混凝土结构设计论文范文
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第1篇
前言
1在设计方法上的差别
在建筑结构专业的《混凝土结构设计规范》GBJ10－89中（以下简称GBJ10－89），采用的是近似概率极限状态设计方法。以概率理论为基础，较完整的统计资料为依据，用结构可靠度来衡量结构的可靠性，按可靠度指标来确定荷载分项系数与材料分项系数，使设计出来的不同结构，只要重要性相同，结构的可靠度是相同的。
在公路桥梁专业的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》TJT023－85中（以下简称TJT023－85），采用的是半概率半经验的极限状态设计方法。虽然也采用概率理论及结构可靠度理论，但在设计公式中是用三个经验系数来反映结构的安全性，即荷载安全系数、材料安全系数、结构工作条件系数。
在设计中，对这种系数的差别要注意区别，不能混淆。
2材料强度取值上的差别
2．1混凝土的强度
混凝土立方体抗压强度是混凝土的基本强度指标，是用标准试块在标准养护条件下养护后用标准试验方法测得的强度指标。两规范中所采用的试块尺寸是不同的。GBJ10－89中采用150mm立方体试块，TJT023－85中用200mm的立方体试块。GBJ10－89中，根据测得的具有95％保证率的立方体抗压极限值来确定混凝土的强度等级，一共分为十级，即C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C60。
TJT023－85中，根据测得到具有84．13％保证率的立方体抗压极限值来确定混凝土的强度等级，用混凝土标号表示，一共分为七级，即15号、20号、25号、30号、40号、50号、60号。由于所采用的试块尺寸不同，两规范中相同数值等级的混凝土强度值是不同的，GBJ10－89的值大。如C15混凝土与15号混凝土，尽管都表示强度等级为15Mpa的混凝土，但实际强度C15混凝土比15号混凝土大。混凝土强度取值不同，这一点在设计中是要注意的。
2．2钢筋的强度
两规范中，钢筋的标准强度取值是一样的，都采用钢材的废品限制值作为取值依据。但钢筋的设计强度取值不一样，GBJ10－89中以标准强度值除以材料分项系数作为取值依据，而TJT023－85中设计强度取值与标准强度取值是一样的。这样，相同的钢筋等级，TJT023－85中钢筋的设计强度取值大。
3荷载取值的差别
两规范中荷载分类与取值都有明确的规定，不容易混淆。在荷载效应组合中有一点差别，应注意。GBJ10－89中，荷载效应组合时，既有荷载分项系数，又有荷载组合系数，要区别开来。TJT023－85中只有荷载分项系数。
4构件计算的差别
两规范中在构件计算上，尽管依据的原理、计算假定、计算模型基本一致，但计算公式、计算结果是有较大差别的。构件计算是关系到设计结果的最重要的一环，值得重视。限于篇幅，只以正截面受弯和斜截面受剪强度计算为例看计算上的差别。
4．1正截面受弯强度计算
两规范在计算假定上就有差别。混凝土极限压应变取值，TJT023－85中为εu＝0．003GBJ10－89中εu＝0．0033。在等效矩形应力图形中，TJT023－85取γσ＝Raβx＝0．9x。GBJ10－89中取γσ＝1．1fcβx＝0．8x。由于εu取值不同，两规范中混凝土界限受压区高度有些差别。从混凝土极限压应变、等效矩形应力图形的差别上可以看出，两规范中安全储备是不同的。TJT023－85的安全储备大。
下面用算例来说明这一问题。
有矩形截面梁，截面尺寸为250mm×500mm20号混凝土，Ⅱ级钢筋。计算截面处计算弯矩为Mj＝15KN．m试进行配筋计算。
4．1．1先按TJT023－85计算。
已知20号混凝土抗压强度设计值Ra＝11MpaII级钢筋抗拉强度设计值Rg＝340Mpa混凝土相对界限受压区高度ξjg＝0．55，材料安全系数γc＝γs＝1．25。
（1）求混凝土受压区高度x
先假定钢筋按一排布置，钢筋重心到混凝土受拉边缘的距离a＝40mm，则有效高度h0＝（500－40）mm＝460mm由
得
解得X＝133mm＜ξjgh0＝0．55×460＝253mm。
（2）求所需钢筋数量Ag，由RgAg＝Ra·bx，得
Ag＝＝＝1076mm2
（3）验算最小配筋率μ＝＝＝1％＞μmin＝
0．1％，满足规范要求。
4．1．2按GBJ10－89计算
C20混凝土，弯曲抗压强度设计值fcm＝11Mpa，钢筋抗拉强度设计值fy＝310Mpa混凝土相对界限受压区高度ξb＝0．544
（1）求X有Mj＝fcmb×（h0－）得115×106＝11×250×（460－），解得x＝（1－1－）h0＝102．3mm＜ξbh0＝0．544×460＝250．2mm满足要求
（2）求As由Asfy＝fcmbx得As＝fcmbx／fy＝（11x250×102．3）／310＝907．5mm2＞μminbh0＝0．15％×250×460＝172．5mm2
如果扣除由于20号混凝土与C20混凝土之间强度取值的差别，20号混凝土按GBJ10－89，fcm＝11×0．95＝10．45MPa则x＝（1－1－）×460＝108．5mm，As＝（10．45x250x108．5）／310＝914．4mm2
从上述计算中看出，按TJT023－85比按GBJ10－89钢筋用量多17．7％。
4．1．3受弯构件斜截面强度计算
在斜截面强度计算中，两规范都是根据斜截面发生剪压破坏时的受力特征和试验资料所制定的。但两规范在计算公式表述上及计算结果上都有较大的差别。
TJT023－85中，斜截面强度计算公式为：Qj≤Qu＝Qhk＋QW，其中Qhk＝0．0349bh0（2＋p）RμkRgk，Qw＝0．06RgwΣAwsinα，式中Qj：根据荷载组合得出的通过斜截面顶端正截面内的最大剪力，即计算剪力，单位为KN；Qhk：混凝土和箍筋的综合抗剪承载力（KN）；Qw：弯起钢筋承受的剪力（KN）；b：通过斜截面受压区顶端截面上的腹板厚度（cm）；h0：通过斜截面受压区顶端截面上的有效高度，自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离（cm）；μk：箍筋配筋率μk＝nk·ak／（b·s）；Rgk：箍筋的抗拉设计强度（Mpa），设计时不得采用大于340Mpa：R：混凝土标号（Mpa）；p斜截面内纵向受拉主筋的配筋率，p＝100μ，μ＝Ag／bh0当p＞3．5时，取p＝3．5；Rgw：弯起钢筋的抗拉设计强度（Mpa）；Aw在一个弯起钢筋平面内的弯起钢筋纵截面面积（cm2）；α：弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角。
上式中工作条件系数、安全系数均已记入。公式的适用条件采用上限值和下限值来保证。上限值要求截面最小尺寸满足Qj≤0．051Rh0（KN）。满足下限值，Qj≤0．038R1bh0（KN）可按构造要求配置箍筋，式中R1：混凝土抗拉设计强度（Mpa）。GBJ10－89中，斜截面承载力的计算公式为V≤Vu＝Vcs＋Vsb其中Vcs＝0．07fcbh0＋1．5fyv（Asv／S）h0Vsb＝0．8fyAsbsinαs当为承受集中荷载的矩形独立梁，Vcs＝0．2／（λ＋1．5）fcbh0＋1．25fyvh0，式中V：构件截面上的最大剪力设计值（N）；Vcs：混凝土与箍筋的综合抗剪承载力（N）；Vsb：弯起钢筋所承受的剪力（N）；b：矩形截面的宽度，T形截面或I形截面的腹板宽度（mm）；h0：通过斜截面受压区顶端截面上的有效高度，自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离（mm）；fc：混凝土的抗压强度设计值（Mpa）；fyv：箍筋的抗拉强度设计值（Mpa）；S：沿构件长度箍筋间距（mm）；fy：弯起钢筋的抗拉强度设计值（Mpa）；Asb：在一个弯起钢筋平面内的弯起钢筋纵截面面积（mm2）；αs：弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角。
公式的适用条件也是采用上限值和下限值来保证。上限值要求截面最小尺寸满足V≤0．25fcbh0当为薄腹梁，V≤0．2fcbh0。满足下限值V＝0．07fbh0，可按构造要求配置箍筋。从上述公式中，可以看出，公式的表达形式不同，各物理量的单位也不同。
下面以实际例子看看计算结果上的差别。
已知T形截面简支梁，25号混凝土，纵筋采用II级钢筋，箍筋采用I级钢筋，计算截面的计算剪力为416．27KN受拉区有2Φ32的纵筋，保护层厚30mm。进行腹筋设计。
下表是根据两规范进行的计算比较。
TJT023－85中，对斜截面抗剪计算，要求弯起钢筋承担40％的计算剪力，混凝土与箍筋共同承担60％的计算剪力。另根据规范对计算剪力的定义，TJT023－85中的计算剪力与GBJ10－89中的设计剪力是一致的。所以在GBJ10－89计算中，也按4：6比例分担剪力。
第2篇
关键词：建筑工程；混凝土；结构设计
近年来，随着我国城镇化发展的深入推进，建筑需求量越来越多。在现代建筑工程施工过程中，混凝土结构是普遍使用的一种结构形式。这种结构具有承载力强、耐久性好、刚度大、耐火性高、安全性高等特点，同时在施工过程中施工成本较低，得到了广泛的应用。在实际中，为了确保建筑混凝土结构的施工质量，实现建筑工程的各项功能，必须对混凝土结构设计中可能存在的问题进行严格的管控，合理分析，并制定相应的解决对策，为建筑工程施工质量的提高打下良好基础。
1建筑工程混凝土结构设计中的不足
1.1地基与基础设计中的问题
在混凝土结构设计中，天然地基独立基础有时因为持力层土层分布不均匀，使基础坐落在软硬不均的土层上，相邻基础沉降差过大，导致基础变形过大；由于地下室在提高建筑稳定性、地基承载力、减少地震破坏以及解决建筑埋深等方面有十分重要的作用。因此，在很多建筑工程中，经常会设置地下室。当建筑选址在山地上时，由于原始地貌水位较低，设计过程中往往会忽视建筑工程竣工后由于回填土体毛细现象，导致地下室底板及外墙承载力不足，出现墙体裂缝和底板涌水现象，给工程项目带来难以解决的问题和损失。
1.2混凝土上部结构设计中的问题
在混凝土结构上部设计时，还存在一些问题，框架结构中抗震设防防线较少；因梁跨度大，梁截面高度就大，而框架柱截面较小，导致强梁弱柱情况出现；框架—剪力墙和剪力墙结构中，剪力墙布置不均匀，出现单肢剪力墙刚度过大，应力集中，连梁刚度过强等；高层结构中忽视零应力区等现象。这样类似问题出现，会给建筑结构的安全带来隐患。
2混凝土结构设计不足的应对策略
2.1混凝土结构地基与基础设计
在实际工程中，采用天然地基基础形式时，要么基础情况非常好，地基承载力非常高；要么上部荷载较小，楼层数较低，对地基承载力要求也较低，采用天然地基可以使工期短、造价低。但无论如何都要满足地基的强度和变形要求。根据地基基础设计规范的规定，地基承载力特征值低于130kPa、相邻建筑物距离过近可能导致发生倾斜、建筑物附近堆载过大等都应进行变形验算。当基础处于软硬不均的持力层土层上时，要采用褥垫层以调整不均匀沉降。根据具体情况，进行厚度约为500～600mm的换填，并进行分层碾压夯实。采用锥形独立基础时，斜面坡度小于1:3，混凝土能够振捣密实，保证基础强度和高度的要求。在对基础间拉梁设计时，要充分考虑梁上土的重量和柱底荷载拉力的作用，适当的增加配筋，从而保证基础的整体刚度。对于地下室工程，宜建造在密实、均匀、稳定的地基上。当处于不利地段时，应采取相应措施。充分考虑各个构件所承受的荷载，尤其是水浮力，回填土后水的压力会升高。底板的浮力会加大，墙体的水平压力也会增高。针对这样的问题，在建筑使用功能允许的情况下，应将底板和地下室外墙尽量分隔成小跨，以减小压力对底板和外墙的影响，减少开裂情况的发生。同时，可以提高垫层混凝土强度等级，厚度也不小于100mm。
2.2混凝土结构上部设计
上部设计中，宜设置多道防线。（1）对整体建筑的抗震要求进行全面考虑，也就是重视概念设计。抗震设计宜采用平面布置基本均匀，竖向刚度无明显变形、承载力无明显突变的结构体系，不应采用严重不规则结构。因此应选择合理的抗震结构体系和构件截面尺寸以及合适的配筋方式，确保竖向构件有足够的延性，增大构件的塑性变形能力。框剪结构和剪力墙结构设计时，剪力墙应沿着纵横两个方向，布置在建筑周边、电梯间、楼梯间及荷载较大的位置，墙体间距满足规范，同时单片剪力墙的水平剪力不能高于结构底部总水平剪力的30%。在设计第二道防线时，要对剪力墙连梁的跨高比进行严格控制。实践表明，剪力墙连梁跨高比为5时，各项性能是最好的。（2）在进行剪力墙梁、柱设计时，应该坚持强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的原则。此外，对于中震程度建筑混凝土结构，需要考虑第一级别剪力墙，墙肢数量最少要保持4肢。当第一级别的剪力墙进入塑性阶段后，需要在级别较小的剪力墙进行多道设防，避免建筑在震动下过度变形，从而对级别小的剪力墙造成危害。在上部结构设计中，设计者应有选择的将纵横两片剪力墙连接在一起，在遇到中震或者大震时，剪力墙开裂会达到耗能的作用，这样就保持了建筑延性破坏，确保了建筑整体性能不损坏，真正做到小震不坏、中震可修、大震不倒，以保证人民生命财产的安全。
3结束语
在新时期下，不管是业主，还是建设单位都对建筑工程的整体质量有很高的要求，即使是墙体开裂都会对人的心理带来不好的影响。因此结构设计时必须根据具体情况，认真、仔细的对混凝土结构进行设计，并反复审查，发现问题后及时解决，不断优化混凝土结构设计方案，从而促进建筑工程施工质量的提升，为整个建筑工程各项功能的实现提供保障。
作者:毛亚凤 单位:昆明理工大学
参考文献：
[1]张立军.论房屋建筑混凝土施工技术[J].工程技术研究,2017,(2):73+75.
