混凝土的结构设计范文

导语：如何才能写好一篇混凝土的结构设计，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

高层建筑的结构柔性比低层的楼房要高，一旦遭遇地震等问题，会发生更大幅度的作用变形，若要避免建筑在地震等作用下发生倒塌变形等问题，就必须在进行混凝土结构的设计时，使其结构具备足够的延展性能。目前，高层建筑的结构设计中，其结构内力与变形等问题，主要受到地震的水平作用力及外部环境中的风力等因素的影响，层数的不断增多会带动水平作用力的持续加大。所以，在设计混凝土结构时，必须要充分地将这些侧向力的影响考虑在内。高层建筑面临着众多的水平作用力影响，容易出现较大幅度的侧向位移，设计人员在进行混凝土结构设计时，必须在保证其具有足够强度的基础上，同时使其具备合理的刚度及自振频率，进而将楼层水平位移控制于允许范围。

高层建筑混凝土结构的具体设计方法

1完善单元结构的布局设计

独立的结构单元设计，是高层建筑中的主要结构设计内容，此结构设计工作适合采用简单、规则的平面形式，但平面的整体长度与突出部分的长度应当控制于适宜的范围，且具备均匀分布的承载力与刚度，同时，竖向结构适合采取均匀、规则的形式，以保证建筑的外挑与内收问题得到有效的控制。要达到这一目标，混凝土结构的设计者，应当在制定结构设计方案的阶段，便努力地将概念设计的理念与知识作为参考，使建筑的适用性与美观度等要求在得到满足的基础上，通过进行优化设计，使其结构的平面与竖向布局尽可能地实现简单、均匀与规则性，保证其结构刚度与承载力的合理分布，避免建筑独立结构单元出现过于集中的塑性变形或应力。

2优化高强的混凝土与钢筋使用

高层建筑建设需要耗费较多的混凝土、钢等材料，若混凝土和钢的强度过大，势必会造成建筑材料总造价的超限，同时加大其他构件的造价，从而降低建筑建设的经济效益。因此，混凝土的结构设计人员应当对高强度的混凝土与钢筋的使用进行合理的优化控制。以软土地基上的高层建筑设计为例，该结构地基受到的荷载较高，设计人员可以通过优化高强度的混凝土以及钢筋的使用，使建筑中各构件的截面尺寸得到合理优化，从而减轻建筑的结构自重，使建筑的基础工程建设难度得到大幅度的削减，降低工程的地基处理工作造价。再以位于震区的高层建筑的结构设计为例，建筑的自重与地震作用程度成正比例关系，设计人员通过将高强度的混凝土与钢筋的使用量减少，可以在减轻其梁、板、墙、柱等构件自重的基础上，降低地震的作用力，进而保证建筑结构的安全程度，使建筑的整体安全度得以提升。

3合理设计剪力墙平面结构

高层建筑的结构设计人员对混凝土结构进行设计，还需要充分地重视剪力墙结构的平面布局问题，以保证建筑整体结构受力的均匀性，并使建筑在侧向力的影响下出现的位移控制于允许状态。具体来讲，剪力墙平面结构的优化设计主要为以下几个方面:1)以建筑的各项基本结构功能为依据，在满足这些功能的前提下，尽可能地使剪力墙的布置实现相对的集中化与均匀化，对具有较高的恒载或者平面形式变化较大的部位设计剪力墙，应当尽量缩小其间距。2)以建筑的主轴方向或者是其他方向为基准，对剪力墙进行双向的布置，且墙肢截面适合为具备较小的侧向刚度的简单规则的形式，在设计中还要尽量地减少对短肢剪力墙的使用。

高层建筑的混凝土结构具体设计优化措施

1结构安全性

高层建筑人群密度高，且不易逃避、实施救治，一旦发生灾害，造成的危害要比普通建筑高出许多。因此，结构设计人员必须加强对于混凝土结构的安全性设计，以尽可能降低灾害造成的伤害程度。具体来讲，设计人员可以从以下几个方面开展结构的安全性设计:1)设计人员应当在保证建筑各项功能的同时，通过考虑结构自身的抗震性能及外部人为因素可能造成的结构破坏，有目的地将高层建筑的抗震等级提升。同时，还要从整体上，加强结构设计的稳定性与牢固度，避免将砖砌体承重或者装配式的混凝土结构应用于高层的公用属性较高的建筑中，而要优先选取现浇的钢筋混凝土的结构。2)设计人员要从建筑建设过程中及投入应用后的各个方面入手，综合考虑其荷载变化的状况，尽可能地将建筑结构的荷载标准值与构件承载力设置出较大的弹性裕度，并且为楼面等部位进行额外的增加荷载的设计，以保证建筑在各级的地震与火灾等灾害中，都可以实现对于自身结构安全的维护。

2抗震概念

高层建筑的混凝土结构在应用过程中，最容易受到的破坏，便是来自于地震威胁，在进行设计的过程中，设计人员要以抗震概念设计为依据，通过进行抗震试验得出该建筑结构的抗震等级，或者借鉴相似建筑的抗震设计经验等，对高层建筑的结构体系、平立面设计、结构构件延展性等进行优化设计，以使建筑的抗震能力得到有效的提升。具体来讲，在结构体系设计方面，设计人员要尽可能地选择空间结构以及平面布局简单规则的形式，作为建筑的整体结构形式。以平面布局为例，可以将矩形、圆形、方形、扇形的结构作为抗震结构的体系形式，并减少对于不对称的侧翼或过长的伸展翼的使用。同时，设计人员还要通过进行合理的布局，使建筑的质量与刚度实现均匀平衡的分布。而在平立面设计方面，设计人员可以将墙体设置为均匀对称的形式，并提升楼梯或电梯的井筒等具备较高刚度的结构布置的集中性，同时，将抗震墙设计为符合建筑结构整体抗震需求的形式，以提升建筑平面结构的抗震性能。而且，还要保持各转换层结构在竖向刚度方面分布的接近，并使剪力墙的设计可以将墙面竖向持续地贯通到建筑底部。在结构构件的延展性方面，可以将梁、柱端的组合剪力加大，或者提高柱体抗弯性能，并配合将梁端的钢筋实际弯矩提升，以使建筑梁端早于柱端发挥塑性，使二者在外部荷载下，保持结构变形的稳定协调。

