1、關(guān)于強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)概念

沒有在施工現(xiàn)場親身體驗(yàn)、不經(jīng)常處理結(jié)構(gòu)施工中因施工不規(guī)范出現(xiàn)問題的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在兩個(gè)誤區(qū)，或者說是兩個(gè)盲點(diǎn):一是把施工現(xiàn)場理想化了，認(rèn)為施工中鋼筋綁扎都很規(guī)范，梁柱支模都很規(guī)范，每層柱根清理很干凈等等，只要設(shè)計(jì)的圖紙沒問題，合格工程、優(yōu)良工程是自然而然的事;二是進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，按規(guī)范控制軸壓比確定的柱子截面配筋往往都偏小，設(shè)計(jì)員在腦子里形成了慣性思維，總認(rèn)為按軸壓比確定的柱子截面還可以再小一點(diǎn)。由于這兩個(gè)盲點(diǎn)的存在，設(shè)計(jì)人確定柱截面時(shí)，僅僅滿足規(guī)范規(guī)定的柱截面最小值，這就使得施工中可能有不規(guī)范現(xiàn)象發(fā)生，強(qiáng)柱弱梁的概念得不到體現(xiàn)，還容易引發(fā)結(jié)構(gòu)安全事件。不得不現(xiàn)場處理，既耽誤了工期，又造成不同程度的浪費(fèi)。那么施工現(xiàn)場是什么樣子呢?①柱子爛根現(xiàn)象比較普遍。近幾年筆者多次到工程施工現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)大都存在柱子爛根現(xiàn)象，柱子爛根現(xiàn)象能占到柱子總數(shù)的20%甚至更多，盡管有些柱子爛根現(xiàn)象比較輕微，不需要處理。究其原因，一是在柱子、梁、板支模時(shí)雜物掉落到柱根的現(xiàn)象普遍存在，在柱子、梁、板支模完成后，再清理柱根既沒有產(chǎn)值又很費(fèi)事，在施工、監(jiān)理單位沒有專人負(fù)責(zé)的情況下，柱根清理往往不徹底或根本不清理;二是泵送混凝土?xí)r，沖洗泵送混凝土管道的水泥漿(對于高層建筑或遠(yuǎn)距離泵送水泥漿量還很大)往往沒有徹底處理掉，沒處理掉的水泥漿一般都流到了柱子的根部，造成柱子爛根現(xiàn)象;②混凝土振搗不密實(shí)?；炷琳駬v不密實(shí)在柱根及梁柱交接處更容易出現(xiàn)。這是因?yàn)樵谡駬v柱根部混凝土?xí)r，往往一次泵入混凝土量過大，振搗棒插入柱根底部困難，造成混凝土振搗不密實(shí);在梁柱交接處，梁負(fù)筋有時(shí)兩排或三排，梁端部鋼筋還要彎勾，梁、柱箍筋都要加密，有時(shí)還有電線管線穿過柱子，使得梁柱交接處的鋼筋密密麻麻，根本插不進(jìn)振搗棒，也容易造成混凝土振搗不密實(shí)。根據(jù)施工現(xiàn)場普遍存在的現(xiàn)象，雖然不是設(shè)計(jì)的責(zé)任，但是從施工安全、施工方便的角度考慮，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該把握以下幾點(diǎn):①對于層高比較高的建筑物，宜適當(dāng)加大柱子截面;②對于高層建筑，宜適當(dāng)加大柱子截面;③對于梁負(fù)筋比較多的梁柱交接處，宜適當(dāng)加大柱子截面;④框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)盡量增加鋼筋直徑，減少鋼筋數(shù)量。

