混凝土结构设计案例范文

导语：如何才能写好一篇混凝土结构设计案例，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

形考任务四

题目1

谈一谈混凝土结构中为什么需要配置钢筋，其作用是什么？（6分）

答：

1、钢筋与混凝土之间存在着粘结力，使两者结合在一起，在外荷载作用下，构件中的钢筋与混凝土变形协调，共同工作。因此，粘结力是这两种不同性质的材料能够共同工作的基础。

2、钢筋与混凝土两种材料的温度系膨胀系数很接近，因此，当温度变化时，两种材料不会因产生过大的变形差而使粘结力遭到破坏。

3、钢筋埋置于混凝土中，混凝土对钢筋起到了保护和固定作用，使钢筋不易发生锈蚀，而且使钢筋在受压时不易失稳，另外，在遭受火灾时不致因钢筋很快软化而导致结构整体破坏。因此，在混凝土结构中，一定厚度的混凝土保护层时不再二者共同工作的必要措施。

题目2

与普通混凝土相比，高强混凝土的强度和变形性能有何特点？（6分）

答：

与普通混凝土相比，高强混凝土的弹性极限、与峰值应力对应的应变值、荷载长期作用下的强度以及与钢筋的粘结强度等均比较高。但高强度混凝土在达到峰值应力以后，应力-应变曲线下降很快，表现出很大的脆性，其极限应变也比普通混凝土底。

题目3

请大家分别列举几个承载能力极限状态和正常使用极限状态的例子。（6分）

答：

承载能力极限状态是对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形，它包括：1、结构构件或连接因强度超过而破坏；2、结构或其一部分做为刚体而失去平衡（如倾覆、滑移）3、在反复荷载下构件或连接发生疲劳破坏等。对所有结构和构件都必须按承载力极限计算。正常使用极

限状态结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态如1、影响正常使用或外观的变形；2、影响正常使用或耐久性能的局部损坏；3、影响正常使用的振动；4、影响正常使用的其他特定状态。

题目4

为什么钢筋混凝土雨篷梁的受力钢筋主要布置在截面上层，而钢筋混凝土简支梁桥的受力钢筋主要布置在截面下层？（6分）

答：

钢筋混凝土雨蓬梁截面上层为受拉区，下层受压，故受力钢筋主要布置在截面上层；钢筋混凝土简支梁桥截面下层为受拉区，上层受压，故受力钢筋主要布置在截面下层。

题目5

请思考有腹筋梁中的腹筋能起到改善梁的抗剪切能力的作用，其具体表现在哪些方面？（6分）

答：

有腹筋梁中的腹筋能够改善梁的抗剪切能力，其作用具体表现在：1、腹筋可以承担部分剪力。2、腹筋能限制斜裂缝向梁顶的延伸和开展，增大剪压区的面积，提高剪压区混凝土的抗剪能力。3、腹筋可以延缓斜裂缝的开展宽度，从而有效提高斜裂缝交界面上的骨料咬合作用和摩阻作用。4、腹筋还可以延缓沿纵筋劈裂裂缝的开展，防止混凝土保护层的突然撕裂，提高纵筋的销栓作用。

题目6

根据“立柱顶千斤”的道理，谈一谈轴心受压柱和偏心受压柱在受力和破坏特点上的不同？

（6分）

答：

轴心受压柱破坏形态属脆性破坏，混凝土柱在过大的轴压力作用下横向膨胀产生的拉应力超过其抗拉强度极限而破坏，所以没有按规范规定最小要求配置构造钢筋及箍筋的柱子，计算出的承载能力值是不可信的、无效的；所以规范规定短柱的箍筋要全高加密。

题目7

试论述一下大、小偏心受拉构件的破坏特征。（6分）

答：

大偏心受拉构件破坏时，混凝土虽开裂，但还有受压区，当数量适当时，受拉钢筋首先屈服，然后受压钢筋的应力达到屈服强度，混凝土受压边缘达到极限应变而破坏。

小偏心受拉构件破坏时，一般情况下，全截面均为拉应力，其中一侧的拉应力较大。随着荷载的增加，一侧的混凝土首先开裂，而且裂缝很快就贯穿整个截面，所以混凝土将退出工作，拉力完全有钢筋承担，构件破坏时，都达到屈服强度。

题目8

请同学们列举几个在工作和生活中碰到过的受扭构件。（6分）

答：

在实际工程中，近似按轴心受拉构件计算的有承受节点荷载的屋架或托架的受拉弦杆、腹杆；刚架、拱的拉杆；承受内压力的环形管壁及圆形贮液池的壁筒等。可按偏心受拉计算的构件有矩形水池的池壁、工业厂房双肢柱的受拉肢杆、受地震作用的框架边柱、承受节间荷载的

屋架下弦拉杆等。

题目9

2010版混凝土结构设计规范中对混凝土保护层厚度是如何定义的？（6分）

答：

1、保护层的厚度指最外层钢筋外边缘至混凝土表面的距离，适用于设计使用年限为50年的混凝土结构。

2、构件中受力钢筋的保护层厚度不应小于钢筋公称直径。

3、设计使用年限为100年的混凝土结构，一类环境中，最外层钢筋的保护层厚度不应小于表中数值的1.4倍；

二、三类环境中，应采取专门的有效措施。

4、混凝土强度等级不大于c25时，表中保护层厚度数值应增加5。

5、基础底面钢筋的保护层厚度，有混凝土垫层时应从垫层顶算起，且不应小于40mm。

题目10

讲一讲引起预应力损失的因素主要有哪些？（6分）

答：

1、直线预应力筋的预应力损失多为锚具变形和预应力筋内缩。

2、预应力筋与孔道壁之间的摩擦。

3、混凝土加热养护时预应力筋与承受拉力的设备之间的温差。

4、预应力筋应力松弛。

篇2

【关键词】型钢混凝土；石油化工；结构设计

1引言

型钢混凝土结构构件具备诸多优势，比如：受力性能好、截面尺寸小、抗震性能好、自重轻等，在石油化工结构设计中具备很优越的应用价值。在型钢混凝土结构设计过程中，需要明确方法，遵循《型钢混凝土组合结构技术规程》《型钢混凝土结构设计规程》等[1]。此外，还有必要通过构件的实际受力情况，对设计进行优化。总之，由于型钢混凝土具备很好的应用价值，所以对其应用进行探讨意义重大。

2工程实例分析

在石油化工焦化装置中，焦炭塔框架属于核心构筑物，操作重量大，装置支座位置及井架总高度偏高，通常情况下会有焦溜槽以及楼梯间附带。整体结构体系较复杂，设计存在一定难度。以某炼油厂为例，其工程延迟焦化装置焦炭塔框架属于两塔结构，焦炭塔单塔自重达4300kN(430t)，塔外径为9690mm，单塔最大高度为41.3m。水焦工况最大操作介质为3040t，满焦工况焦炭量达到1150t。该工程所处场地在地面上10m位置的基本风压为0.5kN/m2，地面粗糙度为B类，抗震设防裂度为7度，工程场地设计基本地震加速度值为0.15g[2]。从框架设计来看属正常，但在结构空间利用方面提出了一些基本建议：（1）尽可能控制主要构件截面，使整体平面布置的需求得到有效满足；（2）确保塔体下方具备充足的空间，能够设置冷焦水过滤器1台和别的附属操作框架；（3）在塔体下方框架位置，有必要对全封闭设备操作房进行合理设置；（4）确保型钢混凝土结构能够合理、科学地应用，进而发挥型钢混凝土结构的作用。

3型钢混凝土结构的选择以及模型的计算

3.1结构选择

对于上述工程的焦炭塔框架设备支承部分来说，为典型的塔型设备基础，即：两塔板式框架联合塔基础，一共有3层，高为27m，纵向连续两跨2.5m×2，横向为单跨12.5m，出焦井架标高为27～117m，属中心支撑钢结构框架。

3.2模型计算

在设计中，所使用的是有限元分析软件STRAT，在利用该软件进行计算过程中需由经验丰富的技术人员操作，以确保计算值的精准性。同时，在焦炭框架选择上，选择高耸组合结构，在建模分析过程中，有必要对下部混凝土框架和上部钢结构的共同作用充分考虑，以此有效模拟结构的具体情况。对于完整的焦炭塔框架模型来说，需具备：①混凝土框架柱；②井架钢结构梁；③混凝土框架梁。此外，利用厚壳单元模拟混凝土顶板，利用薄壳单元模拟设备塔体。

