倪金濤

摘 要：隨著我國混凝土工程項(xiàng)目規(guī)模的擴(kuò)大，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度越來越重要。在實(shí)際混凝土工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)相關(guān)的規(guī)范性文件進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才能確保混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度達(dá)標(biāo)。

關(guān)鍵詞：混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；安全度；規(guī)范性

中圖分類號(hào)：TU375 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.112

當(dāng)前，我國大多數(shù)建筑工程的主體結(jié)構(gòu)都將鋼筋混凝土作為承重構(gòu)件。這種承重構(gòu)件主要可分為豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件和水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件兩類，其中，豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括柱、墻等構(gòu)件，水平結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括梁、板等。設(shè)計(jì)師在確定混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)業(yè)主的實(shí)際需求，參考相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，制訂出多個(gè)備選方案，然后再從這些方案中挑選出最佳的方案，按相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求，通過分析、計(jì)算、設(shè)計(jì)，采取必要的技術(shù)措施，確保混凝土結(jié)構(gòu)的安全性。

1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度和規(guī)范性

1.1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度

根據(jù)調(diào)查研究，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度的主要影響因素是混凝土材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)和混凝土構(gòu)件的承載能力?；炷敛牧蠌?qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)是指把材料強(qiáng)度折減系數(shù)與強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值相乘計(jì)算得出的混凝土構(gòu)件本身的承載能力。荷載分項(xiàng)系數(shù)則是指把荷載放大系數(shù)與荷載標(biāo)準(zhǔn)值相乘計(jì)算得出的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件所能承受的最大荷載?；炷两Y(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全度是在表示系數(shù)的具體量值下體現(xiàn)出來的，其除了要符合承載力要求外，還必須保證構(gòu)件連接處的牢固性?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的牢固性主要是指混凝土整體結(jié)構(gòu)在遭到局部破壞的時(shí)候還具有一定承載能力，而不至于大面積塌陷。換種說法，就是混凝土整體結(jié)構(gòu)能抵御一定程度的破壞力，這些破壞力主要包括火災(zāi)、地震、臺(tái)風(fēng)、爆炸等?；炷两Y(jié)構(gòu)的牢固性越好，表示其抵御災(zāi)害破壞的能力越強(qiáng)，就越有利于減少災(zāi)害給人們帶來的生命、財(cái)產(chǎn)損失。

1.2 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范性

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范性是指在設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)必須遵循規(guī)章條例?，F(xiàn)行的混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范對(duì)相關(guān)內(nèi)容作了如下調(diào)整：①抗力方面的調(diào)整?，F(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范對(duì)材料的分項(xiàng)系數(shù)和強(qiáng)度、板設(shè)計(jì)規(guī)范以及斜截面的具體承載能力等都作了相應(yīng)的調(diào)整。②荷載方面的調(diào)整，包括風(fēng)壓高度變化系數(shù)、脈動(dòng)影響系數(shù)、脈動(dòng)增大系數(shù)以及風(fēng)荷載的地面粗糙類別、基本風(fēng)壓等。同時(shí)，對(duì)荷載取值的具體內(nèi)容也作了適當(dāng)調(diào)整。③作用效應(yīng)組合方面的調(diào)整?，F(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范進(jìn)一步明確了永久荷載效應(yīng)控制組合中恒載分項(xiàng)系數(shù)的取值，其具體取值為1.35.在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范性條例中，要求混凝土各構(gòu)件應(yīng)靈活銜接，這樣才能使其具有較大的延展性、較高的冗余度，從而確保其結(jié)構(gòu)的牢固性。與以前的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范相比，現(xiàn)行的規(guī)范在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的構(gòu)造方面作了一些調(diào)整，包括鋼筋的配筋率、連接處的封閉性等。

2 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

2.1 重視基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段是整個(gè)混凝土工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié)。這一階段的設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)后期的設(shè)計(jì)工作具有重要影響，而且，該階段的設(shè)計(jì)還會(huì)對(duì)項(xiàng)目建設(shè)成本產(chǎn)生一定的影響。一旦設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)漏洞或不科學(xué)的地方，必定會(huì)給整個(gè)工程項(xiàng)目帶來不可彌補(bǔ)的經(jīng)濟(jì)損失。在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)參照當(dāng)?shù)鼗炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，以國家最新出臺(tái)的《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》為基本標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工程的實(shí)際情況，選擇最適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方法。為了充分了解施工當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)遵循“先調(diào)查、后設(shè)計(jì)”的原則，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查報(bào)告或施工區(qū)域附近的建筑物調(diào)查報(bào)告，認(rèn)真分析地質(zhì)情況，避免設(shè)計(jì)方案不符合實(shí)際情況。

2.2 重視結(jié)構(gòu)的計(jì)算、分析和工程內(nèi)力設(shè)計(jì)

