混凝土结构设计总结范文
时间：2023-07-19 17:39:16
导语：如何才能写好一篇混凝土结构设计总结，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：高层建筑；结构设计；钢筋混凝土
中图分类号： TU208 文献标识码： A
在现代高层建筑工程施工中，钢筋混凝土结构的应用日益广泛，在提高建筑结构的安全性、稳定性与耐久性等方面发挥着非常重要的作用。做好钢筋混凝土结构设计是高层建筑工程质量的重要保证。在具体的高层建筑钢筋混凝土结构设计中，应该突出设计的内涵，体现高层建筑钢筋混凝土结构的重要功能，对高层建筑设计中钢筋混凝土结构方面的关键问题进行全面思考，从短支剪力墙、结构体系、高度控制等关键环节展开对高层建筑钢筋混凝土结构的设计控制和管理，进而为高层建筑钢筋混凝土结构设计目标的达成起到重点方面和体系方面的支撑作用。
1做好高层建筑钢筋混凝土结构设计的重要意义
做好高层建筑钢筋混凝土结构设计工作必须要体现设计的重要功能，我们可以将高层建筑钢筋混凝土结构的基本要求总结为如下几点：
1.1高层建筑钢筋混凝土结构的安全性
高层建筑设计钢筋混凝土结构的强度和功能时要以突出安全性为第一要务，要确保在设计年限内高层建筑钢筋混凝土结构在各种负荷和影响下的稳定性和安全性，同时要确保突发事件和偶然事件中高层建筑钢筋混凝土必须的稳定性和结构延性。
1.2高层建筑钢筋混凝土结构的耐久性
高层建筑钢筋混凝土结构设计过程中要有年限上的考虑，要在规定的年限上实现高层建筑的稳定以及钢筋混凝土结构的功能连续，形成有益于实现设计目标的耐久性基础。
1.3高层建筑钢筋混凝土结构的适用性
通过高层建筑设计工作的突出，要实现钢筋混凝土结构具有在一定时间内功能的实现，这样就可以保证高层建筑整体的使用要求，也可以保障钢筋混凝土结构对于裂缝、撞击、地震、形变等各种影响因素的抵御能力。
2高层建筑钢筋混凝土结构设计中关键问题
2.1短肢剪力墙的设计
高层建筑设计短肢剪力墙具有强烈的功能性，但是，短肢剪力墙的设置需要遵照一定的规范，切不可在设计中频繁采用，也不能布设过多，应该在确保高层建筑抗震目标达到的范围内，尽量降低短肢剪力墙的设计数量，这样的设计可以降低后续高层建筑钢筋混凝土结构施工和处理过程中的难度。
2.2结构体系的选择
高层建筑钢筋混凝土的结构体系是整个设计工作的选择重点，通常的设计方式是：要在尽量减少高层建筑钢筋混凝土结构刚度的前提下，优化高层建筑的外观和内部结构，保障结构对形变和强度的范围上的满足。
2.3结构高度的控制
在高层建筑钢筋混凝土结构设计中常会出现超高的问题，这不利于高层建筑物抗震性能的实现，由于不同高度会出现不同级别的设计规范形式，因此，当结构高度出现变化时，特别是出现超高问题时，要重新进行高层建筑钢筋混凝土结构的设计工作。
2.4建筑结构平面的设计
若对高层建筑钢筋混凝土结构设计无特殊要求，则要尽量选用形状规则而简单的平面布置结构，以此合理分布承载力和刚度，并弱化风力影响。如对于A级高层建筑而言，不适宜将其设计为细腰形或角部重叠式的平面图形，而且出于对扭转的考虑，必须将竖向构件水平和层间最大位移控制在该楼层平均位移值的1.2倍和1.5倍之内；对于必须设计的框架结构防震缝，其缝宽、高度通常分别大于100mm和小于15m；若防震缝两侧具有不同的房屋高度，则要根据低高度房屋确定缝宽；虽然不提倡采用短肢剪力墙，但若不得不采用，则必须使其截面厚度低于30cm，且每个肢截面的高厚最大比值必须处于4-8之间。
3高层建筑钢筋混凝土结构设计的要点
3.1加强抗震功能
高层建筑抗震功能主要由钢筋混凝土结构来实现，因此，需要重视抗震这一环节，要在设计工作中将抗震设计作为高层建筑钢筋混凝土结构设计的重要因素和关键影响。高层房屋结构的层数多或者房屋结构的刚度突变系数较大的话，其振型数则应该多取，例如房屋结构中含有多塔结构、顶部有小塔楼、转换层等，其振型数应尽量取≥12的数，但是它的大小依然不可以大于房屋总共层数的3倍，除了含有弹性的楼板，而且在进行总刚性的分析时，它的振型数才可以取得更大些。在对建筑物的框架柱进行设计的过程中，要对其面积进行全面的控制，保证其在一定的范围之内，这样才能够有效的提高建筑的质量。在对配筋进行设计的过程中，不但要对建筑的配筋进行不断的加强，而对于支座的部分要按照相应的规定进行相应的调整，这样才能够有效的增强建筑结构的承载能力。
3.2高强混凝土合理运用
在高层建筑混凝土结构设计中关键的步骤之一是合理地使用高强混凝土，为了有效地降低建筑的用钢量，可以在建筑设计的时候使用高强混凝土，这样可以大幅度地节约建筑的成本。这样的做法可以明显地降低基本设施的实施难度和工程的造价，用来取得较好的经济效果。
3.3增强地基承载能力
对于建筑结构的设计而言，地基的设计是整个设计的重要部分，建筑地基的设计好坏能够直接影响到整个建筑结构的质量和使用性能。因此，对于建筑地基的设计就显得的至关重要。在对建筑地基进行设计的过程中，进行宏观的把握，要严格的把握地基的承载能力，并且还要对建筑地基的变形和沉降等问题进行充分的考虑。对于层数较高的建筑物而言，其进行地基的设计时通常都会将其设置在地下室，这样就能够有效的对地基的沉降程度降到最小，从而有效的保证了上层结构的牢固性，提高了整个高层建筑的承载能力。除此之外，在进行建筑地基设计的过程中，还要按照相关的规定对其进行相应的规范。对于层数较多的建筑而言，通常都会对地基进行相应的处理来对高层建筑的沉降进行有效的控制。
3.4提高耐久性
必须加强高层建筑钢筋混凝土结构的耐久性设计，在原来的混凝土结构设计方案中，没有完全考虑建筑物在实际运作中由于环境、条件的影响，从而导致建筑的可靠指数明显降低。因此在对一般的高层建筑混凝土进行设计时，主要都集中在造价、材料上，所以只有造价小、材料少的结构设计才是满意的设计。如今人们的生活水平不断地提高，对工程的质量要求也相应地得到提高，所以当建筑物的特殊使用要求或者技术要求与经济成为主要矛盾时，就要果断地放弃经济这个指标。
3.5扭转问题分析和几何中心的确定
为了避免由于水平荷载和扭转作用的建筑物破坏，结构和布局应在结构设计合理的前提下，尽可能使建筑达到三心合一的目的。在水平荷载作用下，高层建筑扭转功能取决于质量分布。为了减少结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用正方形、矩形、圆形、多边形等简单形式。在某些情况下，街道景观的要求和限制，城市规划的高层建筑，不使用简单的平面结构，不规则的平面形成L形、T形、十字形等复杂形状，在突出部分的宽度和厚度比的控制范围规范允许的布局结构。建筑结构振动周期包括两个方面：结构的固有周期的合理控制和振动控制周期可以使周期误差的开放性降低。
4、结束语
综上所述，钢筋混凝土结构是高层建筑的基础，如何科学地进行高层建筑钢筋混凝土结构的设计已经成为行业的重点，在设计中应该把握高层建筑钢筋混凝土结构设计的关键环节和难点，充分发挥钢筋混凝土结构在整体性和机械性能上的优势，设计出高层建筑钢筋混凝土结构的精品，在实现高层建筑稳定和安全的同时，实现高层建筑舒适度和功能性的保证。
参考文献
[1]葛斌.浅析钢筋混凝土高层结构设计的常见问题[J].中国高新技术企业,2011(16)
[2]崔立成.钢筋混凝土高层结构设计中的几个问题[J].中国新技术新产品,2010(01)
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关键词：工民建；饰面混凝土；耐久性施工
1.饰面混凝土寿命
饰面混凝土寿命是指从结构施工结束至结构的使用功能（如承载力、刚度、表面装饰性）降低至某一极限状态的时间。研究表明影响钢筋混凝上结构耐久性可靠度的主要因素是混凝土碳化、混凝上表而的风化、保护层开裂、钢筋锈蚀后有效面积减小和钢筋与混凝土粘结力破坏。保护层混凝土完全碳化，锈蚀发展至保护层混凝土沿钢筋开裂，面积减小达到极限状态时的结构寿命为，锈蚀后由于粘结力破坏达到极限状态时的结构寿命，影响昂凝土结构的寿命时间所确定的。
