鋼筋混凝土是建筑中的重要原材料,對于建筑的穩定性與強度有著重要的支撐作用。隨著房屋設計的多樣化與高度化,鋼混結構面臨著新的挑戰,我們必須要對鋼混結構進行全面掌握,把握好房屋設計關鍵點,找出鋼混結構在房屋設計中的常見問題,既而采取有效措施進行規避,以保證建筑的使用壽命與安全質量。
1 鋼混結構的概述
鋼混結構是指鋼筋與混凝土兩種不同材質的原料相互作用,配有鋼筋的混凝土制成的結構。鋼混結構中,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定堅固。鋼混結構在強度、堅固性以及柔韌度與延展性方面,有著獨特的優勢,并且由于其成本較低,防火性能好等特點,被廣泛運用,但是,鋼混結構的連接形式多樣,構造方法會因連接構件、及受力性質其材質的變形能力有所不同,或掌控不好,在設計及施工中就會存在一些問題。
由此,鋼混結構在房屋設計中,應當抓住以下關鍵點: ( 1) 安全實用性。鋼混結構的本質就是整體受力,在實際的應用中,可規避鋼筋和混凝土的各自的不足,將二者的優勢完全發揮出來,在房屋設計中,應當完全體現這種優勢,著重考慮結構構件的承載力,二者整體的安全性等。此外,由于鋼混結構的成本較低,在設計時,本著安全的基礎,控制好建筑成本,達到安全實用的標準; ( 2) 穩定性。鋼混結構的最基本的功能即加固建筑物,在對房屋設計中,穩定性是必須要滿足的,這也是探究鋼混結構在房屋設計中的問題的重要考察因素之一; ( 3) 抗震性。
近年來,由于氣候問題,地震頻發,是人民財產生命的重大威脅之一,因此房屋的抗震性研究必不可少。鋼混結構的穩定及抗壓抗拉性為房屋提高了一定的抗震性,但是,地震的難預測性,使得房屋的抗震標準進一步提高,所以,在對房屋設計中,鋼混結構的抗震也是需要重要考慮的。
2 鋼混結構房屋設計中的問題
2. 1 地基與基礎設計的問題
( 1) 裂縫與沉降。在房屋建筑中,一般都采用天然地基,必然會出現沉降問題,如果對建筑沉降導致的附加應力影響沒有進行充分的估量與考慮,很容易會出現混凝土裂縫問題。
( 2) 地基防水問題。在對房屋的設計中,建筑物的防水與降水功能不容忽視,尤其是柱下承臺的形式,基槽地模的形狀非常復雜,經常會出現陰陽坡與放坡的情況,這為地基的防水與降水帶來了一定的難度,在地基與基礎設計中,也要注意到這個問題。
( 3) 配筋計算問題。配筋的計算往往會出現實際情況與結算結構不符的情況,這是由于在地下室底板與外墻配筋的計算中,假設條件與實際情況不符,而計算方式沒有選擇正確導致的。
( 4) 基礎坡面的設置。在天然地基的基礎設計中,基礎坡面往往會設置到 1/3 以上,為混凝土的搗實工作帶來一定的障礙,必須要用人工拍打振搗來彌補,大大影響到鋼筋混凝土強度的均勻性除此之外,在對地基及基礎中的拉梁設計中,沒有考慮到其他的因素,而與普通的拉梁行類似設計方法,也使得鋼混結構下地基及基礎的穩定性不能夠得到保證。
2. 2 上部結構設計中的問題
上部結構設計中的問題,主要是框架 - 剪力墻的結構設計問題,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,就會影響到梁板等構件的設計,出現應力破壞及集中應力的問題,嚴重影響到建筑的穩定性。
( 1) 強柱弱梁和強剪弱彎的問題。這是建筑抗震的結構設計,實現難度比較大,容易出現問題。如果在設計過程中,采取強梁弱柱或者弱剪強彎的結構設計原則,就會產生嚴重的破壞力,但在實踐過程中,強柱弱梁和強剪弱梁又不太容易實現,一旦出現地震,出現柱梁倒塌,造成損失。
( 2) 挑梁變形和墻體外閃的問題。挑梁變形和墻體外閃問題的出現,大多出現在鋼筋混凝土結構的局部受力較大的情況,在房屋設計中,需要注意規避這類問題的出現。
