钢筋混凝土结构配筋设计及施工质量控制

 

1.2  框架梁的计算

根据上述已知的框架梁的荷载信息，计算框架梁的主要配筋，包括纵向受力钢筋，弯起筋，箍筋，纵筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋。

 解： HPB235钢筋fy=210 N/mm2，带入式Nu=fyAs得

      As=Nu/fy=260×103/210=1238mm2

选用8/14，As=1238mm2

1.3  框架柱的计算

已知框架柱的荷载为轴向力设计值 ，弯矩 ， ，混凝土强度等级为C25，纵筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋，构件的计算长度为2.5m。

解：令N=Nu,M=Nue0,as=a’s=35mm.

e0=M/N=230×1000/2200=104mm为大偏心受拉。

e= e0-h/2+ as=385mm

取A’s=ρbh=0.002×1000×300=600mm2,选用12@180mm(A’s=628mm2)

 

2  混凝土结构施工中常见的质量通病

 

2.1  混凝土结构质量的重要性

混凝土是多种原材料组成的一种不匀质性的结构材料，要保证其质量，就要从多方面分析控制。要想解决这个问题，必须从以下几个方面考虑对混凝土的质量控制。

2.1.1  施工前质量控制

施工前应对混凝土浇筑方案进行审批，对模板和钢筋应做好预检，在浇筑混凝土前应再次关键部位检查。配置混凝土时，认真优选配合比，严格控制材料的质量，选用合适的水泥品种和水泥标号，级配良好的石子减小孔隙率，合适的中粗砂和合格的外加剂，控制用水量，搅拌均匀。

2.1.2  原材料质量控制

原材料的质量及其波动，对混凝土质量及施工工艺何很大影响。如水泥强度的波动，将直接影响混凝土的强度；各级石子超逊径颗粒含量的变化，导致混凝土级配的改变，并将影响新拌混凝土的和易性，骨料含水量的变化，对混凝土的水灰比影响极大。为了保证混凝土的质量，在牛产过程中，一定要对混凝土的原材料进行质量俭验，全部符合技术性能指标方可应用。骨料中合有害物质，超过规范规定的范围内，则会妨碍水泥水化，降低混凝土的强度，削弱骨料和水泥石的粘结，能和水泥的水化产物进行化学反应，并产生有害的膨胀的物质。如使用有机杂质的沼泽水，海水等拌制混凝土，则会在混凝土表面形成盐霜。对混凝土来说，影响配合比组成变异 导致混凝土强度过大波动的主要原凶是含水率，含泥量的变化和石子含粉量的影响。 混凝士 产过程中，对原材料的质量控制，除经常性的检测外，还要求质量控制人员随时把握其含量的变化规律，并拟定相应的策略办法。及时筛选并采取能保证混凝上的其它有效办法。砂子含水率，通过干炒法，及时根据测定的含水率来调整混凝上配合比中的实际用水鼍和集料月j量。对于相同标号之间水泥活性的变异，是通过胶砂强度试验的快速测定，根据水泥活性结果予以调整混凝土的配合比。水泥、砂、石子各性能指标必需达到规范要求。

2.1.3  施工过程中质量控制

要加强旁站监督，严格控制浇筑质量，检查混凝土塌落度，严禁在己搅拌好的混凝土中加水对泵送混凝土，要求混凝土泵连续工作，泵送料斗内充满混凝土，泵允许中断时间不长于45miIn。当混凝土从高处倾落时， 自由倾落高度不应超过2m，竖向结构倾落高度不应超过3m；否则应使混凝土沿溜槽下落，并应使混凝土出口时的下落方向垂直于楼、地面。检查振捣情况，不宜多振、少振、漏振，在混凝土初凝前应进行二次振捣，提高混凝土的抗裂强度，混凝土在初凝后，不能立即在上面继续浇筑新的混凝士，否则在振捣新浇筑的混凝土时，会破坏原已凝结的混凝土内部结构，影响新旧混凝土之间的结合，出现施工缝。浇筑应连续进行，如必须间歇时，应在前层混凝土凝结前将次层混凝土浇筑完毕。一般混凝土的初凝时间为45min，终凝时间为12h。混凝土浇筑后应立即振捣，一般振捣时间愈长，力量愈大，混凝土愈密实，质量愈好；但对于流通性大的混凝土，要防 因振捣时间过长产生泌水离析现象，振捣时间应以水泥浆上浮使混凝土表面平整为止。对梁柱节点部位不同强度等级混凝士的浇筑顺序和浇筑混凝土的强度要严格检查区分，采取必要措施来防止低强度等级的混凝土注入高强度等级混凝士部位中。

