混凝土結(jié)構(gòu)基本原理在建筑施工中的應(yīng)用

王澤成

（貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院， 貴州 畢節(jié) 551700）

1 概述

隨著中國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，在一些欠發(fā)達(dá)地區(qū)，也開始逐漸得到開發(fā)，同時(shí)也出現(xiàn)了大量的工程建設(shè)，由于各種原因，這些地區(qū)的工程技術(shù)人員也出現(xiàn)了大量的缺口，這就導(dǎo)致了一部分的建筑施工技術(shù)人員，對施工圖紙的原理理解不夠，實(shí)施過程中一切都按圖進(jìn)行，而為什么要這樣做，卻處于一種模糊狀態(tài)，這對我們優(yōu)化圖紙和及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙中不恰當(dāng)?shù)牡胤绞且粋€(gè)很大的問題。所以，作為一名建筑施工技術(shù)員，除了能看懂圖紙和對施工工序的掌握外，還需掌握一些混凝土結(jié)構(gòu)的基本原理，了解結(jié)構(gòu)的受力分析和結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本方法，以及概念設(shè)計(jì)的一些思路。這樣，才能對實(shí)施的工程建設(shè)的受力狀況有一整體認(rèn)識，也對施工圖中鋼筋的數(shù)量、位置及形式有更深層次的理解，這就便于技術(shù)人員分析和解決現(xiàn)場出現(xiàn)的問題。

2 混凝土構(gòu)件受力分析

在多層建筑中，基礎(chǔ)以上主要的受力構(gòu)件就是梁、板、柱（或墻），只要對這些基本構(gòu)件的受力和傳力理解清楚，那就知道圖紙中為什么要這樣做了，為現(xiàn)場施工人員理解圖紙和提出一些合理的建議打下基礎(chǔ)。下面就具體構(gòu)件簡要說明。

2.1 板

板是直接承受豎向荷載的構(gòu)件，將荷載傳給梁或墻，同時(shí)也起到傳遞水平荷載的作用?，F(xiàn)以單跨和多跨形式分別討論板的受力。

單跨板：樓蓋沿一個(gè)方向受力，由磚墻支承，板的支承條件可按簡支考慮。對支承在次梁上的板，可忽略次梁的彎曲變形，且不考慮支承處節(jié)點(diǎn)的剛性和支承寬度，將其視為不動(dòng)鉸支座[1]。

從簡化后的受力來看，單跨板跨中彎矩最大，支座處彎矩為零，按此，單跨板只需在跨中受拉區(qū)配置足夠鋼筋即可，支座處無負(fù)彎矩就無需配筋。但實(shí)際受力有所差別，原因是在確定計(jì)算簡圖過程中，完全忽略了梁（或墻）對板的約束，而實(shí)際梁（或墻）會(huì)對板有約束并在支座處產(chǎn)生負(fù)彎矩，故也需在支座處布置承擔(dān)負(fù)彎矩的鋼筋，但此處彎矩受板自身剛度和梁（或墻）的約束力大小的影響，不易確定。對此《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》對板面鋼筋提出了鋼筋截面面積、直徑、間距、伸入板內(nèi)的錨固長度等的構(gòu)造要求，以防止混凝土板在其非主要受力方向的側(cè)邊上由于邊界約束產(chǎn)生一定的負(fù)彎矩而導(dǎo)致板面裂縫[2]。

多跨連續(xù)板：計(jì)算簡圖的確定原理同單跨板，從連續(xù)板的受力可看出，在跨中有較大正彎矩，在支座處有較大負(fù)彎矩，配置受力鋼筋時(shí)，主要由彎矩引起的混凝土構(gòu)件受拉區(qū)配置相應(yīng)鋼筋，這就充分的利用了混凝土較好的抗壓性能，同時(shí)又通過鋼筋較好的抗拉性能來克服了混凝土抗拉較差性能，如跨中正彎矩大，受拉區(qū)在底部，在支座處，負(fù)彎矩較大，受拉區(qū)在頂部。

2.2 梁

梁主要承受由板（或次梁）傳來的荷載，承受截面上通常有彎矩和剪力共同作用，是典型的受彎構(gòu)件。梁和板的受力基本相同，其區(qū)別在于：梁的截面高度一般大于其寬度，而板的截面高度則遠(yuǎn)小于其寬度[3]。

計(jì)算簡圖的支承可按簡支考慮的單跨梁，支座處負(fù)彎矩一般較小，按構(gòu)造配置相應(yīng)縱筋就可以了；計(jì)算簡圖的支承按框架考慮的單跨梁，除需按跨中彎矩計(jì)算配筋外，還得按支座處負(fù)彎矩計(jì)算配筋，才能保證構(gòu)件的安全。