( 3) 其他問題。除了以上主要四類問題,在房屋設計中,鋼混結構還存在著一些細節方面的問題,包括鋼筋混凝土結構中的鋼筋保護層的厚度問題,框架梁端的受拉鋼筋的配筋率取值等,都應當在設計中予以重視。
3 有效措施
3. 1 針對地基及基礎設計的問題
在地基和基礎設計中所出現的問題,需要根據具體情況進行有效防治: 首先,針對地基設計中出現混凝土裂縫的情況,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褥墊來緩和建筑附加應力的影響; 其次,在房屋地基及基礎的設計過程中,應當對不同季節地下建筑的水位進行勘測標注,計算出精確的包絡圖,以科學的數據作為設計的數值基礎,以提高房屋的防水功能; 第三,對于配筋的問題,應當統一地下室底板與墻外配筋的計算方式,一般受壓構件最小配筋率為: 全部縱向鋼筋0. 6%,一側縱向鋼筋0. 2%,受拉鋼筋0. 2%.同時,確定底部固結和頂部鉸接計算模型的應用范圍,以此消除配筋問題為建筑帶來的不良影響; 第四,在基礎坡面的設置問題中,由于常采用的是天然地基錐體獨立基礎設計方案,要解決這類問題,可以采取階梯型基礎設計,設置合理的坡面坡度,以保證混凝土均勻性受力。同時,在對地下獨立基礎之間的拉梁設計中,應當按照實際的建筑情況,對梁坡上擴散角內土的重量進行必要的估量,采取符合實際情況的拉梁設計,從而保證拉梁結構的穩定性。
3. 2 針對上部結構設計中的問題
在框架 - 剪力墻的設計中,首先要注意房屋的高度,按國家規定,當樓層高于 50M 時,框架 - 剪力墻結構應當采用現澆樓蓋結構,并且加大混凝土的強度,應當在 C20 ~ C40 范圍內。其次,為了分散應力,應當保證墻肢數不少于 4,此外,必須要遵循框架結構的多層設防原則,以增強剪力墻的防御能力,有效抵抗外來的破壞力。同時,對于剪力墻梁柱的設計,應當采取強柱弱梁和強剪弱彎結構形式,將大放小,以增強框架 - 剪力強結構的穩固性。
3. 3 抗震性的問題
抗震性是房屋設計的重要因素之一,要根據抗震等級對房屋進行合理設計。在這個過程中,結合我國地震具體情況,對抗震設計時行改良與完善,促使強柱弱梁及強剪弱彎的結構設計能夠在實際操作中產生效用。
3. 4 針對挑梁變形及墻體外閃的問題
對于挑梁變形和墻體外閃,采取的有效措施為: 在挑梁的端頭設置構造柱,以連接每層的挑梁,這樣的設計可以消除挑梁及墻體局部過大受力,對壓力進行有效的分散與緩解,從而徹底規避此類問題。
3. 5 其他問題
在鋼混結構的房屋設計中,一些細節上的問題必須要注意,比如鋼混結構中鋼筋混凝土的保護層厚度的設置,并不是越厚越能夠起到保護作用,比如基礎中的保護層厚度分為無墊層與有墊層,前者為40MM,后者為 70MM; 預應力鋼筋保護層必須大于 15MM,而受彎構件端頭保護層應當不小于 10MM……諸如此類,因此,一定要按照房屋設計的實際情況進行標配與取值。
4 結束語
鋼筋混凝土結構由于其穩定性高、整體性強、剛度大,以及成本低等優勢被建筑行業廣泛應用,但是,通過分析可以看出來,在實際的操作運用中,鋼混結構依然存在著一些問題,而房屋建設是關乎到國計民生的大問題,其質量與安全是重要考慮的,因此,需要設計人員不斷學習,全面掌握建筑行業的相關規范,在規避存在問題的基礎上,不斷改進技術和設計工藝,保證每個細節的無誤。本文對于鋼混結構房屋設計的主要問題進行了剖析,希望能夠得到業界的重視。
參考文獻
[1]李嘉。 鋼混結構房屋設計中的問題研究[J]. 江西建材,2014( 7) : 9.
[2]王宇。 探討鋼筋混凝土在建筑結構設計中的關鍵點[J]. 城市地理,2014( 14)。