3耐久性

高层建筑的结构设计人员对混凝土结构进行设计，还要努力提升其耐久性，以延长建筑的有效使用寿命，并且使建筑在遭遇各种灾害之后，依旧能够维持其应用的各项结构性能。下面就从几个方面谈论一下混凝土的结构耐久性设计的策略:1)选择良好的混凝土材料。设计人员应当在保证混凝土材料的质量与基本性能的基础上，重点从结构的稳定性能、抗侵入性能、抗裂性能等几个方面入手，选择坚固、耐久、洁净的骨料，含碱量与水化热反应较低的水泥，减少对于硅酸盐水泥与用水量的应用，并适当地将矿物掺合料加入到材料中。2)优化结构使用设计工作。高层建筑中的混凝土结构物普遍包括多个构件，每一个构件所处的环境存在显著的差别，这就决定了不同构件具备的耐久性寿命存在差异，因此，设计人员要根据实际的使用环境，明确建筑中不同结构构件的使用界限与注意事项。以屋面、阳台及女儿墙的设计为例，这些部位的梁柱构件，耐久性寿命普遍低于室内，必须合理设定这些部件维修或更换的时间。3)合理设计结构构造形式。设计人员根据建筑的具体侵蚀环境与设计使用年限，设计厚度在20mm～70mm之间的混凝土保护层，并通过协调构件的截面积与表面积，避免侵蚀性物质集中停留区域的形成，同时注意高侵蚀度的环境中，混凝土墙板的通风效果，并注意配筋间距的合理设计，以减少钢筋锈蚀、保护层剥离等问题的出现。

篇2

关键词：混凝土；结构设计；问题前 言

随着我国经济的发展，混凝土在各行各业中的应用日益广泛，混凝土结构以其整体性能良好、可塑性较好、使用寿命较长以及投资造价相对较低等等优势，得到了广大工程建设者的青睐，虽然很多新型混凝土材料得到了进一步的发展，混凝土的结构设计水平得到了提高，但是混凝土结构设计的复杂性及多样性又使得混凝土结构的设计存在很多的问题，本文就混凝土结构设计进行了分析。

1 混凝土结构设计的原则

1.1 整体性设计原则

整体性设计原则是把要设计的建筑作为由各个组成部分构成的一个整体来全面研究整体的功能、构成及发展规律，从整体与部分相互依赖、相互结合、相互制约的关系中揭示系统的特征和运动规律。

1.2 动态性设计原则

动态原则就是要探索系统的内外联系及系统发展变化的方向、趋势、活动的速度和方式，还要探索系统发展的动力、应用和规律。对于建筑设计来讲尤其要满足现在，兼顾未来，把握时代的发展方向。

1.3 结构性设计原则

结构是要素关系作用下的结合方式，是性能的载体，普遍地存在于建筑之中。结构决定性能，性能表现可以反作用于结构。要素运动的稳定与否、发展方向将影响结构的稳定与否和发展方向，而关系是将要素连接起来的作用，是构成系统的纽带，关系的质和量决定结构性能的稳定性，因此必须了解它的结构。

1.4 最优化设计原则

系统形成的过程实际上是差异整合的过程。差异的事物能够整合在一起，它们之间必定有同一性，相互需要、相互支持、优势互补，这是整合的前提和基础。通过差异的整合使建筑的各个部分有机地组织在一起。

2 混凝土结构设计的内容

2.1 基础设计

多层框架的钢筋混凝土柱下独立基础设计不应仅考虑恒载加活载内力组合进行计算，还应考虑风载、地震作用下的最不利组合；不仅考虑轴力、弯矩设计值，还应考虑剪力设计值进行计算。桩基础设计，桩基安全等级与上部结构的安全等级不一定相同，《建筑桩基技术规定》指出，对于20层以上的高层建筑，列入重要建筑物。如一幢25层的民用建筑，建筑结构安全等级为二级，建筑桩安全等级为一级。桩基设计还应注意如下问题：①预应力管桩设计时应注意：当柱下为单桩或双桩，且桩安全等级为二级时，桩基应乘以重要系数1.1，当桩安全等级为一级时，桩基应乘以重要性系数1.2。②剪力墙下的桩应沿墙均匀布置，尽量使桩中心与恒载加活载的合力形心重合，若不重合则应考虑附加弯矩对桩产生的压力和拉力；布桩时应尽量避免桩产生拉力。

2.2 上部结构设计

2.2.1 框架柱

角柱指的是两个方向与框架梁相连的框架柱，程序没有隐含定义，切记计算时应自行定义，不可忽视。如果计算时未定义角柱而实际配筋又刚好满足计算结果，就会出现配筋不满足最小配筋率要求的情况。短柱为剪跨比不大于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。剪跨比不大于2的框架柱程序能自行判定，配筋时应注意前面的1.2和1.5%为构造要求不受钢筋种类的影响。对这样的框架柱不能直接进行等强代换，不同强度级别的箍筋均应满足计算结果。超短柱为剪跨比小于1.5或柱净高与柱截面高度之比小于3的框架柱。设计中应尽量避免出现超短柱，当无法避免时，可采取一些措施。