[2]仇文法.建筑工程混凝土施工技术与质量管理[J].住宅与房地产,2015,(28):53+57.
第3篇
关键词：钢骨混凝土柱钢骨截面形式钢骨含钢率
前言
所谓超限高层建筑工程是指超出国家现行规范、规程所规定的适用高度和适用结构类型、体型特别不规则以及有关规范、规程规定应进行抗震专项审查的高层建筑工程。中广大厦是集办公，住宅,商场,餐饮,娱乐为一体的大型高层综合性建筑。包括三栋高层塔楼(A,B,C栋).裙房五层,地下二层。地下一、二层为设备用房，汽车库，地下二层战时为六级人防。地上一~五层为商场。A、B栋塔楼为6~26层蝶形平面的高层住宅，房屋高度89.1米，包括局部突出在内，建筑总高度106.1米。C栋塔楼为6~28层大空间办公室，房屋高度99.6米。包括局部突出在内，建筑总高度118.800米。五层商场总面积为26745平方米，总建筑面积100010平方米。
因房屋总长度远超过钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距55米的限值，为此设二道抗震缝将房屋分为三段，形成三个结构单元。即A、B栋高层为大底盘、双塔楼；C栋为独立带裙房的框架剪力墙结构高层建筑；其余为框架结构。建筑抗震设防类别均为乙类，场地类别为Ⅱ类。基础采用钢筋混凝土平板式筏形基础，底板厚度1600mm（住宅部分）、1800mm（办公部分），持力层为强风化砂岩，地基承载力标准值400Kpa，压缩模量Es=12~17Mpa.。本建筑的结构安全等级为一级，设计基准期为50年。本文以A、B栋为论及对象。
1、结构布置特点
A、B栋高层为满足上部住宅建筑的舒适性、规则性要求（即住宅室内无柱角）及下部五层商场大空间的使用要求，采用五层大底盘双塔楼框支剪力墙结构，在五~六层中间利用设备层做转换层，采用梁式转换，转换层设置标高为23米。高宽比为3.22，长宽比为4.13，转换层上下剪切刚度比值γ=1.395。
1、房屋高度超限
A、B栋高层房屋高度为89.1米，超过了《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》（JGJ3-91）中规定的框支剪力墙结构8度区适用高度80米的限值。
2、采用双塔楼联体结构，质量、刚度分布不均匀，竖向不规则。
3、高位转换：
在五~六层之间利用设备层做转换层，标高23米。超过8度区转换层宜控制在3层以下的限制。
4、由于住宅建筑平面的要求，局部存在二次转换。
5、由于商场使用功能的限制，A、B栋塔楼的落地剪力墙数量偏少，且大都布置在商场后部，主体结构与大底盘中心的偏心矩与底盘尺寸之比大于0.2。
6、6~26层住宅部分在剪力墙局部开设角窗。
2、构造措施
经我院多次分析论证，认为其主要不利因素为：框支剪力墙结构在转换层以下，支撑框架与落地剪力墙并存，形成了“支撑框架—剪力墙“体系。此中，支撑框架是一个薄弱环节。这种结构体系，在高位转换时，由于在转换层附近的刚度、内力和传力途径发生突变，易形成薄弱层，对抗震不利。同时，支撑框架柱要直接承担上部传来的重力荷载，直接承担其上剪力墙由于倾覆力矩产生的轴力，要直接承担不可能依靠楼板全部间接传力给落地剪力墙而有一部分直接传来的地震水平剪力。这样使得转换层以下支撑框架柱的内力远大于计算分析结果。对此采取以下措施：
1、在塔楼范围内五层以下框支部分采用钢骨混凝土柱，钢筋混凝土梁混合结构（钢骨混凝土柱共48个）。作为解决高位转换和高度超限的一项重要措施。
2、A、B栋塔楼的裙楼楼屋面板，在塔楼高振型的影响下，承受较大反复作用下的纵向拉压力及横向剪力，受力十分复杂。同时，由于建筑使用功能的要求，在裙楼中部开设大洞以便设置电梯，对楼板削弱较大。针对这一不利因素，在设计中采用了加强开大洞处楼板四周梁的断面及配筋，加大楼板厚度，增设斜筋的措施。
3、由于上部住宅为蝶形平面，在转换层个别部位出现了二次转换梁。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第10.2.10条的规定：转换层上部的竖向抗侧力构件（墙、柱）宜直接落在转换层的主结构上。当结构竖向布置复杂，框支主梁承托剪力墙并承托转换次梁及其上剪力墙时，应进行应力分析，按应力校核配筋，并加强配筋构造措施。B级高度框支剪力墙高层建筑的结构转换层，不宜采用框支主、次梁方案。针对这一不利因素，我们采取了加强框支主梁的配筋构造措施，并在框支主梁的下部配筋区设置钢梁的措施。
4、在住宅部分开设角窗，削弱了剪力墙结构体系的整体性，对其抗震性能带来了不利影响，改变了剪力墙与框支梁之间的传力方式。针对这一不利因素，我们决定从受力计算和构造措施两方面予以加强处理。
3、计算结果分析
3.1、总体计算结果
1、计算软件：
采用中国建筑科学研究院的PKPM系列中的TAT（多层及高层建筑结构三维分析与设计软件），SATWE（多、高层建筑结构空间有限元分析与设计软件）两种不同程序分别进行对比计算，其总体计算结果接近。下面列出TAT、SATWE的计算结果。地震影响系数采用《建筑抗震设计规范》GBJ11-89中的数值：多遇地震0.16，罕遇地震0.9，阻尼比取0.05
2、设计参数：
地震烈度8度；场地土类别Ⅱ类；抗震等级框架、剪力墙均为一级；楼层自由度数：每个塔楼每层3个自由度（两个平动，一个扭转）；地震作用按侧刚分析模型考虑扭转耦连，用18个振型计算，固定端取在±0.000处。
3、结构基本周期：
SATWE结果：T1=1.3611T2=1.3455T3=1.2611
T4=1.1075T5=1.0510T6=1.0458
（仅列出前六个振型）
TAT结果：T1=1.5046T2=1.4899T3=1.3669
T4=1.2368T5=1.1506T6=1.0749
(仅列出前六个振型)
4、地震作用下的底层水平地震剪力系数：
SATWE结果：Qox/G=4.44%Qoy/G=4.35%
TAT结果：Qox/G=4.08%Qoy/G=4.08%
5、地震作用下按弹性方法计算的最大层间位移与层高比值：
SATWE结果：Ux/h=1/2262Uy/h=1/2187
TAT结果：Ux/h=1/1573Uy/h=1/1583
6、地震作用下按弹性方法计算的最大顶点位移与总高比值：
SATWE结果：Ux/H=1/3021Ux/H=1/2649
TAT结果：Ux/H=1/2428Ux/H=1/2373
7、结构振型曲线及时程分析的部分图形
3.2、计算结果分析
根据以上计算结果来看，两种计算结果接近。下面以SATWE程序为主进行分析：
1、自振周期在合理范围之内，结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.9，满足规范要求。
2、振型曲线光滑符合规律。
3、底层剪重比>3.2%,满足规范要求。
4、最大层间位移和顶点位移<1/1000，满足规范要求。从最大楼层位移曲线可以看出，五层以下较缓，而转换层以上较陡，说明底盘刚度比塔楼刚度小。
5、分析表明，时程分析的最大位移均不超过反应谱法计算的位移值，y向楼层剪力，X、Y向楼层弯矩均不超过反应谱法计算的楼层剪力及楼层弯矩，仅X向楼层剪力TAF-2波大于反应谱法，但三个波的平均值仍小于反映谱法楼层剪力。动力时程分析复核结果表明，不需要调整个楼层构件的内力和断面配筋。
3.3、局部计算及构造处理
1、框支梁：采用SATWE程序中的框支剪力墙有限元分析程序进行计算，并进行应力分析。同时，加强框支梁的配筋构造措施，为避免框支梁钢筋过密，在框支主梁的下部配筋区加设一根580mm高的钢梁。
2、角窗：整体计算时，角窗上部墙体按双悬臂梁进行计算。配筋设计时同时满足剪力墙连梁的要求。同时，加强角窗周围的暗柱及连梁的配筋，边墙剪力墙加墙垛，角窗部分楼板加斜筋。
3、钢骨柱的计算：首先，确定钢骨的截面形式，预定钢骨柱的钢骨含钢率，带入SATWE程序中进行整体计算，并根据计算结果调整含钢率。有关钢骨柱的构造及具体做法见下面的详细介绍。
4、钢骨混凝土结构设计前的准备工作
采用钢骨混凝土是解决超限问题的重大技术措施，也是本次设计的重要组成部分，在我省也是首次采用。在本次设计中，钢骨柱采用的是实腹式十字型钢，钢骨梁采用的是工字型钢。在钢骨混凝土结构设计中需要注意的几个问题如下：
4.1、钢骨的含钢率：
关于钢骨混凝土构件的最小和最大含钢率，目前没有统一的认识，但当钢骨含钢率小于2%时，可以采用钢筋混凝土构件，而没有必要采用钢骨混凝土构件。当钢骨含钢率太大时，钢骨与混凝土不能有效地共同工作，混凝土的作用不能完全发挥，且混凝土浇注施工有困难。因此，在冶金部行业标准《钢骨混凝土结构设计规程》YB9082-97中将钢骨含钢率定为2%~15%。一般说来，较为合理的含钢率为5%~8%。另在建设部行业标准《型钢混凝土组合结构技术规程》JGJ138-2001中定为4%~10%。在中广大厦钢骨混凝土柱的设计中，考虑到建设单位尽量节约钢材，节省资金的要求，经专家委员会认可，钢骨柱的含钢率确定为3.5%。
4.2、钢骨的宽厚比：
钢板的厚度不宜小于6mm，一般为翼缘板20mm以上，腹板16mm以上，但当钢板厚度大于36mm时，钢材的厚度方向的断面收缩率应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB5313中的Z15级的规定。这是因为厚度较大的钢板在轧制过程中存在各向异性，由于在焊缝附近常形成约束，焊接时容易引起层状撕裂，焊接质量不易保证。钢骨的宽厚比应满足规范的要求。
4.3、钢骨的混凝土保护层厚度：
根据规范规定，对钢骨柱，混凝土最小保护层厚度不宜小于120mm，对钢骨梁则不宜小于100mm。
4.4、要重视钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁在构造连接上的配合协调问题。
5、钢骨的制作与构造措施
5.1、钢骨的制作
钢骨的制作必须采用机械加工，并宜由钢结构制作厂家承担。型钢的切割、焊接、运输、吊装、探伤检验应符合现行国家标准《钢结构工程施工及验收规范》GB50205、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81、《钢结构工程质量检验评定标准》GB50221的规定，钢材、焊接材料、螺栓等应有质量证明书，质量应符合国家有关规范的规定。焊接前应将构件焊接面除油、除锈，焊工应持证上岗。施工中应确保施工现场型钢柱拼接和梁柱节点连接的焊接质量，型钢钢板的制孔，应采用工厂车床制孔，严禁现场用氧气切割开孔，在钢骨制作完成后，建设单位不可随意变更，以免引起孔位改变造成施工困难。
5.2、钢骨混凝土中设置抗剪拴钉的要求
钢骨混凝土与钢筋混凝土结构的显著区别之一是型钢与混凝土的粘结力远远小于钢筋与混凝土的粘结力。根据国内外的试验，大约只相当于光面钢筋粘结力的45%。因此，在钢筋混凝土结构中认为钢筋与混凝土是共同工作的，直至构件破坏。而在钢骨混凝土中，由于粘结滑移的存在，将影响到构件的破坏形态、计算假定、构件承载能力及刚度、裂缝。通常可用两种方法解决，一是在构件上另设剪切连接件(栓钉)，并按照计算确定其数量，即滑移面上的剪力全由剪切连接件承担，称为完全剪力连接。这样可以认为型钢与混凝土完全共同工作。另一种方法是在计算中考虑粘结滑移对承载力的影响，同时在型钢的一定部位：如（1）柱脚及柱脚向上一层范围内；（2）与框架梁连接的牛腿的上、下翼缘处；（3）结构过渡层范围内的钢骨翼缘处加设抗剪栓钉作为构造要求。构件中设置的栓钉应符合国家现行标准《园柱头焊钉》GB10433的规定，栓钉直径一般为Ø19,长度不宜小于4倍栓钉直径，间距不宜小于6倍栓钉直径，且不宜大于200mm。并采用特制的设钉枪进行焊接，焊接质量应满足规范要求。
5.3、钢骨的拼接
钢骨柱的长度应根据钢材的生产和运输长度限制及建筑物层高综合考虑，一般每三层为一根，其工地拼接接头宜设于框架梁顶面以上1~3m处。钢骨柱的工地拼接一般有三种形式：（1）全焊接连接；（2）全螺栓连接；（3）栓、焊混合连接。设计施工中多采用第三种形式，即钢骨柱翼缘采用全溶透的剖口对接焊缝连接，腹板采用摩擦型高强度螺栓连接。中广大厦设计中的钢骨工地拼接采用第三种形式。
5.4、钢骨柱的柱脚构造
1、钢骨柱的柱脚分为埋入式和非埋入式两种，在抗震区宜采用埋入式柱脚，柱脚钢骨的混凝土最小保护层厚度为：中间柱：不得小于180mm，边柱和角柱：不得小于250mm。
2、钢骨柱埋入式柱脚的埋入深度不应小于3倍型钢柱截面高度，在注脚部位和柱脚向上一层的范围内，钢骨柱翼缘外侧设置栓钉，栓钉直径不小于Ø19，间距不大于200mm,且栓钉至翼缘板边缘的距离大于50mm。
3、在中广大厦的钢骨设计中，由于建筑物嵌固端取在±0.000米处，为保证地下一层汽车库的使用功能，经多次反复研究、讨论，最终确定了底层框架梁水平、垂直加腋，钢骨伸入框架柱内长度为1.5m，下部与钢筋混凝土柱柱心钢筋焊接。在施工过程中，施工单位提出，钢骨注脚放在半层柱上施工有困难，施工质量无法保证。后经施工单位、设计单位、制作单位及建设单位多次研究，决定在钢骨柱柱脚底部另设格构式支架，将支架一延伸至地下一层底板（支架必须保证拉力传递），比上述方法容易施工，加快了施工进度。经实践证明在今后的设计中若遇到同类问题，宜将钢骨直接伸入地下一层，这样即满足了埋入式柱脚的埋深问题，又取消了底层梁加腋的施工工序、支架的制作安装工序，节省了时间，施工质量较易保证。