2、關(guān)于結(jié)構(gòu)計(jì)算公式中的參數(shù)取值問題

工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中計(jì)算公式很多，計(jì)算參數(shù)就更多。對于材質(zhì)均衡的結(jié)構(gòu)材料規(guī)范規(guī)定的參數(shù)取值是確定的，其可變性比較小，計(jì)算結(jié)果可信度高。比如鋼材、混凝土等材質(zhì)均衡的材料，只要把參數(shù)代入公式計(jì)算出結(jié)果，按照計(jì)算結(jié)果進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)都沒問題。但是，對涉及到土力學(xué)參數(shù)的結(jié)構(gòu)如地基基礎(chǔ)、擋土墻、基坑支護(hù)等進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)用土力學(xué)的參數(shù)代入計(jì)算公式，其計(jì)算結(jié)果就要謹(jǐn)慎采用。一是因?yàn)橥恋牧W(xué)性能本身可變性大，其密度、飽和度、孔隙率等等稍有變化，對計(jì)算參數(shù)的取值影響就很大;二是國家規(guī)范規(guī)定的參數(shù)取值大都不是定值，而是一個(gè)范圍，取值范圍內(nèi)的參數(shù)上限值、下限值代入公式后，往往又經(jīng)過平方、三次方、甚至四次方，或者開平方、開三次方、甚至開四次方，這樣參數(shù)采用上限值和采用下限值計(jì)算出的最終結(jié)果相差較大，甚至相差好幾倍。筆者參加了四川“5•12”大地震中倒塌的北川擂鼓中學(xué)援建項(xiàng)目，在排水洪溝擋土墻施工時(shí)，第一次提供的圖紙中，擋土墻斷面底部寬6.6m，頂部寬1.2m，根據(jù)以往擋土墻設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，對于地基承載力達(dá)180kPa，高6m左右的擋土墻來說，筆者認(rèn)為斷面偏大。經(jīng)分析認(rèn)定是土力學(xué)計(jì)算參數(shù)取值出了問題，也就是說地質(zhì)勘察資料提供的土力學(xué)計(jì)算參數(shù)不夠準(zhǔn)確，機(jī)械的將參數(shù)代入公式計(jì)算出的結(jié)果和實(shí)際情況不相符。后來經(jīng)過反復(fù)討論研究并調(diào)整了土力學(xué)計(jì)算參數(shù)后，重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)。實(shí)際實(shí)施的擋土墻斷面底部寬僅為2.10m，頂部寬僅為0.50m，該擋土墻建成3年來并沒有出現(xiàn)任何安全問題，修改后的擋土墻造價(jià)僅為原來擋土墻造價(jià)的1/4。由此看來，對土力學(xué)參數(shù)的取值如果不認(rèn)真分析、對涉及到土力學(xué)參數(shù)的計(jì)算結(jié)果不謹(jǐn)慎采用，會造成較大的浪費(fèi)。根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行地基基礎(chǔ)、擋土墻、基坑支護(hù)等設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員一定要充分認(rèn)識土力學(xué)參數(shù)的可變性。一旦對計(jì)算結(jié)果有疑問，首先要咨詢提供地質(zhì)勘察資料單位經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師，了解哪些參數(shù)對計(jì)算結(jié)果影響較大，參數(shù)取值的上下限各是多少，進(jìn)一步驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果;其次要查詢以往類似工程設(shè)計(jì)情況，并認(rèn)真比對分析，找出差異;三要請有經(jīng)驗(yàn)的工程師參與討論、研究。如此，才能在保證工程安全的前提下，盡量避免浪費(fèi)。

3、關(guān)于磚混房屋的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)剛度和整體性

提出這個(gè)問題討論，主要是因?yàn)閷?shí)際工程中，出現(xiàn)裂縫的房屋比較多，特別是磚混房屋出現(xiàn)裂縫的就更多，并且一旦出現(xiàn)裂縫很難處理徹底。不管房屋是新建還是年代久遠(yuǎn)，不管裂縫是內(nèi)八字還是外八字，不管是因?yàn)樯⑺疂B漏還是其他原因，房屋裂縫大都與地基基礎(chǔ)相關(guān)。既然房屋裂縫大都與地基基礎(chǔ)有關(guān)，那么在進(jìn)行磚混結(jié)構(gòu)房屋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，適當(dāng)增加基礎(chǔ)的剛度和整體性，盡可能花少量的經(jīng)費(fèi)避免房屋裂縫，是一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該考慮的。筆者認(rèn)為應(yīng)該把握以下三點(diǎn):①基礎(chǔ)斷面數(shù)量不宜過多。以4層磚混房屋為例，其基礎(chǔ)斷面數(shù)量4～5個(gè)就足夠了:主承重墻一個(gè)斷面，外墻、走廊墻一個(gè)斷面，上部大房間下部小房間墻一個(gè)斷面，內(nèi)隔墻一個(gè)斷面。如果對基礎(chǔ)斷面不適當(dāng)歸并，根據(jù)基礎(chǔ)計(jì)算寬度相差100～200mm就分設(shè)斷面，自認(rèn)為設(shè)計(jì)很細(xì)致，由于土力學(xué)參數(shù)的可變性太大，地基不均勻現(xiàn)象普遍存在，可能設(shè)計(jì)與實(shí)際情況并不相符。因此，對基礎(chǔ)斷面適當(dāng)歸并，適當(dāng)減少基礎(chǔ)斷面數(shù)量是必要的;②走廊內(nèi)的基礎(chǔ)適當(dāng)拉通。走廊內(nèi)的基礎(chǔ)拉通對整個(gè)基礎(chǔ)的剛度影響很大，特別是走廊比較長時(shí)更是如此。建議門廳兩側(cè)的基礎(chǔ)拉通，其他位置每隔2～3個(gè)開間拉通一次比較合適;③構(gòu)造柱宜通至基礎(chǔ)底，不宜圈梁上起柱?，F(xiàn)在磚混房屋一般都采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，在－0.050標(biāo)高處設(shè)置圈梁，部分設(shè)計(jì)人員喜歡自圈梁上起構(gòu)造柱，雖然結(jié)構(gòu)安全上沒問題，筆者還是建議構(gòu)造柱通至基礎(chǔ)底。這樣多花少量的經(jīng)費(fèi)，對于加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性、整棟建筑的整體性、防止房屋裂縫都大有好處。