2.2.2 框架梁

（1）框架梁实际配筋远大于计算结果的情况，一般出现在大小跨相连的支座或带有长悬臂的支座。绘图时没有按计算结果将配筋分别原位标注在支座两侧，而仅在支座某一侧标注一次配筋，这样很可能造成小跨的支座处配筋率超过2.5%，或者是支座处配筋率超过2.0%后箍筋没有按规范要求增大一级；再有就是跨中配筋与支座配筋之比小于0.3或0.5的情况。

（2）框架梁加密区箍筋的最大间距在抗震等级1～4级均不应大于梁高的1/4。对于梁高小于400mm的框架梁，如果加密区箍筋间距取100mm就违反强制性标准。为了避免出现这种情况，在满足建筑功能的情况下梁高不宜小于400mm。

2.2.3 连 梁

连梁的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。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。

3 混凝土结构设计中存在的其他问题分析

3.1 混凝土结构耐久性和防腐蚀设计存在的问题

对于混凝土结构设计，混凝土耐久性以及防腐蚀性设计也很重要。建筑物在外界环境下，会长期受到雨水、风沙的侵蚀，这种气候环境将导致建筑物产生硅碳化反应，甚至出现开裂，最终钢筋受到严重腐蚀等现象。在对钢筋混凝土设计时注重混凝土的耐久性以及防腐蚀性设计，就能有效的使建筑物避免这些风险，延长建筑的使用寿命。混凝土耐久性设计包括抗冻融设计、抗碳化设计以及抗腐蚀设计等等。我国目前混凝土耐久性设计存在的主要问题包括配比环节设计不良、仅停留在对单个环境以及物理因素影响的独立分析层面，没能形成综合的协同影响因素分析。在现场施工中，水泥用量过多就会使水灰比较大，此时混凝土就会发生自收缩甚至是干缩变化，使得混凝土内部产生较大的拉应力，如果这种应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土就会出现开裂。

3.2 混凝土结构设计中的裂纹问题分析

裂纹在固体材料中是普遍存在的。有关混凝土的实验也证实了在没有受荷载的混凝土以及钢筋混凝土结构中会存在一些微裂纹，混凝土结构的裂纹控制方法主要是基于“抗”的思想，可以分别应用传统力学和断裂力学来分析传统裂纹控制方法。从传统力学观点来看，由于预先给混凝土梁施加了预压应力，使混凝土梁受到外部荷载，拉应力全部（或部分）被抵消，所以可以避免（或者推迟）混凝土出现裂纹，从断裂力学的观点来看，混凝土材料内部存在许多微缺陷和微裂纹，而且这些微缺陷和微裂纹会在外部荷载作用下不断演化、发展，最终形成宏观裂纹。如果在混凝土梁两端预先施加一对轴向压力，可以认为裂纹端部的应力强度因子为负值。如果外部荷载在裂纹端部产生的应力强度因子与非均布压应力产生的应力强度因子大小相等时，裂纹端部的应力强度因子就为零。

4 结 语

混凝土结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，设计人员要严格按照规范的规定进行设计，对自己设计的每一项工程负责，不断学习、汲取前人的经验和教训，才能真正做好结构设计工作。

参考文献

篇3

关键词：混凝土；结构设计；常见问题

一、前言

随着经济与科学技术的全面发展，混凝土在各行各业中的应用日益广泛，混凝土结构以其整体性能良好、可塑性较好、使用寿命较长以及投资造价相对较低等等优势，得到了广大工程建设者的广泛青睐，在各行各业中被广泛的应用。由于经济在突飞猛进的发展，很多新型的混凝土材料得到了进一步的发展，混凝土的结构设计水平也有了显著地提高。但与此同时，混凝土结构设计的复杂性及多样性又使得混凝土结构的设计存在很多的问题及缺点，本文就混凝土结构设计的常见问题进行分析，并找出其引起这些问题的原因，对混凝土结构设计进行分析与探讨，得出相应的解决策略，使得混凝土结构设计在各个方面得到进一步的完善。

混凝土的结构设计在各项工程施工中都占有非常重要的位置，混凝土结构设计的质量将直接影响着建筑施工的全局，更关系到人民生命财产的安全，混凝土结构设计在工程施工中的责任是非常艰巨的。另外，混凝土结构设计是一个非常复杂的过程，对专业设计的要求也非常的严格，设计难度也非常的大，因此，混凝土结构设计也需要有一个专业的设计团队，在设计过程中应该主动寻找新的设计理念，且不断对混凝土结构设计进行完善，找出其存在的问题，并采取相应的措施对其加以解决。

二、地基与基础设计过程中存在的问题

1、柱下独立基础带梁板式的地下室底板设计中，地下室底板设计中，容易忽视因建筑物沉降所引起的附加应力的影响。因为实际上整个地下室底板与柱下独立基础在上部荷载作用下，将会一起发生沉降变形，共同受力，如未考虑因此产生的附加应力，对底板而言是偏于不安全的，有可能会导致地下室底板承载能力不足而开裂。尤其对于采用天然地基的情况时，其影响则更为显著。对于总沉降量较小的工程，可考虑在地下室底板与持力层之间采取褥垫处理措施，当然，是否采用，还要综合考虑其他因素。另外，对于地下水位季节性变化较大的地区，应考虑高低两种不同水位对地下室底板的不同影响，求出包络图，再做配筋设计。