4荷载组合与截面设计

4.1荷载组合分析

根据相关设计规范要求，对焦炭塔框架设计需根据承载能力极限状态最不利的效应组合加以设计。因此，两塔结构设计时的荷载组合为：（1）正常操作工况下：1.2永久荷载＋1.0×1.3×（介质荷载＋活荷载）＋1.4×风荷载；（2）停产之前：1.2永久荷载＋1.0×1.3×（介质荷载＋活荷载）＋1.4×风荷载；（3）停产检修工况下：1.2永久荷载＋1.0×1.3×活荷载＋1.4×风荷载；（4）地震作用下：1.2×[永久荷载＋0.5×（介质荷载＋活荷载）]＋1.3×水平地震荷载＋1.4×0.2×风荷载[3]。总之，需合理分析荷载组合，以此为进一步截面设计以及计算结果的准确性提供保障。

4.2截面设计分析

截面框架柱、框架梁的设计内容如下：1）框架柱设计。在设计初始阶段，如果外在条件全部一致，为了使框架柱截面的尺寸得到有效保证，可选择2种框架柱截面尺寸，通常会选择1个大柱尺寸，即：2500mm×2500mm规模；同时选取1个小柱尺寸，即：1800mm×1800mm规模，根据计算结果，采取对比的方法最终选择适合本工程结构的合理尺寸。在外在条件一致时，大柱和小柱模型需采取分别进行计算的方法。由于会受到框架柱截面尺寸差异的影响，进而使结构刚度存在很大的差异。针对此类情况，需要利用地震组合工况控制好设计结构。从实际经验来看，小柱模型在刚度上偏小，在柔性上较好，基于同样风载或者地震条件作用之下，结构内力偏小，便于为构件截面设计提供有利的条件。2）框架梁设计。对于框架梁来说，因受到工艺设计需求的影响，加之标高相对明确，使得调整的空间偏小。在梁截面上，一般选取为1500mm×2500mm。在对梁截面刚度进行合理增多的条件下，能够使框架柱的反弯点位置得到有效控制，进而使框架梁设计弯矩的要求得到有效满足。基于框架梁内部对H型钢进行设计，能够和框架柱内型钢柱之间组合成为内框架体系，从而使结构的整体性得到有效提升[4]。此外，框架顶板属于设备的支座层，起到承载塔体荷载的作用，在顶板中间部位需设置型钢斜梁，并采取STRAT计算结果提取内力，对厚板配筋进行计算。总结起来，在设置斜梁的条件下，能够使顶板的受力得到有效改善，同时使传力路线得到有效简化。

5结语

本次研究结合实际工程案例，对型钢混凝土在石油化工结构设计中的应用进行了探讨。在了解工程实例的条件下，需选择合理的型钢混凝土结构，并通过模型的计算，进一步分析荷载组合，然后在截面设计过程中，注重框架柱的设计和框架梁的设计。总之，对于型钢混凝土结构来说，对型钢和混凝同受力的特性加以应用的条件下，使混凝土的抗压性能以及型钢的抗弯性能得到有效展现，进而使结构的延展性得到有效提升。此外，在合理应用型钢混凝土结构的条件下，能够提升结构空间的利用效率，进而使实际生产需求得到有效满足。

作者:冉艳华 单位:中海油山东化学工程有限责任公司

【参考文献】

【1】陈燕,何夕平,马乐乐.各国规程对型钢混凝土梁抗弯承载力计算对比分析[J].青岛理工大学学报[J],2016（3）:24-29.

【2】孙宇,郑岩,胡勇刚.延迟焦化在炼油工业中的技术优势及进展[J].石化技术与应用,2012（3）:260-264.

【3】苏君超.焦炭塔框架阻尼比的取值[J].石油化工设计,2014(4):15-18.

【4】宋桂珍.钢结构防火涂料在石油化工装置中的应用[J].技术与市场,2011(6):175.

【5】靳铁钢.轻型钢结构设计问题探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2011（33）：11-12.

【6】张金法.门式刚架轻型钢结构设计及施工中一些问题和措施[J].城市建设理论研究（电子版），2011（22）：46-47.

【7】唐国昱.型钢混凝土结构在工程设计中的应用[J].价值工程,2012（21）：93.

【8】JasimAliAbdullah.钢管混凝土和套管混凝土短柱的抗剪强度和性能分析[J].钢结构，2010（3）：156-157.

【9】刘巨保，许蕴博.基于GB50341标准设计的立式拱顶储罐弱顶结构分析与评价[J].化工机械，2011（4）：96.

【10】李懿.浅析轻钢厂房结构设计要点[J].山西建筑，2013（17）：75.

篇3

关键词：钢筋混凝土结构；课程教学；工程教育；专业认证

1工程教育专业认证的基本理念

（1）以学生为中心，面向专业全体学生。即以学生为主体，学生和用人企业对学校或专业所提供服务的认可程度是能否通过认证的重要指标；（2）实行以结果为导向的教学设计，即以行业需求为导向，设置专业培养方案和课程体系，依据毕业生的工程素质要求、核心竞争力，评价专业教育的有效性。（3）持续改进，建立健全全过程的有效评价体系，强调合格评价，将评价结果用于教学设计的改进和提高。针对上述工程教育专业认证的基本理念，关键是深化教学改革，对现有的教学体系和课堂教学模式进行改革探索，逐步实现从知识课堂向能力课堂、从句号课堂向问好课堂、从灌输式课堂向讨论互动式课堂的转变，这是提高课堂教学质量，达成培养目标的重要手段。

2本课程教学目标与毕业要求

《水工钢筋混凝土结构》是水电工程专业一门必修的专业基础课程，是一门与工程实际、现行规范紧密联系的课程。通过本课程的学习，使学生掌握钢筋混凝土结构设计的基本原理和弯、压、拉、扭等基本构件的设计计算方法。重点培养学生具有利用所学的工程专业知识分析解决复杂工程问题的初步能力。该课程教学目标包含以下几点：（1）掌握钢筋和混凝土两种材料的力学性能，熟悉材料选择的基本要求。（2）掌握钢筋混凝土结构设计计算的基本原理，并对其在当今工程结构设计中的应用情况有清晰的了解，了解其发展趋势。（3）掌握钢筋混凝土结构基本构件的设计计算理论、适用条件及构造要求。熟练掌握弯、压、拉、扭四种基本构件的设计计算方法与步骤(包括承载能力计算、变形及裂缝开展宽度等验算)。能依据设计计算结果及规范要求，正确选择和配置构件中所需的各种钢筋并绘制相应的施工图。（4）具有从事混凝土结构工程设计的能力，熟悉结构选型、结构平面布置方案、构件截面形式和尺寸选择原则和方法，培养学生工程意识和创新能力。（5）培养学生的工程实践学习能力，具有运用标准、规范、手册和查阅有关技术资料的能力。我院于2015年12月正式启动水利水电专业工程教育认证工作，工程教育认证标准中关于毕业要求有12条，《钢筋混凝土结构》是水利水电工程专业毕业要求的支撑课程，对应其中的毕业要求1和毕业要求3.

3水利水电行业对人才的需求特点

3.1设计院、施工企业要求学生具有较强的专业综合素质按照工程教育专业认证的要求，我院针对水电行业领域的规划设计、施工、管理岗位的综合素质、专业能力要求的开展了调研，先后走访了近20家设计、施工单位。通过调研分析得出，设计、施工企业看重具有较强专业综合素质方面的人才。

3.2对工程实践能力的要求设计院、施工企业一直是水电工程专业学生就业的主要去向，用人单位在人才需求方面通常倾向于选择具有较强工程结构设计能力、解决实际工程问题的能力，或具有一定工程施工经历和经验的人才。因此，提高学生的工程实践能力是学生顺利就业的关键。

3.3对计算机应用能力提出了新要求目前，工程结构设计大多是利用设计计算软件来完成。许多用人单位把对应聘人员计算机应用能力的考察作为一项基本条件。一般要求掌握的设计软件有pkpm、Autocad等，要求学生能熟练运用这些设计软件进行水工建筑物的结构设计工作。

3.4具有团队协作精神任何一项优良的工程结构设计都是项目组全体成员齐心协力，通力合作的结果。很多用人单位重视员工的团队协作精神，在项目完成过程中要求项目组成员之间相互协调，密切配合。因此，具有团队协作意识、执行力强的人才备受欢迎。

