关于钢筋混凝土结构设计中的常见问题分析

发表时间:2021/9/2   来源:《建筑实践》2021年40卷第11期   作者:黄稳发
[导读] 随着社会经济发展,建筑工程发展迅猛。

        黄稳发
        广东泛珠勘察设计有限公司  
        摘要:随着社会经济发展,建筑工程发展迅猛。在这样的背景下,钢筋混凝土结构因其整体性及耐久性良好等优点,在建筑行业中得到广泛应用,但近年来,钢筋混凝土结构倒塌却是以较高的概率存在。因为事故的时有发生,最近几年,该结构可靠度的研究被提上日程,深受国内外学者关注。通过可靠度研究发现,想要提升施工质量,降低坍塌的概率,保证结构安全性,就要规避结构设计常见问题,从源头消除隐患,保障人身安全和效益。
关键词:结构设计;问题;钢筋混凝土

        引言:钢筋混凝土结构整体性及耐久性良好,属于较为稳定的建筑结构,同时也以其良好的刚度、抗剪性被广泛运用,钢筋混凝土结构和多种类型的项目施工形成了相辅相成的关系,但如结构设计存在问题,则会严重影响工程质量。因此,为了提升工程稳定性,需要对钢筋混凝土结构设计问题进行分析,在此基础上,找到各种问题原因,通过合理设计、简化结构等,对问题进行有效预防,确保结构设计合理,达成理想的结构功能目标。
1结构设计常见问题
1.1地基设计问题
        在实际工作中,钢筋混凝土结构设计需要满足应用条件,在整个设计阶段,如果忽视建筑物的沉降,将会诱发附加应力增加,导致结构出现沉降[1]。变形出现后,通常情况下,结构底部的承载力会被分解一部分,让承载力持续被弱化,承载力下降的特征会比较明显,增加结构出现开裂的可能性。这里需要关注的是,在天然土壤情况下,一些软土地基极为特殊(特指软弱土和流沙成分多的地基),会在结构重力作用下变形,主要是因为此类土承载力有限,钢筋混凝土重量大,再加上地下水位变化,会积累和扩大,导致出现地基问题,影响混凝土结构质量。
        针对沉降较小的工程,为了合理优化施工效果,可采取褥垫处理(主要集中在持力层边缘地带)。与此同时,精准求出包络图,凭借其完成配筋设计。配有地下室的建筑,当面临高水位时,需要考虑室外地坪结构部分,在设计上以简洁为主,便于建筑防水施工。
1.2 上部结构设计问题
        结合实际发现,最常用的钢筋混凝土结构形式为框架结构及框剪结构,除此之外还有剪力墙结构等,在设计时,为了发挥支撑优势,需要均匀布置,避免设计单肢剪力墙,提高结构安全性。实践表明,均匀分布可以从源头规避应力的过度集中,降低关联构件设计难度,保证出色设计质量。另外,在上部结构延性设计时,要综合考虑各项因素。如果剪力墙级别与设计要求不符,没有考虑周到,缺少小级别剪力墙的支撑、保护,预防建筑物变形的作用便不能发挥,增加剪力墙破坏可能性。当出现地震灾害时,梁柱完整性丧失可能性将会变大,结构维持形状的时间将会被缩减,从而造成人员伤亡。为了规避上述问题,在上部结构设计时,需要采取多道设防。遇到突发情况时,可以有选择性地让梁先破坏,保证关键柱子的完整性,确保不倒或者缓倒,帮助救援人员争取时间,发挥延性设计最大优势。
1.3结构裂缝问题
        除了上述问题外,结构裂缝同样常见,在实际的设计阶段,需要控制结构裂缝,从源头降低事故的发生。现实中,常见的结构裂缝有:(1)由应力导致的裂缝,在混凝土结构中,可以明显看出构件的刚度差异明显,同时,应力大小也会不同,在钢筋混凝土结构中会形成不同区域,除了刚度薄弱区之外,还会有应力集中区,这两个区域一旦重叠,裂缝和破坏就会形成。(2)温度裂缝。