5.5、钢骨柱的节点构造
框架梁、柱节点核心区是结构受力的关键部位，设计时应保证传力明确，安全可靠，施工方便，节点核心区不允许有过大的变形。
在钢骨混凝土结构中，梁、柱节点包括以下几种形式：（1）钢骨混凝土梁—钢骨混凝土柱的连接；（2）钢梁—钢骨混凝土柱的连接；（3）钢筋混凝土梁—钢骨混凝土柱的连接。在中广大厦设计中我们遇到的是第三种情况。
规范规定，节点区钢骨部分的连接构造应与钢结构的节点连接相一致，在柱钢骨的钢牛腿翼缘水平位置处应设置加劲肋，其构造应便于混凝土浇灌，并保证混凝土密实。柱中钢骨和主筋的布置应为梁中主筋贯穿留出通道，梁中主筋不应穿过钢骨翼缘，也不得与柱中钢骨直接焊接，钢骨腹板部分设置钢筋贯穿孔时，截面缺损率不宜超过腹板面积的25%。
根据规范要求，在中广大厦钢骨设计中，我们采用的方法是：在钢筋混凝土梁与钢骨柱连接的梁端，设置一段工字型钢梁（牛腿），钢梁的高度由钢筋混凝土梁高决定，一般为钢筋混凝土梁高的0.7倍以上，钢筋混凝土梁内钢筋的一部分与钢牛腿焊接或搭接，钢牛腿的长度应满足梁内钢筋内力传递要求。因钢骨柱主筋穿过钢牛腿翼缘，钢牛腿强度有所削弱，因此梁内钢筋焊接或搭接长度应从牛腿根部起算。在实际施工中，由于钢牛腿长度较长，运输有困难，钢牛腿的长度均取满足梁内主筋焊接长度要求。在钢牛腿的上、下翼缘上设置栓钉，栓钉的直径为Ø19，间距200mm，从框架梁梁端至钢梁（牛腿）端部以外2倍梁高范围内为框架梁端箍筋加密区，梁内主筋保证有不少于1/3主筋面积穿过钢骨连续配置。
为方便钢骨的工厂化制作，钢骨混凝土结构与普通钢筋混凝土结构设计中不同且难度最大的是：
（1）需确定钢骨柱中每根钢筋的准确位置；
（2）根据钢骨这种型钢翼缘的宽度确定框架梁的宽度；
（3）确定框架梁中每根钢筋的位置；
（4）根据柱梁钢筋的位置确定钢骨穿孔的位置；
（5）钢骨中穿钢筋的孔径由钢筋直径确定，一般比钢筋直径大4~6mm；
（6）,钢骨中纵横两方向穿钢筋孔的位置至少应错开一个孔径。
5.6、钢骨的柱顶构造
根据规范规定，但结构下部采用钢骨混凝土柱、上部采用钢筋混凝土柱时，其间应设置过渡层。在本次设计中，过渡层设置在转换层中，柱顶加设一块25厚柱顶锚固板。但在实际施工过程中，转换大梁配筋较多，柱顶锚固板直接影响转换大梁钢筋的锚固，经多方研究，取消了柱顶锚固板，为转换大梁的顺利施工创造了条件。
6、经济比较
未采用钢骨混凝土柱前，框支柱截面尺寸为1300X1300mm,上部住宅为6~25层。采用钢骨混凝土柱后，框支柱截面尺寸为1100X1100mm,上部住宅为6~26层，框支柱截面面积减少了30%左右，住宅面积增加了1860平方米。
在整个建筑中，共使用型钢650吨，型钢的材料、制作、安装综合预算价约为6500元/吨，减去缩小柱截面及减少钢筋面积的费用后，增加费用257.63万元，柱截面缩小后商场部分增加使用面积115.2平方米，按20000元/平方米计算，增加收益230.4万元。增加住宅面积增加收益372万元（1860平方米，按2000元/平方米计算），变更后增加净收益352.77万元。
由此可以看出，采用钢骨混凝土结构既可满足设计要求，又能为建设单位增加经济效益，为在高层建筑设计中解决超限问题提供了可靠途经。是一种值得推广的良好的结构体系。
第4篇
关键词：高层建筑；预应力；混凝土板式；转换层结构；设计
现代社会经济不断发展进步，社会群体对高层建筑工程的设计效果以及建设质量也提出了更高的要求，预应力混凝土板式转换层结构作为高层建筑中的重要组成部分，受到社会的高度重视。为进一步满足用户的多元需求，促进高层建筑实际功能的有效发挥，应当充分做好预应力混凝土板式转换层结构设计工作，以保证建筑的整体性，进一步改善高层建筑整体设计效果。
1预应力混凝土板式转换层结构的优点
一是预应力混凝土板式转换层结构能够在一定程度上改善建筑整体结构抗裂性能，提高高层建筑整体质量。通过研究可知，在采用预应力混凝土板式转换层结构后，高层建筑转换层结构的抗裂性得到明显改善，裂缝发生的几率明显降低，为高层建筑质量控制打下良好的基础。二是预应力混凝土板式转换层结构能有效改善转换层结构的抗冲切能力，且便于施工操作，一定程度上降低了施工难度。三是预应力混凝土板式转换层结构能够促进混凝土板中内部压力均匀分布，便于高层建筑建设过程中对不同体积的混凝土内部收缩拉力进行科学化控制，减少混凝土内部裂缝发生几率，切实提高了混凝土浇筑质量，提高转换层抗震性能，确保高层建筑的使用功能得到最大程度的发挥。
2预应力混凝土板式转换层结构的设计原则与设计方法
2.1设计原则
在高层建筑预应力混凝土板式转换层结构设计过程中，应当充分考虑高层建筑功能需求，对混凝土板式转换层结构进行灵活布置，调整好上下剪切刚度，确保其满足设计要求，对转换层结构设计质量进行科学化控制。在基础上应当依照建筑物高度方向设置转换层结构，将其分为三种布置形式，分别是分段布置、间隔布置以及在建筑物顶部设置。在预应力混凝土板式转换层结构设计过程中，应当结合工程项目的实际情况在上述布置方式中加以合理选取，依据实际情况进行合理选择，最大程度上避免高层建筑物出现整体刚度不足而影响转换层结构稳定性的情况。在设计中应当遵循一定设计原则，确保转换层与加强层和设备层共同设置，从而全面提高预应力混凝土板式转换层结构设计水平。
2.2设计方法
2.2.1设计计算。首先对预应力混凝土板式转换层结构参数进行计算分析，根据计算结果，适宜将其设置在转换层的下面，同时可以采用等效交叉梁系方法计算实体厚板，一般情况下等效交叉梁单侧宽度小于板厚，一般为两个支承距离的一半。其次应对厚板的具体荷载进行计算，按照实际柱、墙，将支座的各项参数输入即可。再次由于三维单元计算方法精度较高，时间相对较短，所以采用此种方式对厚板的局部参数进行计算，在计算过程中，其主要形式为直角合格，所以还需要绘制网格，绘制过程中，应保证网格的长、宽、高的量级相同，并对尺寸相近的单元进行模式划分。
2.2.2结构平面布置。转换层结构形式有很多种，包括板式转换层、梁式转换层、箱式转换层以及桁架式转换层等等，在结构平面布置过程中，应根据建筑工程的实际情况，合理选择转换层结构形式。在所有转换层结构中，板式结构层具有结构布置简单、灵活等，缺点在于板的自重较大、材料消耗大；梁式转换层有点在于施工简单、传力明显，缺点在于空间受力复杂、高度受到限制等；箱式转换层的优点在于刚度大、整体工作效果好，缺点在于施工较为复杂、施工成本较高；桁架式转换层弯矩、剪力相对较小，缺点在于施工复杂。因此通过对不同转换层结构形式的分析，结合工程实际情况，采取板式转换层结构形式。
2.2.3结构竖向布置。对于结构竖向布置，关键在于控制好建筑的侧向刚度，应遵循下大上小的原则，并严格控制转换层上下等效侧向刚度比。在设计过程中，应对转换层的上部和下部分别进行强化和弱化，为达到这一目的，其具体做法如下：对于转换层下部结构，如剪力墙、核心筒部分，应增加其厚度，同时在条件允许的情况下，应使其底部剪力墙不开洞；采取有效措施，提高底部柱的强度等级，与此同时剪力墙的强度也应有所提高。
3高层建筑预应力混凝土板式转换层结构设计的要点
3.1转换层下部区域结构的刚度分布。在预应力混凝土板式转换层结构设计过程中，下部区域结构的刚度分布是转换层结构设计中的重点内容，一旦设计刚度较大，会导致地震反应发生，结构竖向刚度急速膨胀，使得转换层上下受力不均衡，严重影响转换层结构稳定性与经济性。一旦刚度过小，在沉降差作用下会产生次应力，导致配筋增加。此种情况下，为切实提高高层建筑预应力混凝土板式转换层结构设计要点，应当充分做好转换层下部区域结构的刚度分布，充分考虑竖向刚度变化情况，并全面衡量抗震设计相关内容，确保转换层主体结构剪切刚度满足高层建筑相关技术标准，通过提高混凝土强度或增加剪力墙等方式来保证刚度分布的均匀性。应当注意的是，在转换层下部区域结构刚度分布中，应当高度重视筒体安全设计等相关工作，切实提高高层建筑的抗震性能。尤其是剪力墙的运用应当保证刚度均衡，最大程度上避免建筑物变形而影响高层建筑结构稳定性。3.2剪力墙作用于结构上下部分的刚度传输。在预应力混凝土板式转换层结构设计中，为促进不同结构之间内力的有序传递，应当在结构上部对刚度分布进行科学化控制，通过减少剪力墙的方式缩短墙肢，从而促进刚度顺利传输。与此同时，应当适度增大下部刚度，在确定剪力墙数量后对其进行优化布置，保证对称分布，从而促进刚度传输的均匀性和有效性。3.3合理确定转换层结构的刚度值。在进行转换层结构设计的时候，一个重要的值就是转换层结构的刚度值。一旦出现刚度超标的现象，地震反应就会出现，竖向刚度会急剧增大，使得上下层不利于受力和均衡性，另外，材料的需要增加，经济上比较不合理。如果转换层的刚度较小，那么竖向构件之间会出现沉降差，在结构与构件之间形成次应力。此时，就要选择合适的次梁截面尺寸，保证其刚度达标。
总而言之，预应力混凝土板式转换层结构在高层建筑设计中的合理应用，能够在一定程度上改善结构性能，从整体上提高高层建筑设计效果。为保证预应力混凝土板式转换层结构设计的合理性，应当结合高层建筑工程项目的实际特点开展综合分析，掌握好设计要点，对转换层相关参数进行合理计算，全面提高高层建筑预应力混凝土板式转换层结构设计水平，推动高层建筑行业的稳定健康发展。
作者:张晓妍 单位:大庆市规划建筑设计研究院
参考文献
第5篇
在水利工程建筑中，混凝土结构
的优化设计是一项难度比较大的工作，除了考虑混凝土自身的一些问题以外，还需要考虑工程的地形地貌条件，制定出一套可行性方案，进而进行结构的优化布局，在结构优化的过程中要特别注意围岩的稳定性等问题。
1.1水工混凝土的材料问题
在水利工程建设中混凝土材料的配比是否合理可能会影响混凝土的质量，比如孔洞、麻面、气泡等质量问题。混凝土的结构一般是由水泥、碎石、砂等材料构成，水泥的质量影响混凝土的结构强度。如果原材料的配比设计不合理，则在搅拌的过程中，混凝土拌和物严重离析，混凝土料干硬，入仓混凝土料架空或骨料集中，混凝土摊铺料太厚，漏振等，混凝土就非常容易出现孔洞，进而影响混凝土结构的质量。
1.2在工程建筑中准备工作不细致
水利工程建设是一项复杂的工作，在建设前，必须对结构区域内的水文条件、地址状况等做充分的了解。在实际工作中，往往因为施工状况复杂，工作人员在工作中不够认真、细致，而出现很多问题。有些水利工程的洞壁围岩应力和变形较大，岩体的不稳定比较突出，再加上混凝土结构岔管形态复杂，很容易出现地应力集中、衬砌开裂现象，而破坏混凝土结构。
1.3岔管设计不合理
在水利工程建设中，混凝土结构设计的岔管设计也是一向比较复杂的工程设计，对施工技术的要求比较高。一般情况下，岔管的结构比较多，在设计时要注重其合理性，尽量选择合适的岔管方式和材料，以免造成水利工程的后期开裂与损坏。在岔管设计方面，虽然有比较可行的研究方案，但是复杂的实际状况还是会影响混凝土结构变形和受理特征，影响计算的准确度，应加强施工期监测与信息反馈。2.4混凝土衬砌渗漏问题在水利工程中，混凝土的衬砌渗漏问题也非常突出，产生这种状况的原因有很多，首先考虑基础地基问题，如果地基不稳定，没有按照工程要求进行设计，必然会造成衬砌裂缝渗漏，从而导致工程衬砌发生沉陷，渠道衬砌工程出现渗漏。
2.水利工程中混凝土结构的优化设计
水利工程建设中对混凝土的结构设计要求比较高，要求其有较好的抗渗性和整体性。在施工过程中注意结构设计中的关键性技术，防止混凝土结构质量问题的出现，确保工程建设的质量要求。
2.1混凝土裂缝的控制
在水利工程混凝土结构设计中，裂缝控制是其重要控制内容，在混凝土的结构设计中，除了要控制好混凝土的承载力以外，还要严格控制裂缝的出现，把裂缝控制在允许的范围之内。而裂缝的控制需要根据工程环境情况、荷载性质、水压力的变化情况等参数来确定。在现代水利工程中，裂缝的控制适合用于一些弯拉构件方面，而水工建筑中一般使用非常规的杆件，所以要特别注意控制好混凝土的裂缝宽度。裂缝的设定一般根据钢筋混凝土构件的裂性评估进行，根据其断面作用力变化情况，制定裂纹开度标准。另外还要考虑在实际使用中，钢筋与混凝土的极限状态。
2.2合理配置混凝土原料
混凝土的原料配置是保障混凝土质量的关键步骤，合理的配置混凝土原料，能有效的防止混凝土气泡、孔洞、麻面的出现。首先为了防止气泡的出现，在施工的过程中可以采用细度模数2.0—3.0范围的天然砂或人工砂，严格按照混凝土配合比施工，合理控制外加剂的掺入量，做好混凝土的摊铺、振捣等，每层的混凝土铺设厚度控制在30-50cm范围内，振捣时注意缓慢拔出振捣帮，防止气泡的生成；为了防止混凝土孔洞的出现，在进行混凝土的搅拌时，要注意均匀搅拌，混凝土的和易性好，分层摊铺，振捣均匀，模板支撑要牢固。如果出现孔洞，要及时将孔洞部分的松散物处理干净，用细石混凝土填塞处理；对于混凝土结构露筋现象的预防，在安装钢筋时要找准位置，焊接牢固，混凝土的保护层垫块要均匀牢固，禁止随意搬动、踩踏。如果出现露筋，要及时清除干净外露钢筋上的锈斑，抹平压光，覆盖养护，用浇灌技术把混凝土加厚处理。
2.3围岩结构稳定性的优化设计
在水利工程中，衬砌方式与布局的深度影响着混凝土结构的优劣，在设计混凝土衬砌时需要注意围岩承担水压力的能力。所以，混凝土的结构优化，首先要解决围岩水压承载力问题。在围岩结构中，首先要确定其最小覆盖厚度，如果围岩厚度不足，容易造成事故的发生，导致工程大量渗水。最小厚度的测量要根据平缓地表面和陡坡地表面上台准则确定。围岩只有具有足够的承载力，才能采用不衬砌、限裂或非限裂混凝土衬砌的方法。