4以工程教育专业认证为导向，进行课程教学改革

4.1改进课堂教学模式（1）注重该课程与相关课程联系该课程的先修课程主要有《概率论》、《水利工程制图》、《建筑材料》、《材料力学》以及《结构力学》等，因此在该课程学习过程中要求学生应具备相关课程知识。如在进行钢筋混凝土结构设计计算原理一章学习时，重点讲授概率极限状态设计法，设计规范采用的以可靠度为基础的实用设计表达式以及荷载和材料强度取值等，均以《概率论》课程的相关知识为基础；再如在讲授第一章混凝土结构材料的物理力学性能时，提前让学生们回顾《建筑材料》课程的相关知识，将教师课堂引导学习和课后学生自主学习相结合。（2）预习引导、重点突破该课程的重点、难点内容很多，为了便于同学们理解掌握，在每一章、节学习之前预先提出几个问题，让学生根据问题有针对性地进行课前预习。授课过程中当讲述到学生不易掌握的重点、难点时有意识地放慢节奏、加重语气，并及时观察学生的反应，必要时重复讲述。我们在每章、节内容讲授完毕后，对重点、难点及带规律性问题进行分析归纳总结，以便学生更好地学习掌握。每次上课前都针对上节课重点、难点进行回顾复习。（3）采用引导启发式教学一般说来，教师对学生的知识传授当然越详细越好，但受教学时数（64学时）所限不可能做到如此。因此教师应采取引导启发式教学方式，创造良好的学习氛围，激发学生的学习兴趣。充分利用有限的课堂教学时间，对结构设计基本原理、课程重点难点及相关的规范要求作详细讲授。课后学生可根据自己对知识的掌握程度、合理安排自主学习时间，不断扩大知识面，增强自己的解决问题的能力。

4.2重视实践性教学为加强学生工程素质、技能和创新能力的培养，保证学生踏上工作岗位后能够很快适应工作需要，首先必须重视实践性教学环节。（1）重视实验教学，实现从封闭课堂向开放课堂转变传授理论知识是课堂教学的重点，而让学生加深对理论知识的理解、巩固必须借助于实践性教学。因此课堂教学环节设计除了观看试验录像、工程录像和计算机模拟动画外，还应重视现场实验教学，应充分利用结构实验室进行素混凝土梁、钢筋混凝土梁正截面、斜截面承载力试验教学，让几个同学一组利用课余时间亲自动手制作试验梁，在实验室老师的指导下进行试验，让学生认真观测试验过程中有关现象，并对试验数据进行较为详细的分析统计、归纳总结，从而使学生对课堂教学的理论知识有更直观、深刻的理解，激发学生学习的主动性，达到锻炼学生的动手能力，培养学生科研兴趣目的。（2）重视课程设计教学环节，实现从知识课堂向能力课堂转变课程设计是继理论教学后重要的实践教学环节，是考查学生综合运用所学知识来解决工程问题的能力的环节。该课程理论教学完成后安排一周的课程设计，设计题目是钢筋混凝土现浇整体式肋形楼盖的设计，根据设计内容通过调整活荷载大小、主、次梁跨度设置若干个题目，做到单人单题。从材料选择、截面尺寸拟定、计算简图、荷载统计、内力计算及结构构件设计一直到最后绘出梁、板配筋图，学生在老师的指导下完成整个设计。在辅导课程设计过程中，应有意识地培养学生综合运用所学的各门课程知识分析和解决工程实际问题，如利用结构力学的知识计算出连续梁板的内力之后，再利用该课程第三章、第四章受弯构件正截面、斜截面承载力计算知识进行梁板的配筋计算，最后结合工程制图及相关的构造知识绘出施工图。通过课程设计使学生全面掌握混凝土结构工程的设计过程、设计内容及相关的基础设计知识，使学生将理论知识与实际设计相结合，使学生的知识结构系统化。（3）重视现场教学，实现从句号课堂向问号课堂转变充分利用各种教学实习和生产实习机会，强化学生对水工钢筋混凝土结构的感性认识。通过参观学习已建成的或正在施工的水工混凝土结构工程，使学生对水利工程中常见的钢筋混凝土结构形式有所了解；另外，在课程学习的过程中，鼓励学生到施工现场看一看，观察结构形式，量一量基本构件尺寸，分析一下梁、板、柱的受力和传力关系，以及实际工程中钢筋弯起、截断、搭接、锚固等构造要求，以此激发学生对钢筋混凝土结构课程的学习兴趣。（4）重视课堂笔记、例题、作业题为保证学生能够很好地掌握课程教学内容，要求同学们认真做好课堂笔记，认真标注重点、难点。在每一章节内容讲授完毕后，安排一定数量的例题和作业题，通过讲解例题使学生熟悉一般解题的思路与方法，然后通过课后作业练习进一步巩固掌握。在第三章、第四章受弯构件正截面、斜截面承载力计算讲述完后布置一次大作业———钢筋混凝土悬臂梁的设计。对学生完成的作业都全批全改，指出错误的原因，并安排一定的时间进行讲评，促使同学们更好地掌握所学的内容，建立正确的工程设计理念。

4.3加强校企合作，聘请工程师进课堂进行案例教学在水工钢筋混凝土结构课程教学计划中留出一定数量学时（预留8学时），聘请工程施工单位或设计院有丰富工程经验的工程师进课堂授课，依据他们从事的实际工程进行案例教学，在教学过程中结合他们的工程经验重点强调课程理论知识与实际工程紧密联系，拓展学生的工程视野，促进学生工程素质和工程能力的提升。

篇4

关键词：建筑结构；团队式教学模式；工程项目教学

作者简介：胡尚瑜（1981-），男，湖南永州人，桂林理工大学土木与建筑工程学院，讲师；

覃荷瑛（1972-），女，湖南邵阳人，桂林理工大学土木与建筑工程学院，副教授。

基金项目：本文系新世纪广西高等教育教学改革工程项目“构建与注册师制度相适应的土木工程专业课程体系建设研究与实践”（项目编号：2011JGA056）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0107-02

“建筑结构”是工程管理专业的一门重要专业基础课。课程内容主要包括建筑结构概论、混凝土结构构件、砌体结构和钢结构、钢筋混凝土结构和地基基础、建筑结构抗震设计等五部分。在该门课程的学习期间，学生需掌握钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构等三大结构的设计原理、设计方法和建筑结构的选型、地基基础、抗震设计的基本知识，并能进行一般的常用结构和构件的设计。由于这门课程内容繁多、覆盖面广，加上教学课时数的限制，对于工程管理专业学生来说，想要全面掌握其设计理论和计算方法，存在着较大的难度。如何改进“建筑结构”课程的教学设计和提升教学效果，并使得工程管理专业学生对建筑结构理论和工程实践具有较准确的理解和掌握，对于培养具有良好结构素养和工程应用能力的复合型工程管理人才具有重要意义。笔者从优化课程教学内容，应用团队式教学模式和改进教学方法等方面对“建筑结构”课程进行了系列探讨。

一、“建筑结构”课程教学存在的问题

1.教学内容的设计不足

课程主要内容基本是由传统的混凝土结构、砌体结构、钢结构、建筑抗震等几门课程简单“拼盘”组成，未能摆脱以培养结构设计人才为目标的内容框架。[1-2]然而由于工程管理专业学生相对缺乏理解结构设计原理与建筑构造、施工技术、力学原理及材料特性等结构概念的思维，以及缺乏相应的建筑材料、建筑力学、施工技术等课程作为对接课程的内容支撑，加大了学习难度，极易使他们对“建筑结构”课程产生畏难情绪，这极大地影响了学生的学习兴趣和教学质量的全面提高。如何加强建筑结构与建筑材料、建筑力学、施工技术等课程的内在联系，对于提升学生结构素养和工程应用能力具有重要意义。

2.教学内容广度与深度难兼顾

从广度上来看，“建筑结构”课程涵盖钢筋和混凝土材料的力学性能、结构设计基本计算原则、钢筋混凝土基本构件的计算和构造要求、梁板结构、单层工业厂房、多层框架以及钢结构、结构抗震构造和地基基础工程等专业基础知识，另外还融合了理论力学、材料力学、结构力学、建筑材料等课程的内容。[3]同时课程内容存在“五多”，即概念多、公式多、系数多、符号多、构造规定多。在有限的课时里，如何合理将“建筑结构”课程讲授的广度与深度有机地统一起来，是进一步提高本课程教学效果的一个突破口。

