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摘要：民用建筑工程质量高低直接关系到人们的生命安全。建筑质量的好坏主要由设计质量和施工质量两个方面来衡量。而建筑设计工作非常繁重并且责任重大，直接关系着建筑物的安全性、经济性、适用性和合理性。这些实际性的问题需要设计者给以重视，确保建筑设计的质量能够得到进一步的提高。本文阐述了混凝土结构应用与民用建筑中的相关设计要点及在设计过程中应注意的问题，希望通过本文的研究可以对今后混凝土结构设计在民用建筑中的应用研究起到一定的借鉴作用。
关键词：民用建筑；混凝土；结构设计
前言
民用建筑工程质量高低直接关系到人们的生命安全。建筑质量的好坏主要由设计质量和施工质量两个方面来衡量。而建筑设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，在这个过程中出现任何的遗漏或错误都有可能使得整个设计失去实际的意义，而更加严重的是设计中存在的安全隐患，直接威胁国家及人民的生命财产安全。因此，我们设计人员应按规范的规定要求严格执行，才能真正确保设计的质量。
1、混凝土结构设计内容
1.1 计算地震作用
规范规定规则结构不进行扭转耦联计算时，平行于地震作用方向的两个边榀各构件，其地震作用效应应乘以增大系数，一般情况下，短边可按1.15采用，长边可按1.05采用，当扭转刚度较小时，周边各构件宜按不小于1.3采用。角部构件宜同时乘以两个方向各自的增大系数。地震作用计算要考虑扭转耦联产生的影响。质量、刚度不对称分布的结构要考虑在双向水平地震作用下扭转耦联的影响。
1.2计算质量系数
一般工程采用不少于9的质量系数，如果是2层结构采用6个，一般是取3的倍数，每层有3个自由度。计算的时候要检查质量振型参数，要保证不能小于90%，如果不够的情况，将导致设计的结构结果不符合实际。
1.3计算最小地震剪重比
规范强制要求各楼层剪重比不小于规范给出的标准，当不满足要求时要检查质量系数，有效的质量系数不够要增加振型数的计算；有效质量系数能够满足时可能结构设计不合理，要合理分布结构质量和刚度。
1.4计算结构的位移、周期
周期比要控制在大震下扭转振型不靠前，用楼层竖向最大位移限制层间最大位移，位移比取最大和平均位移比。
1.5确定柱配筋的方式
单偏压方式是根据规范公式进行计算的，双偏压则是用数值积分法，整体计算建议采用单偏压方式，得出具体结果后再用双偏压复核柱配筋。
2、混凝土结构设计的问题与对策
2.1关于柱的设计
（1）框架柱的截面设计
在钢筋混凝土结构中，柱的截面尺寸从下到上逐渐缩小，以节约投资，使设计更合理。柱截面尺寸减小的间隔层数为3～5层，如果间隔太密，会造成模板浪费、施工不便；太疏又起不到节约投资、降低造价的目的。每次每侧减小的尺寸以100～150为宜，如减的太多，有可能导致结构竖向刚度突变。另外，柱的最小截面尺寸应符合《混凝土结构设计规范GB50010-2010》的11.4.11条的规定：矩形框架柱，抗震等级为四级或层数不超过2层时，其最小截面尺寸不宜小于300mm，一、二、三级抗震等级且层数超过2层是不宜小于400mm，圆柱的截面直径，抗震等级为四级或层数不超过2层时不宜小于350mm，一、二、三级抗震等级且层数超过2层时不宜小于450mm。
（2）框架柱的箍筋肢距
《混凝土结构设计规范GB50010-2010》第11.4.15条规定，柱箍筋加密区内的箍筋肢距：一级抗震等级不宜大于200mm；二、三级抗震等级不宜大于250mm和20倍箍筋直径中的较小值；四级抗震等级不宜大于300mm。此处的“箍筋肢距”的定义，规范没有明确的说明。按一般的理解，箍筋肢距应为每肢箍筋的水平距离。因此不少设计人员在设计时将箍筋肢距一般按均匀分布且不大于200mm（以一级抗震等级为例）。这样将使混凝土的浇捣发生困难。因为混凝土在浇捣时，是不允许从高处直接坠落的，必须使用导管，将混凝土引导到根部，然后逐渐向上浇灌。如果箍筋肢距过小，将无法使用导管。
2.2关于梁的设计
（1）框架梁的负筋只需按计算配够，不必增加配筋量
在框架结构的计算中，由于地震作用、风荷载等水平力的作用，往往使得框架梁的梁端负弯矩远大过跨中正弯矩。为了避免框架梁负筋过多过密，我们往往都将框架梁的负弯矩乘以一个0.85左右的调幅系数进行调幅，使梁端负弯矩减少，并相应增加跨中正弯矩，使梁的上下配筋均匀一些。如果在框架计算时做了负弯矩调幅，而配筋时又将负筋放大，就是没有道理而且是自相矛盾了。
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（2）梁侧纵向钢筋的配置
梁侧纵向钢筋包括梁侧纵向构造钢筋和梁侧抗扭纵筋。混凝土结构设计规范规定梁腹板高度hw≥450mm，梁侧应沿高度配纵向构造筋，且间距不大于200mm。梁侧纵向构造钢筋对防止梁侧面混凝土的开裂起到重要的协调作用。
