钢筋混凝土结构设计要求及应用范围

2022/05/18

钢筋混凝土结构是指用配有钢筋增强的混凝土制成的结构。混凝土凝固后坚硬如石，受压能力好，但受拉能力差，容易因受拉而断裂。为了解决这个矛盾，充分发挥混凝土的受压能力，常在混凝土受拉区域内或相应部位加入一定数量的钢筋，使两种材料粘结成一个整体，共同承受外力。
钢筋混凝土结构承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的，包括薄壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物，钢筋混凝土结构具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。
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在实际设计工作中，工程设计师在进行钢筋混凝土结构设计时，除了要满足《混凝土结构设计规范》GB50010-2010国家标准，还要考虑实际建造中可能会发生的问题：
1．一次浇筑的最大量
浇筑的尺寸受到时间（如8小时工作时间）、工作量的大小、场地的条件、运送混凝土的车辆的数目、浇筑方法以及结构形式的影响（例如在实际浇筑中对于多层建筑只能一次浇筑一层）。
对于大型结构的最大浇筑量通常宜是整个结构浇筑量的一部分。当浇筑停止了一段时间后，已浇筑的混凝土在下一次浇筑前将会结硬。新旧混凝土的连接处即施工缝，设计人员必须预先考虑这一问题对工程的影响。
2．混凝上设计强度（fc）
在设计过程的前期阶段，设计人员必须先确定混凝土的设计强度，这一关键值和结构的性能有关。设计人员还要考虑现今所应用的技术、承建商的能力以及项目的预算。因此，有一些设计会不断超越现今建造技术的极限，要求使用尽可能好的混凝土（例如设计高层建筑），而其他一些设计只要求使用低强度的混凝土。
3．建造的准确度
现场浇筑是一个非常粗略的工作，很少能达到精确的几何尺寸或光滑的面层。
一般来说，工厂预制的混凝土质量要高于现浇混凝土，其预制的构件尺寸精确而且可以进行修改。虽然精确的尺寸要求和光滑的面层对基本结构的形成不是关键的，但它们能使得建筑物在表面处理和其他建筑上的工艺更优越。当然，如果建成后混凝土被其他东西覆盖或包住，那么这一缺点的影响就不大了。但是，设计人员必须了解结构中较为精细的连接构件所要求达到的精确度，认识到建造混凝土结构精确度的最低要求。
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4．混凝土构件的最小尺寸
为满足保护层和钢筋间距的不同要求，一些钢筋混凝土构件必须有特定的尺寸。
当板、墙、梁中配有受弯钢筋时，它的尺寸主要是受拉钢筋和受压混凝土外边缘之间的距离决定。因此在非常薄的梁、薄板和墙中，受弯钢筋不起什么作用。
一般来说，在板和墙中要布置两个方向的钢筋。即使受弯作用只发生在一个方向，规范也要求在另一个方向必须配有一定数量的钢筋来控制由于收缩和温度变化而产生的裂缝。即使采用最小的保护层厚度和最小截面积的钢筋，板的最小厚度也应大致达到2in。除了托梁或井式结构，板的厚度通常较大从而提高抗弯能力。一般的，钢筋布置在顶部还是底部主要由弯矩的正负决定。
建筑规范常常要求附加保护层厚度，规定最小厚度板的保护层厚度为4in或更大，从而保证较高的耐火等级。10in厚的墙或更厚的墙常常有两层钢筋。每一层都在允许的情况下和墙体外表面很接近。具有十字交叉钢筋的墙（例如，有水平、垂直钢筋）一般厚度很少小于6in。
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除了以上设计要求外，为了让最终的设计成果能更结合施工现场的实际情况，我们还可以对原设计进行优化、调整和完善，即深化设计。钢筋混凝土结构深化设计，可以采用钢结构和混凝土设计软件ProStructures:
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