当结构处于室内干燥环境中时，混凝土碳化较快，但钢筋不易锈蚀。工程实践表明:按现行混凝土结构设计规范设计的保护层厚度能够满足结构耐久性要求。但对处于室外暴露或室内高温度环境中的构件，钢筋脱钝即意味着钢筋锈蚀的开始，钢筋在己碳化的混凝土中的锈蚀较快。作为室外饰面混凝土，长期暴露于空气之中，受到雨水的侵蚀、阳光的暴晒和各种酸性物质的的侵蚀，混凝土保护层碳化深度达到钢筋表面即开始锈蚀。钢筋锈蚀不但影响混凝土的结构力学性能，而且使饰面混凝土的装饰功能劣化。工程中保护层厚度与混凝土碳化深度的离散性越小，则结构的耐久性可靠度越高。目前工程中混凝土保护层厚度的离散性明显大于构件其它尺寸的离散性，说明施工质量也是影响混凝上耐久性非常重要因素，因此，需要加强管理，努力提高施工技术管理水平，提高施工人员的素质，提高构造设计的科学性。
饰面混凝上保护层设计厚度的规定应更充分地考虑环境介质的不利影响，根据环境性质的不同可以将其分为三类。第一类是一般环境，指室内干燥环境，如住宅、办公楼内部。第二类是较差坏境，如在高湿度的室内、流动的水中、一般大气环境的室外。第三类是恶劣环境，如含有弱酸的液体、有腐蚀性气体的车间、污染严重的工业区或海边。对于一般环境，现行设计规范对混凝土保护层厚度的规定能够满足结构耐久性要求。对于较差环境，现行设计规范中规定的混凝上保护层厚度偏小，导致结构的耐久性可靠度偏低。因此，按照《混凝土结构设计规范》设计的饰面混凝土保护层厚度的可靠度必然偏小。处于恶劣环境下的饰面混凝土结构，欧洲CEB常通过加大混凝土结构保护层厚度手段来提高混凝土结构的耐久性低。然而如果饰面混凝土保护层过厚，反而容易在构件表面出现较大的收缩及温度裂缝，在受外力碰撞后容易破碎缺损，对结构耐久性产生不利影响。为避免混凝土保护层厚度过厚，目前我国常用的有效方法是在构件表面涂刷环氧改性材料，这样既有利于提高耐久性，又能保证构件截面有效高度。因此，在对饰面混凝土工程可行性论证和方案设计阶段，必须要充分考虑到饰面混凝土工作环境对饰面混凝土结构耐久性的影响，据此加强对拟选饰面混凝土方案的可行性论证，避免因工作环境过于恶劣和结构耐久性不足而导致饰面混凝土结构过早劣化。这是今后的饰面混凝上工程设计必须要注意的问题。
2.饰面混凝土的配合比设计
多年来，由于结构设计、混凝土原材料、施工工艺及坏境等多种因素的综合影响，导致混凝土结构的过早劣化，结构使用寿命大为缩短。而对于饰面混凝土结构，在使用寿命期间必须保持其机构的力学性能和表观装饰性。因此，以考虑结构所承受的荷载、环境作用、施工工艺、原材料和目标服务寿命等综合因素的耐久性设计成为饰面混凝土结构设计的必然。目前饰面混凝土配合比设计仍沿用国家现行《普通混凝土配合比设计技术规范》，配合比的设计是以混凝土强度为基础，对饰面混凝土耐久性的考虑还欠合理，缺乏对饰面混凝土结构渗透性因素的考虑。作者在对普通混凝土和高性能混凝土的耐久性设计方法研究分析的基础上，分析并阐述了饰面混凝土配合比的耐久性设计方法。
按耐久性设计应首先满足混凝土抗渗性要求。按工程设计抗渗性指标，确定氯离子扩散系数要求。胶凝材料总量应大于相同强度等级普通混凝土的水泥用量，以保证良好的施工性并提高混凝土的耐久性。砂率按混凝土施工性调整。为不严重影响混凝土弹性模量，砂率不宜大于45%。由于胶凝材料中各组分密度相差较大，宜采用绝对体积法进行配合比计算。试配后应检验其强度是否满足设计要求，检验应按配制强度进行。按计算出的配合比进行试拌，检验施工性。调整其坍落度和坍落流动度，观察体积稳定性，测定混凝土的表观密度，调整计算密度和各材料用量。按工程所要求的耐久性，确定目标氯离子扩散系数，选择水胶比。按照施工条件确定施工性要求和工作性要求，一般泵送时混凝土坍落度160mm。强度等级为C30以上时，依强度等级的不同，胶凝材料总量变动于400--5OOkm/m之间。根据初选的水胶比和初选的胶凝材料总量计算用水量。
3.饰面混凝土耐久性施工质量控制
在混凝土振捣过程中，混凝土中的空气不断排出，当混凝土与模板之间的空气不能完全排出，滞留的空气占有一定的空间即形成气泡。骨料级配不合理。粗集料偏多，骨料大小不当，碎石材料中针片状颗料含量过多，实际使用砂率比试验室提供的砂率要少，细骨料不足以填充粗集料之间的空隙，导致集料不密实，形成自由空隙，产生气泡。采用二次捣固周边混凝土的办法来提高排气效果。先把混凝土摊平，再用插入式震捣器对靠近模板处的混凝土进行初捣10秒钟，使之基木密实，然后用捣固铲沿模板插捣混凝土，使模板与拌合物中的粗骨料之间的间隙加大而充有足够的砂浆后，再用插入式震捣器沿周边进行第二次捣固，直至密实。
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[关键词]混凝土结构，钢筋，裂缝，框架结构
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0112-01
一、引言
随着国民经济的快速发展，建筑水平也不断提升，国内各个地区的建筑物高度和规模也越来越大。尽管人们对建筑物的高度和规模提高了，但是混凝土结构设计方法却没有相应的得到改善和改良。建筑工程钢筋混凝土结构的质量关系到人民的生命财产安全和建筑质量，面对日益提高的建筑规模需求和建设速度，一方面要努力寻找最优最恰当的混凝土结构设计方法和技术，另一方面要认真全面地总结以往的经验和教训，通过分析混凝土结构设计中已经发生的问题来弥补当前设计理念和方法跟不上步伐的被动局面。因此，本文通过阐释钢筋混凝土的结构计算要点，结合以往经验来论述当前钢筋混凝土设计方面存在的问题和面临的困难，进而对提高建筑工程钢筋混凝土的施工质量提出相应的解决对策，为保障人民生命财产安全和建筑质量奠定基础。
二、混凝土结构设计中的常见结构计算
混凝土结构的地基与基础设计必须遵守先勘察、再设计、后施工的法规要求，决不允许在无工程岩土勘察报告的情况下进行地基与基础的设计。当所依据的地质勘察报告内容不全或勘察深度不足时，设计单位应要求勘察单位进行补勘。而在施工图审查时发现仍有部分工程无地质勘察报告或参考邻近建筑的地质勘察报告进行基础设计。这样的设计不可能做到经济合理，还很可能存在安全隐患，所以应当避免该现象。混凝土结构中使用最多的结构形式就是框架结构、剪力墙结构、框支剪力墙结构和框架―剪力墙结构等，这些结构中的构件量比较大、范围比较广，因此配筋计算是这些上部结构的重要因素。
2.1 框架结构
框架结构的主要受力构件为框架柱和框架梁。框架柱结构的配筋计算：短柱剪跨比不大于2？及因填充墙设置或楼梯平台梁、雨篷梁的设置形成柱净高与其截面高度之比不大于4？的框架柱，箍筋应沿柱全高加密，箍筋间距不应大于100mm，箍筋的体积配箍率不应小于1.2%，9度时不应小于1.5%；一级抗震时，沿柱全高箍筋间距还不应大于6倍纵筋直径。框架梁实际配筋计算：当其配筋远大于计算结果时，一般出现在大小跨相连的支座或带有长悬臂的支座；当计算时填入箍筋间距为100？mm时，应注意核算非加密区箍筋是否满足计算结果和沿全长的面积配箍率的要求；尤其是宽扁梁，箍筋经常不能满足规范要求，此时计算结果中多数情况下加密区和非加密区的箍筋几乎相等。
2.2 剪力墙结构
剪力墙结构中的连梁刚度折减系数主要是为了考虑其开裂后的折算刚度。当设计人员填入此系数后，实际上就已经允许了该连梁在中震和大震作用下开裂。为避免在正常使用极限状态下连梁开裂，折减系数通常不应小于0.50，一般工程取0.7。该系数的大小，对于以洞口方式形成的连梁和以普通梁方式输入的连梁都起作用。对跨高比不大于2.5？的连梁，仅用墙体水平分布筋作为连梁的腰筋时，梁两侧腰筋的面积配筋率不满足0.3%的情况经常出现，这属于违反强制性标准，设计时应注意。
