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。

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关键词：混凝土结构设计原理；教学方法；土木工程

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）41-0267-02

混凝土结构设计原理是土木工程专业重要的专业基础课，在专业教学中具有承上启下的作用，先修课程有建筑制图、土木工程材料、理论力学、材料力学、结构力学等，对后续的混凝土结构设计、高层建筑结构设计等课程的学习有重要影响，也是课程设计、毕业设计等实践环节的重要基础。课程内容涉及混凝土结构材料的基本性能，构件承载力计算，构件的裂缝、变形和耐久性以及预应力混凝土构件设计[1]。

混凝土结构设计原理这门课程，具有材料的不确定性、解答的多样性、设计的综合性等特点[2]，课程内容中的实验现象多、假定多、概念多、公式多、系数多、条件多、构造要求多，且逻辑性、系统性差，较为零散[3，4]，但理论性与实践性较强，与先修课程相比差异性大，导致教师教起来不易、学生学起来困难。笔者结合近几年的教学，在以下几个方面进行了一些思考和实践，取得了较好的效果。

一、熟悉材料性能

钢筋混凝土由钢筋和混凝土两种物理、力学性能很不相同的材料组成，只有熟悉钢筋和混凝土这两种材料的性能，才能较好地理解与解释实验现象。混凝土抗压强度高，抗拉强度低，因此结构构件处于承载力极限状态时，只考虑混凝土抗压，不考虑抗拉。混凝土由水泥、骨料、水等材料拌合而成，强度的离散性大，且混凝土的破坏属于脆性破坏，因此在确定其强度设计值时，材料分项系数取值较大。钢筋力学性能较好，抗拉强度高，在结构构件中主要承担拉力；在柱与双筋受弯构件中，也用于受压，其抗压强度与抗拉强度相当，但钢筋用于受压时，容易失稳，因此需要合理配置横向约束，即箍筋。钢筋及混凝土的应力-应变曲线是较为重要的，它是钢筋混凝土构件应力分析、建立强度和变形计算理论必不可少的依据。此外，还应熟悉钢筋和混凝土之间粘结力的相关知识，这是钢筋截断、锚固、弯起等构造措施的依据。

二、抓住教学主线

构件承载力计算是这门课程的重点，涉及到拉、压、弯、剪、扭等基本受力形式及其复合受力形式，但钢筋和混凝土均为弹塑性材料，且离散性大，因此无法根据先修力学课程采用纯理论的方法直接建立承载力计算公式。通常是在试验的基础上，引入合理的基本假定，画出应力图形，借助力学知识或回归分析等方法建立承载力计算公式（包括其适用条件），然后用于工程设计，对于计算公式中未考虑的一些不利因素，通过构造措施进行补充。因此，在承载力计算章节中，要牢牢抓住“试验现象分析―引入基本假定―画出应力图形―建立基本公式―进行工程设计”这一主线，其中试验与假定是基础，应力图形是关键，基本公式是结论，工程设计是目的[4]。值得注意的是，工程设计既包含计算，也包含构造措施。

在计算过程中，初学者往往习惯于联立解方程，实际上应用基本公式也是有主线可依的，如单筋矩形截面设计，按的步骤计算，思路清晰，每一步都可以检验适用条件。

三、进行对比分析

大多数教材将构件承载力计算分为多个章节，各章节之间看似没有联系，知识信息处于零散状态，学生学起来比较困难。教师需找出各章节之间的内在联系，对比讲解，便于学生掌握。

受弯构件中，单筋矩形截面较为简单，大多数学生能较好地掌握。与单筋矩形截面相比，双筋矩形截面在受压区配置了受力钢筋，图1（a）为双筋矩形截面，抵抗的极限弯矩为Mu。从受力的角度，可以将受压区的混凝土和钢筋分开，并配置相应的受拉钢筋，如图1（b）、（c）所示，其中图1（b）为单筋矩形截面，抵抗的极限弯矩为M1，图1（c）为纯钢筋部分，抵抗的极限弯矩为M2，根据叠加原理，有Mu=M1+M2。

四、引入案例教学

混凝土结构设计原理是一门实践性较强的课程，引入案例教学，可以增强学生对这门课程的认识和理解。设计案例应符合教学目标的要求、符合工程实际、符合混凝土结构设计的发展趋势[5]，有一定的启发性和适用性。根据学生的实际情况合理设置案例的难度，选择现实生活中关心或常见的问题，可以提高学生的兴趣，使教学效果更好。在实施案例教学前，需要学生准备好相应的理论知识。呈现案例后，应明确要解决的问题。然后，寻找解决问题的方法，这是案例教学的核心部分，教师应当做适当的引导，对于学生提出的解决方案，应进行点评与总结，并对案例进行拓展与深化。案例教学过程中的重点在于学生的思路与讨论的质量，结果可以是多样化的。

五、培养实践能力

混凝土结构设计原理的理论体系不完善，很多公式是由试验结果回归而成，实践性强，问题抽象，理解起来较为困难。培养实践动手能力对于学好这门课程大有裨益，对今后从事相关工作也奠定了良好基础。实践能力可以从以下几个方面着手：①现场观摩，安排学生参观建成或在建的混凝土结构，加强对梁、板、柱等混凝土构件的感性认识；②参与试验，本课程中涉及大量的试验，应尽可能让每位学生参与到试验过程中，若学校不具备这样的试验条件，可以通过观看试验录像，加强对各种构件破坏机理的理解；③编制计算程序，教材中有各种承载力计算的框图，按框图写出程序（采用Excel表格也可以），可以加深对本课程的理解，也为毕业设计奠定了一定的基础；④理论联系实际，在学习相关内容后，可以让学生寻找相关破坏的工程实例，并分析其原因，具备这种能力后，毕业后可以较迅速地适应相关的工作。

六、板书与多媒体并重

当前，大多数教师习惯于采用多媒体进行教学，这种教学手段形象、信息量大，可以较好地调动学生学习的兴趣，加深对所学知识的理解。混凝土结构设计原理这门课程，涉及到大量的实验现象，大多数学校不具备开展各类型构件破坏试验的条件，但可以通过图文、录像资料重现试验过程，增加学生的感性认识，将枯燥的内容变得生动起来，再结合老师讲解，就能较好地理解实验过程中所蕴含的力学知识。但对于大量的公式推导，在黑板上一步步演示推导过程，可以加强学生对公式的理解和记忆。总之，在教学过程中，合理的结合板书和多媒体，可以提高学生的学习积极性，提高教学效果。

通过在上述几个方面的努力，这几年的教学效果逐渐提高，在今后的教学中，还需要在创新教育教学方法，培养实践动手能力，增强概念设计意识等方面进行进一步探索，进一步提高教学水平和教学效果。

参考文献：

[1]沈蒲生，梁兴文.混凝土结构设计原理（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2012.

[2]关萍.《混凝土结构设计原理》课程建设[J].大连大学学报，2010，（5）：116-118.

[3]李书进，沈少波.混凝土结构课程教学探讨[J].建筑结构，2008，38（9）：204-206.

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关键词：水利工程；混凝土；钻芯检测

1 引言

根据《水利工程质量监督管理规定》，工程质量的检测是工程质量监督和质量检查的重要手段。对检测报告的审核及检测结论的归纳分析，是提供质量核定结果的主要依据之一。

目前对于钻芯的混凝土试件强度有两种观点，一种认为在《钻芯法检测混凝土强度技术规程》中混凝土抗压强度值定义为“由芯样试件得到的结构混凝土在检测龄期相当于边长为150mm立方体试块的抗拉强度”。另一种观点认为在《钻芯法检测混凝土强度技术规程》解释3.1.2中明确指出“钻芯检测混凝土强度是一种直接测定混凝土强度的检测技术”。

2 案例背景

某河道整治工程按标段划分两个单位工程，完工后建设单位对基础平台设计C20混凝土钻芯（本文强度单位均为MPa），共计24个芯样，见表1：

表1 24个混凝土芯样抗压强度

检测机构的检验结论为“测试龄期抗压强度平均值均大于设计强度等级值”，参建各方据此结论直接评定该结构混凝土合格。这样没有经过分析作出的判定显然过于草率，不能得到质量监督部门的认可。

3 案例分析

3.1 根据《水利水电工程施工质量检验与评定规程》（SL 176―2007）判断

《水利水电工程施工质量检验与评定规程》（SL176―2O07）附录c普通混凝土试块试验数据统计方法并未说明试块形式，可假定其同时适用于圆柱体芯样，根据《水工混凝土试验规程》，直接以每组三个试件测值的平均值作为试验结果。组数n=8，介于5与30之间，统计评定方法为C.0.2条目，合格标准为且。本案例Sn计算为1.165，根据规程，当统计值小于2.0时应取Sn为2.0。Rn 一 0.7Sn =21.5875 ― 0.7 × 2 = 20.1875 >，满足合格标准；Rn ― 1.60Sn =21.5875 ― 1.60 ×2 = 18.3875≥0.83=16.6，满足合格标准；（以上计算中Rn为强度平均值，sn为标准差）由此可判定本批混凝土合格。

3.2 根据《混凝土强度检验评定标准》（GB/T50107-2010）判断

首先对每组混凝土强度的代表值进行复核，原表中以每组混凝土强度平均值作为代表值，评判其结果符合标准要求，但是对于强度最大值和最小值与中间值之差大于中问值15% 的情况未进行辨别。根据原始数据，一标段第二组最小值与中间值之差为中间值的18.1%，代表值应修正为中间值22.7，二标段第三组最小值与中间值之差为中间值的15.5%，代表值应修正为22.0。修正后的八组抗压强度为：20.1、22.7、23.7、21.9、22.7、20.5、22.0、21.4，样本容量少于10组，采用非统计方法评定混凝土强度，合格标准的强度条件为平均值大于等于1.15倍标准值，且最小值大于等于0.95倍标准值。

本案例计算得平均值21.875，计算得1.15倍标准值为23.0，不满足合格标准；查得最小值20.1，计算得0.95倍标准值为19.0，满足合格标准。以上两个要求未同时满足，可判定本批混凝土不合格。