2.1.4  混凝土的取样、养护

加强混凝上的养护。混凝土养护主要是保持适当的温度和湿度条件。保温能减少混凝土表面的热扩散，降低混凝土表层的温差，防止表面裂缝。混凝土浇筑后，及时用湿润的草帘、麻袋等覆盖，并洼意洒水养护，延长养护时间，保证混凝土表面缓慢冷却。在高温季节时，宜及时用湿草袋覆盖混凝土，尤其在中午阳光直射时，宜加强覆盖养护，以避免表面快速硬化后，产生混凝土表面温度和收缩裂缝。任寒冷季节，混凝土表面应设草帘覆盖保温措施，以防止寒潮袭击。

2.2  常见的建筑施工质量通病

2.2.1  砼麻面

表现为砼表面局部缺浆粗糙，或有许多小凹坑，但无钢筋和石子外露。其原因分析：

（1）模板表面粗糙或清理不干净，粘有干硬水泥砂浆等杂物，拆模时砼表面被粘损。

（2）钢模板脱模剂涂刷不均匀，拆模时砼表面粘结模板。

 

2.2.2  蜂窝

表现为砼局部酥松，砂浆少石子多，石子之间出现空隙，形成蜂窝状的孔洞。其原因分析：

（1）砼配合比不合理，石、水泥材料计量错误，或加水量不准，造成砂浆少石子多。

（2）砼搅拌时间短，没有拌合均匀，砼和易性差，振捣不密实。

（3）未按操作规程灌注砼，下料不当，使石子集中，振不出水泥浆，造成砼离析。

2.2.3  孔洞

表现为砼结构内有空隙，局部没有砼。其原因分析：

（1）在钢筋密集处或预埋件处，砼灌注不畅通，不能充满模板间隙。

（2）未按顺序振捣砼，产生漏振。（3）砼离析，砂浆分离，石子成堆，或

严重跑浆。

（4）砼工程的施工组织不好，未按施工顺序和施工工艺认真操作。

2.2.4  露筋

表现为钢筋砼结构内的主筋、副筋或箍筋等露在砼表面。其原因分析：

（1）砼灌注振捣时，钢筋垫块移位或垫块太少甚至漏放，钢筋紧贴模板。

（2）钢筋砼结构断面较小，钢筋过密，如遇大石子卡在钢筋上，砼水泥浆不能充满钢筋周围。

（3）因配合比不当砼产生离析，浇捣部位缺浆或模板严重漏浆。

2.2.5  缺棱掉角

表现为砼局部掉落，不规整，棱角有缺陷。其原因分析：

（1）木模板在灌注砼前未湿润或湿润不够，灌注后砼养护不好，棱角处砼的水分被模板大量吸收，致使砼水化不好，强度降低。

（2）常温施工时，过早拆除承重模板。

。

2.2.6  施工缝夹层

表现为施工缝处砼结合不好，有缝隙或夹有杂物，造成结构整体性不良。其原因分析：

（1）在灌注砼前没有认真处理施工缝表面；灌注前，捣实不够。

（2）灌注大体积砼结构时，往往分层分段施工。在施工停歇期间常有木块、锯末等杂物积存在砼表面，未认真检查清理，再次灌注砼时混入砼内，在施工缝处造成杂物夹层。

 

 

 

3  混凝土结构设计中的若干问题

 