工程內(nèi)力設(shè)計(jì)是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，設(shè)計(jì)師必須保證工程內(nèi)力設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。近幾年，我國出臺(tái)的新規(guī)范已經(jīng)將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析和計(jì)算納入到了混凝土結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)中，并對(duì)大部分內(nèi)容作了調(diào)整。為了滿足規(guī)范性要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)當(dāng)選擇通過國家相關(guān)機(jī)構(gòu)認(rèn)證的計(jì)算軟件，盡量減少因模型差異造成的計(jì)算偏差。所有計(jì)算結(jié)果應(yīng)經(jīng)分析、判斷確認(rèn)其合理、有效后，方可用于工程設(shè)計(jì)中。只有做好這一步，才能為接土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中計(jì)算自振周期的折減系數(shù)奠定基礎(chǔ)。該數(shù)值取值的準(zhǔn)確性對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度具有直接影響。同時(shí)，設(shè)計(jì)師應(yīng)重視陣型數(shù)目的計(jì)算，根據(jù)所取陣型參數(shù)和對(duì)系數(shù)計(jì)算結(jié)果的判斷決定陣型數(shù)目的取值。

2.3 重視對(duì)結(jié)構(gòu)重要部位的設(shè)計(jì)

在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)重視對(duì)結(jié)構(gòu)重要部位的設(shè)計(jì)。為了滿足建筑功能要求，需在結(jié)構(gòu)豎向、水平構(gòu)件中設(shè)計(jì)各類洞口。對(duì)于洞口周邊的構(gòu)件，設(shè)計(jì)師應(yīng)注意復(fù)核設(shè)計(jì)計(jì)算，并采取必要的加固措施。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，常會(huì)遇到剪力墻結(jié)構(gòu)需要將角窗設(shè)置在轉(zhuǎn)角部位的情況，這就要求設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)加固窗口部件，并加厚對(duì)角窗處的樓板。一般來說，配筋應(yīng)雙層雙向加強(qiáng)，并增設(shè)暗梁，加強(qiáng)與角窗兩側(cè)邊緣構(gòu)件的連接，同時(shí)加固邊緣構(gòu)件。

3 提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度和規(guī)范性的措施

3.1 采用抗震技術(shù)

建筑確定以后，應(yīng)根據(jù)建筑的抗震設(shè)防類別、抗震設(shè)防烈度、建筑高度、場(chǎng)地條件、地基、結(jié)構(gòu)材料等因素，在綜合比較技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性和使用條件后確定結(jié)構(gòu)體系。在抗震設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)正確分析力的傳遞途徑，合理分配調(diào)整內(nèi)力，提高容易遭受地震破壞的結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）的抗震能力，避免因部分結(jié)構(gòu)（構(gòu)件）破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震能力和對(duì)重力荷載的承載能力降低。建筑應(yīng)具備必要的抗震承載能力、良好的變形能力和消耗抗震能量的能力，這樣就能利用結(jié)構(gòu)的變形消耗掉部分地震的能量，大大減輕地震對(duì)結(jié)構(gòu)的破壞；宜有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位。對(duì)于可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取措施提高其抗震能力。薄弱部位是抗震能力最弱的地方，在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)使該部位的實(shí)際承載力與設(shè)計(jì)計(jì)算的彈性承載力之比在總體上保持穩(wěn)定，避免因內(nèi)力重分布而導(dǎo)致塑性變形集中，同時(shí)還要重視整個(gè)結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度的協(xié)調(diào)，使其有足夠的變形能力，避免薄弱部位的轉(zhuǎn)移。另外，建筑宜有多道抗震防線。在很多情況下，由于地震的不確定性和反復(fù)性，地震破壞是不可避免的，因此，要適當(dāng)處理構(gòu)件的強(qiáng)弱關(guān)系，使其形成多道防線，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。

3.2 采用裂紋控制技術(shù)

裂紋常常在骨材料或水泥漿材料的表面出現(xiàn)。從斷裂損傷力學(xué)的角度來看，斷裂損傷主要是由外部負(fù)載所造成的微觀缺陷逐漸擴(kuò)散而形成的宏觀開裂結(jié)構(gòu)。因此，要控制裂紋，首先要對(duì)微裂紋進(jìn)行控制?？刹扇≡诨炷亮荷鲜┘宇A(yù)應(yīng)力的方法，降低裂紋頂部應(yīng)力強(qiáng)度因子的外在負(fù)載力，從而達(dá)到控制裂紋的目的。

3.3 提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全系數(shù)

對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，安全系數(shù)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)尤為重要，其直接關(guān)系著工程后期運(yùn)行的安全性。要提高混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度，必須提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。其中，安全系數(shù)不能設(shè)置得過高，也不能過低；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置也必須恰到好處。在具體的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)將結(jié)構(gòu)安全的設(shè)計(jì)放在首要位置。如果企業(yè)內(nèi)部沒有專業(yè)的設(shè)計(jì)人才，則應(yīng)當(dāng)委托相關(guān)的設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣才能確保設(shè)計(jì)質(zhì)量。

4 結(jié)束語

總之，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)專業(yè)性、復(fù)雜性、系統(tǒng)性較高的工作，要保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度符合相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，就必須做好必要的分析、計(jì)算工作，采用抗震技術(shù)、裂紋控制技術(shù)，并提高安全系數(shù)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能最大限度地延長工程結(jié)構(gòu)的使用壽命。

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〔編輯：王霞〕