確計算最小配筋率，以規(guī)避剪拉破壞。施工之前，要事先通過精細的計算，確定墻中的水平鋼筋，以防止剪切破壞。換句話說，就是通過限制墻肢內(nèi)鋼筋的最小配筋率，最終實現(xiàn)有效規(guī)避剪拉破壞的目的（如表1）。

表1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中縱向受力鋼筋的最小配筋百分率

2.3 剪力墻最小截面、保護層、鋼筋錨固長度的構(gòu)造方法

剪力墻的技術(shù)要求及其嚴格，不管是小偏心還是大偏心，這對整個建筑工程的穩(wěn)定性和安全性的影響都是很大的，甚至是致命的。具體來講，應(yīng)圍繞構(gòu)造最小截面、保護層、鋼筋錨固長度等方面重點抓好以下3個環(huán)節(jié)。

2.3.1 剪力墻容易產(chǎn)生的主要問題

剪力墻容易產(chǎn)生的主要問題是小偏心和大偏心。如果剪力墻往往受到了彎矩與軸向拉力的作用，如果軸向拉力過大，全截面受拉，則屬于小偏心受拉；如果是偏心矩，則屬于大偏心受拉。小偏心受拉條件下，將主要由墻肢腹部豎向分布鋼筋和端部鋼筋承擔(dān)所有拉力，這是因為此時的整個截面處在拉應(yīng)力狀態(tài)下，由于抗拉能力比較差導(dǎo)致混凝土裂開貫通整個截面。大偏心受拉條件下，除小部分受拉，大部分將處于受壓狀態(tài)。

2.3.2 剪力墻斜截面受剪破壞的主要形態(tài)

在小偏心受拉和大偏心受拉的情況下，剪力墻的斜截面將不同程度地遭受破壞。這些破壞的程度往往各不相同，破壞程度的決定因素主要是受拉與受壓之間的比例狀況。一般而言，按照遭受破壞的難易程度排列，最容易造成破壞的是剪拉，斜壓次之，剪壓最后。相對應(yīng)的，就可以把剪力墻斜截面遭受破壞的主要形態(tài)概括為剪拉破壞、剪壓破壞和斜壓破壞3種。

2.3.3 規(guī)避剪力墻造成破壞的主要方法

在剪力墻構(gòu)造的具體設(shè)計中，應(yīng)針對不同的斜截面受拉與受壓情況，制定針對性強的構(gòu)造措施方式，最大限度地減少或規(guī)避剪壓、剪拉、斜壓現(xiàn)象，以避免對剪力墻造成破壞。一方面，要精確計算剪力墻斜截面剪壓比，以規(guī)避斜壓破壞。這主要是通過適當(dāng)?shù)叵拗萍袅π苯孛娴募魤罕葋韺崿F(xiàn)；另一方面，要精細計算剪力墻斜截面承載力，以規(guī)避剪壓破壞。要防止剪壓破壞的關(guān)鍵在于將能夠承載斜截面的最大值計算出來，進而確定最為恰當(dāng)?shù)某休d力。

通過以上3種措施，剪力墻的抗剪能力就能夠?qū)崿F(xiàn)一個大提升，混凝土與水平鋼筋就能夠較好地承受剪力墻的抗剪任務(wù)，進而促進建筑工程質(zhì)量與安全的雙提升。

3 結(jié)語

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的鋼筋混凝土構(gòu)造是整個建筑工程設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，也是技術(shù)含量比較高、設(shè)計流程比較復(fù)雜的環(huán)節(jié)。構(gòu)造水平如何，將直接影響和關(guān)系整個建筑工程的質(zhì)量和安全。所以，在具體的構(gòu)造設(shè)計過程中，一定要嚴格按照技術(shù)標(biāo)準和設(shè)計規(guī)范進行，尤其是負責(zé)設(shè)計的技術(shù)人員需要具備較高的專業(yè)設(shè)計水平和過硬的職業(yè)道德與責(zé)任，這樣才能確保鋼筋混凝土構(gòu)造達到技術(shù)標(biāo)準，從而為打造精品建筑奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

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