2.4衬砌设计的优化
衬砌方式的选择要根据实际设计需求与围岩承载压力进行确定，在混凝土的结构设计中，衬砌的类型比较多，但从设计方面来说可以分为开裂衬砌与抗裂衬砌两部分。根据具体的工程要求，比较分析不同的衬砌方案，选择最为合适的方案进行施工。选择好衬砌方式以后，对钢筋混凝土衬砌与围岩联合作用进行模拟，形成一个二次应力场，在此基础上进行钢筋混凝土的支护，分析衬砌的变形、裂缝出现问题，进行岔管衬砌布局，尽量减少衬砌的配筋量，以便使其更好的应用于水利工程的建设中。
2.5混凝土的湿温度计算
第6篇
自改革开放以来，我国的混凝土施工技术不断提高，混凝土材料的研究与开发也得到了迅速发展。当前混凝土结构的应用十分广泛，不管是陆地还是海洋工程中都可以看到它的身影，混凝土的普遍应用也可以看做时展的印记。虽然目前在建筑行业中钢结构迅速兴起，但是由于其存在一些尚未解决的问题，混凝土依然是建筑施工中应用最多的一种形式。在当前我国钢结构施工水平相对偏低的情况下，混凝土几乎霸占了大部分地区的建筑市场。随着我国建筑施工技术的不断发展，混凝土逐渐成为建筑工程中十分重要的结构材料。但当前在建筑行业的实际应用中，混凝土在结构与设计方面依然存在一些问题，表现为混凝土结构的设计不尽完善、设计技术水平有限等。一些设计人员在混凝土结构设计中无法把握整体性，这就导致很多大型建筑物由于混凝土设计不当而引发意外事故。例如，被称为亚洲第一的宁波独塔斜拉桥，由于混凝土设计问题引发桥裂；某市投入巨资建造的高速公路通车后，不到三个月的时间就在不同部位发现裂纹与凹槽等。这些大型工程由于结构设计不合理，进而形成“豆腐渣”工程，这不仅浪费了大量人力、财力与物力，对正常的社会秩序也造成严重影响。在建筑工程中混凝土结构的设计十分关键，建筑工程的设计是否科学合理，直接关系到工程使用安全。
2建筑结构混凝土设计的主要原则
2.1把握侧向力在混凝土结构设计过程中，侧向力对建筑物结构的形变、内力有直接影响，同时与建筑项目的工程造价密切相关。侧向力主要是指水平地震作用以及风的作用，不管是高层还是低层建筑，都需要承受自重、雪载等垂直荷载的作用，并且需要承受风力、地震等水平力。对于低层混凝土结构，其在水平荷载的影响下位移以及内力较小，这个时候几乎可以忽略不计。而在多层建筑结构中，由于受到的水平荷载作用逐渐增强，这个时候水平荷载等就成为最重要的影响因素之一，需要作为主要控制点。
2.2要求较好的延性与低层建筑相比，高层建筑的内部结构更为柔和，在地震等水平力的作用下变形更大。建筑物的抗震能力与建筑结构的变形能力以及承载力这两个因素密切相关。在进入塑形阶段后，为了保障建筑物具有较好的变形能力，避免高层建筑在大的地震中倒塌，就需要在符合混凝土结构刚性的前提下，运用科学合理的混凝土设计理念，并通过完善的构造措施，来提高整个建筑结构的变形能力，尤其需要注意建筑物的薄弱部位，保障整个结构有很好的延性。因此，在混凝土结构设计时应该综合考虑多方面的因素，保障设计的科学合理，让其具有良好的强度以及延性。
2.3要求合适的刚度目前高层建筑越来越多，随着高度的增加建筑物的侧向位移也将逐渐增加。因此，在高层建筑的混凝土结构设计过程中，不仅需要保障混凝土结构良好的强度，也应该保障其具有合适的刚度，混凝土结构的自振频率等应该符合要求，在水平力的作用下结构的层位移也应该控制在适宜的范围内。
2.4整体性原则建筑结构混凝土的总体设计原则，就是要求建筑物的每个组成部分形成一个整体，并对整体的结构以及功能等进行全面分析研究，保障整体与部分之间相互制约、相互依存，进而实现建筑结构系统的正常运作。
3建筑结构混凝土设计的关键点
3.1混凝土结构的耐久性设计混凝土自身的质量与混凝土结构的耐久性有直接关系，在设计过程中改变混凝土的密度，并对混凝土的渗透压等进行调节，就可以有效减缓混凝土被侵蚀的速度，同时混凝土的耐久性与混凝土的水灰比、强度等级等因素也有关系。在混凝土的实际应用中，氯离子对其中的钢材具有很强的腐蚀性，因此应该根据工程所处环境的不同，注意控制环境中氯离子的浓度。同时由于混凝土中含有大量碱性骨料，如果建筑工程所处的环境比较潮湿，混凝土结构内部的活性离子与碱会发生反应，这样容易导致混凝土出现裂缝，进而加快混凝土被侵蚀的速度。如果混凝土出现的裂缝较大，在裂缝内部也可能出现腐蚀性物质，并导致混凝土中的钢材被腐蚀。上述这些因素均会导致钢筋的腐蚀速率加快，导致混凝土的保护层裂开并剥落，出现锈蚀后钢筋的接触面积会逐渐减少，这也导致混凝土结构的承载力逐渐降低。另一方面钢筋出现锈蚀后，其抗滑能力会逐渐下降，也给建筑结构埋下了安全隐患。因此，在建筑结构混凝土设计过程中需要综合考虑承载力问题，避免出现混凝土的脆性破坏。由此可见，对混凝土的耐久性进行深入研究尤为重要。
3.2混凝土结构的抗震性设计发生地震后建筑物的两个主体力量间将发生分配，因此在混凝土设计时需要考虑到建筑物主体结构在不同时期刚度的变化情况，对于钢筋混凝土材料，设计时可以选择混凝土剪力墙作为建筑的主体结构，并将钢筋混凝土作为建筑物的一个主要抗侧应力结构。如果出现往复式地震，处于塑性阶段的建筑物会出现墙体裂缝，这个时候结构的刚度将迅速下降，而刚度出现退化会导致框架的剪应力增加。一般来说，建筑物钢筋混凝土框架结构的弹性形变较大，比混凝土墙体的弹性好的多。在遇到较大的地震时，尽管建筑物的抗震能力比塑性阶段低，其中的钢筋混凝土框架会吸收大部分弯矩与水平剪应力。因此，为了保障建筑结构的基本“裂缝”需求，同时把握钢筋混凝土框架的水平部分，有效提高建筑物地基的承载能力，就需要应用相应的工艺措施让混凝土结构具有较高的变形能力，以此保障建筑物具有较好的抗震性。
3.3遵循强柱弱梁的理念在混凝土结构设计时遵循强柱弱梁的理念，在出现地震作用时，如果只是梁被破坏，并不会影响建筑物的整体运作，可能只是部分结构失去工作能力，但如果柱被破坏，那么整个建筑物将会倒塌。因此，柱的作用是十分关键的。近年来，我国发生了多处地震，设计人员应该注意对建筑结构的抗震设计。首先，在设计过程中对柱的轴压比加强控制。根据相关工程的统计数据，柱的轴压比一般需要控制在0.9%以下。同时需要加强柱截面、边柱的强度，并对柱进行加密箍筋设计，保障配筋率在1%以上。
4结语
第7篇
关键词：钢筋混凝土高层结构；结构设计；剪力墙
中图分类号：tu37 文献标识码：a
随着改革开放以来我国国民经济整体的迅速发展，国内各个行业都得到了巨大的发展，整体的行业水平稳步提高，其中，建筑行业的提升水平是比较快的，建筑行业的发展带来了建筑形式，建筑技术，建筑材料等的多元化变革，其中钢筋混凝土因为安全系数高，抗震性能好等诸多优点而使用广泛，其中高层建筑发展更为迅速，设计思想也在不断更新，结构体系日趋多样化，建筑平面布置与竖向体型也越来越复杂，这就给高层建筑结构分析和设计提出了更高的要求。如何高效、准确地对高层结构体系进行内力分析，是结构工程师设计高层建筑结构时需要解决的重要课题。本文通过对高层建筑结构设计过程中经常遇到的问题进行分析，为高层建筑结构设计提供计算方法及理论依据。
1 建筑设计
建筑不同于普通商品，尤其是高层建筑，很多因为是地理标志性建筑。什么是高层建筑呢？10层及10层以上或房屋高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他高层民用建筑。在建筑外观上，我们应该多选择一些新颖的建筑样式，同时又要注意其抗震设计、抗风设计等基础要素。但是建筑也不能盲目的标新立异，结构上应该选择规则性强一些的，不论是平面或者立体都应该尽量遵循这个原则。而且建筑在弹性设计上，尽量要满足延展性的需求。这种概念设计的强调是对建筑师的必须要求，建筑设计师一定要重视各种规范规定，千万不要陷入只管设计不管计算的误区。
2 结构设计
2.1 剪力墙底部加强部位墙厚的确定
抗震设计时，剪力墙的底部加强部位包括底部塑性铰范围及其上部的一定范围，其目的是在此范围内采取增加边缘构件箍筋和墙体横向钢筋等必要的抗震加强措施避免脆性的剪切破坏，改善整个结构的抗震性能。《高建筑混凝土结构技术规程》jgj3-2010（下简称《高规》）7.1.4条规定，抗震设计时，一般剪力墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/10和底部两层二者的较大值。部分框支剪力墙结构底部加强部位的高度应符合《高规》10.2.2条的规定，底部加强部位的高度应从地下室顶板算起，当结构计算嵌固端位于地下一层底板或以下时，底部加强部位宜延伸到计算嵌固端。《建筑抗震规范》gb50011（以下简称<抗规》）及《高规》规定了剪力墙底部加强部位墙厚的取值。其中，考虑到高层建筑结构的重要性，《高规》对墙厚的取值规定得更为严格。一般情况下，高层建筑结构底部加强部位的剪力墙截面厚度k取法如下：一、二级抗震等级时取层高或剪力墙无支长度的1/16，并且满足bw≥200mm；三、四级抗震等级时，k取层高或剪力墙无支长度的1/20，并且满足k≥160mm。但对于墙底轴力较小且结构层高相对较高的剪力墙而言。其截面厚度按上述方法取值则显得不是很经济合理。因此具体工程设计时，剪力墙截面厚度bw可适当减小但必须按下式计算墙体的稳定性。
公式中：q为作用于墙顶组合的等效竖向均布荷载设计值；ec为剪力墙混凝土弹性模量；t为剪力墙墙肢截面厚度；lo墙肢计算长度。
2.2 结构的超高问题
在抗震规范与高规中，建筑物的高度控制是非常严格的，而在新规范中这一点重新进行了界定，除了将原来的限制高度设定为a级高度的建筑外，增加了b级高度的建筑。因此，所以在进行设计的时候一定不可以超越其应属范围，b级建筑物就应该控制在b级规定范围之内，一旦超过了，那么无论是设计还是施工都要全部进行重新设定。在现实情况中这类问题曾经出现过，结果导致审查时难以通过。
2.3 短肢剪力墙的设置问题
短肢剪力墙使用虽然具有一定的的作用，但是在使用数量上一定要严格参照规范，《高规》7.1.8规定抗震设计时，高层建筑结构不应全部采用短肢剪力墙，b级高度高层建筑以及抗震设防度为9度的a级高度层建筑，不宜布置短
肢剪力墙，不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。当采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构时，应符合下列规定：（1）在规定的水平地震作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不宜大于结构底部总地震倾覆力矩的50%；（2）房屋适用高度应比本规程表3.3.1-1规定的剪力墙结构的最大适用高度适当降低，7度、8度（0.2g）和8度（0.3g）时分别不应大于100m，80m和60m。短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。
2.4 基础设计
在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。由于我国占地面积较广，地质条件相当复杂，作为国家标准，仅仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定。因此，作为建立在国家标准之下的地方标准，地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确。所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规范进行深入地学习，以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。
3 计算与分析
3.1 计算模型的选取
对于常规结构，可采用楼板整体平面内无限刚假定模型；对于多塔或错层结构，可采用楼板分块平面内无限刚模型；对于楼板局部开大洞、塔与塔之间上部相连的多塔结构等可采用楼板分块平面内无限刚，并带弹性连接板带模型；而对于楼板开大洞有中庭等共享空间的特殊楼板结构或要求分析精度高的高层结构则可采用弹性楼板模型。
3.2 抗震等级的确定
对常规高层建筑，与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级；对于地下室部分，当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可逐层降低一级，但不低于四级，地下室中超出上部主楼相关范围且无上部结构的部分，其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。
结语
钢筋混凝土高层结构作为现代化城市发展的一种客观成果，引领着我国建筑行业整体的发展水平。在设计方面，钢筋混凝土高层结构一定要充分考虑到各种潜在的因素，既要让建筑漂亮美观大方，也要注意建筑的安全性能，毕竟后者是所有建筑的立足之本。在做好相关工作的基础上，希望我国的建筑水平能迎来更好的发展。
参考文献
[1]jgj3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程[s].
