1、關于強柱弱梁的設計概念

沒有在施工現場親身體驗、不經常處理結構施工中因施工不規范出現問題的結構設計人員，對結構設計存在兩個誤區，或者說是兩個盲點:一是把施工現場理想化了，認為施工中鋼筋綁扎都很規范，梁柱支模都很規范，每層柱根清理很干凈等等，只要設計的圖紙沒問題，合格工程、優良工程是自然而然的事;二是進行結構計算時，按規范控制軸壓比確定的柱子截面配筋往往都偏小，設計員在腦子里形成了慣性思維，總認為按軸壓比確定的柱子截面還可以再小一點。由于這兩個盲點的存在，設計人確定柱截面時，僅僅滿足規范規定的柱截面最小值，這就使得施工中可能有不規范現象發生，強柱弱梁的概念得不到體現，還容易引發結構安全事件。不得不現場處理，既耽誤了工期，又造成不同程度的浪費。那么施工現場是什么樣子呢?①柱子爛根現象比較普遍。近幾年筆者多次到工程施工現場，發現大都存在柱子爛根現象，柱子爛根現象能占到柱子總數的20%甚至更多，盡管有些柱子爛根現象比較輕微，不需要處理。究其原因，一是在柱子、梁、板支模時雜物掉落到柱根的現象普遍存在，在柱子、梁、板支模完成后，再清理柱根既沒有產值又很費事，在施工、監理單位沒有專人負責的情況下，柱根清理往往不徹底或根本不清理;二是泵送混凝土時，沖洗泵送混凝土管道的水泥漿(對于高層建筑或遠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，造成柱子爛根現象;②混凝土振搗不密實。混凝土振搗不密實在柱根及梁柱交接處更容易出現。這是因為在振搗柱根部混凝土時，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;在梁柱交接處，梁負筋有時兩排或三排，梁端部鋼筋還要彎勾，梁、柱箍筋都要加密，有時還有電線管線穿過柱子，使得梁柱交接處的鋼筋密密麻麻，根本插不進振搗棒，也容易造成混凝土振搗不密實。根據施工現場普遍存在的現象，雖然不是設計的責任，但是從施工安全、施工方便的角度考慮，設計人員應該把握以下幾點:①對于層高比較高的建筑物，宜適當加大柱子截面;②對于高層建筑，宜適當加大柱子截面;③對于梁負筋比較多的梁柱交接處，宜適當加大柱子截面;④框架結構設計時盡量增加鋼筋直徑，減少鋼筋數量。

2、關于結構計算公式中的參數取值問題

工程結構設計規范中計算公式很多，計算參數就更多。對于材質均衡的結構材料規范規定的參數取值是確定的，其可變性比較小，計算結果可信度高。比如鋼材、混凝土等材質均衡的材料，只要把參數代入公式計算出結果，按照計算結果進行圖紙設計都沒問題。但是，對涉及到土力學參數的結構如地基基礎、擋土墻、基坑支護等進行設計時，應用土力學的參數代入計算公式，其計算結果就要謹慎采用。一是因為土的力學性能本身可變性大，其密度、飽和度、孔隙率等等稍有變化，對計算參數的取值影響就很大;二是國家規范規定的參數取值大都不是定值，而是一個范圍，取值范圍內的參數上限值、下限值代入公式后，往往又經過平方、三次方、甚至四次方，或者開平方、開三次方、甚至開四次方，這樣參數采用上限值和采用下限值計算出的最終結果相差較大，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援建項目，在排水洪溝擋土墻施工時，第一次提供的圖紙中，擋土墻斷面底部寬6.6m，頂部寬1.2m，根據以往擋土墻設計的經驗，對于地基承載力達180kPa，高6m左右的擋土墻來說，筆者認為斷面偏大。經分析認定是土力學計算參數取值出了問題，也就是說地質勘察資料提供的土力學計算參數不夠準確，機械的將參數代入公式計算出的結果和實際情況不相符。后來經過反復討論研究并調整了土力學計算參數后，重新進行了設計。實際實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年來并沒有出現任何安全問題，修改后的擋土墻造價僅為原來擋土墻造價的1/4。由此看來，對土力學參數的取值如果不認真分析、對涉及到土力學參數的計算結果不謹慎采用，會造成較大的浪費。根據以往的設計經驗，進行地基基礎、擋土墻、基坑支護等設計時，設計人員一定要充分認識土力學參數的可變性。一旦對計算結果有疑問，首先要咨詢提供地質勘察資料單位經驗豐富的工程師，了解哪些參數對計算結果影響較大，參數取值的上下限各是多少，進一步驗證計算結果;其次要查詢以往類似工程設計情況，并認真比對分析，找出差異;三要請有經驗的工程師參與討論、研究。如此，才能在保證工程安全的前提下，盡量避免浪費。