二、优化教学内容设计

以“必需、够用、适度”为指导思想，[4]对传统教学内容结构进行了优化和取舍，将教学内容融合为结构设计方法、结构材料、基本构件、结构设计、结构抗震设计基础、结构施工图等新教学模块。以结构基本原理、结构基本构件的计算、钢筋混凝土楼盖、钢筋混凝土框架结构、砌体结构、钢结构和结构施工图为教学重点。对工程管理专业的学生，抓住各类“建筑结构”基本原理和设计应用核心，对重点理论部分进行详细讲解，注重结构概念，强化结构布置的基本要求和建筑构造教学。在传授学生知识技能的过程中，围绕课程模块内容核心，以一些典型的受力状态作为重点，并加以透彻的讲解。构造教学应该着眼于理解，讲清为什么，特别是其中的力学道理。

现有“建筑结构”的教学内容，未能很好地体现“建筑结构”工程应用能力培养，而且忽视学生结构施工图识图能力的培养。[5]识图能力是工程管理专业学生的核心能力之一。围绕结构施工图识图能力的培养，在教学过程中应增加结构施工图的识读等教学内容。注重讲授混凝土结构、砌体结构、钢结构三种结构施工图的图示与识读方法。其中，以钢筋混凝土结构施工图平面整体表达法和系列图集为重点教学内容。

三、课程教学方法探索

1.团队式教学模式

高校教师实际教学工作中各有侧重，有的以混凝土教学为主，有的以钢结构教学为主，有的以从事“建筑结构”抗震教学为主。根据课程内容特点，结合教师具备的实际工程经验和主讲课程优势，整合优秀教学资源，采用团队教学模式，即“建筑结构”课程按混凝土结构、钢结构、砌体结构和结构抗震等四大课程中主讲教师组成的课程小组，共同承担和完成授课任务，改变传统由单一教师主讲的授课模式。课程由资深教授负责人牵头，组织和编制教学资料，集体备课、案、统一讲稿、统一课件。针对“建筑结构”课程内容特点划分如下教学部分：结构设计原理和方法教学模块；混凝土构件和结构计算模块；钢结构模块；砌体结构模块；“建筑结构”抗震和地基基础模块；工程项目案例教学模块。课程各部分内容主讲教师根据自己经验和专长，优化课程内容和讲课方式，弥补了采用单个教师授课时对部分教学内容的生疏或具体实际工程经验的不足，相对更容易使学生掌握课程主要内容和强化相应的结构概念和工程应用能力，获得较好的教学效果。

2.面向项目教学模式

面向工程项目教学模式，就是围绕真实的典型工程设计和实施案例连续地组织授课内容，可使各部分相对独立的课程内容更显内在逻辑性和更具工程直观性，会使学生更容易接受“建筑结构”工程的理论知识。教师根据教学模块内容要求引入具体工程案例，以工程案例为基本教学背景，将学习者引入工程实践的情境中。教学工程案例应具有很强的实践性，要蕴含工程实践的理论、原理和方法，要具有新颖性、时效性、背景清晰等特征。[6]课程教学采取案例引入、任务驱动、实际项目训练等教学模式。教学实施过程充分体现能力训练、支撑知识学习、工程应用能力整合。

具体教学实施内容如下：能力训练项目内容，尽可能根据工程实际设计和选取；单项能力训练与理论知识学习融为一体，实现了一体化教学；工程应用能力培养以真实的工作任务为载体，实行了项目引导、任务驱动式的教学；整个教学从课内到课外，围绕工程应用型人才培养目标，形成了真实场境为载体、课内外能力训练并举、项目引导、任务驱动式的实践教学模式，突出了应用型工程人才教学培养的特点。具体例如通过7层的底层框架商住楼（框架结构-砌体结构）来进行实际工程项目教学，案例中的平面柱网布置图、平面楼板配筋图、梁平面配筋图、楼梯结构图等就使“混凝土结构”课程中的受弯构件正截面、斜截面承载力计算和受压构件承载力计算及梁板结构等成为主要能力训练项目内容。通过案例教学内容实际化、具体化，范例很直观地展示了建筑工程中梁、板、柱及楼梯等构件的平面布置和钢筋的设置要求，使学生更容易理解课本中的基础理论知识。分析项目中框架和砌体结构在使用过程中材料、施工及建筑构造处理措施对保证工程质量的重要性。尤其是结合框架和砌体结构由于材料、施工及构造处理不当而引起工程质量事故案例分析，培养学生工程项目分析和解决一般结构问题的能力。同时，通过作业、录像、参观、生产实习等实践环节，增强感性认识和加强理论与实际的联系，逐步培养实际应用和综合分析的能力。[7]

教学中采取“项目导向”教学方法，以实际工程对象为目标，实施课程教学，普遍受到学生的欢迎。在课程教学实践中进行了该教学方法的应用，取得了很好的教学效果。通过在项目教学模式实践教学过程中，提供给学生灵活运用课程现有知识去分析、解决工程实际具体问题的实践平台，逐步培养学生实际应用和综合分析的能力，构建工程管理专业学生的结构知识体系。

四、结束语

笔者以工程应用型人才培养为目标，优化课程教学内容，以团队教学课题组组织教学，采用“任务驱动”、“项目导向”教学方法，构建工程管理专业学生结构知识体系和提升工程应用能力素质。教学实践证明，该教学方法能充分提高学生的学习积极性，拓展学生的工程实践能力，提升工程应用能力，可为学生形成将来在房屋建造、工程管理、工程监理、建筑设计、工程造价等岗位工作中所要求的结构分析能力奠定良好的基础。

参考文献：

[1]袁启旺.非结构专业“建筑结构”教学设计探讨[J].高等建筑教育，2009，18（4）：90-94.

[2]胡兴福.“建筑结构”课程教学内容改革的探索与实践[J].中国职业技术教育，2006，24（2）：30-32.

[3]杨晓明，王锦力，刘淼.工程管理专业“建筑结构”课程的广度和深度探讨[J].土木建筑教育改革理论与实践，2010，12（9）：179-182.

[4]王秀丽.工程管理专业“建筑结构”课程教学改革探讨[J].四川建材，2010，2（36）：273-274.

[5]马丹丁，张建军，吴学清.论“建筑结构”课程中平法实图教学单元的改革[J].教育与职业，2011，（18）：138-139.

篇5

关键词：房屋住宅；结构设计；建筑

随着我国城市化进程不断发展和加快，及国民经济的高速发展，我国房屋住宅建筑的需求也日益增多，这也给房屋住宅建筑设计带来了诸多挑战。在这样的情况下，如何设计出较为舒适、安全经济的房屋，现在已经成为施工人员要面对的问题。

1.某工程案例概况

某小区工程占地面积20987平方米，总建筑面积是62340平方米。这些面积里含有南北两排高级住宅综合楼和东西两侧的公建。地上8层是南侧的住宅综合楼,地上8～10层是北侧住宅综合楼。这些住宅综合楼均为剪力墙结构,南楼局部设有框支梁。东侧公建是高配套商业用房,框架结构，地上为2层，西侧公建是文化娱乐、健身中心，框架结构，地上4层。

1.1 工程案例设计原则及特点

（1）设计原则。在这个房屋工程案例中，我们要本着钢筋混凝土建筑结构设计与建筑、设备和施工密切配合，施工人员做到安全适用、技术先进、经济合理的这个大原则，如果条件允许还要采用新技术、新工艺和新材料来加以保证施工的质量。

该结构的设计还要重视结构选型和构造，施工人员一定要选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构设计方案。在这一抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。

（2）设计特点。这个设计还要考虑轴向变形问题。施工人员在考虑轴向变形时，要考虑施工过程中分层施加竖向荷载这一因素，不能简单的按一次加载考虑，否则会出现一些不合理的计算结果，打比方说邻近剪力墙和筒体的上层框架柱，在竖向荷载作用下出现拉力；上层框架梁出现过大弯矩和剪力等。另外，随着楼层的不断增加，水平荷载作用下结构的侧向变形迅速增大。

除此之外，还有框架结构体系的应用。众所周知，框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形成可灵活布置的建筑空间，具有较大的室内空间，使用较方便。由于框架梁柱截面较小，抗震性能较差，刚度较低，建筑高度受到限制；剪切型变形，即房间侧移随着层数的增加而减小；框架结构主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。在考虑抗震设防要求的建筑中，应用不多；高度一般控制在70m以下。