第8篇
关键词：钢筋混凝土；高层结构；结构设计；
中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：
1、高层建筑结构形式分类
1.1 框架结构体系
框架结构体系采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构，并同时承受水平荷载，适用于多层或高度不大的高层建筑。框架结构的布置要注意对称均匀和传力途径直接。传统的楼盖结构布置采用主次梁的作法为主，逐步向扁梁或无梁楼盖发展。框架柱是框架结构的主要竖向承重和抗侧力构件, 以受压应力为主。
1.2 剪力墙结构体系
剪力墙结构体系是利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构体系。剪力墙的间距受楼板构件跨度的限制，一般为3～8 米。因而剪力墙结构适用于要求小房间的住宅、旅馆等建筑。剪力墙一般采用钢筋混凝土材料，可分为全部为现浇的剪力墙,全部用预制墙板装配而成的剪力墙，内墙为现浇、外墙为预制墙板的剪力墙。
1.3 框架——剪力墙结构体系
框架——剪力墙结构是将框架和剪力墙结合在一起而形成的结构形式。它既有框架结构平面布局灵活、适用性强的优点，又有较好的承受水平荷载的能力, 是高层建筑中应用比较广泛的一种结构形式。
1.4 筒体结构
随着建筑物高度的增加，传统的框架结构体系、框架——剪力墙结构体系已不能很好地满足结构在水平荷载作用下强度和刚度的要求。筒体体系在抵抗水平作用方面具有良好的刚度，并能形成较大的使用空间，筒体是由框架和剪力墙结构发展而成。它是由若干片纵横交接的框架或剪刀墙所围成的筒状封闭骨架。
2、结构概念设计应注意的问题
2.1 在结构体系上，应重视结构的选型和平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。结构应具有明确的计算简图和合理的传递地震力途径，结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。
2.2 一般工程都仅进行小震下的弹性设计，通过概念设计和构造措施保证“中震可修，大震不倒”，但没有验算和证实。对抗震设防烈度较高地区的特别重要建筑和超限建筑，审查专家往往会提出更具体的性能化设计目标：（1）中震或大震不屈服设计；（2）中震或大震弹性设计；（3）要求设计单位确保实现“三水准”的设计目标。
2.3 建筑物是应当有个性的，不应当千面一物。基于性能的抗震设计理念的特点是，使抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡，允许按照业主的要求选择不同层次的抗震性能目标作为设计者的设计依据。
2.4 水平地震作用是双向的，结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用，应使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力；结构刚度选择时，虽可考虑场地特征选择结构刚度以减少地震作用效应，但是也要注意控制结构变形的增大，过大的变形将会因P-Δ效应过大而导致结构破坏；结构除需要满足水平方向刚度和抗震能力外，还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转震动的能力。
2.5 在一个独立的结构单元内，应避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位；避免在凹角和端部设置楼、电梯间；减少地震作用下的扭转效应。竖向体型尽量避免外挑，内收也不宜过多、过急，结构刚度、承载力沿房屋高度方向宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱的部位。应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载力。根据具体情况，结构单元之间应遵守牢固连接或有效分离的方法。3、结构选型中常见的问题
3.1 结构规则性的问题
在建筑结构设计中，对于结构规则性的要求现行规范增加了很多的新的规定。比如平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比较的信息以及竖向规则性信息等，并且在新的规范中，采用强制性的规定，所以在高层建筑物结构设计时，应该遵循设计的规范内容，从而可以有效避免施工中要求设计的改变。
3.2 嵌固端的设计问题
目前很多的高层建筑物都有两层或者两层以上的人防和地下室，所以嵌固端可能设置在人防的顶板位置处，也可能设置在地下室顶板的位置处。在设置嵌固端时，建筑师以及结构设计师很容易忽略嵌固端的设置带来的问题，如：嵌固端上下层的刚度、楼板的设计以及上下层抗震等级的统一性以及结构整体计算时嵌固端的位置等一系列的问题[3]，如果在设计中忽略任何一个问题都可能对高层建筑结构造成安全隐患，所以这就要求建筑师以及结构设计师在钢筋混凝土高层结构设计时，注意嵌固端设置的问题。
3.3 短肢剪力墙设计的问题
在钢筋混凝土高层结构设计的规范中，对短肢剪力墙在高层建筑中应用有很多的限制，所以在高层建筑设计中，建筑师以及结构设计师应该尽量少设置或者不设置短肢剪力墙，从而可以有效避免由于设置短肢剪力墙带来的问题。
3.4 结构超高问题
在钢筋混凝土高层结构设计中，对于高层建筑的总高度在抗震规范中有严格的限制，特别是新规范中，除了将原来的限制高度设置为A级高度，增加了B级建筑物的高度，所以在高层结构设计时，应该严格控制建筑物高度，从而可以减少重新设计以及不符合要求等问题，减少对高层结构设计以及工程工期的影响。
4、地基基础设计
在地基基础设计中要注意满足地方性规程的要求。由于我国幅员辽阔，地质条件差异性大，作为国家标准，仅仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定。因此，作为建立在国家标准之下的地方标准，地方性的“地基基础设计规程”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确。所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规程进行深入地学习，以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。
5、计算与分析
5.1 计算模型的选取
对于常规结构，可采用楼板整体平面内无限刚假定模型；对于多塔或错层结构，可采用楼板分块平面内无限刚模型；对于楼板局部开大洞、塔与塔之间上部相连的多塔结构等可采用楼板分块平面内无限刚，并带弹性连接板带模型；而对于楼板开大洞有中庭等共享空间的特殊楼板结构或要求分析精度高的高层结构则可采用弹性楼板模型。
5.2 抗震等级的确定
对常规高层建筑，与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级；对于地下室部分，当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可逐层降低一级，但不低于四级，地下室中超出上部主楼相关范围且无上部结构的部分，其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。
5.3 非结构构件的分析计算
在高层建筑结构设计中，很多的建筑由于对建筑物的功能或者美观要求，会布置一些非主体承重体系内的非结构构件，对于这些构件，特别是对于高层建筑物楼顶的装饰构件，由于地震作用的鞭梢效应比较大，所以在进行分析计算时，应该严格遵守规范中的相关规定，并满足相关抗震措施要求。
结束语
经济的快速发展，使得高层建筑在中国兴起并发展的如火如荼，其建筑手段和设计也变得科技性更强。建筑工程的质量直接关系到人们的生命财产安全，因此，对于这项复杂而科技含量高的工作，如何通过合理的设计使得高层建筑达到高质量的同时也满足人们居住舒适性需求，是每个建筑工作者必须考虑和解决的事情。
参考文献
[1] 王小平. 钢筋混凝土高层结构设计常见问题浅析[J]. 中国高新技术企业. 2009(13)
第9篇
Abstract：Article the concept of durability design of concrete structures, grade, in principle, the influencing factors in the design to do some detailed analysis, and effective measures to enhance the durability of concrete structures
关键词：混凝土结构；耐久性；设计
Keywords: concrete structures; durability; design
中图分类号：TU377 文献标识码： A 文章编号：
一、混凝土耐久性的概念、等级、原则
（一）混凝土耐久性的概念
混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内，在任何一种环境作用下，都不用额外的费用加固处理直接就能保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。混凝土耐久性主要包括：抗冻性、抗渗性、碳化。
（二）混凝土耐久性的等级
1、一级耐久性
主要是针对室内干燥环境下的住宅、办公楼等室内构件来说的，用简单的粉刷或油漆防护就可以，也就是能够满足在规定的使用年限内所要求的年限。
2、二级耐久性
主要是针对露天环境或高温环境下的构件，在规定的使用年限内也存在着个别需要维修的状况，维修采用的方法可能是修补或更替个别构件。
3、三级耐久性
在沿海地带或受冻融作用的环境以及使用除冰盐的结构，在规定的使用年限内需要经常维修的情况。
（三）混凝土的耐久性设计应该遵循的原则
在进行混凝土耐久性设计的过程中，相关的设计人员必须要先明确出这一结构的耐久性目标是什么，也就是设定的使用期限；还要确定出耐久性失效标准是什么。一般情况下，使用期限可以分成四类。对于耐久性失效标准，有多种说法。大多数观点认为：一是以结构性能退化导致结构承载能力降低到承载能力极限状态，称为承载能力耐久性失效标准；另一种说法是由于耐久性能退化使结构产生了变形，从而不能够满足正常使用的基本需求，我们主要是以钢筋锈蚀发展到出现混凝土沿顺筋开裂作为正常使用耐久性失效标准。
二、混凝土结构耐久性的影响因素
（一）混凝土的碱――集料反应
碱――集料反应主要是指混凝土中的碱与集料中活性组分发生的化学反应，进而引起混凝土的膨胀、开裂、甚至破坏。目前，因碱――集料反应不得不拆除大坝、海堤、桥梁的事件并不在少数。混凝土的碱――集料反应必须要具备三个条件：有相当数量的碱、相应的活性集料、水分。避免混凝土的碱――集料反应可以采取以下方法：一是限制混凝土的碱含量；二是避免采用活性集料；三是掺用混合材。（二）混凝土的冻融破坏
当混凝土结构在冰点以下环境中时，混凝土内孔隙中的水将结冰，随之会产生体积膨胀进而形成各种压力。一旦压力达到一定程度时，就会导致混凝土破坏。混凝土的冻融破坏最显著的特征就是表面剥落，甚至在严重时还会露出石子。此外，混凝土的抗冻性能与混凝土内部的孔结构和气泡含量多少有着直接相关，孔小破坏作用就小，封闭的气泡多了，坑冻性也好。影响混凝土抗冻性的因素还有：孔结构、含气量、水灰比、集料的孔隙率、混凝土的饱和度等。
（三）化学侵蚀
一般情况下，可以将化学侵蚀分成淡水腐蚀、碳酸腐蚀、一般酸性水腐蚀、硫酸盐腐蚀等几类。当混凝土结构处于有侵蚀性介质作用的环境中时，就会引起化学反应和物理反应，从而受到侵蚀，引起一系列破坏。当水中溶有一些酸类时，水泥石就受到溶淅和化学溶解双重作用，加速腐蚀；淡水的冲刷，不仅能溶解水泥石中的组分，也可以使水泥石孔隙增加，密实度也随之降低了，造成了对水泥石的严重破坏；碳酸在溶淅水泥石的同时，也影响了水泥石的致密度，同时也降低了水泥水化产物的稳定性。
（四）钢筋的锈蚀
钢筋的锈蚀主要表现为钢筋在外部介质作用下产生的电化反应，生产了铁锈，也造成了混凝土顺筋裂缝，整体的混凝土结构受到了破坏。一方面，混凝土碳化和中性化主要是因混凝土的密实度不足，酸性气体渗入混凝土内与氢氧化钙作用；另一方面，钢筋会在拉应力和腐蚀性介质的共同作用下而形成脆性断裂，当钢筋内部存在缺陷，钢筋在腐蚀过程中能够产生少量氢气，会导致钢筋脆化。
三、设计使用年限
普通的混凝土主要是以水泥为胶结材料，并用天然砂石做骨料，在里面加上水进行拌和，最后形成固体材料。在受到施工、环境因素的影响时，加上化学作用和物理作用，混凝土就是带着裂缝工作的。
当混凝土所出现的裂缝很大时，侵蚀的物质就会从裂缝中渗入到混凝土内部，再到达钢筋表面引起锈蚀。钢筋在被锈蚀后，有效面积就减少了，使结构承载力的强度下降了。一旦出现承载力方面的问题，有时可能是脆性破坏。总之，对混凝土的结构不仅要进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算，还要确保在相当长的时期内达到设计规定的具体要求，这个时期就被称为了“设计使用年限”。我国的《建筑结构可靠度设计统一标准》中已经明确规定了：设计使用年限对临时结构是5年；易于替换的结构构件为25年；普通房屋和构筑物为50年；记念性建筑和特别重要的建筑结构为100年。因此，在混凝土结构耐久性设计中，应该以此为依据，进行重点考虑。
四、加强混凝土结构耐久性的有效措施
（一）控制施工质量