2、对于有地下室的建筑，当地下水位较高时，在室外地坪之下的结构部分，外轮廓形状应尽量简洁，这样有利于建筑防水的施工。尤其对于柱下承台的形式，更为明显。此时，由于柱下承台的影响，基槽地模形状很复杂，有很多的阴阳角和放坡，即加大了防水施工的难度，有加长了施工时间，都不利于保证质量，并且还增加工程造价。对于这种情况下，我建议大家考虑反承台法，即统一地下室底板和承台的下皮标高相同，承台需要加厚部分向上作，然后地下室内部作滤水层和覆土等地面做法。这种做法的优点是，基槽地模形状很简单，方便施工，利于施工质量得保证，同时也缩短了施工时间。并且，内部的覆土重量也平衡掉了部分作用在底板上的水浮力，减小配筋，这种自相平衡的思路最科学。同时也提高了建筑物的抗倾覆能力。

3、地下室底板和外墙配筋计算时，往往假设条件与实际情况不符。例如地下室外墙配筋计算：有的工程外墙配筋计算中，凡外墙带扶壁柱的，不区别扶壁柱尺寸大小，一律按双向板计算配筋，而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋，又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理分析，其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。建议：除了垂直于外墙方向有钢筋砼内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大（如高层建筑外框架柱）之间外墙板块按双向板计算配筋外，其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。

4、天然地基锥体独立基础设计问题，有的基础设计锥体斜面坡度大于1：3，该锥体部分砼很难振捣密实，现场施工往往是砼自然堆上，采用铲子或抹灰刀拍捣成形，其锥体部分的砼很难达到设计强度要求。因此建议优先采用阶梯形独立基础，利于施工，才能更好地保证施工质量。

5、柱下独立基础之间的拉梁，如同时又是首层维护墙的承重梁的时候，不应该再简单地按拉梁进行设计。而且在考虑荷载时，要考虑梁上皮以上土扩散角之内的土重。

三、上部结构设计过程中存在的问题

上部结构设计在建筑物上部混凝土结构设计中，使用最多的是框架结构、剪力墙结构、框架―剪力墙结构以及框支剪力墙结构。由于这些结构中构建量大面广，所以容易出现配筋不足、超配筋等情况，违反了相关条文的规定。

1、框架柱

角柱是指两个方向与框架梁相连的框架住，在计算时要进行自行定义。若忽视这一流程而实际的配筋率又满足计算结果的现象，则会造成配筋率无法满足最小配筋率要求的情况。[3]短柱是指剪跨比不大于2，以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界面高度之不大于4的框架柱。对于短柱而言，箍筋的间距应小于等于100mm，箍筋体积的配筋率大于1.2%。9度时不应小于1.5%。对于剪跨比不大于2的框架柱，程序能自行判定，要注意不能直接进行强代换，不同强度级别的箍筋均应满足计算结果。超短柱是指剪跨比小于1.5或柱净高与柱截面高度之比小于3的框架柱。设计人员在建筑混土结构设计中，要避免超短柱的出现。若无法避免，则要采取控制轴压比、添加芯柱等措施。

2、框架梁

由于绘图时没有按计算结果将配筋分别原位标注在支座两侧以及跨中配筋与支座配筋之比小于0.3或0.5等原因，很容易造成实际配筋比大于计算结果的情况，从而违反了相关标准，设计人员在设计混凝土结构时，要特别注意避免出现此类情况。

3、连梁

连梁，就是连接两片剪力墙，当遇到中震或大震时，它会首先开裂，起到耗能作用，从而使建筑物保持一定延性的梁，连梁在框架结构设计中尤为重要。在实际设计中，由于重视不够或认识不足等原因，很容易违反标准的情况，导致钢筋配筋率无法满足规定的要求。设计人员在设计时要注意不要盲目地增大它抗弯的能力和连梁上不许搭框架梁，以确保连梁的延性而在地震中不被首先破坏。

4、框支剪力墙

由于转换层在整个框支剪力墙中属于薄弱楼层，所以要按照规定将其地震剪力乘以增大系数。在框支剪力墙的设计中，框支梁、框支柱纵筋的各项系数都应满足有关规定的要求，并且要确保布置均匀，避免出现单肢钢度过大的剪力墙，以至于应力集中，一旦破坏，则会造成严重后果。

结束语：

随着国家的经济发展，人们对住宅建筑也有了更高层次的要求。不但要求质量过关及宽敞明亮符合人类的生存对舒适的要求，更要求审美，绿化，节能，有文化含量等。这迫使加工工艺也变得越来越高科技化，不断创新，不断向着更高级的方向发展，这不仅需要设计人员不断加深对文化内涵的理解并且积累大量丰富的经验，创造出新鲜，愉悦更多人，吸引更多消费者的建筑理念，更要在实际操作中能够过关，质量过硬。

参考文献：

[1]马晓辉.钢筋混凝土结构设计中应注意的几点问题[j].科协论坛（下半月），2007，（10）

篇4

关键词：钢筋混凝土；框架；结构设计

中图分类号：U663.9+3文献标识码：A文章编号：

引言：

钢筋混凝土框架结构在建筑工程中为一种常用的结构形式，广泛地应用于工业和民用建筑工程中。它之所以应用如此广泛，是因为它具有如下优点：抗震性和整体性良好、结构布置较为灵活以及传力明确 。

1钢筋混凝土结构设计的要点

1.1水平荷载逐渐成为钢筋混凝土结构设计的控制因素 在低层住宅中，往往是以重力为代表的竖向荷载控制着钢筋混凝土结构设计;而在小高层住宅中，尽管竖向荷载仍对钢筋混凝土结构设计产生着重要影响，但水平荷载将成为控制因素。对某一特定建筑来说，竖向荷载大体上是定值;而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值是随动力特性的不同而有较大幅度的变化。

