浅析钢筋混凝土结构优化设计

刘钊

菏泽城建建筑设计研究院有限公司山东菏泽274000

摘要：钢筋混凝土结构受到承载压力、抗拉强度的影响，其具备的抗震能力也更强，其在现代建筑工程中得到广泛应用，为了充分发挥其作用，本文阐述了钢筋混凝土结构的优势特征，对钢筋混凝土结构设计中的常见问题及其优化策略进行了探讨分析。

关键词：钢筋混凝土结构；优势特征；设计；问题；优化策略

钢筋混凝土结构设计具有强度大、延性好、整体性强等优势，被广泛应用于现代建筑工程建设，为了保障其质量，以下就钢筋混凝土结构优化设计进行了探讨分析。

一、钢筋混凝土结构的优势特征分析

钢筋混凝土结构的优势特征；（1）抗震、抗冲击性能良好，由于钢筋混凝土结构在施工中可以直接进行整体式结构灌注，因此整体性能良好，能够很好地抵御地震与风浪的冲击，（2）取材相对较容易，在钢筋混凝土结构中，石料及砂土所占比重较大，钢筋与水泥所占比重相对较小，而石料与砂多是地方性材料，因此，在大多数地区都可以做到就地取材；（3）具有良好的耐火、耐久性，钢筋被包含在混凝土中，不易发生锈蚀，从而提升了整体结构的耐久性，而且在火灾发生时，在混凝土对钢筋的保护下，也不会如同钢结构一样很快达到软化温度，致使整体结构遭到破坏。

二、钢筋混凝土结构设计中的常见问题分析

1、钢筋混凝土结构地基设计问题。钢筋混凝土结构设计过程中经常忽视建筑物的沉降而引起附加应力的增加，这会导致钢筋混凝土结构出现沉降而产生变形，进而产生钢筋混凝土结构底部和基础出现承载能力的下降，导致钢筋混凝土结构出现开裂。特别是在天然土壤的情况下，软弱土和流沙会在钢筋混凝土结构重量下产生更为显著的变形，再加上地下水位的季节性变化就会出现钢筋混凝土结构地基问题的进一步积累和扩大，形成对钢筋混凝土结构的进一步影响。

2、钢筋混凝土结构上部设计问题。钢筋混凝土结构上部是主要的功能部位，一般以框剪结构和剪力墙等常见形式为主，在设计这些构筑物时应注意均匀布置，而一些设计者容易设计出刚度过大的单肢剪力墙，这会出现应力的过度集中，如果因应力过大而产生破坏将会直接导致剪力墙关联的构件设计难度的增加，进而大量钢筋混凝土结构出现严重的后果。在做钢筋混凝土结构上部结构设计的过程中没有考虑到延性设计，如果出现地震将会容易造成各种级别剪力墙的破坏，进而导致建筑物梁柱完整性丧失，缩短了钢筋混凝土结构维持形状的时间，增大了建筑物内人员的伤亡。

3、钢筋混凝土结构的裂缝问题。裂缝是钢筋混凝土结构的主要问题，在设计的过程中应该对钢筋混凝土结构裂缝问题进行全面控制，以避免钢筋混凝土结构出现裂缝后，安全问题和事故的发生。常见的钢筋混凝土结构裂缝原因有：一是应力裂缝，在钢筋混凝土结构中，不同部位、不同功能的构件之间会有不同的刚度和应力，这样会在钢筋混凝土结构的整体上形成若干个刚度薄弱区和应力集中区，如果薄弱区和集中区出现了重叠，很容易在钢筋混凝土结构出现裂缝和破坏，较为典型的钢筋混凝土结构应力裂缝在墙角处和板端处。二是温度裂缝，钢筋混凝土结构在施工中最为常见的裂缝就是温度裂缝，温度裂缝的形成原因比较简单，就是钢筋混凝土结构内外温度出现大温差，进而引起混凝土出现收缩应力的差别，在薄弱位置出现裂缝。三是构造裂缝，钢筋混凝土结构构造裂缝的最主要成因是拌制混凝土的过程中选用了较大的水灰比，进而在浇筑时产生混凝土在模板的滑动，钢筋混凝土结构浇筑时未充分振捣、有气泡的存在也是出现构造裂缝的原因。