控制施工质量可以从以下几个方面着手：混凝土结构保护层的厚度控制、混凝土结构各种孔隙的控制以及水灰比控制。选择保护层厚度应该根据腐蚀环境的不同来设定，在正常的室内环境下，要设计使用年限为100年的结构混凝土应该确保保护层的厚度是按规范的规定增加到40%为宜，混凝土结构及构件不能留有施工缝。此外，为了保证混凝土拌和物所需流动性，减小水灰比，可以使混凝土的总孔隙率大幅度降低。
（二）原材料的选择
水泥类材料的强度和工程性能，主要是通过水泥砂浆的凝结，硬化形成的，在选择水泥时，要注意水泥品种的具体性能，可以选择水化热低，碱含量小，耐热性，抗冻性能好的水泥来使用。此外，在选择集料时，也要考虑其碱活性，耐蚀性和吸水性，还要改善混凝土拌合物的和易性，以便提高混凝土的耐久性。
（三）结构的日常维护
混凝土结构在使用阶段，必须注意其检测和维护。例如，建立检测和评估体系，这样对于恶劣环境下的工程建设便于检查，发现问题及时修理，保证混凝土结构能够正常的使用。此外，在使用的过程中，还应该避免结构接触腐蚀性物质、也不要承受超重荷载，一旦出现结构破坏超过一定界限的情况，就必须查找原因进行维修。
五、结语
对于混凝土结构耐久性设计的问题还有很多方面需要我们研究，因此，需要施工和设计人员在已有的经验和工程的实践基础上做好结构耐久性设计工作。
六、参考文献
【1】徐晓华、张东影《试论混凝土试验研究及实践》，《建筑技术》2005年06期。
第10篇
关键词：混凝土结构；教学方法；课程
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）05-0105-02 混凝土结构使用至今已经有160年的历史，与钢、木和砌体结构相比，因其在物理力学性能及材料来源等方面的诸多优点，同时结合高强度结构钢材很好的受拉性能、延性以及与混凝土间良好的粘结性能等优点，目前已发展出了钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土组合结构、纤维混凝土结构等诸多结构形式，发展速度快，应用范围也非常广泛。混凝土结构是我国高等院校土木工程专业本科培养计划中一门重要的专业学位课，一般而言的混凝土结构是《混凝土结构设计原理》和《混凝土结构与砌体结构设计》两门课的总称，以下简称“混凝土结构”课程。作为土建类专业本科生必修的一门重要的专业课程，近年来关于混凝土结构的教科书、专著和论文很多，但有关其教学方法研究方面的论文却很少，基于这一点，本文从土木工程专业本科教学的角度出发，对混凝土结构的教学方法进行探讨。
一、《混凝土结构》课程的特点
《混凝土结构》课程包括基本（构件）理论和结构设计两大部分内容。第一部分为基本（构件）理论，主要探讨钢筋混凝土基本构件——受弯构件、轴心受拉、受压构件、偏心受拉、受压构件以及受扭构件等，在单一的拉、压、弯、剪、扭应力状态及几种复合应力状态共同作用下的受力性能分析方法、设计计算和构造配筋等方面内容。在教学计划上，这部分内容属于专业基础课，重点在于让学生掌握钢筋混凝土各种构件受力性能的分析和设计计算[1]。第二部分为结构设计部分，主要探讨楼盖结构、单层厂房结构和高层建筑结构的设计，在教学计划上，这部分内容属于专业课，重点在于让学生掌握结构设计的总体思路、设计步骤及具体施工图的绘制，培养学生解决实际问题的综合能力。
由于在第一部分基本（构件）理论中，概念多、公式多、符号多、配筋构造多、计算过程繁琐，使得初学者往往抓不住重点；而在结构设计部分中，需要当把各种单个构件组合成整体结构进行设计时，就更难弄清楚了。因此在讲授本课程时，必须首先了解本课程的特点。
1.混凝土结构涉及的问题往往都是工程上的一些实际问题，很少有孤立存在的，学生在学习本课程之前一般都缺少工程概念，有一些构件是怎么连接的根本不清楚，就更谈不上清楚构件间受力的传递路径是怎样的了，因此在开始学习本课程时必然感到不适应。
2.钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土两种力学性能完全不同的材料组成的，根本不属于理想变形体，因此不能采用以往在材料力学和结构力学课程中学习的杆件或结构的一些力学公式进行计算分析。因此，混凝土结构中各种构件的承载力计算公式，一般都是以室内模型实验分析数据为依据，再基于某些基本假定，得到截面破坏时的应力图形，利用分析截面应力平衡条件建立平衡方程，进而得到各种构件承载力计算的基本公式。
3.混凝土结构构件承载力极限状态设计主要包括：材料选择、截面预估和配筋计算三部分。在这三部分中，“材料选择”是根据工程特点和设计经验确定的，“截面预估”是根据构造要求和工程上常用尺寸确定的，只有“配筋计算”是根据承载力计算公式计算出来的。可以说，我们在进行结构构件设计时，是“由未知求未知”的过程，解答必然也是多种多样的，因此如何合理的选择设计参数并优选出最佳的配筋结果，这是学生在以往课程中所没有遇到的。
二、教学方法分析
根据《混凝土结构》课程的特点，总结出如下几条教学经验，以提高本课程的教学效果，加强学生综合能力的培养。
（一）从全局建立结构系统概念
为了使学生了解和掌握结构系统概念，了解本课程的主要层次关系，从全局把握学习重点，理清学习思路。我们首先以一个学生比较熟知的、具体的结构（如教学楼）为例，从全局上介绍结构—构件—截面—材料体系，讲清结构设计程序是从结构构件截面，同时构件的受力性能又取决于材料，而课程的教学程序则与设计程序相反，是从材料截面构件结构，通过这样讲授，使学生一开始就建立结构整体系统的概念，理清了各部分的关系，为课程学习建立了一个总体框架，更重要的是使学生明白了所应解决的问题[1，2]。
（二）强调实践性教学环节
实践性教学环节包括：到施工现场参观的认识实习、课程设计及综合技能训练等。在《混凝土结构》课程开课之前，安排学生到一些建筑工地去参观正在施工中的混凝土结构工程，观察结构形式、分析梁、板、柱的受力和传力关系，了解各种构件的配筋特点及主要的构造措施，使学生对梁、板、柱等常见的混凝土基本构件和框架结构、剪力墙结构等常见的混凝土结构形式有一些初步的感性认识，并借以引发和提高学生学习《混凝土结构》课程的兴趣。在《混凝土结构》课程后期安排的混凝土楼盖结构设计、混凝土单层厂房结构设计等课程设计，使学生有机会完成混凝土结构设计的完整过程，诸如确定结构方案、建立结构计算简图、结构受力分析、结构配筋计算、结构施工图绘制等各个环节的训练，使学生全面消化、吸收和运用在课堂教学中已经学到的理论知识，培养学生综合分析和处理实际工程问题的能力。
（三）注重采用对比联系的方法介绍问题
由于混凝土材料物理力学性能的复杂性，使得混凝土结构构件在许多情况下的受力分析也变得十分复杂，因此，在课堂授课过程中要尽量采用对比、分析因果关系和联系的方法进行讲解，使学生对所研究问题的思路更加清晰，理解也更加深刻。
例如我们在讲解梁的正截面受弯及偏心受压柱的实验研究时[3，4]，可将三种破坏类型采用如表1、表2所示的对比方法讲述，这样把引起三种破坏形式的原因就清晰直观的表达了出来。
另外，我们在讲解问题时还应注重各章之间的联系，使知识融会贯通，形成一个网络，例如，“受弯构件”和“受压构件”是两个完全不同的章节，也是两个不同的结构构件，但它们之间却存在着一定的联系，如在讲解“矩形截面偏心受压构件”时，可以指出“矩形截面偏心受压构件的受力模式，就是受弯构件竖立起来再施加轴力的模式”，由于学生之前已经学过了“受弯构件”，所以在学习这一知识点时就不会感觉到新内容的负担。这样不仅学习起来比较轻松，而且容易将前后知识点联系起来，加深印象，提高学习效果。
（四）重视构造措施
结构和构件设计时，必须经过计算和构造设计两部分才能完成。由于强度和变形计算并非考虑了结构上的所有作用，因此除了利用承载力公式计算配筋外，还必须用构造设计来补充。构造措施是人们在长期实践经验的基础上总结出来的，可防止因计算中没有考虑的影响因素而使结构构件开裂和破坏，同时也是为了结构构件在使用和施工上的需要而采用的。
构造措施是《混凝土结构》课程学习中既简单又难于掌握的一部分知识，简单在于规范规定很明确，而且表达形式简单；难于掌握在于内容多且零散，系统性和逻辑性较差。但构造措施在混凝土结构设计中又是非常重要的，大多数抗震设计的相关问题都是通过构造措施来保证的，所以在给学生授课时一定要重视构造措施的讲解。仔细分析不难发现，混凝土结构的构造措施主要包括三个方面：关于构件截面尺寸的要求、纵筋（主筋）的要求以及箍筋的要求，对于这些规定性的内容，只有将其进行适当的分类和文字上的加工，使其变为条理化和简单化的形式，才能产生良好的理解和记忆效果。
（五）重视现行设计规范与书本内容的结合
我们培养的土木工程专业学生毕业后有一部分要到设计单位工作，从事与钢筋混凝土结构设计有关的工作，因此必须熟悉、掌握和应用国家颁布的有关结构设计计算和构造要求的技术规定和标准，如《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）等。它是工程技术人员进行设计时必须遵守的法规，因此我们在讲课过程中，应该紧密结合现行规范，分析工程设计实例，对教材的内容加以拓宽，使学生认识到：作为实际工程结构设计，既要满足理论分析计算，还要符合现行规范规定的要求。
综上所述，《混凝土结构》是一门理论与实践紧密联系的课程，具有很强的工程概念，教授这门课时，应紧紧把握住《混凝土结构》课程的特点，从全局建立结构系统概念，以力学知识为基础，合理的安排教学次序，加强理论与实际的联系、章节之间的联系，同时结合设计规范，通过多种考核方式使学生真正的掌握这门课程，为土木工程专业的学生毕业后成为一名合格的工程师打下坚实的基础。
参考文献：
[1]喻萍，罗志坚.混凝土结构教学方法初探[J].昆明大学学报，2004，（1）：73-74.
[2]刘雁，李琪，徐宜和.混凝土结构教学改革尝试[J].扬州大学学报，1997，（4）：49-51.
[3]王秋萍，李宏伟.混凝土结构课程的教学方法初探[J].高等建筑教育，2005，14（1）：59-61.
第11篇
【关键词】钢筋混凝土，建筑工程，结构设计，优化研究
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
一.前言
伴随着我国建筑行业的迅速发展，工程建筑行业日渐成为了我国国民经济新的经济增长点，不仅仅在国民经济的增长中占据着越来越重要的地位，而且在改善居民生活方式，提高居民的生活质量方面有着巨大的推动作用。随着钢筋混凝土建筑结构在建筑行业中的广泛应用，建筑结构的设计和施工都有了新的标准和要求，在钢筋混凝土结构的设计施工中，不仅仅要使得结构的平面，立面布置符合相关规则，更要使得建筑结构的各种构件的强度和变形能够达到相关的标准，同时，要在满足建筑设计基本目标的基础上，更加重视建筑结构的抗震设计，提高建筑结构的抗震能力，保证整个建筑结构的质量。
二.钢筋混凝土建筑结构设计的优化措施
1．严格控制钢筋混凝土建筑结构设计中的各种材料设计
(一)在掺合料选择方面上。选择一些增加混凝土强度性能的一些掺合料。
(二)沙，沙石，水泥的配合比上面，优化三者配合比。
(三)在水泥的选择方面上。根据工程的需要，选择相对应的水泥。
(四)在钢筋的选型上面。比如，用U型钢，工字钢代替圆形钢。
2．结构体系的选型方面
由于大开间剪力墙结构体系，可以做到房间不露出梁柱，有效空间大、隔音效果较好，当采用钢制模板时，墙面和楼板表面平整并且不需要在湿作业的情况下抹灰。另外该结构体系不但用钢量少，施工周期短、造价低，还具有整体性强、侧向刚度大等优点，有利于抗风抗震，所以自九十年代起建筑结构体系基本上都采用大开间现浇钢筋混凝土剪力墙结构。随着经济的发展，为了进一步降低建筑造价，近几年来部分地区越来越多地采用短肢剪力墙与简体或一般剪力墙组成的结构体系。这个结构体系也属于剪力墙结构的一种。它的特点是建筑平面布置更具灵活性，并且又能节省钢筋和混凝土用量，减轻建筑的总重量，从而降低地基基础造价。
3．建筑结构的基础设计方面
在建筑的基础设计中，要综合考虑建筑场地的地质情况以及水位、使用功能、上部结构类型、施工条件和相邻建筑的相互影响，以保证建筑物不会过量沉降或倾斜，而且还能满足正常使用要求。另外还要注意相邻地下建筑物及各类地下设施的位置，以保证施工的安全。
4．建筑结构设计的抗震方面
（一）房建结构设计要从建筑的全局出发
全面考虑各种建筑部位的功能，在此基础上，科学设计每个部分的构件，保证每个部件之间的契合，促使每个部件或者是若干部件组合起来可以完成某一特定的设计要求，满足一定的现实需求，同时，通过抗震设计，使得每个构件都可以具有相应的承载力，当地震来袭，每个构件都可以有着一定的次序先后破坏，整体组合构件将会有着更强大的承载力和柔性，从而延缓地震破坏的速度，消耗爆发的能量。增强建筑的整体抗震能力。
（二）要严格选择地基选址
地基选址是进行建筑结构设计的基础，因此，在房间结构抗震设计中，要科学避开山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本着坚硬，牢固，平坦，开阔的选址原则。亲身实地，利用先进技术设备，进行地质勘探，山石水土监测，并取样论证，科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠，地质稳定无渗漏，无坍塌，无暗河，无熔岩，无火山……从而保证整个地基不会因为承载而发生小范围的坍塌。影响到整体承载能力和抗震能力设计。
（三）采用合理的建筑平立面
建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，通过无数次的实验表明，简单、规则、对称的建筑结构抗震能力强，对延缓地震烈度范围延伸，消耗地震的能量，减少地震对整体结构的破坏，而且，对称结构容易准确计算其地震反应。
5. 加强对连梁的设计优化