2.3 框支剪力墙结构
2.3.1框支剪力墙结构中的转换层属于薄弱楼层，不论其刚度比值如何，均应将地震剪力乘以增大系数。电算时应在总信息中输入薄弱层所在的楼层号。
2.3.2框支柱纵筋最小配筋率、箍筋设置的要求和框支梁纵筋的最小配筋率、纵筋的拉通、腰筋的设置、支座处箍筋加密及最小含箍率，均应满足《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002的规定。
三、常见的混凝土设计的若干问题分析
当前建筑工程设计越来越复杂化，而设计周期却越来越短，在加上政府政策、规划理念以及用户要求等各个方面提出的修改意见，整个建筑方案和图纸要在短时期内进行反反复复的修改，这就使得混凝土结构设计中难免会有各种各样的问题。笔者总结了当前钢筋混凝土结构设计环节常见的问题，在此进行简略分析：
3.1 混凝土结构地基设计问题
混凝土结构设计过程中经常忽视附加应力增加引起建筑物的沉降现象，这会导致钢筋混凝土结构出现沉降而产生变形，进而产生钢筋混凝土结构底部和基础出现承载能力的下降，导致钢筋混凝土结构出现开裂。如果遇到天然土壤，软弱土和流沙会在钢筋混凝土结构重量下产生极为显著的变形，加之地下水位的季节性变化就会出现钢筋混凝土结构地基问题的进一步积累和扩大，形成对钢筋混凝土结构的进一步影响。
3.2 混凝土结构上部设计问题
混凝土结构上部是主要的功能部位，以框剪结构和剪力墙等常见形式为主，在设计这些构筑物时应注意均匀布置，而一些设计者容易设计出刚度过大的单肢剪力墙，这会出现应力的过度集中，如果因应力过大而产生破坏将会直接导致剪力墙关联的构件设计难度的增加，进而导致大面积的钢筋混凝土结构出现严重破损的后果。在做钢筋混凝土结构上部延性设计的过程中必须充分考虑到剪力墙级别的设计，而且要使用小级别剪力墙结构维护整个建筑物变形控制，这样在出现地震时才不会造成各种级别剪力墙的破坏，避免丧失建筑物梁柱的完整性，减少建筑物内人员的情况。
3.3 混凝土结构的裂缝问题
裂缝是混凝土结构的主要问题，在设计的过程中应该对钢筋混凝土结构裂缝问题进行全面控制，以避免钢筋混凝土结构出现裂缝后，安全问题和事故的发生。常见的混凝土结构裂缝原因有三种：其一是应力裂缝，在钢筋混凝土结构中，不同部位、不同功能的构件之间会有不同的刚度和应力，这样会在钢筋混凝土结构的整体上形成若干个刚度薄弱区和应力集中区，遇到薄弱区和集中区重叠的情况就会出现裂缝；其二是温度裂缝，这是钢筋混凝土结构在施工中最为常见的裂缝，其形成原因是钢筋混凝土结构内外温度出现大温差，进而引起混凝土出现收缩应力的差别，致使薄弱位置出现裂缝；其三是构造裂缝，钢筋混凝土结构构造裂缝的最主要成因是拌制混凝土的过程中选用了较大的水灰比，进而在浇筑时产生混凝土在模板的滑动，钢筋混凝土结构浇筑时未充分振捣、有气泡的存在也是出现构造裂缝的原因。
四、提高混凝土结构设计水平的对策
提高混凝土结构设计迫在眉睫，这是国家发展建设的客观要求，是老百姓安居乐业的重要保障。在此，笔者总结了三条提高混凝土结构设计水平的合理化建议：
第一，优化混凝土结构规格尺寸
在设计钢筋混凝土结构时必须要保证结构的尺寸，不但要满足设计规范的要求，而且要满足钢筋混凝土结构施工的实际，以防止或减少结构裂缝的出现，这是控制钢筋混凝土结构设计工作的重要环节。
第二，合理简化混凝土结构体系
对复杂的钢筋混凝土结构进行合理简化，运用概念设计理念，对实际存在而又被忽略的变形及受力要在计算配筋时加以考虑，对于结构易出现问题的部位，可根据经验采取适当的措施进行预防。
第三，规则布置钢筋混凝土结构
钢筋混凝土结构的形状需要规章，特别是钢筋混凝土结构布置要尽量规则，避免不规则的钢筋混凝土结构出现方向上、结构上和刚度上的不统一，降低在钢筋混凝土结构刚度薄弱处出现问题的可能。因此在设计时应尽量保证结构形状以及结构布置的规则性。
此外，还可以通过提高对钢筋混凝土结构裂缝的控制等方法手段，提高混凝土结构的设计水平。
综上所述，合理而全面地发挥钢筋混凝土结构的整体作用和经济价值必须做好钢筋混凝土结构的设计工作，要在设计过程中有针对性地加强基础、上部的机构控制，提高钢筋混凝土结构抵御裂缝的能力，在钢筋混凝土结构体系、结构、形状、布置上达到科学化和合理化，进而实现钢筋混凝土结构的设计目标。
参考文献
篇4
关键词：薄壁结构；施工；质量控制
中图分类号：TU528文献标识码： A
1.序言
我单位承包的龙华污水厂二期扩建工程主体工程及附属工程，厂址位于龙华街道与观澜街道交界的清湖村和福民村，东侧紧邻观澜河，西侧为规划华平路，南侧为现状龙华污水处理厂一期，北侧为机荷高速。本次设计为污水处理厂二期扩建工程，规模25 万m3/d（总变化系数Kz=1.3）。厂区规划总用地面积26.51ha，二期用地面积12.63ha。预留远期用地2.87ha。服务范围包括龙华街道、大浪街道以及民治街道等区域，服务面积约88km2。现状厂址标高在42.0～43.0之间。设计出水水质达到《城市污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准，厂界内大气污染物排放达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）二级标准。
本工程大型二沉池、生物池及泵房池体结构均属于薄壁钢筋混凝土结构。其中二沉池单池设计直径45.0m，池深5.0m，水深4.5m，底板厚0.6m，池壁厚0.5m。特点是构件断面较薄，配筋率较高，具有较高抗渗性和良好的整体性，面积大且有一定深度。这些结构常因设计、施工和混凝土质量等原因而产生裂缝等质量问题，本文主要介绍通过对原材料、配合比、混凝土的供应、浇筑及养护等环节加以控制来解决薄壁结构的施工质量问题，以确保实现设计的使用功能。
2.原材料的选用
商品混凝土由深圳市高新源混凝土有限公司提供，并进行原材料及配合比设计，委托深圳市科毅工程检测有限公司进行配合比设计验证。
2.1.水泥必须采用符合现行国家标准规定的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，水泥比表面积宜小于350m2/kg；水泥碱含量应小于0.6%。水泥中不得掺加窑灰。水泥的进场温度不宜高于60℃；不应使用温度大于60℃的水泥拌制混凝土。
2.2严格控制砂石的含泥量，经验表明，含泥量每增加1%，混凝土28天抗压强度将下降10~15%，为了达到设计强度，往往增加水泥用量，相应增加用水量，在抗压强度下降的同时，抗拉强度下降的幅度更大，当抗拉强度低于结构约束应力时将产生裂缝。应采用二级或多级级配碎石粗骨料，砂的细度模数大于2.5，砂、石级配连续性好。粗骨料的堆积密度宜大于1500kg/m3，紧密密度的空隙率宜小于40%。骨料不宜直接露天堆放、暴晒，宜分级堆放，堆场上方宜设罩棚。高温季节，骨料使用温度不宜大于28℃。
2.3.应采用减水率大的聚羧酸系高性能减水剂，减水剂引入混凝土中的碱含量应小于0.3kg/m3；引入混凝土中的氯离子含量应小于0.02kg/m3；引入混凝土中的硫酸盐含量应小于0.2kg/m3。
2.4. 矿物掺合料采用的对混凝土收缩影响小的粉煤灰，应符合现行国家标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596的规定。粉煤灰的级别不应低于Ⅱ级，且粉煤灰的需水量比应不大于100%，烧失量应小于5%。
2.5.减小构造钢筋间距以增强结构的抗裂能力。采用补偿收缩混凝土，添加混凝土膨胀剂，满足混凝土补偿收缩要求。
3.配合比的确定
3.1.混凝土配合比应根据原材料品质、混凝土强度等级、混凝土耐久性以及施工工艺对工作性的要求，通过计算、试配、调整等步骤选定。
