混凝土结构设计中的常见问题及解决方案

发表时间:2020/7/30   来源:《工程管理前沿》2020年第11期   作者:蔡俊
[导读] 本文从地基与基础和上部结构两个部分,总结了设计中容易遇到的问题并给出相应的设计建议。
        摘要:在工程项目建设的过程中,做好结构设计工作关系着建筑结构的质量与安全,一旦设计出现问题,很可能影响工程的质量和项目效益,甚至还会危机人们的生命安全。为此,需要设计人员提高对结构设计的认识,严格遵守规范规程的相关要求进行设计。本文从地基与基础和上部结构两个部分,总结了设计中容易遇到的问题并给出相应的设计建议。
关键词:混凝土;结构设计;问题;措施
随着时代的发展,人们的认识水平不断提高。在实际结构设计过程中,需要有关人员能够按照有关规定进行规范化设计,对于结构设计中的一些常见问题加以了解和掌握,并能够积极的加以改进设计,消除设计方面的隐患,更好的促进我国建筑事业的发展。
1混凝土结构设计中存在的主要问题
近年来,我国的混凝土施工技术不断提高,混凝土材料的研究与开发也得到了迅速发展。当前混凝土结构的应用十分广泛,不管是陆地还是海洋工程中都可以看到它的身影,混凝土的普遍应用也可以看做时代发展的印记。虽然目前在建筑行业中钢结构迅速兴起,但是由于其存在一些尚未解决的问题,混凝土依然是建筑施工中应用最多的一种形式。在当前我国钢结构施工水平相对偏低的情况下,混凝土几乎霸占了大部分地区的建筑市场。
随着我国建筑施工技术的不断发展,混凝土逐渐成为建筑工程中十分重要的结构材料。但当前在建筑行业的实际应用中,混凝土在结构与设计方面依然存在一些问题,表现为混凝土结构的设计不尽完善、设计技术水平有限等。一些设计人员在混凝土结构设计中无法把握整体性,这就导致很多大型建筑物由于混凝土设计不当而引发意外事故。例如,被称为亚洲第一的宁波独塔斜拉桥,由于混凝土设计问题引发桥裂;某市投入巨资建造的高速公路通车后,不到三个月的时间就在不同部位发现裂纹与凹槽等。这些大型工程由于结构设计不合理,进而形成“豆腐渣”工程,这不仅浪费了大量人力、财力与物力,对正常的社会秩序也造成严重影响。在建筑工程中混凝土结构的设计十分关键,建筑工程的设计是否科学合理,直接关系到工程使用安全。
2混凝土结构设计中的常见问题的解决方案
2.1重视地基与基础
地基与基础是建筑的根基,同时也是隐蔽工程,它的勘察、设计、施工质量直接影响建筑的安全。为此,需要相关人员引起足够的重视。在实际工程设计中,很容易疏忽一些问题,需要有关人员针对其中的问题加以认真分析。
2.1.1充分重视地勘文件的重要性。
有些设计人员仅仅依据勘察中间数据或者参考附近工程的基础资料进行施工图设计,这就难以保证设计的合理性和可靠性。一定要核对最终的勘察文件,特别是抗震设防烈度、场地类别、特征周期、抗浮设计水位等内容。
2.1.2重视地基变形的验算。
建筑物的地基变形计算值不应大于地基变形允许值。地基产生过大的变形会影响正常的生产生活,甚至危及人们的安全。地基基础设计等级为丙级的某些情况容易忽视验算地基变形,如相邻建筑距离近可能发生倾斜时就需要验算。
2.1.3重视基础抗浮的验算。
防水设计水位是建筑防水的设计依据,而抗浮设计水位是结构抗浮设计的重要依据。抗浮设计内容包括整体抗浮和局部抗浮验算。重视连廊、车道、走道、下沉广场等部分的局部抗浮问题。
2.1.4挡土墙设计时注意计算模型选择的合理性。