3.3 根据《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144―2001）判断

《水工混凝土施工规范》（DL/T 5144―2001）要求，计算保证率和概率度系数。根据规范要求8组试件，合格判定系数K查表为0.36，计算标准差为1.165，计算概率度系数t=（强度平均值一强度标准值）/标准差=1.363。根据该规范，第一个条件为最小值大于0.85倍的标准值，显然满足；第二个条件计算Ktδ=0.5715，检测平均值应大于20+0.5715=20.5715，也满足。可判定本批混凝土合格。

3.4 综合分析

以上三种方式均参照第一种观点，判断结果的矛盾根源在于对统计概率中离散性要求的不同，《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107-2010）比电力和水利的规范规程要求更高。从专业对口上讨论，水利部颁布的《水利水电工程施工质量检验与评定规程》（SL 176―2007）显然更为适合。但是这里值得注意的是，如果运用《水利水电工程施工质量检验与评定规程》（SL 176―2007），要求统计对象处于一个分部工程内，本案例为两个单位工程，应该分别统计，则每个单位工程的组数为4，统计评定方法应适用《水利水电工程施工质量检验与评定规程》（SL 176―2007）中C.0.3条目，该条目统计评定方法和参数选择与《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107-2010）完全相同，因此，仍可判定本批混凝土不合格。如果运用第二种观点来判断，本案例中每个单位工程均存在小于标准值的芯样，可直接判定本批混凝土均不合格，但是质监直接下此结论也缺乏说服力。其实，根据《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（CECS03-2007）还有一种判断方式，这是2007版规程重点推荐的，即检测批混凝土强度的推定区间和推定值概念。

按《钻芯法检测混凝土强度技术规程》（CECS03-2007）要求，对于芯样系列应根据《数据的统计处理和解释正态样本离群值的判断和处理》（GB/T4883-2008）验证是否需要剔除离群值，本案例为已知标准差的双侧情形，首先应计算统计量Rn和Rn'，奈尔上统计量Rn=（25.2-21.5875）/1.795238=2.012268；奈尔下统计量Rn'=（21.5875-18.6）/1.795238=1.664125；Rn>Rn'，仅可能出现最大值为离群值。

查标准附表A.1，24组样本奈尔检验临界值如表2所列：

因为Rn小于，可以直接判断离群值不存在，不需要剔除。

本批次混凝土强度推定区间为17.44-19.25，根据规程条文“宜以作为检测批混凝土强度的推定值”推定本批次混凝土强度推定值为19.25。判定本批次混凝土不合格。

4 结论评判

在这个案例中，检测的数据是客观的，为什么存在不同的检测结论，表面上看只是引用规范的不同，实质上还有参建各方对钻芯检测认识的不同，存在的分歧表现在以下三个方面：

（1）规程、规范有行业特征，也有强制性和非强制性之分，比如水利工程没有专门的钻芯规范，只能参照建设规范，而建设规范中引用的很多数据统计方法又来自推荐规范，效果屡次打折扣，引用的推荐规范和现行的水利规范又存在矛盾，取舍两难。

（2）建设单位的钻芯是否是合格线的判断，规范数理统计针对的是大量事件，统计目的是为了消除误差，因此，允许了不合格单体的存在，但是建设单位的钻芯是一种抽检行为，目的是为了寻找瑕疵，是否允许不合格单体存在有疑问。

（3）水利规范编制来源于大中型工程实践经验，对于小型工程未必完全适用，同时，设计值判断的是标准养护下的试件，钻芯采之天然养护下的实体，建设时试块满足设计，建设后钻芯强度略微低于设计值也存在一定合理性，比如本文案例，如果设计校核后认为强度满足设计意图，质检也可以核定为合格。

5 结语

在质量结论的核定核备过程中存在争议是正常的，除了看数据能否满足离散型要求，比如系统误差和单体误差是否合理，还要看采样结构的形式，比如是薄壁，还是大体积，还是单件凌空；看结构荷载分布，比如是否均匀是否应力集中部位；看检测的数量和目的，比如判断数据检测还是校核数据检测；看是否满足设计意图的实现等。总之，应综合分析，选用规范，合理判断。

参考文献：

[1]马杰.刍议水利工程项目混凝土施工管理与质量控制.黑龙江水利科技，2012（06）.

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【关键词】混凝土结构耐久性；等级修复；模糊划分；模糊评估

1前言

目前，我国建筑材料使用最广的就是混凝土材料。虽然混凝土结构具有很强的适应性，但是混凝土结构材料有自身和使用环境的影响，使得混凝土结构存在耐久性的问题。大多数混凝土结构在还没有达到预期的设计年限就出现了问题，原因包括由设计不当造成，但是造成提前失效的主要原因在于混凝土结构耐久性不足。耐久性问题会给工程造成巨大的损失，所以，混凝土结构耐久性的研究已经成为土木工程界研究的一个重点。混凝土结构耐久性的修复的划分和评估是混凝土结构耐久性研究的一个重点。混凝土结构修复性等级的划分和评估不仅为制定修复决策提供指导意见而且还为健康检测提供可靠的理论依据。混凝土结构耐久性的修复指的是混凝土结构在实际的工作环境和材料内部的影响下，受大气影响、有害物质的腐蚀以及其他恶化条件因素导致出现的混凝土结构损伤，并通过物理或者是化学方法被修复的能力。

2混凝土结构耐久性的评估方法

我国目前将混凝土耐久性评估理论分为三类，第一类是传统的概率论作为基础的理论；第二类使用现代不确定的数学工具、建立评估模型；第三类是可以建立专家评估系统。混凝土耐久性评估是很复杂的，虽然有很多学者根据理论和试验建立了不同的模型对混凝土结构耐久性进行了深入的分析，但是混凝土耐久性的信息还不完整、不确定。日本提出了一种建筑物混凝土结构耐久性修复评估的方法，不仅结构严密，条理清晰，根据多次调查再对混凝土结构进行评估，这样很大程度降低了人为因素的影响。

与传统的评估方法相比较具有几点优点，例如：首先，成立调查委员会和调查小组；其次，对调查的项目和内容进行了详细的编制，并且按照要求去执行；再次，运用现代检测手段，对调查的数据结果加以处理；最后，保证结果的可靠性，每一步骤都要有补充调查消除疑点。

对混凝土结构耐久性的修复性评定可以揭示出结构存在的危险，对混凝土结构采取有效的措施进行维修或者是拆除，减少事故的发生，同时得出的结果可以直接用在混凝土结构设计过程中，对混凝土结构耐久性的修复性进行评估，可以及时修改方案，保证混凝土结构的耐久性。

3混凝土结构耐久性修复考核的指标

混凝土结构耐久性的修复性与很多因素有关，例如：修复费用、时间、工作量，恢复性是混凝土耐久性修复后的状况评价。通常情况下，混凝土的修复费用越多，对混凝土的修复级别也越高。但是，混凝土结构耐久性修复在只需要更换较贵的构件时，并且混凝土设计施工较简单，与同类混凝土结构原始造价相比并不高时，尽管混凝土结构耐久性修复的花费较多时，修复的等级也不会很高的。

混凝土耐久性的修复性费用除了与施工费用有关外，还包括由混凝土耐久性修复相关的花费，例如：环境污染费用。

混凝土结构的可靠性是衡量结构是否修复的指标。所以，把可靠性鉴定等级作为混凝土结构耐久性修复的指标。按照混凝土结构的承载能力、混凝土结构的构造、混凝土结构变形和裂缝的开裂程度分别进行等级评估，把最低一级的结构作为可靠性的等级。

4修复等级的模糊划分

根据混凝土结构耐久性损伤情况，把混凝土修复分为多个等级，从较模糊的数学角度分析，对特修、大修、中修、小修划分标准不严谨。从等级定义和考核指标两个方面考虑，往往没有确定性，都是用比较模糊的的概念进行描述。例如：“部分”、“较小”、“较差”等等。

5混凝土结构寿命周期和成本

一般说来，混凝土的结构要经过多个阶段，比如：调查、设计、施工、修复，而且占用时间最长的就是混凝土的修复。混凝土结构在使用的时间内不发生耐久性损伤是不可能的。也就是说，对混凝土进行适当的维修可以延长混凝土结构老化的时间，从而延长混凝土的使用寿命。把混凝土结构的生命周期分为三个阶段，拥有期、结构服役期、结构老化期。第一周期是混凝土结构耐久性最好的时期；第二周期耐久性逐渐降低；第三阶段是混凝土结构耐久性的最低阶段，达到承载能力的极限，甚至有可能导致结构报废。

6修复等级多级模糊综合判断

采用多级模糊评估的方法对混凝土结构耐久性修复性进行评估。将其分为混凝土结构、传力树、构件。传力树系统包括基本构件和非基本构件。基本构件是混凝土结构在失效时会导致传力树其他的构件失效的构件；而非基本构件指的是该构件在失效时不会导致其他构件失效。混凝土结构耐久性损伤不能满足要求的适用性，要经过不断的处理修复才可继续使用。把混凝土结构划分为多个单元进行评定；根据混凝土失效的特点，评定基本构件和非基本构件的等级；也可以根据模糊判断矩阵可信度的权重确定。

7结束语

我国建筑材料使用最广的就是混凝土材料。混凝土结构具有很强的适应性，但是混凝土结构材料也有自身和使用环境的影响，使得混凝土结构存在耐久性的问题。大多数混凝土结构在还没有达到预期的设计年限就出现了问题，原因包括由设计不当造成，但是造成提前失效最根本的原因就是混凝土结构耐久性不足。所以，混凝土结构耐久性问题也越来越成为人们研究的重点。根据混凝土结构的耐久性设计、修复设计和施工方案的不断改进，提出了一套合理科学的混凝土结构耐久性修复性评估方法。

篇4

【关键词】用钢量结构安全储备延性优化方向

首先从框架结构说起：有人认为，要降低结构用钢量，应增加混凝土用量，因为增加混凝土用量，可使结构构件配筋计算值接近构造，从而使用钢量降低。这句话如果不考虑地震作用，可能有道理，可是当考虑地震作用尤其是比较大的地震作用时，随着构件混凝土用量的增加，结构刚度增大，地震作用也增大，用钢量就不一定降低了。以一个纵横向均为5跨，柱距均为6m，层高3.6m，6层类似办公建筑的框架结构为例，取地震作用条件为上海Ⅳ类场地土（场地特征周期为0.9s），7度0.1g的条件下的地震作用，大致相当于8度（0.2g），Ⅱ类场地土的地震作用。楼板均为100mm，楼板混凝土用量约为0.1m3/m2，楼板用钢量约为8.3kg/m2，当框架梁基本不变，逐渐加大柱截面；或框架整体指标（周期、位移角基本不变，逐渐增大柱截面，配合适当的框架梁进行计算分析结果如下：