（一）对连梁的刚度进行折减
连梁由于跨高比较小与之相连的墙肢刚度大等原因，在水平力作用下的内力往往很大，在连梁遇到外力发生屈服的过程中，主要有几个表现，比如出现裂缝，连梁的刚度减弱，内力发生重新分布，因此，一般而言，在进行建筑结构设计之前，要对连梁的刚度实施折减，从高规中的相关条款解释而言，是要对整个混凝土建筑结构的各个环节的刚度和弹性进行比较科学合理的分析，但是，在具体实际的操作过程中，各个部分的构件都需要承担比较大的弯矩和剪力，并且配筋设计具有很大的难度，因而，在笔者多年的建筑结构设计过程中，可以减少对竖向荷载能力的考虑，而更多的进行适当的开裂设计，将内力转移到墙体上去，如此，可以更好的实现建筑结构设计的优化。
（二）在设计过程中适当的减少连梁的高度
在进行连梁的设计中，为了达到降低连梁刚度，减少地震影响效果的目的，可以在保证整个建筑功能的基础上，让连梁的总体的跨度不断增加，如此，可以很大程度的让连梁的整体高度降低，一定程度而言，也使得可以讲整个连梁的整体承载能力控制在一定的范围之内，既可以让设计得到优化，又可以让建筑的功能得到正常发挥。
（三）在连梁设计过程中适当增加厚度
在进行连梁设计，在做好各种构件的设计优化的基础上，可以让连梁的整体截面的宽度进一步扩大，如此，不仅仅可以让建筑结构整体的刚度变大，也能够让整个地震过程中产生的各种内力作用相对而言变得更大。而且，由于连梁的抗剪承载力与连梁宽度的增加成正比。通过剪力墙的厚度增加，也有可能达到让连梁抗剪承载力符合限度的目的。
（四）提高混凝土等级
为了让连梁的抗剪承载能力不会超过规定个标准，可以合理的提高剪力墙的混泥土的等级，当混泥土的等级得到提升，混泥土的弹性模量增加比例会小于抗剪承载力的提升比例，从而，可以达到控制目标。
6．建筑结构设计的施工方面
为满足结构承载力的需求，通常在结构设计中柱与梁板选择不同强度等级的混凝土。施工规范规定柱的施工缝宜留设在梁底标高以下20mm-30mm处，其原则是施工缝宜留在结构受力小且便于施工的位置。施工时，为方便柱身混凝土的下料与振捣，在梁内钢筋未绑扎之前进行浇注。按施工规范的要求，当梁柱的混凝土强度等级不同时，节点处应按。弱梁强柱”的原则。在实际施工中，施工班组制定合理的节点保证措施，监理人员加强对浇注质量的监管和提高整体结构的抗震性能十分重要。
三.结束语
钢筋混凝土建筑结构设计是一项专业性极强的工作，必须综合考虑到多种因素，既要满足居民的生活生产多种需要，更要从地震防护，防水防渗漏等各种因素对建筑结构做出性能设计，同时，从城市整体的人文自然，交通政治等各方面的因素出发，选择合理的建筑结构体系，做出科学严谨的设计，实现实用价值和美学价值的统一，为整个建筑业的发展和居民生活质量的提高，奠定基础。
参考文献：
[1]刘利峰 钢筋混凝土建筑结构设计优化研究 [期刊论文] 《科技资讯》 -2010年20期
[2]张红标 建筑结构设计成本优化研究--以深圳高层钢筋混凝土建筑结构为例 [学位论文] 2011 - 浙江大学：企业管理
[3]张民 钢筋混凝土框架-剪力墙结构设计的优化研究 [学位论文]2008 - 同济大学土木工程学院 同济大学：结构工程
[4]洪叶 空间钢筋混凝土框架结构优化研究 [学位论文]2007 - 上海大学：结构工程
第12篇
【关键词】混凝土结构；设计原理；设计规范；设计安全度
混凝土结构可以就地取材，造价低，可塑性强，耐久性好，比较适合我国的国情。解放以前，旧中国经济技术落后，没有自己的标准规范。沿海和大城市中建造的混凝土结构都是直接引用国外规范进行设计、施工。随着我国大规模基本建设的发展以及经济增长模式的转变，各类大型复杂、功能特殊的结构越来越多，同时还面临着既有建筑的结构耐久性、抗灾性等问题。因此规范将不断修订，为修订规范而进行的试验研究也将持续进行，从而混凝土结构理论也将得到发展。
1 钢筋混凝土结构设计方法
钢筋混凝土结构设计方法，从学术上讲可以有多种，施行百家争鸣，然而对实际设计起控制作用的却是国家颁布的钢筋混凝土结构设计规范规定的设计方法。采用以概率理论为基础的极限状态设计方法。对承载能力极限状态，采用分项系数设计表达式。材料标淮强度采用国际标准。其中对混凝土标号做出了更为明确和科学的定义，在极限平衡理论的基础上引进了平截面假定，使基本构件(弯、拉、压)的正截面强度计算模型，建立起有较明确概念的计算体系。增加了钢筋混凝土构件抗震设计内容。其中包括地震作用下构件和韦点的截面强度设计和保证变形要求的配筋构造，以适应广大地震区建筑的需要。进一步完善了构造要求，如从耐久性角度调整了保护层厚度，从变形角度调整了最小配筋率，根据粘结锚固理论与国产钢筋外形，以锚固长度为基淮，调整了不同状态下的钢筋锚固、搭接、延伸长度。钢筋混凝土结构设计规范将为实现钢筋混凝土结构设计方法体系的目标完成重要的基础工作，使我国钢筋混凝土结构设计水平提高到一个新的高度。
2 混凝土结构科研方式的改进
首先要提倡研究的原创性科研的精髓在于其原创性，探索未知领域的研究成果必须具有新意。即对传统认知的突破，甚至否定。不能苛求新的思维尽善尽美，应采取宽容态度允许其逐渐完善。减少无原创性的重复研究，更应杜绝抄袭行为或各种窃取公有知识而垄断专利、标准的不正当行为。其次要减少盲目的低水平重复。目前为解决学位、职称等功利目的而进行的科研及发表的论文数量不少，大多是没有明确目标的，空泛议论或低水平重复。这类研究多凭想象建立不可靠的基本假定。然后进行繁琐的推导，得出似是而非的结论。既无理论上的意义又没有工程价值，浪费了宝贵的科研资源。再就是加强基础理论研究，应充分意识到这种现象可能造成的长期不利影响。应重视基础理论研究，并及时给予充分的经费和人力支持。还要提高工程应用研究水平、提倡深入浅出的成果表达、提倡学术争鸣和讨论。
3 混凝土结构加固技术
混凝土结构加固技术的研究与应用在我国作为一个新兴的学科领域得以迅猛发展仅仅是近十来年的事。混凝土结构加固技术是结构进行检测、评价、维修、加固或改造等技术的总称，包括结构检测技术、结构可靠度评估技术和结构加固方法等方面的内容。本文将着重研究混凝土结构的加固技术方面的问题。我国先后编制适合于混凝土结构加固的相关的标准和规范，这些专业的加固标准和规范初步形成了混凝土结构加固领域的标准体系，对我国该领域的发展和各种最新科研成果的推广应用起到了积极作用。混凝土结构加固技术还存在很多问题，但是经过十几年的快速发展已经初步形成了规模体系，很多混凝土结构加固技术经过了大量的深化研究和工程的实际应用，证明了其加固的安全性和使用性。现阶段混凝土结构加固技术主要是针对结构的承载能力和耐久性的加固处理，己经比较成熟的提高低强度混凝土结构构件承载能力加固的基本方法主要有增大截面法、粘碳纤维和钢板法、外包钢法、置换混凝土加固法等。
4 混凝土结构设计安全度与规范
对于混凝土结构设计规范中的安全度设置水平，最早源于从事高强混凝土结构科研和推广应用工作。由于现行建筑结构设计规范业已采用了可靠度设计理论，其在规范中的计算表达形式又与多安全系数方法相似，在实用上姑且将它理解为多安全系数也并无不可。至于尚未使用的规范宜适当放慢“统一”步伐，实在难以使用的更不宜通过行政手段去统一。可靠度理论还在发展，这方面的学术讨论希望能够深入开展下去。提高结构的安全性能需要从结构选型、结构构造、结构布置、材料选择等多个方面做出努力,以加强结构的整体性、延性和耐久性,提高其抵御不测之灾和防止倒塌、特别是抵抗连续倒塌的能力。也许基于概念设计的这些措施，对于增进结构安全更为有效且更符合经济节约的原则。
我国钢筋混凝土结构设计规范经历了三个不同的发展阶段。
4.1 引进规范的早期应用
旧中国的钢筋混凝土结构设计未有本国自己的设计规范。那时，结构设计方法均属容许应力设计法。解放后，我国在一穷二白的基础上展开了大规模经济建设。在当时的条件和环境下，在结构设计上直接采用苏联的钢筋混凝土结构设计规范。
4.2 规范自主化的最初探索
早于1961年原建工部和原国家建委就已着手组织编制我国钢筋混凝土结构设计规范，由于起步晚，缺乏自己的基础资料和必要的科研工作，这本规范的设计方法仍只能在苏联55年规范的基础上做少量修改和对名词术语做必要推敲。但这次实践，对我国钢筋混凝土结构设计规范的发展是十分有益的，迈出了重要的一步。
4.3 结构理论及规范的逐步完善
提高水平，形成体系的阶段。完善的钢筋混凝土结构设计方法和规范体系的形成，从根本上讲依赖于钢筋混凝土结构科学术技的发展，是把各种环境条件与钢筋混凝土的性能关系以及实践经验上升到规律性认识的过程，这就需要扎实的、系统的科研工作。中国建筑科学研究院结构所连续组织了三批钢筋混凝土规范科研课题。通过这三批科研课题，使建国以来长期处于薄弱或空白状态的量大面广的工程技术问题，得到了解决或初步解决，获得了一大批珍贵的关系到工程结构设计合理性与可靠性的基础数据，大大提高了我国钢筋混凝土结构设计理论水平，同时也增强了引进与消化国外先进设计方法的能力。
5 混凝土结构的发展方向
5.1 试验研究将未来的发展的一个支撑
半个多世纪以来,我国混凝土结构理论及规范标准经历了从无到有，逐步发展完善的历程。随着我国大规模基本建设的发展以及经济增长模式的转变，各类大型复杂、功能特殊的结构越来越多，同时还面临着大量低安全度的既有建筑和结构耐久性、抗灾性等问题。因此规范将不断修订，为修订规范而进行的试验研究也将持续进行，从而混凝土结构理论也将得到发展。
5.2 结构试验方向的调整
传统以单一构件(板、梁、柱、墙等)进行的试验研究，结论有很大的局限性，难以反映由这些构件组成结构体系(楼盖、框架等)的真正受力状态及规律，若以结构组件或结构体系的方式进行试验，则可更真实地反映其受力状态；构件间的连接构造是传统试验研究中比较薄弱的环节，且对结构安全有着重要的影响，应加强这方面的研究；加强结构抗灾性能的试验研究，提高试验研究的分析水平，要提倡先分析后试验，多分析少试验。基本假定应有可靠的依据，机理分析应深入透彻，应充分利用已有的试验资料；应用非线性有限元及概率统计等手段，提高试验和分析水平；通过试验研究开发约束混凝土的巨大潜力，具有实际工程意义。
6 结语
混凝土结构加固技术的研究与应用在我国作为一个新兴的学科领域得以迅猛发展仅仅是近十来年的事。随着该领域技术应用和研究工作的深入发展，我国先后编制适合于混凝土结构加固的相关的标准和规范，这些专业的加固标准和规范初步形成了混凝土结构加固领域的标准体系，对我国该领域的发展和各种最新科研成果的推广应用起到了积极作用，大大促进了我国在该领域的发展。我国混凝土结构理论及规范从无到有，逐渐丰富和完善，完全依靠独立自主的科研试及工程实践积累。目前我国大规模基建极需结构理论及标准规范的持续发展，转变科研形式，调整研究方向极为重要。
参考文献：
[1]GBJ 21―66 钢筋混凝土结构设计规范[S].
第13篇
论文摘要：针对高层框架结构设计和施工中存在的混凝土强度等级不同、混凝土保护层厚度、梁柱节点箍筋施工等问题进行了分析，并提 出了相应的处理措施，以有效解决高层建筑工程中存在的问题，提高和保证主体结构的施工质量。
随着经济的高速发展，我国高层建筑发展迅速，设计思想在不断更新，建筑平面布置与竖向体形也越来越复杂，这就给高层结构设计和施工提出更高的要求。采用框架结构形式，可形成内部大空问，能进行灵活的建筑平面布置，因此，框架结构体系在结构设计中应用甚广，特别是在高度不超过 60 m的高层建筑中，其优势更为明显、突出。与此同时，对于高层建筑钢筋混凝土框架结构设计和施工中的现实问题却往往被忽视，给工程质量留下隐患。现结合自己多年的经验，对工程施工的实际情况和现行有关规范进行讨论。
1 现实问题
1．1 混凝土强度等级不同的问题
1．1．1 产生原因
为了满足柱轴压比的要求，同时又要满足控制柱截面的要求，柱子采用较高强度等级的混凝土则成为一种必然。而对于以受弯为主的楼层梁板，过高的混凝土强度等级却不必要且不适宜。首先，高强度等级混凝土对其抗弯承载力贡献不明显；其次，高强度等级混凝土对构件承受非荷载应力(混凝土收缩应力、温度应力等)不利，正因为如此，才有“现浇框架的混凝土强度等级不宜高于C40”的规定。事实上，在实际工程设计中合适的楼盖混凝土强度等级通常采用 C20～C35。由此可见，高层建筑混凝土框架结构的柱混凝土设计强度高于梁板的设计强度必然存在，而且随着建筑物高度的增大，两者的设计强度差距会越大，此外，需特别说明的是，这种情况主要存在于高层建筑的下部。
目前 ，混凝土的浇筑施工几乎都是用商品混凝土泵送工艺，而且习惯上，各施工单位通常将竖向构件与水平构件分批集中浇筑(即节点区采用楼盖混凝土强度等级浇筑)。如果要求对其中的梁柱节点进行单独浇筑，那么将导致两方面的问题，首先是供应量及浇筑时间不易控制而导致质量事故，其次是节点区与梁板之间的分隔存在难度，故施工单位不希望大面积采用此方法。
1．1．2 处理措施
JGJ 3-2002高层建筑混凝土结构技术规程第 13．5．7条规定 ：当柱混凝土设计强度高于梁、楼板的设计强度时，应对梁柱节点混凝土施工采取有效措施。可从以下两个方面着手解决 ：
1)在结构设计方面：对高层建筑混凝土结构的竖向和水平构件的混凝土强度要进行合理取值。a．整个工程的竖向构件混凝土强度等级种类不应过多，且与竖向构件截面的变化要错层 同步；b．水平构件的混凝土强度等级取值要符合规范要求，尽可能与竖向构件相匹配，使实际施工简单化，尽量减少梁柱节点单独浇筑混凝土。2)在现场施工方面：当梁板比柱的混凝土强度等级低 5 MPa时，节点区可用楼盖混凝土强度等级浇筑，其节点核心区截面承载力一般仍能满足要求；当梁板比柱的混凝土强度等级低 10 MPa及 10 MPa以上而仍用梁混凝土浇筑节点区时，则必须对节点区采取措施。处理措施可分两种 ：a．当梁板比柱的混凝土强度等级分别低 10 MPa和 15 MPa时，节点区需增设竖向短筋，其数量分别为柱主筋配筋量的 50％和 100％；b．当梁板比柱的混凝土强度等级低20 MPa及20 MPa以上时，再靠增设节点区短筋来提高承载力已不可行，其原因一方面是无法布筋，另一方面是短筋数量太大。因此节点区需采用与柱同等级混凝土单独浇筑，为防止交接面形成施工冷缝，建议施工时节点区混凝土采用塔吊用漏斗浇筑，梁板混凝土则采用泵送同时浇筑。