梁侧纵向钢筋的直径不应太大，一般以Ф12～Ф16为宜。在设计中，常常见到梁侧抗扭纵筋很大的情况，这是由于电算结果显示抗扭纵筋的面积较大。对这种情况应在计算和设计上做一些调整：
1）由于目前电算程序在结构构件分析时尚不能考虑现浇楼板对梁扭转的影响，而是由程序给出一个梁扭矩折减系数，合理选用扭矩折减系数对控制梁的扭矩是很重要的，一般情况可取0.4～0.6。
2）对跨度较大的次梁支承于主梁上时，次梁的支承端会对主梁产生较大的扭矩，而实际梁端没有承受这么多弯矩，这时在电算程序中指定该次梁的端支座为铰接。这种方法对解决梁在受剪扭情况下的超筋超限是非常有效的。
2.3基础的设计
（1）基础垫层与保护层
混凝土基础垫层的作用：一方面可以方便施工，保证基础混凝土的浇筑质量，二是可以作为混凝土保护层，对钢筋起到保护作用。设计时，配有钢筋的柔性基础宜考虑设置垫层。垫层的厚度通常取70-100mm。在基本条件较好时，也可以不设垫层，但应注意施工时确保钢筋的保护层厚度满足要求。
（2）基础宽度或面积计算
在计算基础宽度或面积时，往往由于力学模型不明确或考虑问题不周详，使得基础宽度或面积不足，下面列举三种情况以说明。
情况一：墙体上作用较大的集中力。当墙体上有较大的集中力作用时，通过墙体和基础可将此集中力向地基扩散，但这种扩散是有一定范围的，并且基底土反力并非均匀分布。
情况二：纵横墙体相交处，存在着基础面积重叠问题，由于地基受力面积的重复使用，造成地基应力加大。在四墙相交的节点处，三墙相交的口型节点处应力集中最为显著。因此，必须调整局部基础宽度以满足地基承载力的要求。
情况三：柱下单独基础与墙下条形基础混用，在框架结构中，有时为了减小柱基础所受压力而设置墙下条形基础以承受底层墙体的重量。此时，由于地圈梁的作用，实际仍有一部分墙重难以计算，设计时往往忽略，从而导致柱下基础面积偏小。因此，笔者认为设计时应尽可能地使得计算模型简化和明朗化，从而避开由于结构模型模糊造成的隐患。
2.4其他问题分析
（1）扭转问题
民用建筑混凝土结构设计的核心是刚度的中心、几何形心和结构重心，然而，建筑混凝土结构的扭转问题主要就是在进行结构设计时，没有将民用建筑刚度的中心、几何形心和结构重心进行重合，使得建筑在水平压力下出现扭转现象。为了更好地解决民用建筑混凝土结构设计中出现的扭转问题，结构设计人员在进行建筑混凝土结构设计时，应该选用合理的平面布局图，从而保证民用建筑的三个核心能够重合。
（2）受力性能的问题
对于建筑混凝土结构设计方案，建筑师在最初进行结构设计时，一般很少考虑建筑的具体结构特征，而过多考虑的是建筑的空间结构，从而使得建筑混凝土结构设计的受力性能存在一定的问题。因此，在进行建筑混凝土结构设计时，应该明确所选择结构体系中向下作用力和地基承载力之间的关系。同时，在进行建筑混凝土结构设计方案选择阶段时，还需要对建筑的主要承重部位的布局和数量进行总体设计。
（3）承重过高的问题
目前，民用建筑都存在承重过高的问题，由于我国对建筑的抗震能力具有相关的要求，使得我国民用建筑的结构高度也具有严格的规定。因此，在进行建筑混凝土结构设计的过程中，建筑设计人员会由于结构类型的更换而忽略建筑存在较多问题，从而导致结构施工图不能通过审核。因此，需要对建筑混凝土结构设计方案重新进行设计和审核，以解决建筑混凝土结构设计中的承载过高等问题。
（4）嵌固端的设置问题
现在，我国很多建筑混凝土结构设计都会配置两层以上地下室，使得民用建筑的嵌固端一般都设置在地下室顶板的位置。从而使得在进行建筑的施工过程中，由于嵌固端的设置问题而经常进行建筑混凝土结构设计方案的修改，进而给民用建筑的施工质量埋下了安全隐患。
3、结语
混凝土结构设计是一个复杂的系统，其中存在的问题涉及到方方面面，要解决好这些问题就需要丰富和经验和先进的理论知识，并且秉着认真负责的态度和创新精神投入工作中。而设计者在进行民用建筑的结构设计时则要从每个基本的构件开始计算，掌握其中的各个要点，并且按照相关规定，配合其它专业人员进行整体的结构设计，从而提高我国民用建筑的结构设计水平，将建筑质量提升到一个新的阶段，使得我国的民用建筑在结构设计上更加科学合理、安全规范。
参考文献：
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[2]李立军.民用建筑结构设计初探[J].才智.2013（3）.
[3]晋笑格.钢筋混凝土框架结构设计应注意的问题[J].四川建材.2014.（122）
论文作者:周继华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/20
标签：民用建筑论文; 混凝土论文; 结构设计论文; 建筑论文; 结构论文; 弯矩论文; 质量论文; 《基层建设》2017年第22期论文;