以上两个表格是PKPM08版（2010年）进行计算分析，用钢量采用PKPM算量软件进行相同条件下的配筋统计结果，理论上上述配筋统计结果为计算值与构造值的大者进行实际配筋的结果。从表1方案一可以看出，当柱减小到（按规范轴压比限值控制）规范容许的最小截面时，因应满足位移限值的要求，必须加大框架梁的尺寸才能满足。方案二到四，随着框架柱截面逐渐变大，结构混凝土用量逐渐变大，用钢量有所降低。从方案五可以看出，当框架柱大到一定尺寸时，结构混凝土用量、用钢量均加大，说明此时框架柱用钢量计算值已经小于构造值了。也就是说，在一定范围内增加混凝土用量可以减小用钢量。上述五个方案从是否满足规范的角度看，均为可行方案。但方案一靠加大水平构件的刚度达到整体整体指标，材料用量也最高，最难满足强柱弱梁原则，为最差方案。方案二、三虽然各项指标均满足，但位移角刚刚满足规范限值，安全储备较低。方案四与方案二、三比较，材料用量稍有增加，但安全储备更高，显然方案更优。方案五随安全储备最大，但材料用量相对不经济。上述方案对比还表明，随着结构混凝土用量的增加，用钢量在一定范围内能减少，但减少的量不太明显。但如果逐层进行统计分析，发现底部楼层用钢量差异较大，上部楼层差异较小，原因是底部楼层按计算值配筋较多，而上部楼层按构造配筋的多，根据笔者多年的对一些项目的统计，实际工程在混凝土用量增加时，用钢量节省比理论计算减小更多，原因是实际配筋时往往比计算值、构造值大。

表二仍以上述计算模型作为例子，以结构总体性能统一为对比条件，可以看出，随着柱逐渐增大，框架梁也逐渐减小，但减小的幅度越来越小，除方案六外结构整体用钢量也逐渐有所减少，但减小量也不是很明显，没有混凝土增加幅度大，说明增加混凝土量不能明显减少用钢量。方案六因柱子取规范允许的最小截面，因而必须加大梁截面才能满足整体性能要求，混凝土、用钢量均最大。以笔者经验，在多层中小跨度框架，竖向构件应比规范的最低要求适当加强的方案更优，这正说明规范强调强柱弱梁原则的重要性。从结构优化的角度，笔者认为方案八、九比六、七、十方案好，方案六显然最差，方案十材料用量大，不经济，方案七虽然材料用量较低，弹性位移角也相当，但大震条件下，较难实现强柱弱梁的破坏模式，安全储备较低，方案八、九如果强调安全储备和结构延性，则方案九好，如果强调经济性，则方案八好。

再举一个框架的例子，柱网尺寸为8.4m的商业类建筑，纵向5跨，横向三跨，层高5m，6层框架，也按满足相同的整体指标为比较条件，得到如下结果：

从上表方案比较可以看出，随着混凝土用量增加，结构用钢量并没有明显降低，但当混凝土增加到一定量时，用钢量也开始增加，同前面例子的结果一致。举这个例子，还说明，同样是六层框架，因柱网尺寸较大，荷载也较大，混凝土用量、用钢量均明显增大，所以框架结构是不可能有一个所谓的合理用钢量的，它跟跨度、荷载、材料强度、结构平面立面规则与否、结构扭转程度、结构方案是否优化等都有关系。

时下住宅设计方面，几乎所有开发商均对设计有用钢量要求，似乎只有用钢量才是结构优化的唯一指标，这当然很可笑，但市场竞争环境无法扭转这样的趋势。以下就以剪力墙结构为例说明。仍以上海为拟建场地条件，开间均为4.2m，七跨，进深分别为8m、5m、8m的剪力墙结构，纵横方向墙肢均能对齐形成框架或联肢墙，荷载按住宅类，层高2.9m，26层，墙厚均为200，板均为100mm，楼板混凝土用量约为0.1m3/m2，楼板用钢量约为8.3kg/m2，进深方向逐渐加长墙肢长度，减小梁截面，以相近位移角为对比条件，结果如下：

从上表可以看出，随着墙肢加长，混凝土用量增加，用钢量也在增加，但从具体计算值看，底部区域墙肢抗弯、抗剪计算值都明显减少，但实际总体平均用钢量实际在增加，若分层统计明细就会发现，底部几层用钢量的确是减少的，但上部大量楼层计算值均为构造，而住宅设计时并没有将墙肢长度随层数的增加而逐渐均为减少，而一般是一个标准层上顶，所以构造配筋在住宅结构站很大比重。

再举一个实际工程的例子，标准层如下，共15层，仍统计理论用钢量，因上面例子是26层，按抗规抗震等级为三级，而本例是15层，抗震等级也是三级，也就是说与上面的例子的荷载条件、自然条件、构造措施均相同，开间从3～4.7米不等，标准层平面如下：

因建筑功能需要，仅能某些墙肢增加长度或取消部分梁改实墙，梁尺寸适当调整，避免超筋等，也就是说下表方案从是否满足规范角度看均可行，结果如下：

从实际工程的例子也能得出如表4相似的结论，住宅类结构混凝土用量增加，用钢量也会增加。但注意对比以下表5、表4所举的例子统计结果，发现实际工程混凝土用量、用钢量均比及表4所列其规整的剪力墙结构要大得多，这说明住宅类结构平面是否合理对用钢量的影响非常大。表4例中的方案，墙肢与墙肢之间均能形成框架或联肢墙，而从表五例中的最左边单元看，进深方向仅3轴全轴形成框架或联肢墙，开间方向仅H轴全轴形成框架或联肢墙，其他墙肢均间接形成框架，尤其是1、2轴，因建筑在转角部位要求设转角窗，无法通过F轴的1～2轴段设墙肢形成联肢墙，这样，对结构受力至关重要的山墙在进深方向基本是悬臂受力状态，受力不合理，为满足整移条件，需按“满墙”才能满足位移及扭转控制的要求。而且，本例因与建筑协调，没有一个墙肢属于配筋应适当加强的短肢墙、一字墙存在，虽为小高层，但材料用量却比表4列举的规整的26层剪力墙方案翻倍，很惊人。这个实际的工程是一个比较典型的一梯四户或三户的类型，方案在操作过程中基本没有结构人员参与，建筑方案人员与业主、政府部门等就把方案定下了，其中结构传力不合理之处基本没法更改，但合同却要求用钢量指标，结构设计人员很无奈：从实际工程的结构方案看，笔者认为基本没有再优化的地方了。顺便提一下，短肢墙、一字墙结构布置时是尽量不用的，但如果结构必须布，要么是梁跨度过大，梁高受限而必须加，或者是建筑边角部位因建筑要求而不得不采用短肢墙或一字墙，这会让用钢量更大。因此，实际上住宅也不应有什么合理用钢量，这与建筑方案有很大的关系，上述两个较为极端的例子说明这一点。借用“墙率”的概念，即每平方米建筑墙的截面积，上述两个方案墙率比约为3，说明墙肢之间形成联肢墙非常重要。住宅剪力墙结构进深方向一般墙肢尺寸均比梁大得多，基本都满足强墙弱梁，所以从方案优化角度看，应是尽量让墙肢形成联肢墙，避免短肢墙、墙长基本能满足刚度要求就可以了；但开间方向就不一样了，以本例看，因开间方向的边跨开门洞，只能形成若干段联肢墙，而且南边还有凹凸，对整移非常不利，为满足位移角，只能加强凸窗段连梁来满足，还有因建筑功能分区需要，局部错板，需增加一些梁，是本例梁用钢量比表4列举的例子大的原因。

结论：

框架结构不应有什么合理用钢量，用钢量与建筑功能、柱网大小、建筑平立面规则程度、材料强度、结构扭转程度、结构方案是否合理等很多因数有关。结构优化方向应是柱网布置合理，结构扭转成分较少，柱适当强于梁的方案为优化方向。

一般高层住宅结构也不应存在合理用钢量，用钢量与建筑平面、立面有很大的关系，尤其是建筑平面；还与建筑开间大小、材料强度、结构扭转程度、结构方案是否合理等因数有关。结构优化方向应是竖向构件布置均匀，纵横向尽量能形成有效的联肢墙或框架体系，尽量避免短肢墙、一字墙，边墙应适当加强以增强抗扭转能力（尤其是“山墙”），梁格布置应传力清晰，在板跨能接受的条件下尽量少布梁，尽量减少较大跨度的异形板等等。

为适应建筑市场因素，建议建筑方案构思过程中应请有经验的结构设计人员帮忙处理承重体系，在方案阶段业主提出受力上不合理建议时应有资深结构人员给业主指出，好让业主有一些认识。要做到这点很难，这也许是结构设计人员的悲哀了。但方案设计人员应给业主讲明：如果为追求一些建筑上的新、奇、特的效果，业主应舍得花一些代价。

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关键词:土木工程设计；结构与地基加固技术；应用建议

土木工程是建筑的主要分支学科，其水平的提升需要在工程实践中不断探索与创新，而非理论阐述或科学试验。基于土木工程的这一特性，在具体落实土木工程建设项目中，需要结合以往土木工程建设实例，科学、合理的设计土木工程，尤其是结构与地基加固技术的应用，使技术设计具有较强的应用性，为后续高质量的、高效率的建成土木工程奠定基础［1］。所以，土木工程设计中，结合实际情况及相关案例，科学、合理的设计结构与地基加固技术应用是非常有意义的。

1土木工程设计中结构加固技术应用分析

综合以往土木工程建设实例，土木工程结构加固技术应用设计中容易在钢筋混凝土设置、钢筋混凝土结构的设计机理和方式选择、钢筋混凝土结构优劣势分析等方面出现差错，导致土木工程建设中结构加固技术应用不佳。为了建成高质量的土木工程，在具体进行工程结构加固技术应用设计中，尤为注意强化以上几方面。