1.2轴向变形不容忽视 对于采用框架体系或框架一剪力墙体系的小高层住宅，框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力，这就使得中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时，此种差异轴向变形将会达到很大的数值，其后果相当于连续梁中间支座产生沉陷，使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。

1.3侧移成为钢筋混凝土结构设计的控制指标 与低层住宅不同，结构侧移己成为小高层住宅钢筋混凝土结构设计的关键因素。随着房屋高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形迅速增大，结构的顶点侧移一般与房屋高度H的四次方成正比。在设计小高层住宅时，不仅要求结构具有足够的强度，而且还要有足够的抗侧移刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移控制在一定的范围内。这是因为:①过大的侧移会使人不舒服，影响房屋的正常使用。②过大的侧移会使隔墙、围护墙以及它们的高级饰面材料出现裂缝或损坏，也会使电梯轨道变形而导致不能正常运行。③过大的侧移会因P一效应使结构产生附加内力，甚至因侧移与附加内力的恶性循环导致建筑物的倒塌。

1.4结构延性是钢筋混凝土结构设计的重要指标 相对于低层住宅而言，小高层住宅更柔一些，地震作用下的变形就更大一些。为了使结构在进入塑性阶段后仍具有较强的变形能力，避免倒塌，特别需要在构造上采取恰当的措施，来保证结构具有足够的延性。

2．框架结构体系选择的因素及适用范围

2.1考虑建筑功能的要求。例如多层建筑空间大、平面布置灵活时。

2.2考虑建筑高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件等因素。

2.3框架结构体系是介于砌体结构与框架-剪力墙结构之间的可选结构体系。框架结构设计应符合安全适用、技术先进、经济合理、方便施工的原则（结构设计原则）。

2.4非抗震设计时用于多层及高层建筑。抗震设计时一般情况下框架结构多用多层及小高层建筑（7度区以下）。

2.5框架结构由于其抗侧刚度较差，因此在地震区不宜设计较高的框架结构。在7度（0.15g）设防区，对于一般民用建筑，层数不宜超过7层，总高度不宜超过28米。在8度（0.3g）设防区，层数不宜超过5层，总高度不宜超过20米。超过以上数据时虽然计算指标均满足规范要求，但是不经济。

3．钢筋混凝土框架结构设计应注意的问题

3.1关于强柱弱梁节点。这是为了实现在罕遇地震作用下，让梁端形成塑形铰，柱端处于非弹性工作状态，而没有屈服，但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱，也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小，是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力，而且不致形成“层侧移机构”，从而使柱不被压溃的关键控制措施。柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小，以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。因此，当建筑许可时，尽可能将柱的截面尺寸做得大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1，并控制柱的轴压比满足规范要求，以增加延性。验算截面承载力时，人为地将柱的设计弯距按强柱弱梁原则调整放大，加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高，以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上。注意节点构造，让塑性铰向梁跨内移。

3.2关于“强剪弱弯”措施：强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则，它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力，使这些部位在结构经历罕遇地震的 过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造，使其满足相关规范要求。

3.3注意构造措施。（1）对于大跨度柱网的框架结构，在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。（2）对框架结构外立面为带形窗时，因设置连续的窗过梁，使外框架柱可能成为短柱，应注意加强构造措施。（3）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（规范规定裂缝宽度小于0.3mm），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150mm，对屋面宜设置后浇带，后浇带处按构造措施宜适当加强。（4）其它构造措施限于篇幅，这里不再赘述，请详见新规范。

3.4注意抗震设计。（1）抗震设计的基点结构。抗震设计的基点是强度和延性。人们现在已经认识到可以利用钢筋混凝土结构屈服后的非弹性变形来抵抗地震，也就是将强度和延性两者相结合来抵抗地震。为保证结构的抗震能力，对结构设计而言， 如果我们给结构设定较低的承载力水准，相应地就要求结构具有较高的延性水准；如果我们给结构设定较高的承载力水准，则结构需要的延性水准就可以较低。在这个问题的具体处理上，各国的理念存在一定的差异。（2）能力设计法。能力设计法的基本思想为：为了使抗震钢筋混凝土结构在地震中形成所追求的“梁铰机构”或“梁柱铰机构”，就需要把不希望出现塑性铰或不希望先出现塑性铰（也就是不希望塑性转动过大）的部位的抗弯能力相对增强；为了不致在结构表现出所需的延性之前在结构的任何部位出现几乎没有延性的剪切失效，也需要相对增强各有关部位的抗剪能力；还需要采取必要的措施使可能形成塑性铰的部位具有足够的延性能力和必要的耗能能力。

4．结语

随着我国经济的发展，人民生水平进一步提高，用户对住宅的功能提出更高的要求，人们希望建筑物在使用过程中具有更大的灵活性，能够适应多功能变换的需求。因此，设计单位在拿到开发单位的设计意图后，应本着经济美观，安全适用的原则多为社会设计出更好的产品。

参考文献：

[1]蒋鲁蓉.钢筋混凝土框架结构设计有关问题的初步探讨[J].山西建筑， 2008.(01).

[2] 梅洪元,付本臣.中国高层建筑创作理论发展研究,高层建筑与智能建筑国际学术研讨会,2002.

