混凝土结构前期设计常见问题分析

刘 辉

(山西省商业设计院，山西 太原 030001)



混凝土结构前期设计常见问题分析

刘 辉

(山西省商业设计院，山西 太原 030001)

结合实践经验，从使用年限、耐久性、规则性、结构体系等方面，分析了混凝土结构设计中常见问题的解决方法，并探讨了混凝土结构设计各环节应注意的事项，为类似工程设计提供参考。

混凝土结构，结构设计，高层建筑，耐久性

1 合理确定设计使用年限

对于结构而言，设计使用年限是区分一个建筑重要性的指标，规范规定，结构不需要进行大修即可达到使用目的的时间就是设计使用年限，一个结构在这个年限内，需满足安全性和耐久性。一个建筑正常使用年限是建立在正规设计、正规施工和维护使用的前提下，也是衡量一个工程质量的重要指标，如果在设计使用年限内出现问题，应找到某一环节是否在前期就出现了问题，也有利于弥补。当建筑接近设计使用年限后，并不意味着建筑丧失了安全性，只能说明建筑的安全能力降低了，需要进行安全检查，重新确定后续使用年限。GB 50068—2001建筑结构可靠度设计统一标准指出一般建筑设计使用年限和建筑类别的划分，对于设计使用年限为5年的，定义为临时性建筑；对于设计使用年限为25年的，定义为易替换的结构构件或部件；对于设计使用年限为50年的，就是一般普通建筑和构筑物；对于设计使用年限为100年或以上的，规定为纪念性和特别重要的建筑。由于设计使用年限的不同，直接关系到结构活荷载重要性系数γ0的选取。对应的取值见表1。

2 正确判定混凝土环境类别

表1 不同使用年限结构活荷载取值表

环境类别的选择直接决定了混凝土构件的最低强度等级，按照GB 50010—2010混凝土结构设计规范中对耐久性设计中明确规定了五种环境类别，分别是一类、二a类、二b类、三类、四类和五类。区分如表2所示。

表2 混凝土环境类别区分表

各个环境类别的区别：一类和二a类的区别在于是否为潮湿环境；二a类和二b类的区别在于冰冻、水和土壤因素，主要考虑地下室、水池、游泳池等结构；三、四、五类主要应用在港口工程等具有腐蚀性的环境。

一般结构设计时，一些人员对一类、二a类和二b类区分不是很清楚，例如带游泳池或浴池的室内建筑是选择一类还是二a类；严寒和寒冷地区是选择二a类还是二b类等。

环境类别直接影响混凝土耐久性，主要因素有混凝土碳化、腐蚀、冻融和钢筋锈蚀，其中最重要的因素是混凝土碳化和钢筋锈蚀，所以对于工程检测鉴定一般就是检查这两项来判定结构的安全性。其中对于设计使用年限为100年的建筑所要求的耐久性都相应提高，并且对于二、三类的环境中明确了专门的措施。

3 合理选用现浇板的混凝土强度和钢筋强度等级

合理选用混凝土强度等级和钢筋级别，可以使混凝土构件在安全可靠的前提下也极大的满足经济性。混凝土强度的提高，对于构件的承载力和整体刚度都有很大的贡献，可是混凝土强度的提高往往会增加配筋率和构造要求，又使得耗钢量升高，同时混凝土强度等级过高，水泥用量多，易导致混凝土产生收缩裂缝。所以对于选择合理的混凝土强度等级，显得尤为关键。一般结构常选用的混凝土等级在C20～C30，不宜超过C40。关于钢筋的选用，随着国民经济的发展，衡量经济性的是钢筋的强度价格比，即固定价格可买到的单位钢筋强度，所以采用高强度，对于控制造价是比较有利的，现在大规模采用HRB400级钢筋，对于大跨度构件的裂缝和挠度控制很有成效。

4 选择合理经济的结构体系

一个建筑，根据建筑功能、材料要求、高度要求，确定合理的结构体系，对于施工技术条件、建材、经济、设备机电等各专业都至关重要。对于商场、车站、餐厅等多层房屋，选用框架结构较合理；对于住宅、宾馆等居民房屋，选用剪力墙结构或砖混结构较合理；对于写字楼、教学楼、医院等综合性公共建筑，多选用框架—剪力墙或框架—核心筒较多。按照建筑层数和高度要求，6层及以下多采用砖混结构或框架结构；高层建筑多采用剪力墙结构或钢结构。

JGJ 3—2010高层建筑混凝土结构技术规程中规定了高层建筑结构高度的区分，分为A级高度和B级高度。A级高度是结构体系比较合适的结构高度，较B类低，所以对于A级高度的最大适用高度有如表3所示的要求。

表3 高层建筑结构A级高度最大适用高度表

需要说明的是：房屋高度是指室外地面至主体屋面的高度，不包括凸出屋顶的部分；对于重点设防类别的建筑，应按提高一级设防要求来确定最大适用高度。

5 合理选择建筑规则性，避免出现超限工程

5.1 建筑高宽比

高宽比是指建筑物高度与宽度的比值，其中，高度是指室外地面至主楼屋面高度，宽度是两个方向的尺寸，一般高宽比也是两个方向的数值，这个宽度是所考虑方向的最小投影宽度，不包括凸出屋面的部分。A级高度最大高宽比见表4。

表4 A级高度最大高宽比

5.2 平面长宽比

随着使用功能和造型的不断提高，建筑平面已经不再是简单的矩形或方形了，对于L形、U形、弧形等异形平面，对于长边(L)、凸出的长度(l)、凸出的宽度(b)、楼最宽处(Bmax)有如表5所示的限值规定。

表5 建筑平面长宽比限值规定表

6 结语

结构设计是一个建筑由图纸变成现实的关键专业，合理的结构形式和选型对于一个工程的安全性、经济性、舒适性都起到非常重要的决定，在实际工程设计时，需要注意的项目还有很多，需要结构设计人员在方案初期就进行介入，以便后续设计工作。

[1] GB 50010—2010，混凝土结构设计规范[S].

[2] JGJ 3—2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].

[3] GB 50011—2010，建筑抗震设计规范[S].

[4] 许 建.建筑结构设计常见及疑难问题解析[Z].ISBN 978-7-112-09182-9.

Analysis on common primary design problems of concrete structure

Liu Hui

(ShanxiCommercialDesignInstitute,Taiyuan030001,China)

Combining with practical experience, starting from aspects of service life, durability, regularity and structural system, the paper analyzes solving methods to common concrete structure design problems, and explores matters needing attention in concrete structure design, which has provided some guidance for similar engineering design.

concrete structure, structural design, high-rise building, durability

1009-6825(2016)32-0065-03

2016-09-04

刘 辉(1983- )，男，助理工程师

TU375

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