1．1钢筋混凝土的设置

钢筋混凝土是由钢筋与混凝土组成的，混凝土与钢筋质量高低、性能好坏等方面均会影响钢筋混凝土的应用性。为了提高钢筋混凝土的应用性，在设计工作中应当充分说明钢筋混凝土的配置要求，即混凝土配置方面，保证骨料、水泥、碎石等混凝土原材料符合施工要求;按照工程建设要求，计算混凝土原材料配置比;根据混凝土应用强度等相关要求，说明混凝土振捣要求，如振捣力度、振捣时间、振捣方式等。在钢筋选用方面，根据钢筋混凝土应用要求，说明选用钢筋类型，即柔性和刚性钢筋;分析钢筋应用作用，说明所用钢筋弯曲度、强度、表面圆滑度等［2］。以便采购人员严格按照土木工程设计方案来进行材料采购。

1．2钢筋混凝土结构的设计机理与方式选择

钢筋与混凝两种施工材料在受力性能方面存在差异，如若不能科学、合理的设计钢筋混凝土结构，两种施工材料的不同受力性能，将会影响钢筋混凝土结构的坚固性、稳定性。所以，土木工程结构加固设计中，需要注意科学选择钢筋混凝土结构的设计机理与方式。即结合土木工程实际情况，对工程各个方面进行载力计算，如斜截面载力计算、扭曲截面载力计算等，并分析内部结构与外部形状变动的可能性，进而选择适合的设计机理与方式来展开钢筋混凝土结构设计。

1．3钢筋混凝土结构优劣势分析

基于以往土木工程实例，可以确定钢筋混凝土结构，具有较强的耐久性、耐火性、抗震性、整体协调性，并且消耗的工程成本较低。但因土木工程是一项工程量大、工期长的工程，在运输、制作模板、施工工序作业等方面存在不确定因素，可能影响土木工程施工效果。所以，在进行土木工程结构加固设计中，需要注意各个细节的处理，尽量提高土木工程设计方案的有效性、应用性［3］。

2土木工程设计中地基加固技术应用分析

在土木工程设计中地基加固技术应用的有效设计同样重要。对此，设计师在进行土木工程地基加固技术应用设计中，需要结合结合以往土木工程实践，优化设计地基加固的各个方面，尤其是以下几方面。其一，地基加固方法的科学选用。目前用于土木工程地基加固的方法有多种，如排水加固、胶结加固、挤压加固等。但不同地基加固方法具有不同的优缺点、且针对性不同。为了提高土木工程建设质量，需要在工程地基加固设计中，结合工程实际情况及相关技术标准，选用适合的、有效的地基加固方法。其二，地基加固方式的正确应用。目前土木工程地基加固的方式有两种，即换土垫层和置换。其中，地基下部的持力层出现软化情况，应选用换土垫层方式来加固地基;而地基土层比较松软，则采用置换土层的方式加固地基。在土木工程地基加固设计中，设计人员需要同地质勘查人员对工程建设区域的地质情况进行勘查，了解地下结构，并以为为依据，选择适合的地基加固方式［4］。

3结束语

在我国土木工程建设越来越重要的当下，结合以往土木工程项目建设实例，科学、合理的进行土木工程结构与地基加固技术应用设计是非常必要的，这可以大大提高土木工程设计方案的应用价值，为后续顺畅的、科学的、合理的进行土木工程施工做铺垫。所以，优化设计土木工程结构与地基加固技术应用很有必要。

参考文献

［1］闫杰．土木工程设计中结构与地基加固技术的应用分析［J］．房地产导刊，2015(4):57－57．

［2］王霞，郭志刚．浅谈土木工程中结构与地基加固技术［J］．民营科技，2012(5):242－242．

［3］杨陟臣．结构与地基加固技术在土木工程设计中的应用分析［J］．建材与装饰，2015(35):11－12．

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关键词：结构材料 混凝土 案例分析

根据Walter Scholle的归纳，混凝土在上个世纪的历史发展可总结如下: 20世纪初期柯布西耶等现代主义建筑师开始将混凝土运用于建筑的造型设计和外墙材料，混凝土逐渐从单纯的结构材料发展成为一种建筑材料。在上个世纪60年代混凝土被广泛地运用于预制建筑构件。然而这个时期的建筑设计缺乏细部，重复而且冷漠，给混凝土造成了很大的负面影响。自70年代之后，安藤等建筑师给混凝土的运用带来了转机，开始重视深层次的工艺制作和个性设计体现。例如，为了消减混凝土立面的单调感，混凝土被浇注在特定的模板内以增加其表面的质感与纹理。这种材料重新吸引了国内外广大建筑师的兴趣，不过它的外观给人的感觉仍然比较单一。90年代以来混凝土在配料，施工和模具制作等技术方面的发展使得它的设计又有了很大的突破，也为建筑创作提供了更多机会。

在过去两年里，我负责了苏格兰新议会大楼中预制混凝土部分的设计和施工。在这个充满挑战的工程里，我们尝试了多种不同类型的混凝土设计，克服了很多难题同时也积累了很多经验。下面我希望通过这个工程案例的分析来探讨混凝土运用的新发展。

案例背景

1997年5月苏格兰作为英联邦之一成立了国家议会，首都定在爱丁堡。经过一年的筹备，于1998年4月举办了选拔新国会大楼建筑师的国际竞赛。竞赛分两轮进行。第一轮选出了包括美国的理查·迈耶，西班牙EMBT在内的12家建筑师事务所，之后的第二轮的竞赛评比确定了西班牙EMBT和英国RMJM为苏格兰议会大楼的联合建筑师。

EMBT/RMJM设计的苏格兰议会大楼由新建和改建的几个建筑组成：沿canongate街北边是两个辅助办公楼，reids close街西边是议员的办公室，基地中央是四个4~5层的会议楼，其首层是议员的餐厅和花园，东面临市民广场的是国会大堂，其首层是向公众开放的游客中心。一个复杂建筑的体量由此消减成七个小建筑，在尺度和体量上呼应了基地附近的老建筑。这一建筑群围合的外部空间，包括与东面的英女皇行宫之间围合的市民广场，皆朝向南边美丽的亚瑟小火山。

该工程建筑总面积18550平方米(不包括地下停车场) ，建筑部分总造价约21.6亿人民币(11.6万人民币每平方米)，预计2004年完工。

混凝土在苏格兰议会大楼的运用分为三部分：1.主结构采用现浇混凝土 2.办公楼和国会大堂的外墙上部采用预制混凝土 3. 建筑首层和围墙采用特别设计的预制混凝土。其中建筑首层和围墙的预制混凝土是工程中是最复杂和最具挑战的部分之一，也是最后完成的部分，它的设计吸取了前两个部分的经验。因此，下面的文字讨论的主要是议会大楼中首层和围墙部分(以下简称首层部分) 的混凝土在设计和施工中遇到的问题。

多元化的混凝土

混凝土普遍被认为是一种单调和冷漠的建筑材料。然而如果能把设计与混凝土很好的结合，其实混凝土是一种很丰富多彩的材料。正如Burkhard Frohlich在Diversity instead of Sameness一文中所说的，“混凝土的形态和色彩可作无穷的变化，它比其他所有的建筑材料都能满足更广泛的设计需求：它可渲染或伤感或欢乐的情绪，也可浇筑出或自持谦恭或开朗动人的结构” 。比如安藤的混凝土，非常讲究细部，色彩较浅较柔和，墙面分缝为1800mmx900mm，每块面上留有6个直径45mm的小圆孔。这些细部跟人的尺度建立了关系，虽然简单却极大地改变了混凝土的外观，改善了混凝土给人的冷漠感。地域性混凝土\'的作者卡瑟琳曾评论说，安藤的混凝土敏锐地对环境作出了反应并将混凝土的设计跟东方文化进行了结合，使得混凝土更加人性化。

在议会大楼的设计中，预制混凝土是最重要的外墙材料，被用于国会大堂朝向市民广场等主要立面和建筑首层部分。该工程的高级建筑师朗姆斯先生曾告诉我，在议会大楼这么重要的项目中采用混凝土作为主要建材的选择是不寻常的，议员们和规划部门曾经反对混凝土的选择，一方面是由於爱丁堡乃一古城，古建筑多采用当地产的砂岩，人们倾向于将砂岩为建筑的外墙材料以保证古都风貌的统一；另一方面还是因为人们对混凝土外观的担心。对此总建筑设计师米拉勒斯(Enric Miralles)作了如下三方面的解释:

1. 从城市总体来看，经过年代的风雨侵蚀，城市里的砂岩已经变成了一种不均匀的深灰色，混凝土的灰色跟市中心的古建筑群在色彩上是和谐的；

2. 建筑所在的基地虽然离市中心只有10分钟的步行距离，但该区却是个废弃的旧工业区，混凝土的灰色跟周围的环境也是很协调的；

3. 议会大楼的预制混凝土是经过特别设计的。其表面的在脱模后要经过吹沙打磨，显露出配料中的白色石米，因此细看会有类似灰色花岗石的质感。此外，在建筑首层和围墙等离人距离较近的部分，预制混凝土还作了凹凸、嵌石和镂空等艺术处理。这些设计将会减少混凝土给人的冷漠感。

安藤和米拉勒斯的设计风格有很大不同，混凝土在他们的建筑中的表现也很不一样，一个内向冷静一个活跃富动感，正是体现了现代混凝土多元化的特征。自90年代以来技术的发展给混凝土的运用带来了很多新颖的构思。通过的结构、形体和表面的不同设计，混凝土可以被设计成各种各样的外观，以适合不同的环境，满足各种品味和需要。目前很多人对混凝土还抱有误解，阻碍了这种材料的运用。作为一种优良的多元化的材料，混凝土在建筑中应该获有更广泛的应用。