3.1  基础设计

地基与基础设计必须遵守先勘察、再设计、后施工的法规要求，不允许在无工程岩土勘察报告的情况下进行地基与基础的设计。当所依据的地质勘察报告内

容不全或勘察深度不足时，设计单位应要求勘察单位进行补勘。而在施工图审查时发现仍有部分工程无地质勘察报告或参考邻近建筑的地质勘察报告进行基础设计。这样的设计不可能做到经济合理，还很可能存在安全隐患，所以应当避免。 

3.2  上部结构

框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、框支剪力墙结构是用得最多的结构形式，而这些结构中的构件量大面广，所以出现配筋不足、超配筋等违反强制性条文的情况也比较多。

3.2.1  框架柱

角柱指的是两个方向与框架梁相连的框架柱，程序没有隐含定义，切记计算时应自行定义，不可忽视。如果计算时未定义角柱而实际配筋又刚好满足计算结果，就会出现配筋不满足最小配筋率要求的情况。短柱为剪跨比不大于2 及因填充墙设置或楼梯平台梁、雨篷梁的设置形成柱净高与其截面高度之比不大于4 的框架柱，箍筋应沿柱全高加密，箍筋间距不应大于100mm，箍筋的体积配箍率不应小于1.2%，9度时不应小于1.5%；一级抗震时，沿柱全高箍筋间距还不应大于6倍纵筋直径。剪跨比不大于2 的框架柱程序能自行判定，配筋时应注意前面的1.2%和1.5%为构造要求不受钢筋种类的影响。对这样的框架柱不能直接进行等强代换，不同强度级别的箍筋均应满足计算结果。超短柱为剪跨比小于1.5 或柱净高与柱截面高度之比小于3 的框架柱。设计中应尽量避免出现超短柱，当无法避免时，可采取如下措施：控制轴压比，轴压比限值至少比规范规定限值降低0.1；采用性能好的箍筋，如井字复合箍、复合螺旋箍、连续复合箍筋等，体积配箍率应高于对短柱的要求；在框架柱中增加芯柱或型钢；加斜向X形交叉筋承担剪力等。

3.2.2  框架梁

1）框架梁实际配筋远大于计算结果的情况，一般出现在大小跨相连的支座或带有长悬臂的支座。绘图时没有按计算结果将配筋分别原位标注在支座两侧，而仅在支座某一侧标注一次配筋，这样很可能造成小跨的支座处配筋率超过2.5%，或者是支座处配筋率超过2.0%后箍筋没有按规范要求增大一级；再有就是跨中配筋与支座配筋之比小于0.3 或0.5 的情况。这3 条都违反强制性标准，设计时应特别注意。遇到这种情况时，建议在支座两侧分别进行原位标注配筋，将大跨的部分配筋锚入框架柱内或者箍筋直径增大一级，也可增加小跨框架梁的截面高度和跨中配筋。

2）当计算SB=100 时，应注意核算非加密区箍筋是否满足计算结果和沿全长的面积配箍率的要求；尤其是宽扁梁，箍筋经常不能满足规范要求，此时计算结果中多数情况下加密区和非加密区的箍筋几乎相等。造成这种结果的原因是：①混凝土梁加密区和非加密区的剪力值相差较小，剪力包络图接近直线。②混凝土梁加密区和非加密区的箍筋面积均由最小配箍率控制。③SATWE 软件计算梁加密区和非加密区箍筋面积所采用的箍筋间距是相同的。所以设计人员在配置非加密区的箍筋面积时，不能简单地将加密区的箍筋直径不做任何验算直接按照加密区箍筋间距的两倍配置到非加密区中。这样做有时是不安全的，有时也不能满足规范要求。

3）框架梁加密区箍筋的最大间距在抗震等级1～4 级均不应大于梁高的1/4。对于梁高小于400mm 的框架梁，如果加密区箍筋间距取100mm 就违反强制性标准。为了避免出现这种情况，在满足建筑功能的情况下梁高不宜小于400mm。

