混凝土構(gòu)配件尺寸小論

1、混凝土構(gòu)配件縮尺小論摘要：隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，土建施工成本透明，在施工中采取各種技術(shù)措施，降低施工成本。本文主要探討縮小構(gòu)配件尺寸，并簡單的進行結(jié)構(gòu)受力和經(jīng)濟性分析，以供相關(guān)人士參考。關(guān)鍵詞：混凝土；土建施工；截面尺寸；受力影響；引言工程施工過程中，混凝土主要構(gòu)配件有筏板基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)、梁、板、柱等。在實際過程中，混凝土原材占工程總造價1015%左右。混凝土構(gòu)配件尺寸在規(guī)范允許范圍內(nèi)下偏差，對結(jié)構(gòu)受力影響較小，符合規(guī)范要求。如果在項目中大規(guī)模推廣，能達到顯著的經(jīng)濟效果。1、 基礎(chǔ)基礎(chǔ)受力計算分成兩部分：a、基礎(chǔ)地基承載力驗算；b、基礎(chǔ)抗沖切破壞和抗彎破壞驗算；在設(shè)計過程中，主要通

2、過上述計算確定基礎(chǔ)的尺寸和做法。工程中常規(guī)做法，基礎(chǔ)截面尺寸和高度均按照圖紙要求進行施工，但往往由于模板安裝不牢固，基礎(chǔ)脹模導(dǎo)致混凝土浪費，增加了施工成本。在規(guī)范允許的情況下，在此對縮小基礎(chǔ)截面高度和底面尺寸進行受力分析。1.1 基礎(chǔ)底面尺寸工程基礎(chǔ)形式，按照構(gòu)造主要分成獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)。工程實際中獨立基礎(chǔ)模板由于固定不牢固，80%基礎(chǔ)側(cè)模發(fā)生漲模，導(dǎo)致實際截面尺寸比圖紙大。在下面舉個例子說明一下：例1：某一工程有55個獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底面尺寸均為2000×2000mm，基礎(chǔ)高1000mm?；A(chǔ)施工完后，由于模板漲模，實際截面尺寸為平均為2020×2020mm。實

3、際浪費的混凝土為：a=1-2000×20002020×2020=1.9%如果基礎(chǔ)底面尺寸按照1980×1980mm施工，并采用可靠措施，模板漲模程度較小，假設(shè)施工完后實際底面尺寸為1990×1990mm。采用縮小截面尺寸做法與正常模板安裝方法至少能節(jié)省混凝土量如下：a'=1-1990×19902020×2020=3.05%按照混凝土施工質(zhì)量驗收規(guī)范要求，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)尺寸截面尺寸允許偏差為+8，-5。按照上面例子做法，基礎(chǔ)施工完后尺寸偏差為-1cm，基本符合質(zhì)量驗收規(guī)范要求。 而且基礎(chǔ)屬于隱蔽工程，建設(shè)單位、監(jiān)理單位等相關(guān)質(zhì)量監(jiān)督人

4、員很少檢查基礎(chǔ)實際尺寸，基礎(chǔ)隱蔽工程驗收不受任何影響。在下面，我針對基礎(chǔ)進行受力分析，檢查基礎(chǔ)截面尺寸縮小對基礎(chǔ)受力影響程度：基礎(chǔ)底部尺寸確定時，需要滿足地基承載力的要求，包括持力層的承載力計算和軟弱下臥層進行計算。在這里，我僅對基礎(chǔ)底面尺寸縮小對基礎(chǔ)受力影響進行分析，任以例題1進行說明：基礎(chǔ)底部的平均壓力不超過持力層土的承載力設(shè)計值，即：Pf （公式1）如下圖所示，在中心荷載F、G的作用下，基底壓力的簡化計算方法，p為均勻分布，計算公式：p=(F+G)/A；將基礎(chǔ)及上方回填土重G=rG×d×A代入（公式1），則（公式1）為（F+rGdA）/Af，可得底面積A的計算公式：A