篇5

关键词：混凝土长悬臂；预应力结构；型钢混凝土组合结构设计

随着我国经济的快速发展，现代高层建筑如雨后春笋般地大量出现在我们的城市中，其中一些凭借着巨大的尺度及其震撼人心的视觉冲击力，影响着周围的环境与事务，甚至成为一个城市的形象标志。由于现代建筑功能的多样性，建筑造型的奇特性，使新材料、新结构、新技术的特性在结构设计中得以发挥和应用，大跨度悬挑结构已经成为解决结构专业对建筑设计提供复杂方案可实现性的重要技术手段之一，有粘结预应力技术和型钢混凝土组合结构技术的引入更为悬挑结构向更大跨度的延伸提供了安全、可靠、先进、合理的技术上的有力保证。地处地震高烈度区的大跨度悬挑结构，不仅要充分考虑水平地震力作用对其产生的破坏效应，还应根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第4.3.2.3条，计算竖向地震作用对其产生的破坏效应，以保证建筑结构的安全。下面以位于某8度区的某科技公司商务楼为实例，对混凝土大悬挑的设计方法进行讨论。

1 工程概况介绍

本工程为某科技公司商务楼，位于某市级经济技术开发区兴国路西侧2号地块，兴国路与龙船坞路交叉口西北角。该地块场地较平整，南北长66m，东西宽93m，楼电梯间、强弱电井等附属用房集中布置于核心筒，塔楼标准层办公房间沿核心筒周围布置。地下1、2层为六级人员掩蔽部和六级人防车库及设备用房，平时为汽车库。1～3层（包括东侧裙房）为商业用房，4～23层为办公用房，24层为员工食堂、会议及多功能、活动室，25层为机房层。

本工程总用地面积6665.2m2，总建筑面积36888m2；地下10420m2，地上26468m2，占地面积2480.4m2，其中商业部分建筑面积7152m2，办公部分建筑面积19316m2，其余建筑面积10420m2。地下二层，地上二十五层，地下1、2层层高4.5m，1～3层层高4.9m，4～11层层高3.9m，12～23层层高3.8m，24层层高4.7m，25层层高3m，建筑总高度99.650m。

本工程结构结构采用钢筋混凝土框架―核心筒结构体系，楼面结构采用现浇混凝土梁板体系，建筑结构安全等级为二级，基础设计等级为甲级，建筑防火等级为一级，结构设计使用年限为50年，建筑抗震设防类别为标准设防类（乙类），抗震设防烈度为8度（设计基本地震加速度0.20g），建筑场地类别IV类，设计地震分组为第一组，结构抗震等级：框架一级，核心筒一级。基本风压0.7kN/m2，基本雪压0.45kN/m2，地基承载力特征值110kPa。

结构沿竖向由底部至17层外圈框架逐渐收进，再由17层至顶层逐渐外挑（层层由挑梁外挑），两主轴方向顶层（96.200m）相对17层（64.900m）挑出4.5m，四角部挑出达6m，建筑造型见建筑效果图。经过各种方案的优化比较，决定22层（83.900m）和23层（87.700m）楼层采用型钢混凝土组合挑梁，24层（91.500m）和25层（96.200m）楼层采用有粘结预应力混凝土挑梁，以解决建筑造型上部逐层外挑的问题。

2 悬挑梁的结构设计

预应力混凝土构件和型钢混凝土组合构件在控制悬臂梁的挠度和裂缝方面有其独特的优越性，当然非预应力钢筋在受力和变形裂缝控制方面也发挥了其应有的作用。

2.1 梁控制参数

应用PKPM软件中的SATWE程序对结构进行整体计算，求出预应力梁所承受的恒载和活载作用下的内力标准值。悬挑梁中配置预应力筋主要用于控制梁的裂缝和挠度，而强度主要由非预应力普通钢筋承担。

悬挑梁的混凝土强度等级取C35，普通受力钢筋和箍筋均采用HRB400级钢筋，预应力筋采用直径15.2mm的钢绞线，fptk=1860MPa。悬挑梁的跨度分别为6m和4.5m，梁的截面尺寸分别为400×750和400×600。预应力筋呈水平直线布置，一端张拉，控制点到梁顶的距离为150mm。

2.2 梁内力计算

预应力筋的张拉控制应力σcon=0.7fptk=1302MPa，张拉时超张拉3%。考虑锚具回缩、摩擦损失、钢筋应力松弛、混凝土徐变等，预应力筋有效预应力为1090MPa。预应力梁在各种荷载作用下的梁根部控制截面弯矩、剪力以及总的预压应力（预应力等效荷载轴力）见下表。

2.3 抗裂验算

2.4 正常使用极限状态下的梁变形验算

下表中f1是荷载作用下的挠度，根据SATWE计算的弹性挠度乘以系数Bs/B换算成的长期挠度；f2是预应力的反拱值；f是梁最终的挠度；L0为悬挑梁的计算跨度（L0=2L）。规范的挠度限值[L0/f]为400，所以不同跨度的两根预应力梁的变形验算均满足规范要求。

2.5 梁抗震验算

按照《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）附录C和《预应力混凝土结构抗震设计规程》（JGJ140-2004）分别验算了悬挑梁预应力强度比、梁端换算配筋率、梁端混凝土受压区高度和有效高度之比，以及悬挑梁梁底和梁顶非预应力筋配筋量的比值，均满足要求。

篇6

关键字：斜坡屋面折板荷载构造

目前在城市新建住宅小区建筑多采用斜坡屋面，将原有的“火柴盒”式的单调屋面外形改变为多样化的立体形式，造型美观大方，具有欧式风格，既丰富了小区的景观及街景，又美化协调了城市气氛。尤其是采用了带阁楼形式的坡面屋顶，使屋内采光通风良好，空间利用率高，深受使用者的青睐。但对斜构件的设计及构造做法，规范、手册里所提较少，需设计人员自行处理。下面谈谈钢筋混凝土斜坡屋面的结构设计。