具力度美的混凝土

议会大楼中混凝土的设计跟整体建筑的设计概念是统一的，它充分显示出了建筑形体的动感和力量。

关于议会大楼的设计概念，米拉勒斯在设计说明中写道，“议会大楼不应只成为一个代表形象，更要通过建筑表达一种鼓励参与和协商的态度。我们需要的不是简单、大尺度的和纯装饰性的纪念形式，我们要的是一种跟人的行为和心理有关的东西……市民坐着，或休息着，或思考着……跟议员们坐在同一片土地上……因此我们觉得这个议会大楼应该设计成土地的一部分……建于这片土地并属于这片土地。” 当建筑融于周围的景观之中，它作为一个独立的物体或形象的感觉就被弱化了。建筑于是解构在景观之中，变成了流动、连续的大自然中的一些片段。议会大楼的几个单体像是从南面的亚瑟火山上滑下来的船头，南面的景观设计就像是船头在大地上滑下的痕迹，船形办公楼的大悬挑也加强了这种滑动的气势。除议员办公楼外，其他建筑的屋面都是曲面的，还有很多像草图般随意切出的开口，或抬高或斜下。首层临市民广场的柱子的形状令人难以描述，像手臂的肌肉，又像激流中被腐蚀的石柱……这都是一些很有力度、动感很强的形式。

关于混凝土的力度，建筑师Frank Kaltenbach在Concrete- A Yearning for the Monolithic一文中写道：“整体的建筑散发出力量。由单一材料和少数极收敛的细部造就的普通形象令人反映了现代社会简洁的特点。如果有人要设计一个结构、立面、铺地等各种附件都统一的建筑，那么功能广泛的混凝土将是最理想的材料。”著名现论家Kenneth Fraptom在讨论路易·康时也有过一些关于混凝土力度美的评论：“康曾说过宏伟的、连续的结构是应该外露的，因为它的结构自身带有的美是符合美的规律的……钢筋混凝土构件可以轻松地在剖面上作出连续的变化，表达出它所承担的荷载变化。”

议会大楼的混凝土设计有如下四个特点:

1. 悬挑结构的跨度大(现浇混凝土)：例如沿cannongate街的办公楼悬挑25米，2号办公楼尖端悬挑10米

2. 设计整体感强：例如立面的预制件不是重复一种模式而又稍微有变化。其原型模式为L形。这既是一种残缺，又是一种添加的图形，追求图形完整的人类心理反应会使得人的视线和心里都出于一种不稳定的状态。当人的视线在混凝土表面移动的时候，由这些预制构件拼成的建筑最终变成了一连续和流动的景观。

3. 预制构件的尺寸巨大：一般大于4mx3m

4. 拼缝尽量少，转角不设缝

5. 带连续变化的曲面，形体复杂：比如，Canongate围墙的预制混凝土，这是整个工程中形体最复杂的一种设计。简单描述它是一个剖面沿长度不断变化的形体，基本分为上下两曲面，上下两曲面间在中部还变形出一个内凹的部分.

混凝土的力度在议会大楼工程中完善了建筑设计对动感和力量的追求，不过混凝土在表达力度的同时也带来了设计和施工的问题，需要更多的设计投入。比如上面提到的Canongate围墙的预制混凝土，上下两曲面在早期设计中是圆锥的一部分。然而这样每块预制件的半径都会不同，也就意味着每块混凝土预制件的模板都不一样。预制混凝土的造价主要集中在模板上，能否能尽量多的重复使用同一模板非常重要的。我们认为原设计的圆锥曲面可以改成圆柱曲面，只需要将上下两端进行变化制造视错觉，也可以达到原设计的动态效果。这样修改后各预制件的曲面半径是不变的，于是可重复使用一套模板，节约了15倍的造价。议会大楼的混凝土带来了许多施工方面的挑战等，有些可在设计上解决，有些则需要先进技术的支持，后一个问题将在后面的文字中继续讨论。

融合高技术的混凝土

英国建筑标准BS 8297:2000为预制混凝土构件的设计、施工、运输和安装提供了很多建议和指导。英国还有很多文件比如混凝土协会的各种报告等对施工的某些具体方面作了详细的解释，然而这些标准关注的都主要是些设计和施工的基本要求和常用方法。由于首层部分混凝土的设计非常具有挑战性，我们需要自行实验和摸索。其中施工困难较大的部分之一是表面带凹凸、透空和嵌石等复杂的处理的混凝土。由于混凝土构件都尺度巨大，而且形体复杂，还经常会带转角构件，更是增加了难度。

关于如何在混凝土面上展示竹子图案我们还尝试过化学腐蚀的方法(类似赫尔佐格设计的Ebersnwalde图书馆) ，最后觉得装饰味太浓，跟总体设计不和谐而决定作混凝土的凹凸。为了制造带竹子图案的模板，施工单位购置了一台能读取CAD三维模型的机器人。开始竹子的设计图案是内凹的，后来改作外凸的，因为这样模具的制作可以节省5倍以上的时间和造价；另一种凹凸处理是在北面沿canongate街的一段形体复杂的混凝土墙，其表面上刻有米拉勒斯的草图和其他一些类似地形等分线般的图案由于目前模具机器人技术只能制作平面的模板，我们的解决方法是先用机器人制作个平面的正模板，然后用这个平面的模板浇个橡胶负模板。因为橡胶模板可以弯曲，最后再把这个橡胶模板压到曲面混凝土板的结构模板里。

对于该工程中部分形体或表面设计比较复杂的构件，普通混凝土已经不能满足要求，需要采用一些新型的混凝土产品，如self-compacting混凝土和纤维加强混凝土。self-compacting混凝土比较适合一些曲面和转角构件的浇筑，因为这种混凝土在浇筑时不易流动，而且不需要振荡也没有什么气泡，有利于解决这些构件的在施工中的难题。另外，预制混凝土除了制作，还需要考虑安装的问题。在结构相同的情况下，纤维加强混凝土的尺寸一般小於普通混凝土30%以上，这个优点不仅使得构件显得更加轻盈，还可以极大地减小构件的重量，方便安装。

最近30年以来，混凝土在技术方面的发展很快。虽然混凝土仍然保留了人工浇筑的传统过程，然而在成分、合成和模具制作等方面已经融入了很多高技术的成分。假如没有技术的支持，议会大楼工程中混凝土的实施简直是无法想象的。此外，技术也给混凝土设计带来了更多更有挑战的构思和启发。

细腻敏感的混凝土

混凝土一般由混凝土粉，骨料和水构成，不同的成份和合成比例会形成不同性质的混凝土。如果再添加一些别的成份，比如金属屑，火山灰等，可以合成更多种多样的混凝土产品。混凝土的外观除了上面提到的原料会导致色彩的差别外，还很容易在施工的过程中发生变化。比如，浇筑模板的材料也会对的色彩产生很大的影响。如果模板是木板或其他会吸收水分的材料，混凝土的色彩在拆模后就会比较深，如果模板是塑料或金属，色彩就会比较浅。通常模板内部还会上倒模油，如果涂得不均匀，也会形成国内俗称的“大花脸”。

议会大楼中带竹子纹理的混凝土使用的是木模板，由于构件都比较大，超过了标准木模板的尺寸，只好进行拼接，施工队在模板内侧均匀地涂了一层胶防止拼缝留痕。然而由于在浇混凝土时还要震荡，这层胶出现了裂纹，结果还是在混凝土的表面留下了一条深色的痕。由于构件的表面有竹子的纹理，要求不能有缝，施工队后来加固了模板的拼接解决了这个问题。

模板裂纹留在混凝土表面的痕迹模板的拼缝在大尺寸的现浇混凝土中是尤其难免的，在一般的光滑墙面上，这些分缝可以结合到墙面的设计中去。比如安藤的混凝土墙面就划分为1800mmx900mm的网格，路易·康的墙面还将这些分缝当成是装饰。这些分缝一般做法是把模板的边削个小斜面，于是两块模板间形成了个\'v\'形的拼缝，拆模后就留下条突出的分缝。议会大楼的现浇混凝土做法是在模板间夹一小橡胶条，这样的混凝土墙面是没有凸起的缝的，不过由于材料的差异会留下淡淡的痕。由于模板的拼接会在混凝土表面留痕，一般在设计时都需要考虑模板的排列，在立面的基础上再附加一套模板排列图是有必要的。

另一个跟混凝土外观有关的问题是气孔，混凝土浇筑时都要通过机械振荡排出混在液体中的气泡。要将气泡从表面完全清除是不可能的，不过气孔的大小以及分布是否均匀的区别对混凝土的外观会有一定的影响。议会大楼的混凝土基本上是看不到气孔的，因为震荡的时间很充分，而且我们在设计已仔细考虑了外露的面，因此在浇模的时候将外露的面朝下，气孔是往上冒的，这样在外露的面上就不会留下气孔。与此相对照的是在安藤和路易·康的混凝土。在他们的混凝土表面气孔是可见的，然而气孔较小而且分布均匀。作者觉得这些细部差异很重要，令混凝土别有一种味道。

混凝土的色彩和质感很多，但是差异很微妙，不仅跟上面谈到的因素有关，还跟浇筑时的温度和湿度等有关，因此要想准确地表达和控制设计标准是很困难的。在议会大楼工程中，建筑师跟施工单位配合较紧密，一起作实验，改进设计，并通过样品来制定施工标准。作者认为这是比较切实可行的方法。从另一角度来看，由于混凝土在凝结过程中的变化和对环境的敏锐反应，其实也给了建筑师广阔的空间去想象和设计这种材料。记得两年前我去参观安藤设计的Vitra会议中心设计时，特别留意到了混凝土表面几片很写意的叶子图案 ，后来看了介绍得知这些图案原来是施工过程中工地旁的落叶留下的，给了我很大震撼。

结语

本文分析了混凝土在苏格兰新议会大楼工程中的运用，并归纳为四点进行了讨论: 多元化的混凝土、具力度美的混凝土、融合高技术的混凝土和细腻敏感的混凝土。然而作者需要说明的是，在该工程项目中虽然建筑师们作出了很多努力，但这些设计最后能否得到公众的认同还有待进一步的讨论和研究。另外，本文对混凝土的分析仅限於苏格兰议会大楼工程，这对混凝土广泛的适用范围是远不够全面的。例如混凝土在热工性能和可循环利用等方面的内容，虽没能纳入本文的讨论，但也是可以继续探讨的课题之一。

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关键词:高职;水工混凝土结构;课程改革

高职院校的课程改革一直在进行中,但普遍是动作不大,力度不够,效果不佳。近几年,特别是教育部实施示范院校建设以后,加上姜大源教授在全国高职院校讲学,大力推行其职业教育理论,掀起了轰轰烈烈的高职高专专业与课程改革浪潮。