5、Ff-drG （公式2）式中：A基礎(chǔ)底面積f地基承載力d基礎(chǔ)埋置深度rG基礎(chǔ)及回填土平均重度，按照20kN/m³考慮代入數(shù)值，按照例1中，圖紙基礎(chǔ)底面積設(shè)計值A(chǔ)=2000×2000=4×106mm²，實際底面積為A=1990×1990=3.96×106 mm²。由于縮小底面尺寸導(dǎo)致受力減小值如下： =1- A/A=1-3.96×106/4×106=1%基礎(chǔ)模板底面尺寸改變，例1中對基礎(chǔ)受力幾乎沒有影響。在下面，針對基礎(chǔ)底面面積大小不一樣，改變基礎(chǔ)尺寸對基礎(chǔ)受力計算影響值也不一樣。假設(shè)基礎(chǔ)均為正方形，邊長為

6、a，那么基礎(chǔ)受力減小值為：=1-a-0.01（a-0.01)a2 （公式3） 基礎(chǔ)尺寸越大，模板采用縮小尺寸安裝對受力影響程度越小?；A(chǔ)底面寬度常規(guī)做法最小為500mm左右，此時=3.96%。一般設(shè)計有富余值，基礎(chǔ)尺寸縮小20mm，受力影響基本可以忽略不計。具體影響系數(shù)見下表：與a關(guān)系計算表A（mm）A(mm2)A (mm2)0.0396500 250000 240100 0.01991000 1000000 980100 0.0132891500 2250000 2220100 0.0099752000 4000000 3960100 0.0079842500 6250000 6200100

7、 0.0066563000 9000000 8940100 0.0057063500 12250000 12180100 0.0049944000 16000000 15920100 1.2 基礎(chǔ)高度1.2.1 基礎(chǔ)受力說明工程基礎(chǔ)主要有獨立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)。在中心荷載作用下，條形基礎(chǔ)在均布線荷載F（kN/m）作用下受力分析可以簡化為如圖所示，受力形式如同倒置懸臂梁。Pn指由上部結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載F在基底產(chǎn)生的凈反力（不包括基礎(chǔ)自重和基礎(chǔ)臺階上回填土所引起的反力），沿墻長l=1m方向基礎(chǔ)板受力分析，則：pn=Fbl=Fb （公式4）式中：Pn地基凈反力設(shè)計值，kPa；F上部結(jié)構(gòu)傳至地面標高處

8、的荷載設(shè)計值，kN；b墻下基礎(chǔ)寬度，m；f地基承載力d基礎(chǔ)埋置深度rG基礎(chǔ)及回填土平均重度，按照20kN/m³考慮墻下柔性基礎(chǔ)受力分析在力pn作用下，將在基礎(chǔ)底板內(nèi)產(chǎn)生的彎矩M和剪力V，在1-1截面處最大。V=12pnb-a （公式5） M=12pn（b-a）2（公式6）式中 V為基礎(chǔ)剪力設(shè)計值，kN/m M基礎(chǔ)底部彎矩設(shè)計值1.2.2 基礎(chǔ)受力分析基礎(chǔ)受力分析主要對抗沖切破壞和彎曲破壞進行受力分析，具體如下：a)抗沖切破壞受力分析基礎(chǔ)截面尺寸縮小，對抗沖切力進行受力分析。假設(shè)一棟多層磚混住宅樓墻下獨立基礎(chǔ)寬度為1000mm，基礎(chǔ)截面高度為300mm，截面高度縮小15mm，基礎(chǔ)剪力為

9、V0.07fch0h0V0.07fc (公式7）式中 V為基礎(chǔ)剪力設(shè)計值，kN/m h0基礎(chǔ)底板有效高度從上式可以看出，基礎(chǔ)高度與剪力呈線性關(guān)系，基礎(chǔ)高度約高，抗沖切能力越大?；A(chǔ)厚度變小導(dǎo)致抗剪力變小系數(shù)為 =1- v/v=1- h0/h0=1-(a-15)/a=15/a常規(guī)基礎(chǔ)厚度為300mm，因此基礎(chǔ)厚度變小15mm，對基礎(chǔ)受力最大影響為15÷300=5%，幾乎可以忽略不計。由于混凝土截面高度變小，節(jié)約的混凝土系數(shù)為15÷300=5%。b)抗彎破壞計算受力分析M=0.9h0fyAs （公式8）式中 M為基礎(chǔ)根部彎矩設(shè)計值，kN/m h0基礎(chǔ)底板有效高度fy鋼筋抗拉強度