3.2.3  连梁

连梁的刚度折减系数主要是为了考虑其开裂后的折算刚度。当设计人员填入此系数后，实际上就已经允许了该连梁在中震和大震作用下开裂。为避免在正常

使用极限状态下连梁开裂，折减系数通常不应小于0.50，一般工程取0.7。该系数的大小，对于以洞口方式形成的连梁和以普通梁方式输入的连梁都起作用。对跨高比不大于2.5 的连梁，仅用墙体水平分布筋作为连梁的腰筋时，梁两侧腰筋的面积配筋率不满足0.3%的情况经常出现，这属于违反强制性标准，设计时应注意。例如200mm 厚的抗震墙，配筋为8@200时，对跨高比不大于2.5 的连梁如果仅用墙筋作为连梁的腰筋，其配筋率为0.2515%，小于0.3%，此时可将梁两侧的腰筋改为10@200 或另加附加腰筋。

3.2.4  框支剪力墙

1）框支剪力墙结构中的转换层属于薄弱楼层，不论其刚度比值如何，按《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3－2002（以下简称《规程》）第10.2.6 条规定，均应将地震剪力乘以增大系数。电算时应在总信息中输入薄弱层所在的楼层号。

2）框支梁纵筋的最小配筋率、纵筋的拉通、腰筋的设置、支座处箍筋加密及最小含箍率，均应满足《规程》第10.2.8 条的要求；框支梁的构造还应符合《规程》第10.2.9 条的规定。框支梁程序没有隐含定义，需要设计人员自行定义，注意不要遗漏。

3）框支柱纵筋最小配筋率、箍筋设置的要求，应符合《规程》第10.2.11 条的要求；框支柱的构造还应（宜）符合《规程》第10.2.12－7.8.9 条的要求。框支柱程序可以自动搜索，也可自己定义，配筋时应注意箍筋配箍率不小于1.5%。

3.3  结构分析

1）结构的位移比是反映其扭转效应的重要指标，为避免由于局部振动的存在而影响结构位移比的计算，《规范》规定在刚性楼板假定下计算结构的位移比。

因此设计人员在计算此项指标时，应在考虑偶然偏心的地震影响下“强制执行刚性楼板假定”；楼层位移计算时不考虑偶然偏心的影响。在计算结构的内力和配筋时，则宜将该选项去掉。对于楼板开大洞的结构，或楼板错层、越层等结构，均应采用刚性楼板假定计算位移比。

2）《建筑抗震设计规范》GB50011－2001 规定，有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15 度时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。设计时

应在总信息中填写附加地震作用方向和相应角度，此条为强制性条文。

3）抗震验算时的剪重比应符合《建筑抗震设计规范》GB50011－2001第5.2.5 条的要求。当前的结构设计受开发商对含钢量的限制，经常在各个方面都做到规范的最小值，高层住宅地上多层剪重比不满足要求的情况时有发生，有时还相差较多。当剪重比小于第5.2.5 条规定时，应区分不同情况处理。当相差较少时，可采用地震作用增大系数或修改自振周期折减系数的方法；如相差较多，说明结构整体刚度偏小，宜调整结构总体布置，增加结构刚度；如果部分楼层相差较多，说明结构存在薄弱层，也应对结构体系进行调整，如增加这些薄弱层的抗侧刚度。

对高层建筑的地下室，当嵌固部位在地下室顶板时，因地下室地震作用是明显衰减的，所以一般不要求核算地下室楼层的剪重比。

4）混凝土板的计算应符合《混凝土结构设计规范》，GB50010－2002 第10.1.2 条的规定。混凝土楼板的配筋应满足最小配筋率的要求。异形板应选择符合板实际受力情况的软件计算。异形板的墙体阳角处应设放射筋。板的边支座为砖墙或扭转刚度较小的梁时，应按简支支座计算。板的边支座为混凝土墙或扭转刚度很大的梁，当混凝土墙的抗弯刚度或梁的扭转刚度接近或达到板的抗弯刚度的5 倍及其以上时，可按固定支座计算，计算出的固端弯矩应传给支承板的墙或梁，并对墙的平面外受弯或梁的扭转进行验算。楼板与悬挑板相连时，只有在悬挑板的悬挑弯矩接近或大于等于相连板的固端弯矩时，才可按固定支座计算；挑出板的