课程改革是高职教育改革的核心。我们以高职示范专业改革为契机,对高职水利水电建筑工程专业的水工混凝土结构课程进行了包括课程内容、教学方法与手段、考核评价方法等方面的大胆改革。

一、课程内容

课程内容改革是高职课程改革的基础。水工混凝土结构课程内容以混凝土结构构件设计的具体工作过程和工作任务所需要的知识、技能为依据。经过我们的大量调查研究,与黄河勘测规划设计有限公司、开封市水利建筑勘察设计院、中国水利水电第七工程局和葛洲坝集团公司二分公司等企业进行了工学结合的课程开发。

对课程内容做深入分析,按完成岗位工作任务所需要的职业技能要求,重新整合课程内容,使课程内容服务于岗位需求,按工作过程设计教学内容。

水工混凝土结构课程是水利水电建筑工程专业的一门专业核心技能课程,主要学习钢筋混凝土基本构件和常用结构的设计计算方法、构造知识和结构施工图的绘制与识读。通过本课程的学习,让学生会进行钢筋混凝土梁、板、柱等常用构件和肋形结构等常用结构的结构设计计算,会绘制与识读钢筋混凝土梁、板、柱、肋形结构等结构图。

据此,我们对原有学科体系课程内容进行解构,重构为以构件和结构为载体的行动体系课程内容(图1),并由此设计了课程的学习项目(表1)。前两个学习项目为构件,第三个学习项目为结构,体现了由构件到结构、由简单到复杂的设计思路和认知规律,每个学习项目又分为若干个学习任务。

我们按照钢筋混凝土结构构件设计的过程和内容来组织教学内容。例如单筋矩形截面梁的结构设计过程和内容包括正截面受弯承载力计算、斜截面受剪承载力计算、裂缝宽度验算、变形验算等,我们以此来组织课程教学内容,让学生学习时有一个清晰完整的工作过程概念。

课程的理论部分以应用为目的,以“必须、够用”为度,以讲清概念、强化应用为重点。课程内容删除复杂的公式推导,直接给出公式,讲清楚公式的物理意义、符号含义、公式适用条件和公式的具体应用。例如在讲解构件裂缝宽度验算时直接给出裂缝宽度的计算公式,讲清楚公式中各个符号的含义与计算取值方法,然后通过裂缝宽度计算案例分析,让学生进一步理解其计算方法,最后让学生做相应的计算训练。

二、教学方法

教学方法与手段改革是高职课程改革的保证。没有适当的教学方法与手段,教学效果很难得到保证。我们主要采用“理论讲授+案例分析+学生实训”教学做一体化的课程教学模式。

1.项目教学法

以工作过程为导向,把教学和工作过程结合在一起,建设“教、学、做”合一的教学情境,开发以真实产品为载体的项目课程。采用“教、学、做”结合的项目导向教学法,使学生在做中学,学中做,实现知识、技能与态度的主动构建。例如《水工混凝土结构》课程包括钢筋混凝土梁板、钢筋混凝土柱、肋形结构三个学习项目(情境),每个项目的教学均以设计某具体结构构件为目标来组织教学内容和开展教学活动,每个项目结束时学生要拿出自己的项目设计成果(设计计算书和结构图),设计成果作为项目考核的重要依据。

2.任务驱动教学法

任务驱动教学法,是指教师将教学内容设计成一个或多个具体的任务,力求以任务为驱动,以某个实例为先导,进而提出问题引导学生思考,让学生通过“学”和“做”,掌握教学内容,达到教学目标,培养学生分析问题和解决问题的能力。例如钢筋混凝土梁板项目中包括正截面受弯承载力计算、斜截面受剪承载力计算、裂缝宽度验算、变形验算等不同的工作任务。在学习时,以某具体单筋矩形截面梁的承载力计算任务为驱动,教师先讲授相应理论,然后进行案例分析,之后让学生自己去完成一个具体梁的承载力计算任务。使学生在完成任务的过程中掌握相应的知识和技能。

3.案例教学法

在课程教学中,如果在讲授理论以后马上让学生去做设计计算练习,学生往往无从下手,而教师讲解案例以后,学生一方面可以加深对刚学知识的理解,一方面可以指导学生进行设计计算训练。实践证明,案例教学法是一种很有效的教学方法。本课程中采用了约二十个案例,大型案例如肋形结构项目中的单向板肋形楼盖设计案例,钢筋混凝土梁板项目中梁的完整设计案例。在每种承载力计算中均设有相应的小型案例,如双筋矩形截面正截面受弯承载力计算、梁的斜截面受剪承载力计算、受压柱承载力计算等。

4.多媒体教学法

水工混凝土结构是一门理论性、实践性非常强的课程,传统的授课方法不能达到令人满意的教学效果,而多媒体教学正好可以弥补此方面的不足。采用多媒体教学可以大量进行照片、动画、立体配筋图和录像等演示,把以前传统教学难以在课堂上讲清楚的问题简单化,努力把抽象转化为具体,把学生被动的“听”和“记”转化为主动的“看”和“听”,便于学生理解和接受。

(1)工程照片。为了便于教学,笔者到各种典型工程工地拍摄了大量实际工程照片,同时经常向在工地现场工作的学生收集有关照片,目前已积累实际工程照片几千张,从中筛选能用于课堂教学的照片几百张,在课堂上通过演示相应工程照片。这样做:一是将实际工程搬到课堂,做到教学与工作的结合,解决了以前课堂教学与实际工作的脱节;二是大大激发了学生的学习兴趣,避免了以前枯燥的理论讲授使学生缺乏学习兴趣;三是便于知识的理解,加深学生的印象,提高学生的感性认识。例如在讲解钢筋的连接方法时,通过演示实际工程中的钢筋绑扎连接、焊接、机械套筒连接照片,让学生看后一目了然,在轻松愉快之中掌握相关知识。

(2)试验录像。课程积累了十几个相关试验录像,如混凝土立方体抗压试验、钢筋拉伸试验、梁的受弯受剪破坏试验、柱的破坏试验等。通过播放试验录像,增加学生的感性认识,加深对相关知识的理解。例如通过播放适筋梁的受弯破坏试验,让学生了解适筋梁受弯破坏的过程和特征,加深学生对该知识的理解。

(3)动画。课程组教师与学生一起制作了课程相关动画,包括钢筋弯钩、钢筋的冷拔、梁的钢筋骨架组成等。动画演示可以激发学生的学习兴趣,还可以把复杂的问题简单化,使学生在笑声中学习知识,不知不觉中掌握知识,提高课程的教学效果。

(4)立体配筋图。课程组与学生一起开发了课程中用到的钢筋混凝土梁、板、柱、肋形楼盖等立体配筋图,以及水利工程中常用结构如水闸、渡槽、桥梁等立体配筋图。通过立体配筋图演示,帮助学生理解各种结构构件的钢筋布置。特别是单向板肋形楼盖的立体配筋图,可以解决在教学中难以找到合适的在建工程,以及实际工程难以符合教学要求的弊端。因为立体配筋图能任意旋转,可以从任意角度观察配筋情况,弥补了实际工程的不足。

5.现场教学法

现场教学是教师带领学生到比较典型的工程施工现场进行现场讲解,让学生置身于真实的工程环境中,感受真实的工作环境,认识实际工程中钢筋混凝土梁、板、柱的钢筋骨架。通过现场教学可以加深学生的感性认识,帮助学生对课堂讲授配筋构造知识的理解与掌握,提高教学效果。

6.模型教学法

为了解决无法经常到工程施工现场教学的矛盾,我们制作了钢筋混凝土梁、板、柱、肋形结构、渡槽和水闸底板钢筋骨架模型。通过配筋模型,让学生直观学习结构构件的配筋情况,现实感更强,有利于学生对配筋构造知识的理解和掌握,使教学达到事半功倍的效果。

7.互动法

在高职教育中,学生应是基于主动、自我调节、建构以及情境、引导、社会化意义的学,教师应是基于激励、支持、咨询以及指示、描述、启示意义的教。

在教学中充分发挥学生的主体作用,给学生以足够发挥的空间,让学生真正动起来,激发学生的学习积极性,培养学生独立分析问题和解决问题的能力、自我控制和管理能力。使教学活动重心发生转移,即从师生间的单向行为转向师生、生生间的双向行动,从“传授”法向“互动”法转移,实现基于“互动”的“传授”。

三、考核评价方法

考核评价方法改革是高职课程改革的关键。评价职业教育的学习结果,需要通过考试予以检验。

本课程改革后采用过程性评价和结果性评价相结合的考核评价模式。其中过程性评价成绩占课程总成绩的60%,结果性评价成绩占课程总成绩的40%。过程性评价以项目(表2)为单元来进行。结果性评价通过学期末的集中考试(开卷)进行,考试包括选择题(30分)和小型结构设计计算题(70分),重点考查学生的结构计算、绘制识读配筋图和编制钢筋表的岗位工作技能。

项目中的知识考核包括课堂提问(占50%)和项目知识考试(占50%)。技能考核包括作业(50%)和项目成果(50%)。态度考核包括出勤和课堂表现等,学生无故旷课1次,从态度考核成绩100分中扣除30分,旷课3次(含3次)以上者,本项目的考核成绩为零。抄袭他人作业或项目成果者,本项目的考核成绩为零。

通过这种考核评价方法,可以给学生增加平时学习、训练的压力和动力,而且还可以有效克服传统教学模式中“平时不努力,考前搞突击”现象。

总之,我们通过基于岗位工作的教学内容选取和编排,多种教学方法的综合使用,以过程性考核为主的考核评价的课程改革,大大提高了学生学习本课程的趣味性、积极性和主动性,提高了学生的学习效果和课程的“教”、“学”质量。同时,本课程的改革与实践得到了教育部的认可,于2009年被教育部确定为国家级精品课程。今后,我们会继续将本课程的改革深入进行下去,将该精品课程建设好。

参考文献:

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[6] 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,(22):30-31.