3.2.水泥不宜采用低标号，尽可能做到水泥标号怀低于混凝土设计强度等级。最小胶凝材料用量不应低于300kg/m3，其中最低水泥用量不应低于220kg/m3配制防水混凝土时最低水泥用量不宜低于260kg/m3。选用合理的混凝土最大水胶比，不应大于0.45。
3.3.单独采用粉煤灰作为掺合料时，硅酸盐水泥混凝土中粉煤灰掺量不应超过胶凝材料总量的35%，普通硅酸盐水泥混凝土中粉煤灰掺量不应超过胶凝材料总量的30%。预应力混凝土中粉煤灰掺量不得超过胶凝材料总量的25%。
3.4.配制的混凝土除满足抗压强度、抗渗等级等常规设计指标外，还应考虑满足抗裂性指标要求。有条件时，使用温度――应力试验机进行抗裂混凝土配合比的优选。
4.混凝土施工要求
4.1.结构模板采用工厂定制定型钢模板，安装前进行试拼试装，接缝不严密处，即使调整，使钢模板安装后满足设计要求。
4.2.如果入模混凝土坍落度过大，极易产生离析和泌水现象。结合混凝土的现场施工要求应控制入模混凝土的坍落度在10~12cm范围内，，对泵送混凝土考虑运输和泵送过程的坍落度损失，出料时的坍落度宜控制在14~16cm范围。
4.3.混凝土在现场等待时间过长，外加剂保水性能差等因素造成浇筑时坍落度太小，无法施工，以致出现对砼进行二次加水现象，导致降低砼强度和抗裂性。坍落度较小时，可加适量减水剂在运输车内加速搅拌3分钟，如果坍落度仍不适合，则废弃处理。
4.4.分层浇筑的深度以1.5m左右较为合适，后一层应在前一层初凝前浇筑完成，后一层振捣时应插到前一层5cm深。不得漏振、过振，以利于两层间充分结合和组份的匀质性。
4.5.在高温季节浇筑混凝土时，混凝土入模温度应小于30℃，应避免模板和新浇筑的混凝土直接受阳光照射。混凝土入模前模板和钢筋的温度以及附近的局部气温均不应超过40℃。混凝土成型后应及时覆盖，并应尽可能避开炎热的白天浇筑混凝土。
4.6.在相对湿度较小、风速较大的环境下浇筑混凝土时，应采取适当挡风措施，防止混凝土失水过快，此时应避免浇筑有较大暴露面积的构建筑物。雨期施工时，必须有防雨措施。
5.混凝土养护要求
模板的拆除应适当推迟3至4天，冬天最好能推迟到7天，以利于控制结构内外温差、保持水份，避免冷缩变形和干燥收缩，同时任何带有补偿收缩性能的砼对养护条件要求严格，具有膨胀性能的外加剂都要求砼的前期养护不小于14天，而推迟模板拆除时间有利于前期的保温养护。另外由于缓凝剂的作用，水泥前3天的放热高峰值在下降，水泥水化反应比普通砼中水化反应慢、强度发展慢，如果过早拆除模板，有可能因机械力作用而使薄壁结构受伤，成为后期抗裂的薄弱点。模板未拆时从上部浇水，保证表面湿润。拆模后要挂划草袋，也可以采用养护液养护，并保持其湿润状态养护14天。
6.工程检测验收
通过留置混凝土试件和结构实体检测，混凝土强度满足C30\P8设计要求，钢筋保护层厚度满足3.0cm设计要求，混凝土表面密实、光滑、色泽一致，无露筋、蜂窝现象。通过对项目总体验收，施工质量满足设计及规范要求，整个施工期间没有发生较大的质量问题。
7.结束语
在满足混凝土强度要求下，避免薄壁结构产生裂缝，我想应做到以下几点：严格科学选材；根据实际情况认真选择外加剂；合理试配，以低用水量和水泥量保证强度和补偿收缩率；精心施工，保证混凝土的匀质性；混凝土养护期不少于14天。
通过对龙华污水处理厂二期扩建工程的施工，锻炼了我们的技术管理人员和施工队伍，同时对施工管理中暴露出来的问题也有清醒的认识及总结，为我们今后对大型薄壁混凝土结构施工提供了宝贵的经验。
参考文献：
[1] GB 50204―2002(2010年版)，混凝土结构工程施工质量验收规范.
篇5
【关键词】混凝土结构；承载力；加固；应用
引言
钢筋混凝土建筑物、构筑物因功能性改变，如扩建、增加荷载等，或质量问题，如混凝土抗压强度不够、配筋偏小、灾后修补等，都需要进行加固处理。对于需要加固处理的建筑物、构筑物，应根据其不同情况制定不同的加固方案。方案的确定应遵循安全、经济、快捷、施工方便的原则，加固工程方能收到良好的社会效益和经济效益。
一、建筑结构常用加固方法概述
1. 加大截面加固法
加大截面加固法是指在钢筋混凝土构件外部外包混凝土（一般在钢筋混凝土受弯构件的受压区增加混凝土），增大混凝土构件的截面积及配筋量，增加截面的有效高度，从而提高其正截面抗弯能力、斜截面抗剪能力和截面刚度，起到加固原构件的作用。采用加大截面加固钢筋混凝土构件时，必须遵守现行的《混凝土结构设计规范》的基本规定，并考虑新增加混凝土与原混凝土结构构件的协同工作，对加固构件进行承载力计算并应满足构造要求。当采取混凝土围套进行加固时，需设置封闭箍筋；当采取单侧或双侧加固时，需设置U形箍筋。
加固施工时，在对受力钢筋施焊前应对其采取卸荷或设置支顶等措施，将原构件表面凿毛或打成深度不小于6mm，间距不大于200mm的沟槽，并将原构件混凝土表面用水冲干净，浇筑混凝土前宜涂刷混凝土界面结合剂一道，随涂随浇，以利于新旧混凝土的粘结。
2. 置换混凝土加固法
置换混凝土加固法是指剔除部分陈旧的混凝土，置换成新混凝土，新增混凝土的强度等级应比原结构、构件提高一级，且混凝土强度等级不得低于C20。此方法适用于对钢筋混凝土构件的局部加固处理，有时也用于对受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等钢筋凝土结构构件的加固。
3.粘结外包钢加固法
粘结外包钢加固法是把型钢（钢板）包在需加固构件的外边，采用环氧树脂灌浆等方法把型钢（钢板）与被加固钢筋混凝土构件粘结成整体，使型钢（钢板）与原钢筋混凝土构件整体工作共同受力。加固后的构件，由于受拉、受压区钢材截面积显著增大，从而构件正截面承载力和截面刚度都有较大幅度提高。此方法常用于对原混凝土构件加固后不允许显著增大其截面尺寸，而又要求构件承载能力大幅度提高的钢筋混凝土构件。
4. 粘钢加固法
外部粘钢加固法是在原钢筋混凝土受弯构件承载力不足区段（正截面受拉区、正截面受压区或斜截面）表面用特制的建筑结构胶粘贴钢板，使钢板与原构件整体工作共同受力，从而提高混凝土结构构件承载力的一种加固方法。此方法的实质是一种构件体外配筋，提高原钢筋混凝土构件的配筋量，从而相应提高构件的抗弯、抗拉、抗剪、抗压和刚度等各方面的性能。外部粘钢加固法适用于构件受静力荷载作用并处于正常湿度环境中的受弯和受拉构件的加固。
5. 粘贴纤维增强塑料加固法
外贴纤维加固是用特制胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的需加固补强区域，使纤维增强复合材料与被加固构件截面共同工作，整体受力，从而达到提高构件承载能力的目的。目前较为常用的是粘贴碳纤维复合材料加固法。该方法可用于类混凝土构件和一般构筑物构件。
6. 绕丝加固法
该方法是直接在原混凝土构件外饶上高强钢丝（钢绞线）。常用于构件斜截面承载力不足以及需要对受压构件施加横向约束力的加固。对有较高防腐要求的构件加固时，利用镀锌钢绞线和防腐砂浆共同组成的复合材料对混凝土构件进行加固补强。镀锌钢绞线和防腐砂浆在加固中起的作用是不同的， 镀锌钢绞线起的是抱箍的作用，而防腐砂浆起到保护层和锚固钢丝的作用。
7. 增设支承加固法
该方法是在需要加固的结构构件中增设支承点，以减小受弯构件的计算跨度，从而减少作用在需加固钢筋混凝土构件上的荷载效应，达到提高结构构件承载力的目的。增设支承加固法常用于对外观和使用条件要求不高的一些场所。
二、工程实例
1、工程概况
某大厦于1993年8月设计，施工至第六层后烂尾，2011年重新设计施工。建筑总面积57504.12平方米，总高度99.9米，总层数30层，两层地下室，1～8层为裙楼，层高为转换层设在第八层顶。
2、主要问题
由于建筑功能的改变以及建筑层数的增加，使得原设计的框架柱、框支柱轴压比较大，柱钢筋配筋偏小；建筑立面造型的改变，部分悬挑梁配筋偏小；建筑新设计的核心筒比已建核心筒要大出许多；因为建筑使用功能的要求，部分楼板需要开洞。