三、钢筋混凝土结构设计的优化策略分析

1、严格钢筋混凝土结构选择。我国是个幅员辽阔的国家，不同地区的经济发展水平和地质条件也存在着很大的差异，这就使得我国不同地区的建筑结构设计不尽相同。因此，在对建筑结构进行设计的过程中，必须对钢筋混凝土结构进行合理的选择，始终坚持以地区的建筑特点为前提和依据。在建筑设计中，通常情况下，建筑设计师会选择剪力墙结构进行施工。剪力墙能够最大范围的扩大建筑的空间和面积，建筑房间能够不将梁柱等露出来。而且使用混凝土剪力墙这种结构，不仅具有较好的隔音效果，而且还能够节省很多施工成本和精力，缩短建筑施工的周期，加快施工进度，提高对房屋建筑的抗震能力。因此，剪力墙结构已经被广泛应用在建筑结构设计中去。

2、妥善处理钢筋混凝土刚度。现代建筑层数呈现逐渐上升趋势，建筑物的刚度直接关系着建筑的施工质量。只有不断控制建筑物的位移，才能使得建筑物的刚度符合相关设计要求。在对建筑结构进行设计时，需要对建筑物的刚性和延展性进行良好的控制，这也需要建筑设计的密切参与和配合，根据自己的设计理念和设计风格对建筑物的刚度和延展性进行适当的调整。随着高楼大厦的不断兴起，在对剪力墙进行布置时，可以适当的增加剪力墙的数量，并确保剪力墙的厚度能够满足相关建筑设计要求。

3、强化钢筋混凝土加固。对钢筋混凝土及时加固也是建筑结构设计的重要环节之一，主要有两种加固方法。第一种加固方法是利用碳纤维对钢筋混凝土进行加固。通过这种方式，可以极大的该混凝土的刚度、强度，并且促进钢筋混凝土抗裂能力的增加。第二中加固方式是通过预应力对钢筋混凝土进行加固，这也可以在一定程度上延长钢筋混凝土的使用寿命，在建筑结构设计充分发挥其应用的作用。

4、提生钢筋混凝土结构的安全性、抗震性与耐久性。（1）提升安全性。设计钢筋混凝土结构的过程中要将结构自身的抗震性能及外部人为因素可能造成的破坏考虑周全，切实提升钢筋混凝土结构的抗震和抗损的性能。设计钢筋混凝土结构过程中要考虑钢筋混凝土结构荷载的变化问题，实现钢筋混凝土结构的安全与稳定。（2）提升抗震性。设计人员要以抗震概念设计为依据，对钢筋混凝土结构体系、平立面设计、结构构件延展性等进行优化设计，以使钢筋混凝土结构的抗震能力得到有效的提升。（3）提升耐久性。首先，要选择质量良好的钢筋混凝土结构的材料，从稳定性能、抗侵入性能、抗裂性能等几个方面入手，选择坚固、耐久、洁净的骨料，含碱量与水化热反应较低的水泥，减少对于硅酸盐水泥与用水量的应用，并适当地将矿物掺合料加入到材料中。其次，优化钢筋混凝土结构的设计，设计人员要根据实际的使用环境，明确建筑中不同结构构件的使用界限与注意事项。最后，应用合理的钢筋混凝土结构形式，要在钢筋混凝土结构设计出混凝土保护层，并通过协调构件的截面积与表面积，避免侵蚀性物质集中停留区域的形成，同时注意高侵蚀度的环境中，混凝土墙板的通风效果，并注意配筋间距的合理设计，以减少钢筋锈蚀、保护层剥离等问题在钢筋混凝土结构的出现。

5、加强钢筋混凝土结构裂缝控制。对于易出现裂缝的屋面及楼面钢砼构件，在结构设计时可采用预应力混凝土，在楼面板预埋管线时，对管线进行支架固定，在管线交叉处要采用专门设计的接线盒以减少钢筋混凝土板的刚度削弱。

结束语

钢筋与混凝土作为现代建筑工程建设中的主要材料，保证钢筋混凝土结构质量对建筑工程质量具有重要影响。所以现代建筑工程建设过程中，为了保障其质量，需要优化钢筋混凝土结构设计。因此为了发挥钢筋混凝土结构的作用，必须加强对钢筋混凝土结构优化设计进行分析。

参考文献：

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[2]刘杰.钢筋混凝土结构设计中的常见问题及优化措施[J].信息周刊，2015（08）

[3]高璐.试析钢筋混凝土结构优化设计[J].科学与财富，2018（22）