结合现有经验可知,温度裂缝形成概率高,属于常见施工裂缝,通过深度研究发现,其形成机理也比较简单,多数情况下是由温差导致的。由于结构内外温度差异大,从而扩大收缩应力的差别,在此基础上,薄弱位置出现裂缝,影响结构稳定性。(3)构造裂缝。此类裂缝的形成,是拌制混凝土阶段不科学的水灰比导致的,进而在浇筑时,诱发混凝土的滑动,这样将降低浇筑时振捣的充分性,造成气泡的存在,从而形成构造裂缝。再加上化学反应阶段,混凝土硬化时水分消失是必然现象,所以混凝土收缩会加剧收缩裂缝形成。需要注意的是,混凝土结构在养护阶段,会伴随硬化、碳化及脱水,并且这种现象是持续存在的,即使达到28天龄期,这种现象也不会停止。
2结构问题解决对策
2.1合理简化结构体系
        在结构设计阶段,针对复杂混凝土结构,进一步合理简化,考虑变形的多种因素,科学计算配筋,易出现问题的部位,需要采取措施,避免问题的形成。除此之外,还要优化结构尺寸。在混凝土结构优化时,需要调整好结构的尺寸,确保满足设计规范,结合施工的实际,防止结构裂缝的出现,提高施工整体效果。
2.2规则布置钢筋混凝土
        混凝土结构应用中,为了保证应用效果,结构形状需要规整,这是基本前提,应该高度重视。同时,布置要尽量规则,避免结构刚度不均匀,降低刚度薄弱处问题概率。基于这样的前提,在设计时,需要牢记设计原则,从源头保证结构形状,通过合理的设计,满足结构布置要求,提升其规则性,确保受力均匀,防止变形产生。
2.3结构裂缝的控制
        结构裂缝形成原理复杂,为了进行较好控制,应结合形成机理,采取防治措施。通过针对性措施制定,提高混凝土结构稳定性。例如:在楼面板预埋管线时,为了保证结构稳定,需要固定管线支架,这是非常关键的步骤,不容忽视。特别是管线交叉处,要辅助专门接线盒,从源头控制结构裂缝。配制混凝土时,相关的匹配计量应准确,注重水泥用量的同时,还要严格控制水灰比。与此同时,搅拌要均匀,针对存在离析情况的混凝土,在使用前必须重新拌匀,确保理想浇灌效果。
2.4温度裂缝处理措施
        从前文介绍了解到,在实际施工阶段,温度差异因素对混凝土结构完整性、持久性有很大影响,想要降低裂缝的概率,需要通过温度控制来实现,加强混凝土养护阶段温控工作,极大限度控制环境以及温差变化,借此降低对混凝土应用的影响[2]。结合实际经验,温度控制可以从以下层面贯彻落实:首先,预测和分析周边环境,这是基础措施,不容忽视。在此前提下,对于温度的变化要清晰记录,并且进行实时检测。其次,从内外部因素出发,提高温度裂缝控制能力。站在外界温度的角度综合性分析,在实际操作中,通过降温和加温,为混凝土成形营造适宜环境。站在内部因素的角度,温度裂缝控制可以从材料出发,在实际施工中,优选性能稳定且完善的材料,借此来降低水化反应的影响。只有材料过关,配合比理想,施工质量才能保障。在混凝土浇筑阶段,需要结合现实情况,合理控制施工顺序,实现全过程监测,注意内、外部的温度监测。在监测阶段,一旦发现较高温差的情况,要及时人工降温,降低裂缝形成概率。
        结论:综上所述,在实际施工中,钢筋混凝土结构具有极高应用价值,合理而全面地发挥其整体作用,可以保障施工质量,提高结构安全性。为了规避混凝土结构问题,在结构设计时,需要综合分析各项因素,针对结构问题,采取相应措施,提高钢筋混凝土的耐久力,在此基础上,完善钢筋混凝土体系、结构、形状等,实现布置的合理化,借助多项措施,达成结构设计理想化目标,为高品质的项目建设夯实基础。
参考文献:
[1]李喜乐.钢筋混凝土结构设计中的常见问题及优化措施[J].居业,2020(06):27+29.
[2]尚亚琼.建筑工程钢筋混凝土结构设计过程常见问题分析[J].居舍,2019(18):13+28.
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