3、加固方案选择
以最大限度的减少对原结构的变更、减少加固费用、缩短加固时间为原则，对该建筑进行结构受力计算。根据计算结果及多种加固方法的优缺点比较对该建筑不满足设计要求的构件采取不同的加固处理方法：
1）根据桩基检测报告，首先对基础进行复核，经复核，桩基满足现设计要求；2）框架柱、框支柱加固：为了增加框支柱刚度提轴压比以增强框支柱的延性，对其采用湿式外包钢法进行加固处理，对轴压比满足现行规范要求而抗弯强度不足的柱子采用粘钢板法进行加固；3）凿除原有-2～6层的核心筒，按新建筑图位置从底板开始植筋；4）梁加固：对于实际配筋与应配钢筋相差较小的构件，采用粘钢加固法进行加固；对于配筋偏小的悬挑梁，根据计算采用加大截面加固法处理；5）楼板的加固：对楼板板厚偏小、配筋不足的楼板采用板底加次梁以减小板跨的加固方6）对于承载力计算结果满足设计要求，已出现裂缝的构件且裂缝宽度在0.5mm左右，采用环氧树脂灌缝处理措施；7）对于承载力计算结果满足设计要求，但有露筋、钢筋锈蚀等现象的构件，需先除去钢筋污锈，然后浇灌比原有构件混凝土强度等级高一级的新混凝土。
本方案经有关专家论证通过，并委托专业公司进行加固施工，收到了良好的效果。
三、总结
钢筋混凝土结构房屋的加固改造方法有很多种，根据工程实际的不同情况需采取不同的方法，尽量做到结构安全、经济合理，施工简便。随着建筑科学技术的进步，结构设计理论的日趋成熟以及新型材料的不断出现，加固方案的选择也将有更加广泛的空间。
参考文献：
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篇6
关键词：钢筋混凝土 加固设计 要点 应用
中图分类号：TU37 文献标识码： A
1、钢筋混凝土结构建筑加固设计要点
(1)在抗震设防地区，加固设计方案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，不应出现因局部加强致使构件刚度突变，形成新的薄弱部位对抗震不利，加固后结构刚度的增大也要注意到导致地震效应相应增大带来的不利影响。所以结构加固设计应满足抗震要求，提高和强化结构的整体性和延性。
(2)结构损坏是因地基不均匀沉降、振动、高温、腐蚀等原因造成的，加固设计时应采取措施予以消除，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。
(3)除必须对结构进行分析和对承载力进行复核验算外，加固设计还要求构造合理连接可靠；方案应便于施工、安全可靠、切实可行；加固施工时一般已施加荷载构件处于受力状态下，必须考虑加固过程中传力体系稳定、安全、有效，避免发生安全事故，可采取设置临时支撑、进行卸载处理等措施。
(4)对原结构损坏不严重，且通过技术经济比较确实不合理或加固施工确有困难，可考虑采用减少、限制使用荷载或改变结构用途的方法处理。如：上部结构由钢混结构改为轻钢结构，隔墙改用轻质材料；改变房间使用功能，限制楼层的使用荷载等。
2、钢筋混凝土结构建筑加固设计应用
2.1 工程概况
某建筑大楼总用地面积约73200m2，东西长250m，南北长306m，其中地上约61860m2，地下约9450m2，建筑总高度95.20m，地上19层，地下1层。由于建筑主要功能为办公用房，结构上有大跨度和大空间的井字楼盖和局部截面高度达 2.4m 的框架梁，主体结构四层，采用框架结构形式。在进行建筑屋面部（17.30m）标高的混凝土结构浇筑施工时，由于脚手架支撑体系失稳导致屋面部位整体坍塌。
2.2原因分析
从现场的情况来看，导致报告厅屋面部位整体坍塌的直接原因是模板支撑体系的失稳。模板支撑体系失稳是由于施工单位在进行模板支撑施工时未严格按照经专家论证的专项施工方案实施。
(1)支撑排架立杆、横杆间距和步间距不能满足设计和方案的要求，未按要求设置纵横向扫地杆，未设置剪刀撑。
(2)局部支撑杆件落在未到龄期的悬挑构件上，未对悬挑构件承受施工荷载的能力进行复核验算，且悬挑构件下部未按要求采取相应加固支撑措施。
2.3导致的主要质量问题
由于倒塌，周边未振捣的松散混凝土散落在四楼柱头上并凝结在一块；同时由于四楼少数柱头局部混凝土保护层部位混凝土受拉而引起脱落及出现细微裂纹。
(2)四楼部分柱钢筋由于倒塌外力对钢筋的冲击后而被压弯，最大压弯有90°，部分螺纹钢筋受损。
(3)四层一悬臂阳台在倒塌外力的冲击作用下，悬挑梁的根部断裂。
(4)三层部分梁由于倒塌外力对其的撞击后产生裂缝，裂缝最宽处为0.5mm，最深处为300mm。
（5）二层 KL25、L9，屋面倒塌时将该梁板砸坏。鉴于以上问题，专家一致认为该观众厅部分梁、柱、钢筋受损比较严重，若不修复将不能保证观众厅建成后正常使用，必须对受损部分进行加固处理。
2.4加固方法选择和方案设计
根据对各种加固方法的综合比较，结合本工程的实际情况，针对存在的质量问题，进行定性分析的同时，委托具有相应资质的检测单位对混凝土构件、钢筋等受损部位进行检测，定量鉴定判断结构构件的损伤情况，并根据检测、分析、鉴定的结果，选择经济合理的修复（加固）方法。
2.4.1 混凝土工程
2.4.1.1 四楼柱头混凝土结构经检测单位对混凝土柱进行检测，其结构整体性基本完好，混凝土强度符合设计要求；但也存在两个方面的缺陷：①观众厅坍塌事故发生时，未振捣的松散混凝土撒落在柱头周边并凝结成块，影响柱头混凝土的咬藕力；②少数柱头局部钢筋保护层混凝土因撞击受拉出现脱落及细微裂纹现象。针对存在的混凝土缺陷，采用以下的修复方法：(1)将撒落的松散混凝土凿除，直至到原密实的混凝土后，用清水冲洗干净。
(2)混凝土出现脱落及细微裂纹现象；应用扁嘴凿将脱落及开裂部位混凝土凿除，如果剥落位置在钢筋中线位置，应将钢筋周边混凝土全部凿除，以满足混凝土与钢筋之间的握裹力要求。混凝土凿除干净后，应与上部柱子混凝土同时浇捣施工。 （3）为了保证混凝土浇捣质量，新旧混凝土面可靠结合，四楼梁、柱接头应凿毛处理、松散混凝土残渣应清理干净，并在处理面增刷界面剂；部分位置为了避免出现分层现象，该处凿除范围应从混凝土外皮向内凿除 10cm 以上。
2.4.1.2 悬臂梁、板混凝土结构
（1）四层悬臂梁、板混凝土结构为事故发生时破坏，悬臂部分与主体结构交接部位发生严重断裂，对此采用清除原有已破坏的混凝土结构，重新施工悬臂部分的加固处理方法。混凝土结合面的处理：新老混凝土结合面正处在悬臂梁根部，为确保该处混凝土结合良好，首先将新老混凝土结合面处的老混凝土面凿毛，并按10cm 间距水平凿出10cm宽，5cm 深的凹槽以增大新老混凝土之间的咬合力；浇捣前用清水冲洗干净混凝土结合部，并在结合部涂刷界面剂，混凝土使用比原设计高一标号的微膨胀混凝土。确保悬臂梁在梁根部的抗剪性能：由于新浇筑混凝土悬臂结构与主体结构间存在施工缝，且施工缝位于悬挑梁的根部，是剪力最大的不利位置。经验算如按原设计方案施工难以保证该处的抗剪能力，对此必须在原有基础上重新设计，采取相应的提高该部位抗剪能力的有效措施。一是增加悬臂梁的截面尺寸；二是加大纵向受力钢筋，对已拆除的悬臂梁 KL26、L16 的上排钢筋、下排钢筋下部各植入4根直径25的螺纹三级钢钢筋，如图1、图2 所示；三是加密悬臂梁箍筋特别是根部箍筋，间距修改为 Φ8@100/140。通过上述措施，可有效增大悬臂梁在梁根部抗剪性能，经计算抗剪设计值可达 298kN，大于实际剪切力255kN。
（2）三层 KL6（3- J 交 3- 6～3- 7）部位由于倒塌时的外力对该梁撞击后产生宽度 0.5mm、深 300mm 裂缝。经检测与观测，从倒塌事故发生到确定加固方案时的5个多月时间里，裂缝一直无发展扩大，同时该处混凝土强度也达到设计要求，并通过对原设计进行计算复核，表明此处结构比较稳定，梁的承载能力基本能够满足设计强度和使用功能要求。鉴于此，为了确保结构承载能力和耐久性的同时尽量加快施工进度、节约加固成本、减少加固工作对今后使用的影响，决定采取粘钢加固法，同时对裂缝进行封闭灌胶处理。
