浅谈钢筋混凝土结构设计要点

■朱志新

江西省崇仁县建设局

1 钢筋混凝土结构设计基本要求

1.1 安全性。指结构要能承受正常使用、正常施工时可能出现的各种荷载。在出现预定的偶然荷载时，主体结构要保持稳定、坚固。例如：直接作用在结构上的荷载以及温度变化、支座沉陷、撞击、地震击等偶然事件，当发生这些作用时，以及在发生之后，建筑结构要保持整体的稳定性。

1.2 适用性。指钢筋混凝土结构保证在一定时间内功能的长久实现，这样就可以保证高层建筑整体的使用要求，也可以保障钢筋混凝土结构对于裂缝、撞击、地震、形变等各种影响因素的抵御能力。

1.3 耐久性。钢筋混凝土结构设计过程中要有年限上的考虑，要在规定的年限上实现高层建筑的稳定以及钢筋混凝土结构的功能连续，形成有益于实现设计目标的耐久性基础。

安全性、适用性及耐久性，称为结构的可靠性，也称为结构最基本的功能要求。在结构设计中，一定要正确处理结构的可靠性和经济性之间的矛盾，使结构设计既安全可靠又经济合理。

2 钢筋混凝土结构设计中需要考虑的要点

2.1 钢筋混凝土结构裂缝形成的原因有很多种因素，但就目前而言钢筋混凝土裂缝形成的原因主要归为以下几类：

2.1.1 结构裂缝：结构裂缝是钢筋混凝结构中较为常见的一种裂缝形式。由于结构当中不同构件之间所产生的应力有所不同，因此在应力和刚度较为薄弱的区域，通常是在结构的截面处，较容易出现结构裂缝。如建筑物墙角处及钢筋混凝土楼板的板端处。

2.1.2 温度收缩裂缝：温度收缩裂缝是一种建筑最常见的裂缝，主要是由于结构的温度变形及材料的收缩变形受阻及应力超标所致。

2.1.3 地基不均匀沉降产生的裂缝：由于地基沉降不均匀使上部结构产生附加应力，导致楼板裂缝。不均匀沉降产生的裂缝多属贯穿性裂缝，其走向与沉降情况有关。

2.1.4 使用商品混凝土引起的收缩裂缝：商品混凝土由于采用泵送，混凝土的流动性要好，因此一般商品混凝土的坍落度都较大，水灰比较大，如保证水灰比则要增加水泥用量，这样就使混凝土在硬化阶段出现收缩裂缝。

2.1.5 施工原因引起混凝土楼板裂缝：养护不到位，强制性规范要求混凝土养护要覆盖并浇水，现在大多数不覆盖，浇水也不能保证经常性湿润。

2.2 钢筋混凝土结构的平面设计

钢筋混凝土结构设计无特殊要求，则要尽量选用形状规则而简单的平面布置结构，以此合理分布承载力和刚度，并弱化风力影响。如对于高层建筑而言，不适宜将其设计为细腰形或角部重叠式的平面图形，而且出于对扭转的考虑，必须将竖向构件水平和层间最大位移控制在该楼层平均位移值的1.2倍和1.5倍之内；对于必须设计的框架结构防震缝，其缝宽、高度通常分别大于100mm和小于15m；若防震缝两侧具有不同的房屋高度，则要根据低高度房屋确定缝宽。

2.3 钢筋混凝土结构设计中的抗震

地震作用具有较强的复杂性和随机性，要求在强烈地震作用下建筑物结构仍保持在弹性状态，而不发生破坏这是很不实际的，既安全又经济的抗震设计是允许在强烈地震作用下不致于破坏严重，但建筑物并不会倒塌。由此可见，抗震设计的特点是依靠弹塑性变形的方式消耗地震能量，而建筑抗震设计也是根据这一原理展开的，达到的效果就是在遇到震级高于城市设防烈度的强震时而不至于倒塌。

3 解决钢筋混凝土结构设计要点问题的措施

3.1 对于钢筋混凝土的裂缝问题可以采用以下措施

3.1.1 承载力、质量、刚度在结构上，而且在平面内和沿高度应对称、均匀且连续分布，还要注意应力钢筋的间距，因地制宜，应力集中要避免。

3.1.2 由于各地区的温差以及混凝土不同的收缩应力出现裂纹状况的概率不相同，要求我们在结构设计中必须对梁柱配筋进行调整。比如：长向板钢筋，需要双层设置，还要加强中部区域的梁板配筋;对于两侧的梁柱，特别要加强边跨的柱配筋，以此抵抗温度引起的应力，超长结构在角部很容易产生扭转效应，所以在设计中，要加强角部结构。

3.1.3 提高混凝土的强度，来防止混凝土过早的剪切破坏，以及混凝土压碎和钢筋锚固滑移等脆性破坏。

3.2 对于钢筋混凝土结构设计中的平面设计可以采用如下改进措施

为了避免由于水平荷载和扭转作用的建筑物破坏，结构和布局应在结构设计合理的前提下，尽可能使建筑达到三心合一的目的。在水平荷载作用下，高层建筑扭转功能取决于质量分布。在某些情况下，街道景观的要求和限制，城市规划的高层建筑，不使用简单的平面结构，不规则的平面形成L形、T形、十字形等复杂形状，在突出部分的宽度和厚度比的控制范围规范允许的布局结构。在水平荷载作用下，高层建筑扭转功能取决于质量分布。为了减少结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用正方形、矩形、圆形、多边形等简单形式。

3.3 对于钢筋混凝土结构设计中的抗震问题可以采用以下措施

3.3.1 尽可能设置多道抗震防线。布置超静定结构以及延性较高的耗能构件，对于静定结构部位、关键部位和薄弱环节，需要加强。

3.3.2 在结构中要做到连接整体性，牢固连接各个结构单元，不同的结构单元要彻底分开。

3.3.3 限制轴压比与纵筋最大配筋率合理的受力过程可明显提高构件延性，为实现受拉钢筋的屈服先与受压区混凝土压碎的破坏形态，以提高塑性铰区域的转动能力，规范限制轴压比与纵筋最大配筋率，同时对混凝土受压区高度也提出相应要求。

3.3.4 不要盲目地增加配筋，因为某个部分结构设计承载力超强或者不足，都有可能造成结构的相对薄弱，对于梁端、柱端以及抗震墙的加强部位，应当减少配置钢筋，当然前提是受弯配筋要满足承载力和抗震构造的要求。

钢筋混凝土结构设计的质量关系到整个工程的最终质量，关系到人民财产的安全，所以对于结构设计人员，责任重大。因此，在进行钢筋混凝土结构设计时，一定要严格遵守相关的规范、法规，并根据工程项目的实际情况及要求，做出科学的、合理的设计，这样才能提高工程质量。