4、關(guān)于現(xiàn)澆混凝土板的鋼筋間距問題

提出這個(gè)問題討論，筆者主要是從經(jīng)濟(jì)節(jié)約角度、施工安全、方便角度考慮的。按說鋼筋間距的取值只要不違反國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，鋼筋間距大點(diǎn)(比如間距200mm)、小點(diǎn)(比如間距100mm)都沒錯(cuò)，但是從經(jīng)濟(jì)節(jié)約角度考慮，間距的大小不容忽視。根據(jù)施工現(xiàn)場管理經(jīng)驗(yàn)，鋼筋直徑代換、間距調(diào)整等問題施工隊(duì)提得比較少，勞務(wù)層提得多，這是由于勞務(wù)層不參加圖紙會審，他們跟設(shè)計(jì)人員的交流比較少，他們的意見建議也不容易反饋到設(shè)計(jì)人員那里去?，F(xiàn)實(shí)情況是:勞務(wù)層工人綁扎鋼筋是按綁扎鋼筋的重量計(jì)酬的，同樣重量的鋼筋因?yàn)殇摻钪睆讲煌?、間距不同，勞動(dòng)量相差很大。以10000m2的建筑為例，現(xiàn)澆板的鋼筋綁扎面積大約14000m2(板底部鋼筋及上部負(fù)筋總面積)。如果鋼筋間距100mm，每m2鋼筋交點(diǎn)100個(gè)，梅花式綁扎(隔一綁一)要綁扎50個(gè)點(diǎn);如果鋼筋間距150mm，每m2鋼筋交點(diǎn)36個(gè)，梅花式綁扎僅需綁扎18個(gè)點(diǎn);鋼筋間距150mm和100mm相比，每平方米減少綁扎點(diǎn)32個(gè)，整棟樓(鋼筋綁扎面積約14000m2)能減少綁扎點(diǎn)44萬個(gè)。這個(gè)數(shù)量是很大的，每個(gè)綁扎點(diǎn)需要2跟綁扎鋼筋的鋼絲，44萬個(gè)綁扎點(diǎn)需要88萬根綁扎鋼筋的鋼絲，再加上鋼筋剪斷、彎勾、搬運(yùn)等，減少的工作量、節(jié)約的經(jīng)費(fèi)相當(dāng)可觀。如果鋼筋直徑加大到200mm，節(jié)約的勞動(dòng)力、經(jīng)費(fèi)則更大。從施工角度來分析，前些年施工技術(shù)比較落后，都是用手推車運(yùn)混凝土，相對勞動(dòng)強(qiáng)度不算太高，對鋼筋的踏踩相對輕微;采用泵送混凝土技術(shù)后，要兩個(gè)人配合才能操作泵送管，泵送混凝土?xí)r對鋼筋的踏踩特別嚴(yán)重。再加上鋼筋綁扎和混凝土澆筑不屬于同一個(gè)勞務(wù)層，不便于管理、協(xié)調(diào)，對踏踩過的鋼筋不能及時(shí)調(diào)整。因此，要求鋼筋間距不能太大。根據(jù)施工現(xiàn)場的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)澆板的鋼筋間距在150～200mm之間比較合適。鋼筋直徑大時(shí)，鋼筋間距適當(dāng)大些，鋼筋直徑小時(shí)，鋼筋間距適當(dāng)小些。對于雨蓬、陽臺、檐口等懸挑板，其上部受力鋼筋及分布鋼筋間距均不宜超過150mm。

5、結(jié)束語

工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念來源于實(shí)際工程，實(shí)際工程中影響工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方方面面的因素又很多。對施工過程中遇到的影響設(shè)計(jì)的因素，從理論上認(rèn)真分析、研究，在實(shí)際施工建設(shè)中多觀察、思考、比對，才能更深刻理解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念，進(jìn)而采取有效措施，創(chuàng)造出結(jié)構(gòu)安全、施工方便、經(jīng)濟(jì)合理的優(yōu)秀設(shè)計(jì)。

作者：趙興杰 董存景 單位：中國航空港建設(shè)第二工程總隊(duì) 濟(jì)南軍區(qū)建筑設(shè)計(jì)院