（3）由于屋面结构坍塌时，将二层原观众席 KL25、L9梁严重砸伤，经检测和验算复核，该处已不能满足正常的使用要求，考虑到该处并不影响上部结构安全，并通过经济技术综合比较，决定对该处采用全部拆除后重新施工。
结语
总之,结构设计阶段对结构经济性起着至关重要的作用，加固工作做到位会提升建筑的安全系数，对物主的生命有一定保障。更利于建筑业的长久发展。
篇7
[关键词]混凝土结构设计 安全性 混凝土结构类型
中图分类号：TU558 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0151-01
一、建筑结构中常用的混凝土结构类型及优缺点
混凝土结构类型最常用的有素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构等。素混凝土是由水泥、砂（细骨料）、石子（粗骨料）、外加剂，按一定比例混合后加一定比例的水拌制而成。钢筋混凝土是在素混凝土的基础上配置一定数量的钢筋，是两种材料粘结在一起形成一个整体，共同承受外力。其最大缺点是容易出现钢筋锈蚀，钢筋锈蚀是钢筋混凝土出现裂缝的主要原因。钢筋锈蚀随着年限的增加而加剧时，会使混凝土结构出现锈胀裂缝。锈胀裂缝能够引起钢筋和混凝土之间的粘接性能的退化。预应力混凝土结构主要是针对钢筋混凝土结构，因为钢筋混凝土容易产生裂缝，预应力是利用高强度钢筋和高强度混凝土，在混凝土出现裂缝之前通过外力施加使混凝土受拉区预先受压力，再抵消受拉力区混凝土中的预压力，这样能够控制混凝土的延伸，控制出现裂缝，提高了构件的抗裂性能和刚度。
在高层建筑、桥梁隧道建筑、海洋结构、飞机跑道等方面都有预应力混凝土结构的应用。预应力不仅能够改善钢筋混凝土结构，提高结构构件的稳定性和耐疲劳性外，在一些特殊要求的工业建筑中也得到了充分的利用，比如说对压力有要求的原子能发电站，对防腐有要求的采油平台等，都需要预应力混凝土结构。预应力改善钢筋混凝土的一大特点就是利用轻质材料来改善自重大的缺点，比如陶粒混凝土、浮石混凝土、火山渣混凝土、膨胀矿渣混凝土中，可以制成跨度较大、质量较轻的壁板、屋面板等。现在国内的轻质混凝土强度等级是C20-C40，容重是12-18N/m3，所以自重轻。在地震多发地区利用这种轻质混凝土能够减小地震力，减少地震带来的损失。
二、混凝土结构设计中对结构安全性的要求
混凝土结构设计的总体要求是安全、舒适和经济合理，这三者之间达到平衡才能满足建筑的基本功能。基本功能中最重要的是可靠性，包括安全性、适用性、耐久性，三者之间相互制约、相互影响，重新定义了结构性能。结构的安全等级根据其重要程度和综合经济效益进行划分。
三、加强混凝土结构安全性的方法
1、提高现行技术标准安全系数
我国现行结构设计规范中结构安全可靠度仅仅是对结构构件而言。但是构件的安全性很大程度上取决于荷载的取值。现在的规定不能在不同的设计规范中体现不同的荷载标准值。因而在设计安全系数时要审视安全系数的标准，从实际出发，提高混凝土结构的荷载等级和构件承载能力，才有能提高安全系数。
2、提高混凝土结构设计中的耐久性
现代设计规范和施工常常局限在荷载作用下结构、构件的安全性问题，却对建筑整体结构和构件随着时间的增长而不断劣化的作用认识不足。现有的结构耐久性定义局限于外部环境的长期作用，对结构累积损伤和结构性能变化的分析却比较少。建筑业在长期施工中形成的“重设计、轻维护”的思想无疑又加剧了混凝土结构的不安全性和不耐久性。所以，积极使用高耐久性能的高分子材料、控制水泥和粗骨料的使用等，对提高混凝土结构耐久性有利。
3、加强施工过程的质量管理
工程施工质量直接影响到混凝土结构的安全性和耐久性。施工期安全性主要是因为施工方案失误、施工不当、结构性能不完善、材料劣质等。所以对于工程中的原材料及加工构件进行严格的质量把控，施工过程要严格按照《中华人民共和国产品质量法》，各项指标通过检验，并且通过监理单位的规范验收程序，施工单位必须建立完整严密的全过程质量检验跟踪体系。
4、用科学的方法制定项目工期
项目工期常常受到人为环境因素的控制，尤其是在政绩工程中，常常由于建筑期限和规模忽视了项目工期。一个合理的项目工期是利用科学的手段、科学的方式、科学的组织力来为结构构件和安全性创造前提。
篇8
《混凝土结构设计规范》对比分析，详细阐述其修订或删减的主要依据，并对新版规范的修订内容作了较为全面的总结，提出混凝土结构设计课程在教学方法上的新要求。
关键词：混凝土结构；教学方法；设计规范；修订内容；技术要点
中图分类号：G6420 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2013）02-0053-05
中国建筑科学领域的工程结构设计规范（或标准）大约每10年修订一次，2002版《混凝土结构设计规范》[1]自颁布实施至今已有10余年，尤其是2008年“5.12”汶川地震和2010年“4.14”青海玉树地震发生之后，2002版规范中关于工程结构设计理论、工程结构构造措施以及工程结构抗震理论存在的不足更加突显。同时，中国工程结构设计理论研究水平的不断提高，新材料的不断出现以及工程经验的不断积累，也缩短了工程结构设计规范的修订周期。2011年7月，正式颁布实施GB50010―2010《混凝土结构设计规范》[2]。新规范根据多年工程经验和研究成果，同时考虑与国际其他发达国家混凝土结构设计标准接轨，贯彻国家“四节一环保（节能、节地、节水、节材和环境保护）”政策编制而成。新规范的编制标志着中国混凝土结构的计算理论和设计水平有了新的提高；同时也对高等学校土建类专业学生如何结合新版规范进行快速知识更新，高校教师如何及时改进混凝土结构设计及相关课程教学方法提出了新要求[3-6]。
一、新版规范关于结构材料强度的修订
（一）混凝土强度的修订
新版混凝土结构设计规范删除了2002版规范4.1.4条中注1和注2的相关规定，即关于受压构件尺寸效应（现浇钢筋混凝土轴心受压及偏心受压构件，如截面的长边或直径小于300 mm，则混凝土的强度设计值应乘以系数0.8）和离心混凝土的有关规定。2002版规范源于前苏联规范，最近俄罗斯规范关于此条的规定已被取消，而离心混凝土的强度设计值应按专门的标准取用，不再列
入，故新版混凝土规范将此项内容删除。另外，新版混凝土规范删除了2002版规范4.1.6条中关于混凝土轴心抗压、轴心抗拉疲劳强度设计值，以及当蒸养温度超过60℃时，计算混凝土强度设计值应提高20%的规定，因为高温蒸养引起的主要问题是裂缝，而非提高设计强度所能解决。
（二）钢筋强度的修订
新版混凝土结构设计规范4.2.2条增加了强度标准值为500 MPa的HRB500、HRBF500级高强钢筋，并规定其抗拉强度设计值（fy=435MPa）与抗压强度设计值（f′y=410MPa）分别取不同数值。加入靠控温轧制而具有一定延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性的HRBF系列细晶粒热轧带肋钢筋，限制并准备淘汰强度标准值为335 MPa级热轧带肋钢筋的应用，立即淘汰强度标准值为235 MPa的HPB235级光圆钢筋的应用，以HPB300级光圆钢筋取代之。同时，规定了过渡方法，要求在规范的过渡期及对既有结构进行设计时，235 MPa级光圆钢筋的设计值仍按原规范取值；同时，推广强度标准值400 MPa、500 MPa级高强钢筋作为受力的主导钢筋。对预应力钢筋，为了补充中强空挡，增加了强度等级为1 960 MPa和大直径21.6 mm的钢绞线，补充了预应力螺纹钢筋及中强钢丝的有关设计参数，并淘汰了锚固性能差的刻痕钢丝，删除了不常用的预应力筋的强度等级和直径。