跨度较小时，宜按简支计算。大小板相连时同样处理。

5）多塔结构建模时应注意以下问题：①在进行多塔定义时，1 号塔应是所有塔中最高的塔，2 号塔应是第二高的塔，其余依此类推。②对于带变形缝的结构，

在定义多塔时应注意不要让同一个构件同时存在于两个塔中。③不要让某些构件不在塔内。

 

 

 

4常见的技术问题及解决办法

 

4.1 在设计时缺少工程实地勘察报告或者临近建筑的勘察报告

对于基础没计来说，基础设计必须按照勘察—设计一实施的流程来进行，要坚决杜绝出现缺少地质勘察报告而进行设计的情况出现。而如果出现地质勘查不够全面，或者内容模糊的情况时，设计单位必须告知建设单位并要求勘察单位重新勘察或者进行补勘。

而目前在我国，仍存在很多基础设计缺少实地勘察报告或者缺少临近建筑勘察报告的现象出现，而这样的设计对于整体工程来说，无法做到经济、科学，甚至会存在一定的安全问题。

4.2 未进行地基变形的验算或者验算的结构不符合要求

目前很多设计都未对处理后的地基进行变形验算，或者m现验算不符合要求的情况。而根据我国的有关规定，当设计等级为甲、乙级时，按照地基变形设计；而为丙级时，如果采取了地基处理。处理之前按照《建筑地基基础设计规范》(简称《规范》)的规定；而对地基处理后的情况．应进行变形验算。

4.3 下卧层验算中的问题

计算下卧层顶地基承载力的时候，只能进行深度修正，而修正的系数应该根据土层来决定。也就是说当扩散角所取数值满足《规范》中的规定时就可以直接采用，不满足时根据附录中的平均应力系数来进行计算。针对复合地基来说．因选取承载力较高的土层来当做持力层，而当m现软弱下卧层时，应对其承载力进行验算；如果是软弱下卧层控制其承载力，那么就代表持力层的选择需要进行调整。

4.4 独立基础的最小配筋问题

一般来说，独立基础的厚度应南受剪切或者受冲切承载力来决定，并不是由受弯承载能力来决定，从而忽略基础钢筋的最小配筋率。根据《规范》中的规定，扩展基础底板的受力钢筋的直径最小为10 mm为佳，间距尽量控制在100 mm~200 mm之间，且同时要满足最小配筋率[6]。

 

 

5 结论与展望

 

本文总结了钢筋混凝土结构配筋设计及施工质量控制子过程中的设计实例、常见的质量通病、应用前景、常见问题及解决办法等诸多方面做论述。混凝土在我国推广应用需要全社会的努力，也十分需要政府的产业政策扶持和国家的法律法规保障。政府可通过设立专项资金资助混凝土结构进行更深入和更系统的研究。通过加强立法，利用经济杠杆的调节作用制定混凝土推广应用的强制性措施。国内外对混凝土材料性能和结构行为的研究成果已初步表明，合理设计的再生混凝土结构能够达到普通混凝土结构的性能要求，其应用于土木工程中是可行和安全的。

 

参考文献

 

[1] 周剑飞，娄利铨．混凝土质量控制的重要性.工程技术，2010,1,83.

[2] 郭刚，王忠文．对钢筋混凝土的施工质量控制．工程管理，2008，61.

[3] 刘雅丽，周小可．混凝土结构设计中的若干问题．标准规范，2011，29 （6）：26~28.

[4] 赵建树．混凝土结构的应用与发展．工程设计与研究，2002,111:24~27.

[5] 班明霞，冀鸿飞 ，苏 刊，等．再生混凝土结构性能研究应用现状及前景展望．四川建筑科学研究，2011，37（3）：191~196．

[6] 王飞 ，温小峰．混凝土结构设计中的常见问题及解决方法．应用方法论，2012,（3）：123．