1.2工程案例设计技术措施

该工程是房屋住宅整体结构，采用的是剪力墙体系，针对该工程结构的特点，我们采取的具体技术措施如下：

（1）高差悬殊问题。我们设置两道沉降缝将南北住宅综合楼与中间地下汽车库完全脱开，沉降缝宽度为100mm，缝内用粗砂填实。

（2）大跨度楼板解决办法。该工程结构最大板块跨度为12．8m×14．7m，根据笔者的实际施工工程经验确定板厚为320mm。首先采用普通混凝土结构经过详细计算，在较大配筋率（0．65%）情况下承载力极限状态可以满足，混凝土相对受压区高度（0．14）不超限。

（3）楼板错层的解决。经分析，该工程两个地方都出现错层集中现象，剪力墙两侧层高分别为2.8m、3.0m，这样就使得楼板层层交错，而且错层部位楼板高差不一致。

我们可以采用加强错层部位剪力墙厚度的办法来解决，将该部位剪力墙厚度调整为400mm，以提高剪力墙平面外刚度；剪力墙抗震等级提高一级，剪力墙分布钢筋配筋率提高到0．5%，并适当增加暗柱数量和配筋等。在结构计算上就采用弹性楼板假定。

1.3 需要注意的问题

在当前房屋建筑住宅结构设计中，构造柱经常被作为承重柱使用，这种方法将引起以下几个问题。

构造柱作为承重柱使用后，使得构造柱提前受力，而且结构一旦遭遇地震作用时，在构造柱位置必然形成应力集中，首先会被破坏。这样构造柱不但起不到其应有的作用，反而会成为房屋结构中的一个薄弱部位。

构造柱一般生根于地圈梁中，没有单独的设基础，构造柱兼作承重柱使用后，柱底基础的抗冲切、抗弯部及局部承压强度必然不能满足这个要求。柱底基础一旦发生冲切或局部承压将出现裂缝。

在实际建筑施工设计中，在无地下室的钢筋混凝土多层框架房屋，独立基础埋置较深。在一0．05m左右设有基础拉粱时，应将基础拉粱按层1输入。其架结构应尽量避免设置钢筋混凝土楼电梯小井筒，因为井筒的存在会吸收较大的地震剪力，相应地减少框架结构承担的地震剪力，而且井筒下基础设计也比较困难，故这些井筒多采用砌体材料做填充墙形成隔墙。当必须设计钢筋混凝土井筒时，井筒墙壁厚度应当减薄，并通过开竖缝、开结构洞等办法进行刚度弱化；配筋也只宜配置少量单排钢筋，以减小井筒的作用。设计计算时，还应按带井筒的框架复核，并加强与井墙体相连的柱子的配筋；此外还要特别指出，对框架结构出屋顶的楼电梯间和水箱间等，应采用框架承重，不得采用砌体墙承重，而且应当考虑鞭梢效应乘以增大系数，雨篷等构件应从承重粱上挑出，不得从填充墙上挑出，楼梯粱和夹层梁等应承重柱上，不得支承在填充墙上。

在框架结构设计中，施工设计人员如果只注意了横向框架的设计，而忽视了纵向框架现行建筑抗震设计规范要求水平地震作用应按两个主轴方向分别计算，各方向的地震作用应由该方向的抗侧力构件来承担。即在框架结构设计中，纵向框架与横向框架有同等的重要性。非抗震设计时，一些结构设计者把纵向框梁按普通连续梁进行设计，梁柱的节点和框架中的纵筋、箍筋的配置均无法满足框架梁、柱的构造要求。由于没有考虑地震的纵向作用，在实际设计中经常出现梁的支座负筋，跨中纵筋及箍筋的配置均不满足要求的现象。

参考文献

[1]魏志刚.浅谈高层住宅小区建筑设计的要点[J].中国房地产业，2011(8).

[2]李艳丽.高层住宅小区地下室车库结构设计[J].土木建筑学术文库，2011，15(1).

篇6

一、统筹水利工程兼顾混凝土特色，深入探究混凝土性能

全书在兼顾混凝土特征的前提下，结合我国的水利工程行业进行了深入的研究。本书分7个章节探究了水利行业混凝土的结构情况。第一章阐述了水利工程混凝土的内涵与起源，分析了自密实混凝土敏感性内涵，重点讨论了水利行业与其他领域所用钢筋混凝土的异同，提出了水利行业自密实混凝土技术的关键点。第二至三章研究了原材料对水利工程混凝土性能的影响规律，根据技术可行、经济合理的原则，结合我国水利行业钢筋混凝土原材料生产水平，给出了水利行业混凝土原材料的技术指标。第四至五章介绍了自密实混凝土生产质量控制技术，探讨了原材料波动对自密实混凝土性能的影响，提出了自密实混凝土用原材料均质性控制要求;研究了自密实混凝土生产过程的关键参数，阐明了自密实混凝土生产过程投料顺序、搅拌时间以及搅拌功率等建议指标。第六至第七章介绍了自密实混凝土施工过程的关键环节，包括施工设备、施工工艺以及施工控制参数等，重点强调了容易造成自密实混凝土性能敏感性因素的质量控制要点。本书的各章节安排合理，深入浅出地探究了我国水利建筑的混凝土特性，研究分析了混凝土行业的发展规律，为实现我国工程技术蓬勃发展铺垫了理论基础。

二、围绕行业顶尖技术，实现水利行业混凝土结构变革

本书围绕自密实混凝土在我国水利建筑应用中存在的问题，从板式无砟自密实混凝土评价指标与标准(新拌混凝土、硬化混凝土以及实体结构)、原材料要求、配制与性能、施工技术、质量控制以及常见问题与对策等方面，系统阐述了水利行业的自密实混凝土关键技术。并且作者紧密围绕行业先进技术探究混凝土结构的发展，例如本书第二章，根据国内外水利行业自密实混凝土层服役环境、结构特征以及施工方式等，作者分析了自密实混凝土在模腔中的运动状态，提出了水利行业新拌混凝土评价指标;从结构承载力、服役耐久性等方面分析，提出了水利工程混凝土硬化体的评价指标;基于实体结构的客观真实模拟进行了水利行业混凝土工艺性试验;阐述了国内外自密实混凝土性能指标的表征技术，并提出了水利行业混凝土稳定性评定的新方法。除此之外，作者针对混凝土行业结构性变革阐述了多种优缺点，运用了多种技术进行试验，作者指出混凝土的生产成本高，在混凝土成分中胶凝材料成本最高，由于自密实混凝土使用较多的胶凝材料，其原材料成本会相应增加。另外作者提出，为确保自密实混凝土的高抗离析性，还需要根据具体情况，添加黏度改性剂(viscositymodifyingadmixture，VMA)，这样势必会增加自密实混凝土的生产成本。

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关键词：钢结构课程；教学改革；工程实践

中图分类号：G71文献标识码：A

文章编号：1009-0118（2012）04-0111-01

一、钢结构的发展现状

钢结构体系具有自重轻、安装容易、施工周期短、造型优美、抗震性能好等特点，与钢筋混凝土结构相比，具有在高、大、轻三方面发展的独特优势，更为突出、更值得关注的是钢结构具有极其优良的环保性能，大部分钢材都能有效地回收，投入循环利用，对环境的污染和占用很小，堪称是一种“绿色结构”。目前我国的钢产量连年居世界首位，在政府的支持和引导下，钢结构从被仅仅在重大工程、标志性建筑上使用，迅速发展到建筑领域普遍使用，呈现出了从未有过的兴旺现象。作为土木工程专业主干课程，钢结构则是培养钢结构人才的主要途径。

二、传统教学的局限性

多年以来，土木工程专业教学中，一直都是以《钢筋混凝土结构》课程为核心，而《钢结构》课程一直都是处于边缘状态，存在着教学学时不足的问题，这是和我国很长一段时期钢产量不高这个事实密不可分的。甚至到现在，相当一部分院校对钢结构的发展认识还不足，从学时学分与课程的性质就可以看出，一些院校的钢结构课程的学时只有30-40学时，而对应的混凝土结构课程有80～100学时，甚至一些院校将钢结构列为任意选修课［1］。

从多年的教学实践来看，《钢结构》课程是一门比较抽象的课程，课程具有涉及内容广、材力、结力等基础扎实、理论体系完善、构造形式复杂、工程实践性强等特点，这就造成了课程具有掌握难度大、上课学生听不懂，工作中对钢结构工程项目的掌握很匮乏，很难将学校所学的理论与工程实践结合起来。

三、《钢结构》课程教学的改革

（一）增加课时量

对《钢结构》课程教学而言，56学时远远不达不到教学效果，这与土木工程现状发展是不相符合的，因此，应该增加学时量来满足课程的学习。同时，应该安排两周的时间进行《钢结构》课程设计。以此将理论与实践有机的结合起来。