10、設(shè)計值從上式可以看出，基礎(chǔ)高度與抗彎能力呈線性關(guān)系，基礎(chǔ)高度約高，抗彎力越大?；A(chǔ)厚度變小導(dǎo)致抗沖切力變小系數(shù)為: =1- M/M=1- h0/h0=1-(a-15)/a=15/a在獨立基礎(chǔ)底板配筋不變的情況下，基礎(chǔ)高度的變小導(dǎo)致抗彎力變小與抗剪力一致。筏板基礎(chǔ)受力形式與獨立基礎(chǔ)類似，主要進行沖切破壞和彎曲破壞驗算。綜上可以得出結(jié)論：1）基礎(chǔ)底面尺寸變小20mm，對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)受力影響很小，在23%左右，不影響結(jié)構(gòu)安全性能。同樣，由于基礎(chǔ)模板安裝尺寸變小，能節(jié)約混凝土系數(shù)24%左右；2）基礎(chǔ)高度變小15mm，對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)受力影響很小，最大為5%。同樣由此節(jié)約混凝土系數(shù)為3%左右；2、 墻、柱墻柱主要

11、受到主要進行矩形截面偏心受壓正截面承載力計算和偏心受壓斜截面承載力計算。工程中受力復(fù)雜，不進行詳細的受力分析。工程施工過程中，由于柱子側(cè)模脹模，往往柱子截面尺寸比圖紙大造成混凝土浪費，增加了施工費用。在規(guī)范允許的情況下，在此縮小柱子截面尺寸進行簡單的受力分析。為計算方便，在下面計算過程僅考慮柱子受到軸心壓力，柱子為軸心受壓構(gòu)件。柱子正截面受壓承載力計算公式：N=0.9fcA+fyAs （公式8） 式中：N軸向壓力設(shè)計值鋼筋混凝土構(gòu)件穩(wěn)定系數(shù)fc混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值fy普通鋼筋強度設(shè)計值A(chǔ)構(gòu)件截面面積As縱向鋼筋的截面面積現(xiàn)舉例說明：例2.某住宅樓主體結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，柱子僅受軸向壓力作用。柱

12、子的截面尺寸為500mm×500mm，標準層層高為3m，混凝土強度為C30（fc=14.3N/mm²），縱向鋼筋采用HRB400( fy=360 N/mm²)，柱子配筋為1.5%。為避免柱子漲模浪費混凝土，實際施工中柱子按照492mm×492 mm尺寸，試計算柱子承載力變化率：=1-N'N=1-fcA+fyAsfcA'+fyAs=3.2%由于工程配筋率、截面尺寸和混凝土強度等級對柱子軸向受壓承載力均有影響。在這里，縮小柱子截面尺寸，分別對上述三個參數(shù)變化進行簡單的受力分析：柱子配筋率變化N（承載力）KNN"（承載力）KNa（截面

13、尺寸）mma"（截面尺寸）mmb（截面尺寸）b"（截面尺寸）A（面積）A"（面積）混凝土強度（C25）N/mm²鋼筋配筋率鋼筋強度N/mm²承載力減小量3163.50 3063.08 500 492 500 492 250000 24206411.90.636010.031743406.50 3298.36 500 492 500 492 250000 24206411.90.936010.031743649.50 3533.65 500 492 500 492 250000 24206411.91.236010.031743892.50 37

14、68.94 500 492 500 492 250000 24206411.91.536010.031744135.50 4004.22 500 492 500 492 250000 24206411.91.836010.031744378.50 4239.51 500 492 500 492 250000 24206411.92.136010.031744621.50 4474.80 500 492 500 492 250000 24206411.92.436010.031744864.50 4710.08 500 492 500 492 250000 24206411.92.736010.