篇8

【关键词】加固改造方法；二次受力；施工工艺

1 加固改造的目的及特点

钢筋混凝土建筑物难以满足结构安全性、适用性、耐久性的要求，对此应首先对建筑物结构进行专业的可靠性技术鉴定，达不到要求的必须进行补强和加固处理。数十年来，国内已实施了许多建筑物加固工程实例，积累了丰富的实践经验，并对混凝土结构加固方法有大量的研究，也发表了很多加固改造文献资料。补强加固的目的主要是:提高结构、构件的强度；提高结构、构件的稳定性;提高结构、构件的刚度;提高结构、构件的耐久性。由于对不同的建筑，在不同的条件下，导致混凝土结构、构件的破损因素不同，所以破坏的程度也不同，当然补强加固的要求和目的也就不完全相同，因此应充分分析各种不同情况，以便选用不同的、适宜的加固方法，采取不同的加固措施。

加固工程顾名思义都是针对既有建筑或构件，无论是在设计或施工方面都具有其特殊性，与新建工程相对比有很大的差别，主要表现为:其一，加固工程有其特有的拆除和清理工作。其二，加固设计既要包括对原结构的进一步验算和结构适应性判断，在确定需加固的情况下进行加固计算，还要综合考虑新旧结构在强度、刚度、同步协调工作以及正常使用寿命等方面的均衡及协调性。其三，加固工程施工常受到现场各种条件的约制，如:施工现场作业面狭小，其它构件的阻挡和干扰等，此外，加固工程多已投入使用，必然存在要求在不影响或少影响生产、使用的情况下实施加固施工，这样势必提高加固工程施工的难度，必要时加固施工应分段、分期进行，甚至某些不可意料的因素可导致施工中断。

2 混凝土结构加固改造方法

2.1 加固改造方法的分类

总得来说，混凝土结构加固主要可分为两大类―即直接加固与间接加固，它们各有自身特点和适应范围，加固方案选取时要综合分析工程的实际条件和功能要求，在诸多方法中选择适宜的方法和相应的技术。

2.2 直接加固方法

2.2.1 加大截面加固法

增大截面法是钢筋混凝土结构加固方法中最为常见，通过一定程度地增大构件截面尺寸、加大受力配筋、从而提高构件结构承载力的一种加固方法。它可适用于混凝土梁、柱、板等多类构件。

2.2.2 置换混凝土加固法

该方法适用于对受压区混凝土存在强度偏低或密实度达不到要求的严重质量缺陷的混凝土梁、柱等承重构件的加固。但该方法也存在缺点和不适用性主要表现为施工的湿作业时间长、清除旧混凝土的工作量大并需对周边有影响的原有结构进行必要的支撑和临时性加固。

2.2.3 外包钢加固法

该法主要是利用钢板、角钢等钢型材将混凝土构件(主要用于柱构件)包裹起来，通过四周各边的约束来增加构件的抗压能力，适用于在不允许增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高截面承载能力的混凝土结构，一般主要有干式外包钢法和湿式外包钢法两种。

2.2.4 粘贴钢板加固法

粘贴钢板加固法是采用粘结剂和锚栓将钢板粘贴固定于混凝土结构受拉面或其它薄弱部位，使钢板与加固混凝土构件形成结构整体，来达到提高结构承载能力的目的。

2.2.5 粘贴纤维复合材加固法

碳纤维加固法是近年来得以迅速发展起来的一种的混凝土结构加固技术，它通过将高强度碳纤维织物或预成型板材通过改性环氧树脂粘贴于被加固构件表面达到改善结构受力性能的目的。

2.2.6 绕丝法加固法

混凝土建筑结构加固技术应用研究该法主要是用于提高混凝土构件的位移延性，采用该法具有加固后构件自重增加较小，外形截面尺寸变化小凳优点;但缺点表现为对混凝土结构构件承载力提高不明显，因此其应用范围受到了较大限制。

2.2.7 喷射混凝土加固法

该法采用的是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定比例配合

拌制的拌合料，高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土。

2.2.8 结构胶植筋加固法

该法不是用于提高被加固植筋构件的自身承载力，而是在既有混凝土结构或构件上钻适当深度的钻孔，把周边需加固或增加的构件的受力钢筋植入孔内，并用化学胶粘剂(俗称结构胶)使原构件混凝土与植入的钢筋粘结牢固，并使新增钢筋能发挥设计所期望的抗拉性能。

2.3 间接加固方法

2.3.1 增加支承加固法

通过增设支撑点减小结构计算跨度、改变结构内力分布提高承载能力的加固方法被称为增加支承加固法。

2.3.2 预应力加固法

设置外预应力拉杆或撑杆并施加预应力使拉杆或撑杆受力，改变原结构内力分布，达到降低结构原有内力水平，提高结构承载能力的加固方法是预应力加固法。

2.4 板、梁加固

板、梁等受弯构件的加固是实际工程中普遍存在的加固工作。由于其承载力不足，须对其正截面及斜截面实施加固。此类构件承载力问题产生的原因有多种，通常有设计疏忽、错误，施工质量控制不到为，擅自改变使用功能或使用不当，意外事故和耐久性寿命终结等。

2.5 柱加固

钢筋混凝土柱是建设工程领域广泛应用的竖向承力构件，其质量的好坏，直接影响其承载力，事关整个结构的安全价‘l。本节通过对钢筋混凝土柱常见质量问题原因的分析，进而研究和阐述了一些较为常用的加固方法，详细分析说明了这些加固方法的适用性。

3 加固改造技术在实际工程中的应用研究

首先应充分做好调查研究工作，查看建筑工程有关原始资料，摸清事故特征和外观表现，切实掌握实际状况，并在此基础上进行综合分析和全面评定。接下来应充分结合工程施工条件、资源供应情况以及业主对使用功能等诸方面的实际要求进行综合考虑，确定加固改造后房屋建筑结构应达到的安全等级，实施加固改造方案的设计，才能保证加固方案切实可行。既有房屋加固改造一般会对群众生活和生产造成直接影响，对此，制定加固改造方案和相关措施时，要尽量避免搬迁或停产，减少对使用者生活或生产的影响。例如，加固尽可能放在建筑物，内部施工湿作业尽量少，从而减少对生产和住户的千扰。

加固方案设计时应以房屋的重要程度为依据，分清主次，区别对待。加固改造除保障结构或构件满足承载力要求外，还需保证足够的抗震能力，同时还应防范和避免不利因素对结构加固改造后的继续影响，避免再次加固。除必须对结构进行分析和对承载力进行复核验算外，加固改造设计还要求构造合理连接可靠。加固改造设计应必须贯彻多快好省的方针，细致考虑切实设计，按要求绘制详实的施工图纸，经施工图设计审查机构审查通过后，方可施工。

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本文在混凝土的成因与预防技术进行了探讨，还要对裂缝的常用处理方法进行了阐述，供参考。

【关键词】建筑工程；混凝土裂缝；成因；预防

1混凝土裂缝的成因分析

建筑工程在产生混凝土裂缝的原因有很多，总结归纳为以下几点：

1.1 混凝土材料及其配制问题

混凝土的原材料主要有水泥、集料、添加剂和水。其中水泥型号与生产厂家要符合工程要求，集料中粗集料与细集料都要做到大小均匀统一，无杂质，具要较大的强度，添加剂的选择也要保证科学合理与正规恰当，混凝土用水同样要进行酸碱度的检测。混凝土的选料会对裂缝产生影响，而原材料的配比如果不当，例如材料的比例不正确，搅拌不均匀，在配比过程中产生大量的水泡或气孔，在荷载的作用下，应力过于集中，导致裂缝的出现，或是集料中含有泥土，都能会造成裂缝的出现。

1.2 建筑结构设计问题

建筑结构设计要依据很多重要的地质勘测报告与勘测数据，这些数据会对建筑所在地的地质信息进行详细的论述，而建筑结构的设计要认真参考这些地质报告信息，如果地质报告产生错误，或理施工图设计产生偏差，就会直接引发裂缝的出现。例如广东惠州某居民楼3单元601室的楼板出现了裂缝，初步认定为是由于温度导致混凝土产生收缩，从而出现裂缝，而经过调查研究，才发现是由于地下车库的一道墙体出现下沉，从而产生了应力裂缝。这就是建筑结构的设计存在问题导致裂缝出现的实例。

1.3 建筑施工环境问题

混凝土具有热胀冷缩的特点，因此，其性能受建筑施工环境的温、湿度影响较大。而建筑结构会在强烈的温度变化下产生一定的应力，如果应力大于结构混凝土的抗裂强度时，混凝土裂缝就会出现。这种原因是北方混凝土结构出现问题的最主要原因之一。对于广东地区而言，四季温差较小，环境变化较小，因此，不是该地区混凝土结构出现裂缝的主因。而由于环境对裂缝产生的影响是十分明显的，甚至都可以用肉眼观察到。

1.4 建筑施工技术问题

建筑工程施工中由于施工人员技术参差不齐，在施工过程中存在很多施工不得当的问题，例如混凝土强度没有达到要求，就进行了拆模，或是上层的钢筋过细，施工人员在进行交叉作业时，不注意对半成品的保护，钢筋结构由于被踩踏发生变形、下沉，致使板面出现裂缝。这些属于施工操作技术导致裂缝的出现。

1.5 荷载作用与非荷载作用产生的裂缝

非荷载作用主要用混凝土在硬化的过程中，由于水分发生蒸发，体积变小产生了向内的收缩力，而结构构件受到了固定的钢筋的约束，而约束应力超过了一定的限度，这也就引起混凝土的开裂。而对荷载作用下产生的裂缝而言，有些裂缝的出现是建筑结构允许的，例如沉降缝、伸缩缝等，而有些裂缝却是不允许出现，这些裂缝就是有害裂缝，也是技术研究的重点。如果由于建筑构件的荷载作用导致裂缝的出现，被称为荷载作用裂缝。

2 混凝土施工裂缝的预防

2.1 保证建筑结构设计的合理性

合理的结构设计，是保证建筑工程质量的基础。而结构的设计科学合理同样会对混凝土裂缝的预防产生直接的影响。如果选用的混凝土材料属于低强度级别，就可以通过在承台的表面增加钢筋的用量来预防混凝土裂缝的出现。如果建筑物由于长度过大，产生的收缩力可能会超过混凝土的应力范围，则可以设计一个永久式的伸缩缝。建筑工程的实际情况千变万化，具体的施工应采用有针对性的方法来避免裂缝的出现，尤其是大体积混凝土建筑中的设计更是要考虑到设计合理性对有可能出现的裂缝影响问题。