（二）工程实践案例与理论教学相结合

理论知识有利于对学生的理解，反过来，工程实践案例又很好地将理论知识的应用。土木工程的综合性和实践性，决定了课堂的理论教学有别于一般理科的教学，工程设计计算理论所反映的是人们千百年来的实践经验，是从失败中获得的经验教训以及通过现代试验手段所证实的客观实际。要使学生领会工程计算理论的科学性、严肃性，学习工程中复杂的可定和不可定因素的处理方法，获得良好的工程意识、工程思维。

实例分析还有利于学生对结构计算理论的深刻理解，将实例引入教学，内容深刻、生动，便于组织不同深度的课堂讨论。各种各样的实例分析，对大学生来说是宝贵的、生动的一课，对于这些未来的工程技术人员的综合素质培养有很大益处。通过对钢结构课程的学习，学生应能较好地掌握钢结构中基本的计算方法和思路，具备一定的钢结构设计能力。

（三）加强课程实习

一般学校，对《钢结构》课程实习的认知程度并不够，很多学院学生对钢结构的认识仅仅只限于开始的认识实习，学生对工程项目的理解还不够深入，对项目的参观也只是走马观花，当进行《钢结构》课程学习时，钢结构工程项目的具体结构形式、构件类型及名称等都没有基本的概念，这样对课程的学习增加了不小的难度，针对目前这种状况，应给学生比较充裕的时间，并提供或联系比较适宜的钢结构项目，使之能深入到工程中去，学习和了解工程中的实质性内容。如今的钢结构设计计算机化程度比较高，而企业对大学生的需求是上手要快，但大多数高校本科阶段并不教授最常用的钢结构设计软件的使用方法和一般技巧，学生一旦进入钢结构设计领域难免会觉得无所适从。将国内最常用的钢结构设计软件引入教学，使学生在校期间就能掌握必要的设计技能，就可以有效地增强学生在就业市场上的竞争能力，同时这种做法也会受到钢结构企业的欢迎。

四、《钢结构》课程考核方式的改革

以往传统的课程效果是以期末考试的方式来进行考核的，由于《钢结构》的内容广泛及复杂，以考试的形式很难达到考核效果和目的。针对本课程的特殊性，以课程中根据工程实践案例的具体内容，让学生选择结构图纸中的一部分内容进行手算，这样既可以使学生对工程项目图纸的全面认识，又做到理论知识与实践相结合，同时，让学生对《钢结构》的相关规范有很好的理解。

五、《钢结构》课程设计、毕业设计的改革

课程设计是结合专业课学习而配置的大型综合性课题，随着专业课学习和专业知识的积累，通过课程设计训练，使学生能够把所学专业知识进行综合运用，提高实践运用能力。《钢结构》课程设计的内容和形式可以多样化，通过工程设计软件进行课程设计，可以使学生对课程理论知识以更全面深刻的了解，同时也对知识的应用有了初步的认识。

课程设计是毕业设计的预演，在毕业设计方面，不少高校的毕业设计题目为多钢筋混凝土框架结构，题目单调、无新意，使得学生失去了最后一次获得钢结构综合练习的机会。走上工作岗位以后，对钢结构一筹莫展，不得不重新经过培训。因此，笔者认为在毕业设计方面也应重视钢结构的课题，有必要选钢结构的题目作为设计题目，选题时可选部分钢结构(结合实际选轻钢结构、梯形钢屋架、门式刚架厂房等)，以此强化钢结构的计算及构造等方面的应用。

六、结束语

钢结构课程教学改革与钢结构行业人才培养密切相关，高等学校要进一步加大钢结构课程教学改革力度，重视钢结构课程教材建设和精品课程的示范作用，在课时不足的情况下合理安排教学计划和教学内容，处理好钢结构与其它课程的关系，加强实践性教学内容，培养学生综合能力，以适应中国钢结构快速发展对人才的迫切需求。

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关键词：湿式外包钢加固技术：承载力；计算方法；受力分析

1湿式外包钢加固技术的原理

湿法外包钢是将角钢、钢板箍通过胶栓与混凝土柱或梁外表面固定后用专用结构胶封闭，而后在缝隙中灌注高强建筑结构灌注专用胶使用钢板或型钢和原混凝土构件连结成一个整体，使型钢与钢筋混凝同受力。该方法可以大幅度提高建筑物构件的承载力，提高承载能力与变形能力。同时，粘贴在构件上的钢板与钢筋混凝土结构中的钢筋几乎起到一样的作用，由此可见，湿式外包钢加固技术加固在设计理论上与钢筋混凝土基本相同。

2湿式外包钢加固技术的优点

湿式外包钢加固法施工快速、现场无湿作业或仅有抹灰等少量湿作业，对生产和生活影响小，其加固用的外包型钢，一般为角钢加固法，其基本上不影响构件的外观，结构的强度和刚度都能满足设计的要求，完全能保证加固工程的质量，由于施工快，加固材料少，价格低，经济效益较高。

2.1湿式外包钢加固法适用范围：

本加固方法适用于承受静力作用的一般轴心受压及受弯和受拉构件。

2.2湿式外包钢加固法施工方法及注意事项：

加固用型钢一般为A3钢或16Mn钢，厚度以3-6mm为宜，或视设计要求而定，型钢、连接螺栓及焊接的强度设计值，按现行国家标准《钢结构设计规范》（GBJ17-88）规定采用。对型钢粘结面，可用喷砂、砂布或平砂轮打磨。在打磨钢板时，不能只看光亮程度，一定要按照规范要求打出纹络，只有这样，才能保证钢板与结构胶有更好的粘接效果。

另外注意，在使用结构胶加固前应进行现场质量检验，配制的结构胶应在30分钟内使用完毕,而且在胶粘剂固化后不能在粘贴构件上进行焊接等高温作业。

2.3粘贴钢板加固法的施工流程图：

2.4湿式外包钢加固技术受力分析：

在矩形截面受弯构件的受拉面粘贴型钢和受压面粘贴型钢进行加固时，其正截面承截力应符合下列规定（图1-2）：

矩形截面正截面受弯承载力计算

（1）由弯矩平衡原理可知，梁所受载荷所造成弯矩小于等于钢筋混凝土抵抗弯矩：∑M=0

M≤bx(-)+(-)+-(-) (1-1)

由力矩平衡原理x轴梁受力为零，即∑x=0

bx= +--(1-2)

X≥2式中M―构件加固后弯矩设计值；

x―等效矩形应力图形的混凝土受压区高度，简称混凝土受压区高度；

b、h―矩形截面宽度和高度；

、―加固型钢的抗拉强度、钢板抗压强度设计值；

、―受拉型钢和受压钢板的截面面积；

―纵向受压钢筋合力点至截面近边的距离；

―构件加固前的截面有效高度；

As―纵向钢筋合力点到混凝土受拉边缘的距离h0=as；

Es―钢筋的弹性模量；

―考虑二次受力影响时，受拉型钢抗拉强度有可能达不到设计值而引用的系数；当≥1.0,取=1.0；

―混凝土极限压应变，取=0.003.

―若不考虑二次受力影响，取=0考虑二次受力影响时，受拉型钢的滞后应变，应按规定计算。

=

―加固前受弯构件验算截面上作用的弯距标准值。

―综合考虑构件裂缝截面内力臂变化、钢筋拉应变不均匀及钢筋排列影响的计算系数，按下表的规定采用：

计算系数值

≤0.007 0.001 0.002 0.03 0.04 ≥0.06

单排钢筋 0.7 0.9 1.15 1.2 1.25 1.3

双排钢筋 0.75 1 1.25 1.3 1.35 1.4

注：表中为原有钢筋混凝有效配筋率，是按有效受拉混凝土截面面积，计算的纵向受拉钢筋的配筋率即

各参数意义参照CECS25-90,混凝土结构加固技术规范[S].以及

混凝土结构设计规范GB 50010-2002[S].