二、新版规范关于基本设计规定的修订
为了进一步完善2002版规范，保证结构的安全，增强结构的整体稳固性，提高混凝土结构抗偶然作用的能力，新版混凝土结构规范设计原则从以构件设计为主扩展到整个结构体系，补充了3.2条“结构方案”和3.6条“结构抗连续倒塌设计原则”，增加了3.7条“既有结构改造设计原则”的规定，指出结构方案设计对建筑物安全性有着决定性影响，鉴于结构防连续倒塌设计的难度和代价较大，一般结构只须进行防连续倒塌的概念设计，以定性设计的方法增强结构的整体稳固性；同时新版规范3.4.4条对构件挠度、裂缝宽度计算采用的荷载组合进行了调整，新增钢筋混凝土构件采用荷载准永久组合并考虑长期作用的影响，完善了承载能力极限状态设计内容，增加以构件分项系数进行应力设计等方面的内容。另外，新版混凝土规范3.4.1条第4款及3.4.6条还增加了楼盖舒适度的要求，并规定楼盖竖向自振频率的限值。
三、新版规范关于承载能力极限状态计算的调整修订
（一）正截面承载力计算的修订
新版混凝土结构设计规范对受弯构件正截面承载力的计算未作改动，但对受压构件正截面承载力的计算改动较大，主要是针对钢筋混凝土结构中的二阶效应问题。2002版混凝土规范在考虑P-δ效应时[7-8]，对引起结构侧移的荷载或作用所产生的一阶弯矩Ms和不引起结构侧移的荷载产生的一阶弯矩Mns不加区别，全部乘以增大系数ηs，即考虑P-δ效应时结构的弯矩为M=（Mns+Ms）ηs。新版混凝土结构设计规范在考虑P-δ效应时，对除排架结构以外的框架结构、剪力墙结构、框架―剪力墙结构及筒体结构只增大引起结构侧移的荷载或作用所产生的一阶弯矩Ms，不增加不引起结构侧移的荷载产生的一阶弯矩Mns，即结构中的弯矩为M=Mns+ηsMs。另外，对于P-δ效应，2002版规范通过初始偏心距增大系数η来考虑P-δ效应，而新版混凝土规范6.2.3条规定偏心压力构件通过调整构件控制截面的弯矩设计值M来考虑P-δ效应（弯矩作用平面内截面对称的偏心受压构件，当同一主轴方向的杆端弯矩比不大于0.9且轴压比不大于0.9，同时构件的长细比满足的偏心受压构件时不用考虑P-δ效应），取消了轴向力偏心距增大系数η对二阶效应的影响。关于轴向压力在挠曲杆件中产生的P-δ效应新旧规范具体的变化如表1（以非预应力钢筋混凝土偏心受压构件为例）。
（二）斜截面承载力计算的修订
2002版混凝土结构规范关于受弯构件斜截面承载力计算公式，经过验证发现：当集中荷载对支座截面或节点边缘产生的剪力值占总剪力的75%时，分别按均布荷载和集中荷载两种情况计算的箍筋差异很大，即造成配箍不连续。因此，为了克服上述不足，新版混凝土结构设计规范6.3.4条统一了一般受弯构件与集中荷载作用下梁的斜截面受剪承载力计算公式，并调整了斜截面受剪承载力计算公式中箍筋抗力项的系数，适当增加斜截面受剪承载力的安全储备，新旧规范关于受弯构件斜截面受剪承载力的计算公式如表2（以非预应力钢筋混凝土受弯构件为例）。同理，将考虑地震作用的框架梁其斜截面受剪承载力计算公式也作了相应修改。
四、新版规范关于正常使用极限状态验算的调整修订
（一）裂缝控制验算的修订
新版混凝土结构设计规范3.4.4条保留了2002版混凝土规范有关裂缝控制等级划分的规定，但对受力裂缝的控制进行了适当放松（详见新版混凝土规范第3.4.4及7.1.1条规定）。另外，在进行最大裂缝宽度wmax计算时，新版混凝土规范7.1.2条调整了计算中钢筋应力σs的计算方法，以及表7.1.2-1中关于钢筋混凝土受弯、偏心受压构件受力特征系数αcr的取值，将wmax的公式计算值适当减小。
（二）挠度验算的修订
在进行受弯构件挠度验算时，新版混凝土结构设计规范7.2.2条在受弯构件短期刚度Bs的基础上，补充提出了考虑荷载准永久组合和荷载标准组合的长期作用对挠度增大的影响，给出了刚度计算公式B=Bs/θ。另外，根据国内研究成果，在预应力混凝土构件短期刚度Bs计算公式的基础上，采用无粘结预应力筋等效面积折减系数α1，适当调整值ρ，就可将原公式用于无粘结部分预应力混凝土构件的短期刚度计算（详见新版混凝土规范第7.2.3条规定[1]）。
五、新版规范关于构造规定的调整修订
（一）混凝土保护层厚度规定的修订
新版混凝土结构设计规范8.2.1条调整了钢筋保护层厚度的规定，从混凝土碳化、脱钝和钢筋锈蚀的耐久性角度考虑，不再以纵向受力钢筋的外缘计算，而以最外层钢筋（包括箍筋、构造筋、分布筋等）的外缘计算混凝土保护层厚度。修订后的保护层厚度实际上比原规范的规定有所增加，一般情况下略有增加，而恶劣环境下增加的幅度较大，新旧规范关于混凝土保护层最小厚度c的对比如表3。从表3可以看出，新版规范中关于混凝土保护层的厚度无论从数值上还是具体计算规定上都明显增大，充分考虑了混凝土结构的耐久性要求，新增设计使用年限100年的结构，其保护层厚度取相应类别使用年限为50年的1.4倍，同时细化环境类别，将原规范中的环境三类细化为三a、三b两个子类，并进一步加大恶劣环境下混凝土保护层厚度的取值。
（二）关于钢筋锚固长度规定的修订
新版混凝土结构设计规范8.3.1条对基本锚固长度的计算公式未作改动，但明确了钢筋的锚固长度la=ξalab，其中修正系数ξa根据锚固条件取用，同时在计算基本锚固长度lab时，删除了原规范中锚固性能较差的刻痕钢丝。由于2002版规范中关于混凝土强度最高等级取C40偏于保守，故新版规范将混凝土最高强度等级提高到C60，以提高锚固的性能。
六、新版规范在混凝土课程教学过程中的新要求
新版混凝土规范自2011年7月颁布实施以来，已经有近一年，而目前中国高校所使用的教材多数是在2002版规范基础之上编写而成，如何将教学内容与新规范相结合是目前混凝土任课教师亟待解决的问题，笔者认为在教学的过程中将重点从如下几个方面入手。
一是，改变以教材为主要参考资料而较少阅读和学习《规范》的传统教学方法，提高学生解决结构实际问题的综合能力。强调实践性教学环节，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前，让学生对梁、板、柱等常见的混凝土基本构件以及框架结构、剪力墙结构等常见的混凝土结构形式形成初步感性认识，并借以引发和提高学生学习混凝土结构课程的兴趣。
二是，改变以往授课过程中只重视单个构件的设计，轻视整体结构设计的教学思想，补充“结构方案”和“结构抗倒塌”设计方面的内容。使学生了解和掌握结构系统概念，了解课程的主要层次关系，从全局把握学习重点，理清学习思路，建立结构整体系统概念，理清各部分之间的关系，为课程学习建立总体框架。
三是，注意新旧规范关于混凝土和钢筋两种材料在强度和级别方面的修订和增补原因。目前，由于规范处于过渡阶段，故应重点向学生讲明混凝土和钢筋两种材料的级别调整和增补原因，纠正以往对钢筋等级（例如Ⅰ级钢、Ⅱ级钢、Ⅲ级钢等）的提法，而应以规范规定的提法为准，同时提醒学生关于两种材料强度的调整规定。
四是，关于单个构件承载能力极限状态中受弯构件斜截面受剪承载力和偏心受压构件正截面承载力计算新旧规范的对比，以及新规范修改的原因，在授课时引用《规范》中的条文进行讲解。这样可以让学生在理解课堂教学知识的同时，进一步熟悉《规范》规定的原因以及依据。
五是，注意钢筋混凝土和预应力混凝土构件在正常使用极限状态下裂缝宽度和挠度验算的变动；授课过程中应注重钢筋混凝土构造和钢筋混凝土结构构件（如板、梁、柱）有关内容的变化。构造措施是人们在长期实践经验基础上总结而成的，是防止因计算考虑不周全而造成结构构件开裂、破坏，或者是保证结构构件在使用和施工上的需要而采用的，构造措施在混凝土结构设计中非常重要，大多数抗震设计的相关问题都是通过构造措施得以
保证，因此一定要引起足够重视。
七、结语