支座處較大的剪力也可能導(dǎo)致構(gòu)件發(fā)生斜截面破壞，故必須根據(jù)剪力大小進(jìn)行抗剪驗(yàn)算，鋼筋混凝土構(gòu)件中承受剪力的主要是箍筋和彎起鋼筋，圖紙中所指的加密區(qū)就是靠近支座的一定范圍內(nèi)。而彎起鋼筋是在靠近支座附近彎起，縱向鋼筋從底部變換到頂部，彎起鋼筋既減少了底部縱向鋼筋因支座附近彎矩減少而不需要的鋼筋，又增加了頂部因負(fù)彎矩而需加設(shè)的鋼筋，同時(shí)穿過構(gòu)件因受剪可能發(fā)生破壞的斜截面，也提高了斜截面承載力，因此，彎起鋼筋的利用率是較好的。但彎起鋼筋在施工過程中較為不便，同時(shí)為增加構(gòu)件的安全儲(chǔ)備，實(shí)際應(yīng)用中除荷載很大的構(gòu)件外，一般不設(shè)彎起鋼筋。

對多跨連續(xù)梁，其彎矩和剪力圖同板受力，需按跨中最大彎矩、支座處最大負(fù)彎矩計(jì)算縱筋，按支座處最大剪力計(jì)算腹筋。同時(shí)，在實(shí)際使用過程中，活荷載是具有隨機(jī)性的，而針對某一截面，并不是滿載時(shí)內(nèi)力最大，因?yàn)樵诓煌课皇┘踊詈奢d，內(nèi)力可能出現(xiàn)疊加或抵消的現(xiàn)象，故結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，需考慮的是最不利荷載的組合，以此產(chǎn)生的最大內(nèi)力進(jìn)行配置鋼筋。

2.3 柱

柱是承擔(dān)由梁傳來豎向的荷載和水平荷載的受力構(gòu)件。從傳力來看，是板傳到梁，梁在傳到柱，所以柱也是更為重要的受力構(gòu)件，為進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)的安全性，設(shè)計(jì)一般按“強(qiáng)柱弱梁”的理念進(jìn)行，即在極限荷載下梁先達(dá)到屈服強(qiáng)度。

豎向荷載作用下，彎矩水平構(gòu)件跨中有較大正彎矩、支座有較大負(fù)彎矩，豎向構(gòu)件在節(jié)點(diǎn)處有較大彎矩，軸向力為自上而下逐層疊加節(jié)點(diǎn)左右的梁端剪力，軸向力自上而下逐層增加。水平風(fēng)荷載作用下，柱子上下端和梁支座處有較大彎矩、剪力與軸向力自上而下逐層增加，由于風(fēng)荷載的隨機(jī)性，故計(jì)算時(shí)應(yīng)分別考慮左右風(fēng)荷載的影響。

根據(jù)以上的受力分析，混凝土連續(xù)梁（板）構(gòu)件主要在跨中有正彎矩和支座有負(fù)彎矩，因此，縱向受力鋼筋主要布置在梁（板）跨中底部和支座處頂部，橫向受力鋼筋主要布置在支座附近。柱子除了承受較大軸力外，還需承擔(dān)彎矩和剪力，彎矩和剪力在豎向荷載與水平荷載作用下疊加，會(huì)在柱子上下端產(chǎn)生較大彎矩和剪力，風(fēng)荷載而實(shí)際發(fā)生時(shí)可能是左分，也可能是右風(fēng)，故疊加時(shí)應(yīng)按最不利情況考慮。

3 構(gòu)造措施

混凝土構(gòu)件承載力的計(jì)算通常只考慮荷載對截面抵抗能力的影響，有些因素，如溫度、混凝土的收縮、徐變等對截面承載力的影響不容易詳細(xì)計(jì)算。人們在長期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)出一些構(gòu)造措施，按照這些構(gòu)造措施，可防止因計(jì)算中沒有考慮的因素的影響而造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。同時(shí)，某些構(gòu)造措施也是為了使用和施工上的可能和需要而采用的。因此，進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，除了要符合計(jì)算結(jié)果以外，還必須要滿足有關(guān)構(gòu)造要求[3]。構(gòu)造措施主要有，最小截面要求、最小配筋率要求、鋼筋最小直徑及根數(shù)要求、混凝土保護(hù)層要求等。

4 結(jié)語

對建筑施工技術(shù)人員來說，雖然不必像結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員那樣對混凝土結(jié)構(gòu)原理掌握透徹，但懂得混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件的受力分析及常遇到的構(gòu)造措施，將對建筑施工現(xiàn)場人員理解圖紙，運(yùn)用混凝土結(jié)構(gòu)基本原理分析與解決現(xiàn)場遇到的一些問題有很大幫助。