1、设计方法概述

对于一般常见的跨度，可以取消屋脊梁，基本不加腋。但在周边屋檐下要设框架梁或圈梁兼窗过梁。对于平面为长矩形的多开间、多柱情况，在建筑专业布置有横隔墙的每对中间柱之间在进深方向设置宽度同墙厚，可藏砌在墙里的拉梁。除跨度较小的情况外，拉梁上方有双坡贴板屋面斜梁。对于住宅，如果建筑专业需要，可争取实现在每户范围内顶棚无梁外露。类似桁架理论，本方法强调利用构件轴向力效应，但与桁架的区别在于内力分布不仅沿杆单根轴线而且还沿板平面。一般每块板都具有折板的受力特征，在承受屋面重力、风力、地震荷载，造成顺沿板平面的内力分量时，每块板都相当于有加强翼缘的薄壁梁。纵向支座之间由拱壳效应产生的板的横推力就是靠薄壁梁的抗弯反力水平分量平衡的。在

板承受上述荷载的垂直分量时，每块板就相当于有嵌固边的多边支承板。本方法的设计要点，就是有意识地建立、完善坡屋顶的拱、折板体系，在屋檐标高处用尽可能少的水平拉梁平衡斜板的水平推力。其计算方法可分为手算法和计算机法,本文重点讨论手算法。手算方法取坡屋顶的单坡板作为隔离体，通过近似地整体分析，简化确定板的边界条件，求解顺沿平面、垂直平面两种荷载效应，在直法线假定下对各种内力线性叠加，检验稳定，综合配筋。

2、坡屋面板作为薄壁梁，对顺沿平面荷载的效应进行分析和设计

当钢筋混凝土坡屋顶由长向梯形板组成的折板在承受屋面荷载、风荷载、地震荷载作用时，造成顺沿板平面的内力分量时，每块板相当于深梁。对其中一对长向梯形板的进行分析，取沿长向为一单位宽度的窄条结构作为模型，把它假定为一个虚拟静定刚架。右支座的虚拟反力合力Ng，其效应来源于作用在两块坡板上的荷载，作为支座反力它是由板2提供的，其数值也可以看为单独作用于板2的顺平面内的荷载效应。作为深梁所承受的单位长度线均布值，简称为顺沿平面荷载。因为包含着本深梁（即板）的荷载效应，它的作用位置不全在构件的上边缘而一部分在其内部。一种情况表示竖向重力荷载情况下，在两坡的水平长度、角度不同的情况下，深梁上所承受顺沿平面荷载见式（1）。m1、m2表示斜板单位面积的质量集度；ma、mb表示集中物质量；g为重力加速度。当双坡坡度相同时，所受顺沿平面荷载就是式（2）

当按抗震设计规范要求进行竖向地震力计算时，其计算公式大体同重力作用公式(1)至(2)，只要把重力加速度g换成竖向地震加速度av计算即可。上述公式适用于右支座，当将两板数据对调时也适用于左支座。

对于多坡屋顶的端部三角板，作为简化近似计算，我们假定两种线均分布荷载仅由本板屋面的几种荷载、效应产生。假定结构大致对称，取结构的一半建立模型，见图1。因为与其相连的端部三角形板3平面内抗侧移刚度很大，因此假定模型左支点即构件中央沿左右方向不能移动。板中央竖向刚度小，在一般重力荷载大致对称的情况仅可能发生中点上下移动，因此模型中间采用上下平行的双连杆连接。风荷载、地震作用一般在两坡呈近似反对称，因此在板模型中央采取不动铰支座，允许转动并把侧向力传给板3的边梁。

对于风荷载及地震作用效应，简图可近似取图1b、1c,用结构力学方法求解，但过程繁琐且合理程度有限。与重力荷载效应相比，风、地震效应显然是次要的。加之三角板面积小，作为近似计算，如直接采用双坡矩形板的计算结果，比较方便且不会明显浪费。

图2为屋顶斜板的直立展开平面图，及承受组合值荷载（其作用的真实位置应是分布在板内而不是集中在上边缘线上）的简图，用来分析斜板平面内力及柱支座反力。图中斜边恰是斜屋脊，相当于加强边框，类似桁架的上弦斜杆，与下边缘组合，能构成暗桁架体系；而长向梯形板内的矩形部分可以被看成薄壁梁，也可以看成桁架。因此，我们称屋面板在平面内形成了“薄壁梁-桁架”体系，在混凝土理论里，梁与桁架之间并没有天然的鸿沟。对于这样的联合体系，要准确手算内力、支座反力比较烦琐，也没必要。因为一方面，跨数多、抗弯刚度大的结构对于支座不均匀沉降十分敏感，须多留安全储备；另一方面由于它截面很高，通过加大配筋量来提高承载力对成本影响并不大。具体算法就是：单跨斜板按简支计算；多跨连续斜板的弯矩、剪力、支反力用可能的上限数值控制办法取值。各跨正弯矩按简支计算，中间支座处两侧剪力、负弯矩及支反力按在本支座连续、两邻端铰支，左右两跨长均取两跨中最大跨距计算，边跨边支座剪力即支反力按本跨简支计算。这样各位置的各种内力的安全度得到程度不均匀的扩大，因此在以后步骤中还应适当再调整。

无论是板的三角部分还是矩形部分，薄壁平面内抗弯的受力筋都可以按弯矩对板上、下端距离的合力点取矩的方法计算，配在屋檐或屋脊。没必要按受弯构件的最小配筋率来控制配筋量。三角板的上边框相当于斜支杆，能整体抗剪。在认为其端部可能薄弱时，可适当补强其下面的屋檐梁配筋。在薄壁的矩形部分如果抗剪需配箍筋，应迭加到板筋中，一般没必要刻意在假想腹杆位置加强配筋。