图10-23 局部结构平面图

某6层综合楼建于90年代初，一层为商用超市，上面5层为住宅楼，结构为框架结构，底层框架结构层高为3.6米，此楼―～―原为招待所，现在要改变其使用功能，变成超市仓库，而原来的主梁的最不利荷载为300KN・M，由于建筑使用功能的改变增加使用荷载30%，从而导致底层框架主梁承载力不足，因此要对框架主梁进行加固处理，我们使用湿式外包钢加固技术对钢筋混凝土框架进行加固处理，由施工图知h=700mm,b=300mm,混凝土强度等级为C30，=14.3N/，=1963，环境类别为一类。

（2）原主梁抗弯承载力计算=700-35=665,

由=ρb得出ρ===0.00984=0.9%＞=45×%=0.0021而ρ＞0.2%

由钢筋混凝土结构设计规范109页8.5.1钢筋混凝土构件中纵向受力钢筋配筋率=max(ρ,45)=0.00984

所以ξ=ρ=0.00984×=0.206434＜=0.55

满足使用条件

=bξ(1-0.5ξ)=1.0×14.3×300×665×0.206434×(1-0.5×0.206434)=351＜390 KN・M

由承载力计算图及公式可知当不在主梁顶粘钢板时，则有=0，=0，则代入式（10-48）

1.0×14.3×300X(700-)-300×1963×35=390×

2145 -3003000x-20611890=0

,

==

=0.0011

==

1.0×14.3×300×153.582=1.0×215×+300×1963

解之得=325.4268837mm2

底部角钢采用2L80×5；箍板采用4 mm×80mm，间距为200 mm。如图10-24所示。

图10-24

结论

根据结果选择型钢加固施工后，经过两年多的观察, 未发现加固梁有异常情况, 各项指标完全达到设计要求,使用效果良好，由此说明对本次加固施工混凝土构件进行加固是安全可靠的，本次施工是成功的。而且通过加固后所进行的结构试验、结构的强度和刚度都能满足设计的要求。整个施工费用仅5万元，若按常规施工，费用较高，采用粘钢加固技术可节约工程费用，不但减少了大量人力、物力和资金投入，而且完全能保证加固工程的质量，达到了加固的目的。

结束语：

实践证明采用湿式外包钢加固方法是一种安全方便的加固技术, 效果明显, 可以达到预期目的,它以其他加固技术不可比拟的优越性，在土木工程的加固中得到越来越广泛的应用，随着湿式外包钢加固技术的日益发展，其应用前景亦会更加广阔。

参考文献：

[1] 卜良桃 周锡全. 工程结构可靠性鉴定与加固[M].北京: 中国建筑工业出版社，2009:394-398.

篇9

【关键词】现代仿古建筑；结构设计；大屋顶；斗拱；雀替

仿古建筑研究应秉承艺术性、历史性和科学性相统一的原则，其作为古建筑的仿品和民族文化的载体，不仅仅反映着当时社会科技发展的综合水平，还映照着历史发展的足迹。现代仿古建筑以钢筋混凝土为主体结构改变了传统中国古建筑以木结构组合为主的受力系统，吸收了传统中国古建筑风格的精华，在钢筋混凝土结构的基础上将传统古建筑的造型部件等作为装饰效果从而达到建筑上的仿古目的。

1.仿古建筑的结构设计要求

现阶段的仿古建筑多采用钢筋混凝土结构代替木结构，为了达到油漆彩绘之后与木构架相同的外观效果，与传统的钢筋混凝土结构相比，仿古建筑的结构设计具有以下特殊要求：

1.1模数要求和构件定型化

各受力构件的规格需满足古典建筑的模数要求，传力体系的构成极其各构件的尺度和形体完全仿照古代木结构中柱、梁、枋檩的相应做法。

1.2屋面造型要求

屋面变化显著，造型要求高，构架体系采用了步架和举架的处理方法。使屋面坡度越往上越陡，峻越往下越平缓，形成了曲线优美，出檐深远的特征，体现了我国古代建筑的造型特点。

1.3结构构件设计

建筑中有大量的具有独特装饰作用的结构构件，其中最具有代表性的是斗拱和雀替。斗拱斗拱中方型的底座叫做斗，上面错落搭建的船形木块叫做拱。斗拱是中国传统古建筑特有的型制，它位于木结构梁和柱子之间，具有传导屋面荷载、加大屋檐挑出长度、缩短梁枋跨度、吸收地震能量等结构作用和装饰作用。是中国古代建筑中最具特色的部分之一，对于仿古建筑而言因主体结构为钢筋混凝土装饰常常成为斗拱的主要作用。

雀替用于额枋（檐枋）与檐柱相交处近似于三角形表面，有雕刻装饰的构件可以缩短梁枋的净跨距离，具有辅助拉结和装饰双重功能。

2.工程案例

综合楼是某市老城区的中心地带， 周边是儿童公园及南音社等园林仿古建筑群， 综合楼具有健身、培训、商务兼会议接待等。其布局呈现基本对称，是具有中国古典建筑和园林风格的传统仿古型坡屋顶式综合楼。

图1所示为该综合楼的西立面，这是面向公园主立面，具有强烈传统特色的立面设计，高低错落，富有层次感、韵律感和均衡感，同时这种立面设计上的创新性和时代感又与传统性相互融合。考虑到建筑与城区文化形态相呼应， 既要满足使用功能要求，同时也要从美学观点考虑建筑的造型，力求比例协调，匀称得体，顶部以宋式较陡直的举折做法为蓝本，脊吻、斗拱、雀替、悬鱼、藻井等，以变异简化的手法加以运用， 将这些传统要素融入新建筑中，使之既富有现代气息又具有历史的凝重感。

3.仿古建筑的设计方法

古建筑一直采用木构架为主要的受力体系，工程施工与设计主要以传承的经验、方法为主。现在出现了大量的以钢筋混凝土或钢结构为主要受力体系的仿古建筑。为了对古建筑模仿做到形似，就势必遵照古建筑木结构的结构形式和尺寸权衡，另外还得符合现代建筑规范要求。

按照现代力学理论进行简化，运用现代计算工具进行建模、计算、分析。这样将给建筑和结构设计提出了更高的要求，在仿古建筑的设计之初，设计人员脑袋里已经有了即将仿建的古建筑形式，是硬山、歇山还是攒尖，是卷棚还是正脊，开间、进深各为几间，有没有外廊，屋面举折情况等等。

构想出要仿取的纯正古建筑具体情况，然后再根据古代建筑模数制度计算各种构件的几何尺寸，再根据简化结构简历结构模型，运用现代结构计算软件计算其内力，复核其截面是否满足承载力要求。

4.结构体系验算

采用现浇钢筋混凝土仿木框架结构用SATWE程序进行整体计算 主受力框架用PK程序复核计算配筋。结构方式按照古建筑中的“叠梁式”，构架体系采用了步架和举架的处理方法，其传力途径也明显不同于传统钢筋混凝土建筑，屋面荷载通过T 形屋面板传给屋面檩条梁，再由梁架逐层往下传递，最终通过最底层的梁传给框架柱。

5.大屋顶结构设计

本工程各层都是由大屋顶组成的， 屋顶形式多样， 有重檐歇山、十字脊、顶、攒尖、四坡。大屋顶的屋面板是由几段折板组成， 在折板的转折点， 按照建筑的要求， 主要区域直接设置钢筋混凝土梁， 局部次要区域梁高与板底有高差时， 用砖墙填砌， 对于一些不能加梁的区域，则按照构造要求设置弯折钢筋。外墙的封檐板因为尺寸的限制， 不能用填充墙砌筑， 则用现浇钢筋混凝土板，板内配置双层双向钢筋，分别锚入屋面板和屋面梁内。

6.斗拱和雀替的设计

笔者在考察其他仿古建筑时了解到：其斗拱大多是采用钢筋混凝土预制构件， 各级斗与拱之间通过预埋件焊接连接。尺度较大时或座浆连接尺度较小时，斗拱在结构中为受力构件，这种做法的主要缺点是做工较粗糙、不美观而且前者由于构件数量太多、防腐和维修费用较高、后者受力不太可靠。故本工程的斗拱采用木结构且仅作为装饰构件，不考虑其受力屋檐荷载，通过斗拱上方的现浇混凝土桃尖梁以及斗拱中间的现浇混凝土剪力墙，传给剪力墙下方的额枋斗和拱在桃尖梁施工前安装就位。

雀替仅作为装饰部分，不考虑其受力则采用钢筋混凝土预制构件。用定型模板在施工现场制作，主体结构施工时在相应位置留设预埋件。预制的雀替通过预埋件与主体结构的额枋檐枋和檐柱焊接连接，木斗拱与混凝土的预制雀替都是作为装饰构件与主体结构不是一起现浇成型，但采取了上述方式与受力构件连接后，再经过油漆彩绘处理整个建筑物浑然一体，完全达到了传统木结构的艺术效果。