1．2 混凝土保护层厚度问题
1．2．1 施工中存在的问题
GB 50204—1992混凝土结构工程施工及验收规范第 3．5．8条规定：受力钢筋保护层厚度梁柱允许偏差为 ±5 rflrfl。但是框架结构施工中，当梁边与柱边平齐时，柱的纵筋必须包梁的纵筋 ，即梁的纵筋要在柱纵筋的内侧，此时，平齐的梁侧往往容易开裂；另外高层框架结构的顶层角节点处，由于钢筋实际加工的原因，一般会出现角节点外侧钢筋保护层过厚的情况，此处亦往往出现裂缝。
1．2．2 防裂措施
GB 50010—2002混凝土结构设计规范第 9．2．4条规定：当梁、柱中纵向受力钢筋的保护层厚度大于 4 cm时，应对保护层采取有效的防裂构造措施。1)梁边与柱边平齐时梁侧的防裂措施：在粱纵筋弯折处加设 附加钢筋 41o(见 图 1)。2)框 架角节点处 的防裂措施：加设钢筋网片，以提高角节点处的抗裂性(见图2)。
1．3 梁柱节点箍筋施工问题
1．3．1 一般施工做法的弊病
梁柱节点施工的复杂性主要表现为：节点构造复杂，钢筋分布密集，施工难度大，特别是中间柱子钢筋纵横交错，箍筋绑扎不便，采用整体沉梁时节点区下部箍筋无法绑扎，致使梁柱节点部位不放或少放柱子箍筋，留下严重后患。
1．3．2 改进 的措施
柱子节点区箍筋现场焊接在纵向短筋上形成整体骨架，再将整体骨架套入柱纵筋并搁置在楼板模板面上，穿梁钢筋并绑扎。为防止附加短筋位置与柱纵筋冲突而造成套箍困难，附加纵向短筋应偏离箍筋角部约 5 cm(见图3)。
2 结语
对于高层建筑钢筋混凝土框架结构的施工，有关规范虽已有详细规定 ，但仍有若干问题没有明确具体做法，通过以上几种节点处理方法，解决梁柱节点处的施工问题，有利于提高和保证主体结构的施工质量。
参考文献 ：
[1] JGJ 3—2002，高层建筑混凝土结构技术规程[s]．
[2] GB 50204—1992，混凝土结构工程施工及验收规范[S]．
第14篇
【关键词】钢筋混凝土，建筑工程，结构设计，优化研究
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
伴随着我国建筑行业的迅速发展，工程建筑行业日渐成为了我国国民经济新的经济增长点，不仅仅在国民经济的增长中占据着越来越重要的地位，而且在改善居民生活方式，提高居民的生活质量方面有着巨大的推动作用。随着钢筋混凝土建筑结构在建筑行业中的广泛应用，建筑结构的设计和施工都有了新的标准和要求，在钢筋混凝土结构的设计施工中，不仅仅要使得结构的平面，立面布置符合相关规则，更要使得建筑结构的各种构件的强度和变形能够达到相关的标准，同时，要在满足建筑设计基本目标的基础上，更加重视建筑结构的抗震设计，提高建筑结构的抗震能力，保证整个建筑结构的质量。
二、钢筋混凝土建筑结构设计的优化措施
1．做好结构体系的选型设计与优化
由于大开间剪力墙结构体系，可以做到房间不露出梁柱，有效空间大、隔音效果较好，当采用钢制模板时，墙面和楼板表面平整并且不需要在湿作业的情况下抹灰。另外该结构体系不但用钢量少，施工周期短、造价低，还具有整体性强、侧向刚度大等优点，有利于抗风抗震，所以自九十年代起建筑结构体系基本上都采用大开间现浇钢筋混凝土剪力墙结构。随着经济的发展，为了进一步降低建筑造价，近几年来部分地区越来越多地采用短肢剪力墙与简体或一般剪力墙组成的结构体系。这个结构体系也属于剪力墙结构的一种。它的特点是建筑平面布置更具灵活性，并且又能节省钢筋和混凝土用量，减轻建筑的总重量，从而降低地基基础造价。
2．加强混凝土建筑结构的施工设计
为满足结构承载力的需求，通常在结构设计中柱与梁板选择不同强度等级的混凝土。施工规范规定柱的施工缝宜留设在梁底标高以下20mm-30mm处，其原则是施工缝宜留在结构受力小且便于施工的位置。施工时，为方便柱身混凝土的下料与振捣，在梁内钢筋未绑扎之前进行浇注。按施工规范的要求，当梁柱的混凝土强度等级不同时，节点处应按。弱梁强柱”的原则。在实际施工中，施工班组制定合理的节点保证措施，监理人员加强对浇注质量的监管和提高整体结构的抗震性能十分重要。
3．建筑结构的基础设计方面
在建筑的基础设计中，要综合考虑建筑场地的地质情况以及水位、使用功能、上部结构类型、施工条件和相邻建筑的相互影响，以保证建筑物不会过量沉降或倾斜，而且还能满足正常使用要求。另外还要注意相邻地下建筑物及各类地下设施的位置，以保证施工的安全。
4．建筑结构设计的抗震方面
（一）房建结构设计要从建筑的全局出发
全面考虑各种建筑部位的功能，在此基础上，科学设计每个部分的构件，保证每个部件之间的契合，促使每个部件或者是若干部件组合起来可以完成某一特定的设计要求，满足一定的现实需求，同时，通过抗震设计，使得每个构件都可以具有相应的承载力，当地震来袭，每个构件都可以有着一定的次序先后破坏，整体组合构件将会有着更强大的承载力和柔性，从而延缓地震破坏的速度，消耗爆发的能量。增强建筑的整体抗震能力。
（二）要严格选择地基选址
地基选址是进行建筑结构设计的基础，因此，在房间结构抗震设计中，要科学避开山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本着坚硬，牢固，平坦，开阔的选址原则。亲身实地，利用先进技术设备，进行地质勘探，山石水土监测，并取样论证，科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠，地质稳定无渗漏，无坍塌，无暗河，无熔岩，无火山……从而保证整个地基不会因为承载而发生小范围的坍塌。影响到整体承载能力和抗震能力设计。
（三）采用合理的建筑平立面
建筑物的动力性能基本上取决于其建筑布局和结构布置。建筑布局简单合理，结构布置符合抗震原则，通过无数次的实验表明，简单、规则、对称的建筑结构抗震能力强，对延缓地震烈度范围延伸，消耗地震的能量，减少地震对整体结构的破坏，而且，对称结构容易准确计算其地震反应。
5. 加强对连梁的设计优化
（一）对连梁的刚度进行折减
连梁由于跨高比较小与之相连的墙肢刚度大等原因，在水平力作用下的内力往往很大，在连梁遇到外力发生屈服的过程中，主要有几个表现，比如出现裂缝，连梁的刚度减弱，内力发生重新分布，因此，一般而言，在进行建筑结构设计之前，要对连梁的刚度实施折减，从高规中的相关条款解释而言，是要对整个混凝土建筑结构的各个环节的刚度和弹性进行比较科学合理的分析，但是，在具体实际的操作过程中，各个部分的构件都需要承担比较大的弯矩和剪力，并且配筋设计具有很大的难度，因而，在笔者多年的建筑结构设计过程中，可以减少对竖向荷载能力的考虑，而更多的进行适当的开裂设计，将内力转移到墙体上去，如此，可以更好的实现建筑结构设计的优化。
（二）在设计过程中适当的减少连梁的高度
在进行连梁的设计中，为了达到降低连梁刚度，减少地震影响效果的目的，可以在保证整个建筑功能的基础上，让连梁的总体的跨度不断增加，如此，可以很大程度的让连梁的整体高度降低，一定程度而言，也使得可以讲整个连梁的整体承载能力控制在一定的范围之内，既可以让设计得到优化，又可以让建筑的功能得到正常发挥。
（三）在连梁设计过程中适当增加厚度
在进行连梁设计，在做好各种构件的设计优化的基础上，可以让连梁的整体截面的宽度进一步扩大，如此，不仅仅可以让建筑结构整体的刚度变大，也能够让整个地震过程中产生的各种内力作用相对而言变得更大。而且，由于连梁的抗剪承载力与连梁宽度的增加成正比。通过剪力墙的厚度增加，也有可能达到让连梁抗剪承载力符合限度的目的。
（四）提高混凝土等级
为了让连梁的抗剪承载能力不会超过规定个标准，可以合理的提高剪力墙的混泥土的等级，当混泥土的等级得到提升，混泥土的弹性模量增加比例会小于抗剪承载力的提升比例，从而，可以达到控制目标。
三.、结束语
混凝土建筑结构设计是一项专业性极强的工作，必须综合考虑到多种因素，既要满足居民的生活生产多种需要，更要从地震防护，防水防渗漏等各种因素对建筑结构做出性能设计，同时，从城市整体的人文自然，交通政治等各方面的因素出发，选择合理的建筑结构体系，做出科学严谨的设计，实现实用价值和美学价值的统一，为整个建筑业的发展和居民生活质量的提高，奠定基础。
参考文献：
[1]刘利峰 钢筋混凝土建筑结构设计优化研究 [期刊论文] 《科技资讯》 -2010年20期
[2]张红标 建筑结构设计成本优化研究--以深圳高层钢筋混凝土建筑结构为例 [学位论文] 2011 - 浙江大学：企业管理
[3]张民 钢筋混凝土框架-剪力墙结构设计的优化研究 [学位论文]2008 - 同济大学土木工程学院 同济大学：结构工程
第15篇
论文摘要：针对现在住宅钢筋混凝土现浇板易出现裂缝等质量通病，从结构设计方面对产生裂缝的各种因素进行了探讨，并提出了在设计过程中进行控制的建议和方法。
随着我国经济的不断发展和人民群众生活水平的日益提高，住宅建设的规模越来越大，与此同时，人们对住宅质量的要求也越来越高。住宅建筑从装配式结构体系转化为现浇钢筋混凝土结构体系，这种新的体系不仅提高了多层房屋的平面刚度和抗震性能，也提高了楼屋面的抗渗漏性能。然而美中不足的是房屋楼屋面的整体现浇仍然杜绝不了裂缝的出现，大多数消费者对楼板裂缝缺乏必要的常识，担心裂缝会引起结构上的破坏甚至倒塌，从而成为近年来社会关注的热点问题，有资料表明，有关裂缝的投诉占房屋工程质量投诉的30%以上。这牵涉了房地产开发企业及施工企业大量人力、物力及财力，甚至影响房地产企业后续住宅的开发建设。
一般钢筋混凝土现浇楼板裂缝有如下特点：裂缝出现时间一般为该楼板浇筑混凝土后六个月至一年；楼板所用混凝土都是商品混凝土；裂缝形式各种各样；裂缝宽度较小，一般为1毫米以内；裂缝一旦存在就不会闭合消失；现浇楼板中的钢筋与混凝土均符合设计要求。裂缝的成因是多种多样的，有温度、收缩、结构、构造以及施工等因素引起的裂缝，其中常见的是温度裂缝和收缩裂缝，其表现形式主要有：
⑴纵横向裂缝：这种裂缝常出现在跨中，负弯矩筋端部及电线暗管敷埋处。
⑵斜裂缝：这种裂缝一般出现在外墙阳角，特别是端开间南向房间，呈45度形状。
⑶不规则裂缝：裂缝出现部位形状无规则，一般在两端单元的顶层容易出现。
造成楼板出现温度和收缩裂缝的原因很多，下面仅从设计方面控制现浇板裂缝进行分析和探讨：
⑴建筑长度过长，甚至超过了规范规定，当温差变化较大时，易产生收缩裂缝。
⑵受地形限制，住宅的建筑平面不规则，如楼板凸角，楼板在相临板跨连接处厚度相差过于悬殊，局部开洞、错层等情况下，都会产生应力集中现象。
⑶端开间及转角单元在山墙与纵墙交角处，因温度变形会导致板角产生较大的主拉应力而产生裂缝。
⑷混凝土收缩和温度变化在现浇板内引起约束拉应力，导致裂缝，此类裂缝较严重。
⑸楼板设计厚度过薄，则楼板刚度小，易变形，且不能满足建筑物正常使用功能要求。再加上板内预埋管线，更大程度减弱板的抗弯性能，导致楼板裂缝。
⑹混凝土强度等级高，水泥用量和用水量增加，导致现浇板后期收缩加大，使板产生裂缝。
混凝土结构本身是允许带裂缝工作的结构，其安全工作性是可以保证的。国家的《混凝土结构设计规范》中对结构裂缝作了计算规定，对不同结构的裂缝宽度也作了限制。但对于住宅而言，微小的裂缝也会引起业主的强烈不满，所以房地产开发企业对住宅楼板的裂缝必须杜绝。针对上述裂缝产生的原因，结合各地区住宅质量通病防治导则，在结构设计方面提出控制措施如下：
⑴建筑物的长度应适当控制，多层住宅长度不宜过长，应控制在不大于50m内，高层控制在不大于45m为宜。超过此长度时，应采取构造措施，设置伸缩缝，超长量不大时，可以预留后浇带但同时对板应采用双层双向配筋及在混凝土中掺微膨胀剂、特别加强养护等措施，避免混凝土的收缩裂缝。
⑵住宅的建筑平面应规则，避免平面形状突变。当平面有凹口时，凹口周边楼板配筋应适当加强。当楼板平面形状不规则时，宜设置梁，使之形成较规则的平面。另外，房屋的宽高比、宽长比、长高比，要满足现行设计规范。
⑶建筑两端端开间及变形缝两侧的现浇板应配置双层双向钢筋，直径不应小于8mm，间距不应大于100mm，其余部位未配筋表面应设温度收缩钢筋。在外墙阳角处应设置放射形钢筋，钢筋数不小于7Φ10，长度应大于板跨的1/3，且不应小于2m；屋面现浇板宜双层双向配筋。现浇板配筋宜采用热扎带肋钢筋以增加其握裹力，不宜采用光圆钢筋，钢筋间距不宜大于150mm，且配筋率须满足规范最小配筋率要求。现浇板中的线管必须布置在钢筋网片之上，沿线管方向增设Φ6@150，宽度不小于450mm的钢筋网片，能明显防止此部位裂缝的产生。
⑷在现浇板板宽急剧变化及大开洞等削弱处的钢筋直径不应小于8mm，间距不应大于100mm，并应在板的上表面增设纵横两个方向的温度收缩钢筋。
⑸现浇板厚度不小于跨度的1/35，且设计厚度不宜小于120mm，尤其是板内有管线交叉时，厨房、卫生间、阳台板厚不应小于90mm，加大楼板的厚度能保证混凝土的有效截面高度。严格控制找平层及贴面砖时粘结层厚度超厚，最适宜的做法是浇捣楼板混凝土时，随浇随抹平整。
⑹现浇板混凝土强度等级不宜大于C30。采用高强度等级混凝土或高强度等级水泥时最好考虑采用低水化热的水泥和加强浇水养护，便于混凝土凝固时水化热的释放。
综上所述，钢筋混凝土现浇楼板裂缝是住宅建筑工程中常见的质量通病，在设计过程中我们应当针对各种影响因素考虑全面、细致，严格遵守现行设计规范及地方关于防治质量通病的标准，才能大大减少现浇钢筋混凝土结构产生裂缝的可能。
参考资料：