3、關于磚混房屋的基礎設計剛度和整體性

提出這個問題討論，主要是因為實際工程中，出現裂縫的房屋比較多，特別是磚混房屋出現裂縫的就更多，并且一旦出現裂縫很難處理徹底。不管房屋是新建還是年代久遠，不管裂縫是內八字還是外八字，不管是因為散水滲漏還是其他原因，房屋裂縫大都與地基基礎相關。既然房屋裂縫大都與地基基礎有關，那么在進行磚混結構房屋基礎設計時，適當增加基礎的剛度和整體性，盡可能花少量的經費避免房屋裂縫，是一個結構工程師應該考慮的。筆者認為應該把握以下三點:①基礎斷面數量不宜過多。以4層磚混房屋為例，其基礎斷面數量4～5個就足夠了:主承重墻一個斷面，外墻、走廊墻一個斷面，上部大房間下部小房間墻一個斷面，內隔墻一個斷面。如果對基礎斷面不適當歸并，根據基礎計算寬度相差100～200mm就分設斷面，自認為設計很細致，由于土力學參數的可變性太大，地基不均勻現象普遍存在，可能設計與實際情況并不相符。因此，對基礎斷面適當歸并，適當減少基礎斷面數量是必要的;②走廊內的基礎適當拉通。走廊內的基礎拉通對整個基礎的剛度影響很大，特別是走廊比較長時更是如此。建議門廳兩側的基礎拉通，其他位置每隔2～3個開間拉通一次比較合適;③構造柱宜通至基礎底，不宜圈梁上起柱。現在磚混房屋一般都采用鋼筋混凝土條形基礎，在－0.050標高處設置圈梁，部分設計人員喜歡自圈梁上起構造柱，雖然結構安全上沒問題，筆者還是建議構造柱通至基礎底。這樣多花少量的經費，對于加強基礎的整體性、整棟建筑的整體性、防止房屋裂縫都大有好處。

4、關于現澆混凝土板的鋼筋間距問題

提出這個問題討論，筆者主要是從經濟節約角度、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準規范，鋼筋間距大點(比如間距200mm)、小點(比如間距100mm)都沒錯，但是從經濟節約角度考慮，間距的大小不容忽視。根據施工現場管理經驗，鋼筋直徑代換、間距調整等問題施工隊提得比較少，勞務層提得多，這是由于勞務層不參加圖紙會審，他們跟設計人員的交流比較少，他們的意見建議也不容易反饋到設計人員那里去。現實情況是:勞務層工人綁扎鋼筋是按綁扎鋼筋的重量計酬的，同樣重量的鋼筋因為鋼筋直徑不同、間距不同，勞動量相差很大。以10000m2的建筑為例，現澆板的鋼筋綁扎面積大約14000m2(板底部鋼筋及上部負筋總面積)。如果鋼筋間距100mm，每m2鋼筋交點100個，梅花式綁扎(隔一綁一)要綁扎50個點;如果鋼筋間距150mm，每m2鋼筋交點36個，梅花式綁扎僅需綁扎18個點;鋼筋間距150mm和100mm相比，每平方米減少綁扎點32個，整棟樓(鋼筋綁扎面積約14000m2)能減少綁扎點44萬個。這個數量是很大的，每個綁扎點需要2跟綁扎鋼筋的鋼絲，44萬個綁扎點需要88萬根綁扎鋼筋的鋼絲，再加上鋼筋剪斷、彎勾、搬運等，減少的工作量、節約的經費相當可觀。如果鋼筋直徑加大到200mm，節約的勞動力、經費則更大。從施工角度來分析，前些年施工技術比較落后，都是用手推車運混凝土，相對勞動強度不算太高，對鋼筋的踏踩相對輕微;采用泵送混凝土技術后，要兩個人配合才能操作泵送管，泵送混凝土時對鋼筋的踏踩特別嚴重。再加上鋼筋綁扎和混凝土澆筑不屬于同一個勞務層，不便于管理、協調，對踏踩過的鋼筋不能及時調整。因此，要求鋼筋間距不能太大。根據施工現場的經驗，現澆板的鋼筋間距在150～200mm之間比較合適。鋼筋直徑大時，鋼筋間距適當大些，鋼筋直徑小時，鋼筋間距適當小些。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、結束語

工程結構設計標準規范及結構設計概念來源于實際工程，實際工程中影響工程結構設計方方面面的因素又很多。對施工過程中遇到的影響設計的因素，從理論上認真分析、研究，在實際施工建設中多觀察、思考、比對，才能更深刻理解結構設計標準規范、結構設計概念，進而采取有效措施，創造出結構安全、施工方便、經濟合理的優秀設計。

作者：趙興杰 董存景 單位：中國航空港建設第二工程總隊 濟南軍區建筑設計院