地下室外墙进行承载能力验算时,一般不考虑上部荷载的作用,按纯受弯构件计算;进行正常使用极限状态时宜考虑上部荷载作用,按压弯构件计算。

根据墙长和层高的关系区分按照单向板或者双向板进行计算分析,满足相应的受力和构造要求。
2.2重视混凝土结构的耐久性设计
混凝土自身的质量与混凝土结构的耐久性有直接关系,在设计过程中改变混凝土的密度,并对混凝土的渗透压等进行调节,就可以有效减缓混凝土被侵蚀的速度,同时混凝土的耐久性与混凝土的水灰比、强度等级等因素也有关系。在混凝土的实际应用中,氯离子对其中的钢材具有很强的腐蚀性,因此应该根据工程所处环境的不同,注意控制环境中氯离子的浓度。同时由于混凝土中含有大量碱性骨料,如果建筑工程所处的环境比较潮湿,混凝土结构内部的活性离子与碱会发生反应,这样容易导致混凝土出现裂缝,进而加快混凝土被侵蚀的速度。如果混凝土出现的裂缝较大,在裂缝内部也可能出现腐蚀性物质,并导致混凝土中的钢材被腐蚀。上述这些因素均会导致钢筋的腐蚀速率加快,导致混凝土的保护层裂开并剥落,出现锈蚀后钢筋的接触面积会逐渐减少,这也导致混凝土结构的承载力逐渐降低。另一方面钢筋出现锈蚀后,其抗滑能力会逐渐下降,也给建筑结构埋下了安全隐患。因此,在建筑结构混凝土设计过程中需要综合考虑承载力问题,避免出现混凝土的脆性破坏。由此可见,对混凝土的耐久性进行深入研究尤为重要。
2.3重视混凝土结构的抗震性设计
发生地震后建筑物的两个主体力量间将发生分配,因此在混凝土设计时需要考虑到建筑物主体结构在不同时期刚度的变化情况,对于钢筋混凝土材料,设计时可以选择混凝土剪力墙作为建筑的主体结构,并将钢筋混凝土作为建筑物的一个主要抗侧应力结构。如果出现往复式地震,处于塑性阶段的建筑物会出现墙体裂缝,这个时候结构的刚度将迅速下降,而刚度出现退化会导致框架的剪应力增加。一般来说,建筑物钢筋混凝土框架结构的弹性形变较大,比混凝土墙体的弹性好的多。在遇到较大的地震时,尽管建筑物的抗震能力比塑性阶段低,其中的钢筋混凝土框架会吸收大部分弯矩与水平剪应力。因此,为了保障建筑结构的基本“裂缝”需求,同时把握钢筋混凝土框架的水平部分,有效提高建筑物地基的承载能力,就需要应用相应的工艺措施让混凝土结构具有较高的变形能力,以此保障建筑物具有较好的抗震性。
2.4遵循强柱弱梁的理念
在混凝土结构设计时遵循强柱弱梁的理念,在出现地震作用时,如果只是梁被破坏,并不会影响建筑物的整体运作,可能只是部分结构失去工作能力,但如果柱被破坏,那么整个建筑物将会倒塌。因此,柱的作用是十分关键的。近年来,我国发生了多处地震,设计人员应该注意对建筑结构的抗震设计。首先,在设计过程中对柱的轴压比加强控制。根据相关工程的统计数据,柱的轴压比一般需要控制在0.9%以下。同时需要加强柱截面、边柱的强度,并对柱进行加密箍筋设计,保障配筋率在1%以上。
3结语
随着国民经济的发展,我国基础设施建设蓬勃发展。尽管人们对混凝土结构设计有很多的实践积累,但是由于结构设计人员的疏忽和混凝土结构的复杂性,不可避免的会遇到很多实际问题。如何将混凝土结构设计工作做好,光靠这些单一的理论是远远不够的,这就需要结构工程师综合运用其掌握的结构概念,根据各工程的不同条件选择结构安全、功能实用的结构方案,从而来保证工程设计的质量。
参考文献
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