7.结束语

用钢筋混凝土材料来建造多层仿古风格的现代建筑是经济合理的选择。由于钢筋混凝土框架的受力机制与传统的木构架不同， 许多古建筑中重要的受力构件如斗拱等设计成装饰构件是比较经济的做法。曲线形的屋面、悬挑的屋檐、起翘的屋角是传统大屋顶的特色， 其做法是经过数千年的不断演变形成的， 适合传统的材料， 用钢筋混凝土来仿造应从受力合理、施工方便等多方面综合考虑。做到形似（外形、尺寸相似）是基本要求，做到神似（受力特点相似）是更高的要求，需要进一步的努力。

参考文献：

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关键词：高层建筑 结构设计 优化

中图分类号：TU318文献标识码： A

一、高层建筑结构设计的特点

高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，结构设计占有更重要的位置，结构设计的质量直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。高层建筑结构设计具有以下特点：

1.水平力起着决定性作用。

在以往对低层和多层的结构设计中，通常都是以竖向荷载为代表，而对于高层建筑的结构设计，由其水平荷载发挥着决定性的作用，竖向荷载虽然对结构设计也具有非常重要的意义，但却不是最为关键的设计因素。因为在高层建筑结构设计中，竖向轴力与弯矩的数值与建筑高度的一次方成正比，而水平荷载对结构的倾覆力及轴力，是与建筑的两次方成正比。所以水平荷载具有决定性作用。因此，我们不难得出结论，在高层建筑结构越来越高、体积越来越大的发展趋势下，水平荷载的因素要予以重点考虑，这是维护高层建筑结构稳定性的需要，同时也是设计高层建筑结构的必然要求。

2.侧移。在高层建筑结构设计中，随着高度的不断增加，则会导致水平荷载下结构的侧向变形不断的增大，其与建筑高度的4 次方成正比，在这种情况下，结构侧移则成为高层结构设计中关键的因素。

3.轴向变形

在高层建筑复杂化的趋势下，轴向变形的因素变得越来越重要，特别是在高层建筑高度升高的情况下，竖向的荷载会大幅度增加，进而引起高层建筑结构中柱体会出现轴向形变，从而在高层建筑结构的连续梁上出现弯矩的影响，最终会影响到高层建筑结构的稳定性，因此在高层建筑结构设计中要对轴向变形予以重视。

二、高层建筑结构优化设计案例分析

1 工程概况

某项目建筑面积为33819.0m2，地下2 层为停车库，地上1~3 层为商业，4~30 层为住宅，顶部设有出屋面电梯机房及水箱间，采用框架―剪力墙结构。抗震设防烈度8 度，设计基本地震加速度为0.20g，设计地震分组为第一组，建筑物场地土类别为Ⅱ类，基本风压Wo=0.40kN/m2。该建筑地下室～4 层剪力墙厚度为：350mm；6 层～12 层剪力墙厚度为：300mm；13层～21 层剪力墙厚度为：250mm；22 层～屋顶剪力墙厚度为：200mm；楼、电梯间剪力墙厚均为250mm 和160mm。基础型式为桩和承合基础。采用中国建筑科学研究院PKPM 系列软件进行上部结构和基础的计算。

2 结构体系选型

建筑物结构形式的选择对建筑的使用功能、结构可靠性、建筑的抗震性能、工程造价等具有很大影响。因而在结构设计中体系选型显得十分重要。剪力墙结构是一种由钢筋混凝土墙体作为抗侧力单元，同时承担竖向荷载和地震作用的一种结构体系；它刚度大，空间整体性好，用钢量较省；可以很好地适应墙体较多、房间面积不大的特点，故在高层住宅中应用极为普遍。但剪力墙结构墙体较多，不能布置商店和公共设施等面积较大的房间。框支剪力墙结构是一种将部分底层或部分层的剪力墙取消，代之以框架的结构体系；其主要是为了满足在底层布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求。但框支剪力墙结构，底层柱的刚度小，上部剪力墙刚度大，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，对结构抗震性能极为不利；并且其转换层的混凝土和钢筋用量一般都很大，其工程造价很不经济。因此，在地震区不宜采用框支剪力墙结构。框架-剪力墙结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架-剪力墙结构的一种结构体系，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆等。本工程针对其具体情况，做多方案比较，最终确定了框架-剪力墙结构体系；既能满足了上部住宅楼、底部商业用房的建筑使用功能要求，又能满足建筑物在高烈度区的安全可靠性，同时这种结构形式也是较为经济合理的，可有效的控制工程造价。

3 基础及地基处理的设计

高层建筑基础的合理选型与设计是整个结构设计中的一个极其重要和非常关键的部分。基础的工程造价在高层建筑整个工程造价中所占的比例较高，尤其在地质条件比较复杂的情况下更是如此。所以选用合理的基础形式或地基处理方式，对降低工程造价起着至关重要的作用。该工程地基承载力特征值为200kPa，天然地基不能满足设计要求，根据工程地质勘察报告，可采取钻孔灌注桩或预应力管桩。由于场地为自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅱ级（中等），建议首先采用素土挤密桩对湿陷性土层进行处理。考虑甲方施工工期紧的情况，经过多方经济比较，最终取消了素土挤密桩处理，而是直接采用机械旋挖成孔的钢筋混凝土灌注桩穿越湿陷性土层。根据西安当地经验，旋挖成孔技术可提高灌注桩的承载力约20~50%，这就大大节约了施工时间，并减少了素土桩施工费用，而灌注桩所增加的桩长却很小。本工程桩基承台此次采用底平，主要是为了使位于地下室的设备管线埋设在各个承台之间的空隙，而不占用建筑面层。这样可大大减小基坑的开挖深度，减小工程量，从而降低工程造价。

4 结构设计

本工程通过抗侧力构件的合理布置，在地震作用下，使结构的各项目标参数均符合规范要求的前提下，不断优化，尽量减少剪力墙的数量和厚度，使结构在X、Y 两个方向刚度基本接近，两个方向水平位移均接近规范限值，结构布置更加经济合理。从承载力方面来看，使框架、剪力墙的作用得到充分的发挥；从地震作用来看，减小了结构的侧向刚度，并因此减轻了建筑的自重，从而减小了结构的地震作用；也相应减少了基础工程的投资。本工程楼层最大位移（楼层最大值层间位移角）：X 方向地震力作用下的楼层最大值层间位移角：1/1084；Y 方向地震力作用下的楼层最大值层间位移角：1/859；满足了抗震规范与高规规定的剪力墙结构楼层最大值层间位移角限值均为：1/800 的要求。

5 材料选用

5.1 采用高强度钢筋

在满足结构设计承载力要求的前提下，选择相对造价低的钢筋方案，可以达到降低工程造价的目的。大多数设计人员一般把重点放在配筋的计算上，往往忽视钢筋种类的选择。新Ⅲ级钢筋是近年来推广使用的新型钢筋，它比普通Ⅱ级钢筋提高强度近20%，每吨价格增加不超过10%。因此新Ⅲ级钢筋的选用，在增加钢筋混凝土结构强度和建筑物安全储备的同时，还节省了用钢量。另外，钢筋的连接宜优先采用闪光对焊，且普通焊接或电渣压力焊接比搭接经济。本工程基础和梁、柱及板配筋等大部分均采用HRB400 级钢筋，HRB400 级钢筋强度设计值与HRB335 级钢筋强度设计值之比360/300=1.2；据资料统计，用强度高的HRB400 级钢筋取代强度低的HRB335 级钢筋可节约钢材约14%，这是降低钢筋用量最直接的措施。

5.2 采用轻质隔墙

本工程为减轻荷载，内隔墙采用轻质石膏板内隔墙体系，与轻质砌块隔墙相比，轻质石膏板内隔墙体系具有自重轻、干法作业，安装效率高，易于拆改、施工快捷，缩短工期的优点，近年来在高层住宅建筑中得以广泛应用。以99mm 厚的轻质石膏板隔墙为例，其重量为23kg/m2，是相同厚度砌块隔墙重量的28%，可显著节省建筑承重结构和基础费用，降低土建结构造价。

三、结语

本文讨论的该工程通过以上几个方面的优化设计，在符合现行国家规范前提下，做到安全性能可靠，减少了建筑的混凝土用量和钢筋用量，取得了较好的经济指标，达到了较佳的设计效果。

参考文献

[1]建筑抗震设计规范（GB50011-2010）[S]．北京：中国建筑工业出版社，2010.

[2]建筑结构荷载规范（GB50009-2001）[S]．北京：中国建筑工业出版社，2001.