15、031745107.50 4945.37 500 492 500 492 250000 24206411.9336010.031745350.50 5180.65 500 492 500 492 250000 24206411.93.336010.031745593.50 5415.94 500 492 500 492 250000 24206411.93.636010.031745836.50 5651.23 500 492 500 492 250000 24206411.93.936010.031746079.50 5886.51 500 492 500 492 250000 242064

16、11.94.236010.03174說明：1、截面尺寸縮小8mm； 2、混凝土強度為C25不變，截面尺寸為500×500mm不變； 3、僅針對配筋率不一樣，對截面尺寸縮小導(dǎo)致承載力減小進行受力分析； 4、混凝土用量均省了3.2%；柱子截面尺寸變化N（承載力）KNN"（承載力）KNa（截面尺寸）mma"（截面尺寸）mmb（截面尺寸）mmb"（截面尺寸）mmA（面積）mm²A"（面積）mm²混凝土強度（C30）N/mm²鋼筋配筋率鋼筋強度N/mm²承載力減小量節(jié)約混凝土5161.50 4997.65 500

17、492 500 492 250000 24206414.32.436010.03170.032 6245.42 6065.05 550 542 550 542 302500 29376414.32.436010.02890.029 7432.56 7235.68 600 592 600 592 360000 35046414.32.436010.02650.026 8722.94 8509.54 650 642 650 642 422500 41216414.32.436010.02450.024 10116.54 9886.63 700 692 700 692 490000 47886414

18、.32.436010.02270.023 11613.38 11366.94 750 742 750 742 562500 55056414.32.436010.02120.021 13213.44 12950.49 800 792 800 792 640000 62726414.32.436010.01990.020 14916.74 14637.27 850 842 850 842 722500 70896414.32.436010.01870.019 16723.26 16427.28 900 892 900 892 810000 79566414.32.436010.01770.018

19、 18633.02 18320.52 950 942 950 942 902500 88736414.32.436010.01680.017 20646.00 20316.99 1000 992 1000 992 1000000 98406414.32.436010.01590.016 22762.22 22416.68 1050 1042 1050 1042 1102500 108576414.32.436010.01520.015 24981.66 24619.61 1100 1092 1100 1092 1210000 119246414.32.436010.01450.014 說明：1

20、、截面尺寸縮小8mm； 2、混凝土強度為C25不變，配筋率為2.4%不變； 3、僅針對截面尺寸大小不一樣，對截面尺寸縮小導(dǎo)致承載力減小進行受力分析；柱子混凝土強度變化（承載力）KNN"（承載力）KNa（截面尺寸）mma"（截面尺寸）mmb（截面尺寸）b"（截面尺寸）A（面積）A"（面積）混凝土強度設(shè)計值鋼筋配筋率鋼筋強度承載力減小量混凝土強度等級4104.00 3973.72 500 492 500 492 250000 2420649.62.436010.0317C204621.50 4474.80 500 492 500 492 250000 242

21、06411.92.436010.0317C255161.50 4997.65 500 492 500 492 250000 24206414.32.436010.0317C305701.50 5520.51 500 492 500 492 250000 24206416.72.436010.0317C356241.50 6043.37 500 492 500 492 250000 24206419.12.436010.0317C406691.50 6479.09 500 492 500 492 250000 24206421.12.436010.0317C457141.50 6914.80 5

22、00 492 500 492 250000 24206423.12.436010.0317C507636.50 7394.09 500 492 500 492 250000 24206425.32.436010.0317C558131.50 7873.37 500 492 500 492 250000 24206427.52.436010.0317C608626.50 8352.66 500 492 500 492 250000 24206429.72.436010.0317C659099.00 8810.16 500 492 500 492 250000 24206431.82.436010

23、.0317C709549.00 9245.88 500 492 500 492 250000 24206433.82.436010.0317C7510021.50 9703.38 500 492 500 492 250000 24206435.92.436010.0317C80說明：1、截面尺寸縮小8mm； 2、柱子截面尺寸為500×500mm，配筋率為2.4%不變； 3、僅針對混凝土強度變化，對截面尺寸縮小導(dǎo)致承載力減小進行受力分析； 4、混凝土用量均省了3.2%；通過上述三個表格進行受力分析，可以得出軸向受壓柱子截面尺寸縮小8mm，柱子軸向承載力僅僅減小不到3.1%，承載力減小可以忽略不計，不影響結(jié)構(gòu)受力安全。在規(guī)范允許范圍內(nèi)，縮小截面尺寸可以節(jié)約35%的混凝土原材，經(jīng)濟效益明顯。上面柱子僅僅考慮軸向壓力，實際墻柱構(gòu)件還需要對其他承載力進行受力分析過于復(fù)雜，在這里就不詳細計算分析了。剪力墻厚度在150mm350mm左右，在