2.2 混凝土材料选取与配制的科学化管理

选取合格的混凝土材料，尤其是对于裂缝的出现问题影响较大的集料中的泥土含量，水泥的型号等定要严格把关，如果集料中的含泥量较高，混凝土更易出现收缩。除了把好原材料选取这一关，还要保证混凝土搅拌的科学性。可以针对原材料的特点进行配制方案的适当调整，如果混凝土和易性、抗渗性、可泵性以及搞离析能力较差，可以通过添加一些煤灰，或是其他减水添加剂，尽量减少渗水现象的出现。混凝土材料的选取要进行试样试验，判断材料是否符合施工标准，还要对入场的材料进行抽查。而混凝土配制则需要专业的人员到施工现场进行考查，对于混凝土的浇筑工艺与构件截面进行分析，还要根据施工进程的推进，实时的改革配比方案。

2.3混凝土的浇筑过程需要严格监管

混凝土的浇筑包括多个环节，每个环节又包括多项影响因素，这些因素都会对裂缝的出现产生影响。例如一次浇筑量、裂缝位置确定、构造缝与施工缝之间的距离，混凝振捣都是影响因素。而在混凝土浇筑后，从初凝到终凝这个过程中，应对混凝土的表面进行二次压{，在混凝土未达到工程要求强度前，不允许使用大型具有振动性的机械设备，避免造成混凝土的冲击振动。并且模板的拆除也要在强度达到要求以后，并且要了防止裂缝的出现，谨慎起见，还应在上面铺设上旧木板，保护刚刚形成的混凝土构件。

2.4混凝土的成型养护要加强

混凝土从最初浇筑到最后达到强度的过程中，保温养护是十分重要的，保温措施的采用可以使混凝土地浇筑块的体内外的温度差距小，混凝土自身具有的约束应力也会降低减少，因此，在混凝土施工过程中进行保温，就可缩小温差，除低约束力来防止裂缝的出现。因此，在温度骤降，或是降雨天气内，应在混凝土的上层覆盖上一些遮盖，进行保温防雨。还要注意不要在成型混凝土周边的积水处理，不要让这些积水影响浇筑施工的连续性。

3 混凝土施工裂缝的处理

混凝土施工预防措施的采用可以有效的防止裂缝的出现，但是在实际的建筑施工过程中，裂缝的出现仍是难免的，那么，对于已经出现的裂缝应进行修补，防止裂缝的扩大和延伸，对建筑结构造成更大的损害，缩短建筑结构使用寿命。

常用的混凝土裂缝修补方法主要有三种：

3.1 灌浆修补法

又称为物理修补法，即施工技术人员使用压力设备将已经配制完成的泥浆压入到裂缝里，使混凝土重新结合成一体的方法。

3.2 涂层封闭法

在裂缝出现的表面涂上一层修补胶液，将裂缝封闭到一个空间里，利用混凝土材料对细微的裂缝或网状的裂纹可产生的毛细作用，将修补胶液全面吸收，裂缝被也就得到了修复。

3.3 封堵修补法

将裂缝处的碎石料和粉尘清理干净，然后利用水泥砂浆对裂缝进行填充，再利用一些材料进行封堵。

4 结束语

建筑工程中的预防混凝土有害裂缝的不断出现是建筑行业的一个技术难题，在短时间技术发展过程中，是不可避免的。但是，我们可以尽量的进行科学的设计，严格的管理，得当的补救措施来减少混凝土裂缝出现的机率，降低混凝土裂缝给建筑工程带来的危害。

参考文献：

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关键词：钢筋混凝土，高层建筑，结构设计

中图分类号：TU318文献标识码： A

前 言

1 阐述钢筋混凝土结构的原理和特性

1.1 钢筋混凝土结构的原理

阐述混凝土如果没有杂质比较纯净的话，它的抗压程度将很难与其抗拉程度达成一致，形成正比，这也是素混凝土不会在有拉应力的梁板之间进行使用。但是梁板又是高层建筑中常见的结构，因此，必须在一定程度上对这种纯混凝土进行改造，只有通过合理的加工和改造才能促使混凝土承受拉力的能力大大增强，也就是在这种情况下，钢筋混凝土结构便诞生了。钢筋混凝土承受一定的拉力后，将会出现开裂现象，如果是钢筋混凝土结构，钢筋将会对这种拉力进行承受，使得混凝土的的抗压性能大大增强，同时也将钢筋的抗拉性能也充分发挥了出来。混凝土和钢筋按照一定的比例进行有机结合，才能促使抵抗外力的水平大大提高，这也会在很大程度上使得混凝土结构在高层建筑施工中发挥出应用的作用。

1.2 钢筋混凝土结构的特性阐述

钢筋混凝土具有一定的特性，特别是在混凝土的收缩和蠕变中体现的更为明显。混凝土在出现硬化的过程中会自动的进行收缩，在这期间，钢筋内部将会对其产生很大的影响，混凝土便会在这种情况下出现拉应力，这种压力在混凝土内部钢筋中产生，必须引起相关人员的高度重视是，特别是对钢筋混凝土进行比例分配时更应该着重关注和考虑。对于拉应力来说，混凝土具有较低的压力，尽管对钢筋进行及时的内部配备的情况下，仍然不能对这种情况有所改观。因此，必须适当的对混凝土进行压力施加。

2 阐述钢筋混凝土的结构设计要求

不同的高层建筑师所设计出的钢筋结构是不相同的，这主要是因为高层建筑设计师对于高层建筑结构设计的理念和认识理解不同，有自己独特的设计风格和设计方案，再加上国家也对不同高层建筑具有不同的设计政策和规定，导致高层建筑结构设计存在着较大的差异和不同。尽管高层建筑设计师所设计的钢筋混凝土结构存在着一定的差异，但是这些钢筋混凝土结构都必须能够符合基本的高层建筑结构设计规范和要求，也就是稳定性原则。我国的高层建筑必须具备一定的稳定性，这种稳定性需要进行抗震设计，高层建筑设计人员必须高度重视高层建筑房屋的高度、宽度，保持其宽度和高度能够按照合适的比例进行。另外，在钢筋混凝土结构设计的过程中，还应该妥善处理高层建筑的水平和纵向荷载能力，以便钢筋混凝土能够承受住整栋高层建筑的压力和拉力。

3 钢筋混凝土高层建筑结构选型

3.1 规则性问题

在规则性问题上新规范与旧规范之间的差异较大，新规范在规则性问题上添加了较多的条件限制，例如，嵌固端在上下层的刚度比、平面规则性问题等。另外新规范中对此类问题通过强制性规定进行了明确“不规则的设计方案不能够应用到建筑的结构设计中。”所以，工程师在进行主结构设计的过程中需要对新规范中所限定的条件进行严格把控，避免由于设计初期的问题影响后期施工图。

3.2 结构超高

在相关建筑规范中，针对结构的高度都会进行严格的控制，这种限制在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，在新规范中要求较为明确。在实际工程设计中，会多少忽略某些问题，这种由于结构类型变更而产生的问题会使得结构类型出现变更，从而施工图不能够通过审查，因而造成了需要重新设计以及专家论证等问题，这会极大的影响工程的进度以及工程造价，同时会对工程造成整体影响。

3.3 设置嵌固端

高层建筑由于其建筑结构特点，一般都会在地下有两层或者两层以上的人防结构或者地下室，而地下结构的顶板则可以使用嵌固端，同时在人防顶板处也可以设置嵌固端，所以在嵌固端的设置上，工程师往往会在设计中忽视其设置不当所带来的问题。

4 强化钢筋混凝土结构设计水平的有效措施

4.1 合理选择钢筋混凝土结构

我国是个幅员辽阔的国家，不同地区的经济发展水平和地质条件也存在着很大的差异，这就使得我国不同地区的高层建筑结构设计不尽相同。因此，在对高层建筑结构进行设计的过程中，必须对钢筋混凝土结构进行合理的选择，始终坚持以地区的高层建筑特点为前提和依据。在高层建筑设计中，通常情况下，高层建筑设计师会选择剪力墙结构进行施工。剪力墙能够最大范围的扩大高层建筑的空间和面积，高层建筑房间能够不将梁柱等露出来。而且使用混凝土剪力墙这种结构，不仅具有较好的隔音效果，而且还能够节省很多施工成本和精力，缩短高层建筑施工的周期，加快施工进度，提高对房屋高层建筑的抗震能力。因此，剪力墙结构已经被广泛应用在高层建筑结构设计中去。

4.2 妥善处理钢筋混凝土的刚度

钢筋混凝土的刚度是对高层建筑进行结构设计时必须重视的一个因素。随着经济的不断发展，我国高层建筑取得了很大的发展成效，高层建筑的层数也呈现逐渐上升趋势，高层建筑物的刚度直接关系着高层建筑的施工质量。只有不断控制高层建筑物的位移，才能使得高层建筑物的刚度符合相关设计要求。在对高层建筑结构进行设计时，需要对高层建筑物的刚性和延展性进行良好的控制，这也需要高层建筑设计的密切参与和配合，根据自己的设计理念和设计风格对高层建筑物的刚度和延展性进行适当的调整。随着高楼大厦的不断兴起，在对剪力墙进行布置时，可以适当的增加剪力墙的数量，并确保剪力墙的厚度能够满足相关高层建筑设计要求。

4.3 对钢筋混凝土进行及时加固

对钢筋混凝土进行及时的加固也是高层建筑结构设计的重要环节之一，主要有两种加固方法。第一种加固方法是利用碳纤维对钢筋混凝土进行加固。通过这种方式，可以极大的该混凝土的刚度、强度，并且促进钢筋混凝土抗裂能力的增加。第二中加固方式是通过预应力对钢筋混凝土进行加固，这也可以在一定程度上延长钢筋混凝土的使用寿命，在高层建筑结构设计充分发挥其应用的作用。

5 结束语

综上所述，只有不断加强钢筋混凝土在高层建筑结构设计中的应用，才能提高高层建筑工程的质量，确保高层建筑工程足够稳定和安全，为人们提供舒适的住宅环境，提高建筑企业的市场竞争力，促进建筑行业的不断发展。