混凝土结构是中国工业与民用建筑采用最多的一种结构形式。混凝土结构设计是目前高校土木工程专业非常重要的一门专业课程。新版混凝土规范在高强高性能材料的应用、结构分析内容的扩展以及实现与国际接轨等方面都有了很大进步，同时新规范更加侧重房屋、铁路、公路、港口和水利水电工程混凝土结构共性技术问题设计方法的统一，这与“大土木”专业设置要求和土木工程专业“宽基础、多出口”的培养目标更加吻合。笔者仅介绍了规范与本科教学有关的主要修订内容，并以此提出教学新要求，以期抛砖引玉，共同推进混凝土结构设计课程教学的改革。
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Teaching of concrete structure design course
LI Fengchen1，2， ZHANG Lina1，2， XU Chi2， YI Pinghua1
（ 1.College of Civil Engineering and Architecture， East China Institute of Technology， Nanchang 330013， P. R. China；
2. Fuzhou Institute of Exploring and Architectural Design， Fuzhou 344000， P. R. China）
篇9
关键词：钢筋混凝土建筑；结构设计；房屋工程；措施保障
中图分类号：TU37 文献标识码：A
概 述
目前，许多的房屋建筑都使用钢筋混凝土建筑结构，不言而喻它的结构设计重要性就凸显出来了。在房屋钢筋混凝土建筑结构设计中，因设计者对其相关设计规范、政策的理解不同，再加上个人的经验不同等诸多的原因，在处理房屋钢筋混凝土建筑结构某个设计问题时，就会出现不同的处理方法，导致某些建筑结构设计不合理。文章根据笔者多年来在这方面工作的亲身体验，就房屋钢筋混凝土框架结构设计中的一些心得体会等总结如下，仅供同行参考。
1 钢筋混凝土建筑结构含义
我们说的所谓的钢筋混凝土建筑结构，实际上是指用配有钢筋增强的混凝土制成的一种结构。它所承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的，这主要包括薄壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等。它具有坚固、耐久、防火性能好，比钢结构节省钢材和成本低等优点，是用在房屋建筑、工厂等预先制成的钢筋混凝土构件，在现场拼装而成的钢筋承受拉力，混凝土承受压力的特质结构。
它的承载压力原理是在混凝土受拉区域内或相应部位加入一定数量的钢筋，使两种材料粘结成一个整体，共同承受外力。钢筋混凝土粘结锚固能力可以由混凝土收缩，将钢筋紧紧握固而产生摩擦力；钢筋端部加弯钩、弯折或在锚固区焊短钢筋、焊角钢来提供锚固能力；钢筋与混凝土接触面上化学吸附作用力，也称胶结力；钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用这四种办法在具体施工中得到。
2 房屋钢筋混凝土建筑结构设计要求
前面笔者已经阐述了，在房屋钢筋混凝土建筑结构设计中，因设计者对其相关设计规范、政策的理解不同，加之个人的经验不同等诸多的原因，在处理房屋钢筋混凝土建筑结构某个设计问题时，就会出现不同的处理方法，但无论哪种方法，都要满足钢筋混凝土建筑结构设计的最基本要求：稳定性。对房屋建筑来说，在抗震设计中，房屋的高宽比是一个需慎重考虑的问题，它巨大的倾覆力矩在柱中和基础中引起的拉力和压力比较难处理。笔者结合几年来的工程实践，总结如下：要使房屋钢筋混凝土建筑结构有规范规定的安全可靠度；还要有最适合的施工机械、施工技术能力，最后就是要满足房屋的使用功能。
3 房屋钢筋混凝土建筑结构设计措施
房屋钢筋混凝土建筑结构设计措施，是保障整个房屋建设施工质量好坏的最核心因素。对此笔者重点阐述如下。
3.1地基与基础的设计。笔者认为房屋的地基与基础设计是目前结构工程师在设计结构时比较重视的一个方面，笔者建议首先要注意地方性规范的重要性。由于我国地域面积较广，地质条件相当复杂，作为国家标准的《地基基础设计规范》等相关规范政策是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，要加以重视。
3.2构造措施要加强。对于大跨度柱网的框架结构，处于楼梯间处的框架柱，由于楼梯平台梁与其相连，使得楼梯间处的柱可能成为短柱，应对柱箍筋全长加密。这一点在设计中容易被忽视，应引起重视。对框架结构外立面为带形窗时，设置连续的窗过梁，可能会使外框架柱成为短柱，应注意加强构造措施；对于框架结构长度略超过规范限值，建筑功能需要不允许留缝时，为减少有害裂缝，建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋，构造间距宜小于150毫米，对屋面宜设置后浇带，后浇带处的构造措施，宜适当加强。
3.3传力路线设计要简单。一般地，我们在设计结构时结构的传力路线越短，越直接，结构的工作效能越高，耗费的建材也就越少。所以笔者建议平面、立面都要简单。
但需要加以注意的是钢筋混凝土结构的抗震设计，实际设计中要考虑满足《抗震规范) ( GB50011- 2001) 第4. 2 .1 条指出的当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时，不超过8 层且高度在25 m 以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房，可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。
3.4碳纤维加固法的应用。在碳纤维片材延伸长度范围内应通长设置垂直于受力碳纤维方向的压条。压条宜在延伸锚固长度范围内均匀布置，且在延伸长度端部必须设置一道。每道压条的宽度不宜小于受弯加固碳纤维布条带宽度的1/2，压条的厚度不宜小于受弯加固碳纤维布厚度的1/2。当碳纤维布的延伸长度小于按公式（1）计算所得长度的1/2时，应采取可靠的附加机械锚固措施。
碳纤维加固法是一种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。但缺点是对环境的温度有限制，并且需要做专门的防护和处理。若防护不当，易遭受火灾和人为破坏。
3.5预应力加固法。这种方法具有改变结构内力分布、卸载和加固，对其它加固方法中常见的应力应变滞后现象能较好地消除；因此在重型结构、大跨度构件或处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固中适用。
除此之外笔者还建议围护结构最好采用轻质材料。我们从力学观点分析就可以知道，在民用和公共建筑的平面布局中，应尽量使柱网按开间等跨和进深等距布置，这样可以相应减少边跨柱距，充分利用连续梁的受力特点，以减少结构中的弯距，使各跨梁截面趋于一致，从而提高结构的整体刚度。
总语
通过上面的综合阐述和分析，笔者认为，作为房屋建筑工程最基本骨架的钢筋混凝土建筑结构设计，会影响到工程质量的优劣，关乎于业主的切身利益。因此，在房屋钢筋混凝土建筑结构设计中要加强质量意识及组织机构的控制，施工管理人员以及施工人员，牢固树立质量始终是第一位的思想，建立健全各种质量责任制，使其自觉的执行有关质量要求的及规定，确保施工各个环节都能满足质量要求。
参考文献
[1]李杰等.钢筋混凝土房屋结构设计浅析[J].城市建设理论研究， 2012(04).
[2]蔡一鸣，框架结构中钢筋混凝土施工质量控制初探[J].品牌(理论月刊)，2010(12).
篇10
【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】
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