3、拉梁与屋檐梁的计算和设计

根据计算得到的支座反力及它们的水平、竖直分量，水平分量为总反力乘以倾角的余弦。中间支座反力的水平分量，应由进深方向两柱间的水平拉梁来平衡。这时，拉梁与上方的斜梁构成了三角形刚结拱架。因反对称荷载的存在，作用于两侧柱的反力水平分量可能不一致，拉梁拉力应取平均值。考虑支座可能的不均匀沉降影响，拉梁的水平设计拉力值应适当宽裕。

屋檐边梁一般承受四重内力：第一为上述水平拉力，第二是作为斜屋面板的翼缘在板平面内受弯时它产生的轴力，第三是作为承受垂直荷载的屋面板的边梁承受的弯矩、剪力，如板为多面支撑，实际受力就比承受按单向板计算的Nb荷载情况小，第四是框架侧移效应内力。应线性叠加，综合配筋。在荷载重、跨度大、倾角小的场合，应作受拉梁的抗裂验算，适当加大断面，用细钢筋。包括边梁在内的拉梁钢筋端部应采取两段弯折锚固，尤如“L”字的右下端再加一长为10d的弯段,弯折135度角，并把与拉梁相交的柱竖筋兜在弯折阴角内。

4、结束语

篇7

关键词:混凝土柱和轻钢屋盖的混合结构 设计计算 应用研究

1.概述

在我国,传统意义上的轻钢结构主要是指由圆钢、小角钢组成的小型或小跨度屋架、刚架结构,多用于小型厂房、仓储或临时性建筑。随着以变截面门式刚架和彩色压型钢板为标志的新型钢结构体系的出现和应用,轻钢结构的概念发生了根本性变化。而其中混凝土柱轻钢屋盖也是其中的一种特殊的结构体系。一般这种情况中的轻钢屋盖常用与小于20米的跨度,不宜超过30米, 当小于20米时受力和用钢量是比较舒服的,当超过20米时结构构件无论从大小还是变形上都有较大的变化。

在设计时,经常会出现的构件的计算简图与现场施工时的不一置,轻钢屋盖的设计与下部的混凝土柱没有整体考虑,从而出现下部混凝土柱实际受力情况与计算不符合,配筋率减小。

2.设计计算中的不同模型

2.1轻钢屋盖与下部混凝土柱的连接可以分三种:

⑴剪力不释放(两端均为固定铰支座)

⑵剪力部分释放 (一均为滑动铰支座一端为固定铰支座)

⑶剪力完全释放 (两端均为滑动铰支座)

这三种的不同的连接方式相对于设计中的计算模型也完全不同,从而使轻钢屋盖的截面大小和下部混凝土柱的配筋有着很大的变化。下面就同一个工程实例以不同的计算模型计算出的结果相对比较,来说明一下在不同的计算模型中混凝土柱、轻钢屋盖所承受的弯矩、剪力和轴力的相应变化,基础大小的比较。

2.2工程概述

某公司车间,轴线总长72米,6米柱距,跨度20米,檐高7米,排水坡度10%。拟采用500X300的混凝土柱墙体为200厚的混凝土砌块,上部为轻钢屋盖,屋面为C型钢檩条,上下为单层彩色压型钢板中间加75mm厚的玻璃丝棉(容重大于16Kg/M3)保温层 。为了节省材料和费用,同时20米跨度在合理范围内,轻钢屋盖采用焊接变截面H型钢。

2.3三种不同的计算模型的计算结构和对比

⑴剪力不释放:两端均为固定铰支座,剪力完全不释放,混凝土柱承受上部轻钢屋盖传给混凝土柱的全部推力和轴力,不承受上部轻钢屋盖传给混凝土柱的弯矩。计算简图(图1)

⑵剪力部分释放:一均为滑动铰支座一端为固定铰支座,使剪力部分释放,混凝土柱承受上部轻钢屋盖传给混凝土柱的部分推力和全部轴力,不承受上部轻钢屋盖传给混凝土柱的弯矩。计算简图(图1)

⑶剪力完全释放 :两端均为滑动铰支座,使剪力完全释放,混凝土柱不承受上部轻钢屋盖传给混凝土柱的推力和弯矩,只承受上部轻钢屋盖传给混凝土柱的轴力。计算简图(图1)。

a、轻钢屋盖与混凝土柱的配筋对比表(表1)

比较结果:

以剪力不释放为基准,部分剪力释放的计算结果梁应力增大2.1%,混凝土柱配筋降低27.1%。

以剪力不释放为基准,剪力完全释放的计算结果梁应力增大3.2%,混凝土柱配筋按构造配筋。

b、轻钢屋盖与混凝土柱的弯矩(最大绝对值)对比表 (表2)

比较结果:

以剪力不释放为基准,部分剪力释放的计算结果梁弯矩增大2.6%,混凝土柱弯矩降低42.4%。

以剪力不释放为基准,剪力完全释放的计算结果梁应力增大4.2%,混凝土柱弯矩降低66.98%。

c、轻钢屋盖与混凝土柱的轴力对比表 (表3)

比较结果:

传到混凝土柱和基础顶的轴力基本没有什么变化。

d、轻钢屋盖与混凝土柱的剪力对比表(表4)

比较结果:以剪力不释放为基准,部分剪力释放的计算结果柱底剪力减小26.97% 。以剪力不释放为基准,剪力完全释放的计算结果柱底剪力减小36.3% 。

2.4结论

通过对统一工程的不同计算模型的计算结果的比较,可以得出:通过改变轻钢屋盖与下部混凝土柱的连接方式,对于轻钢屋盖本身的承载能力变化不是很大,但是对下部混凝土柱的弯矩、配筋等的影响变化很大。

3.实际应用时常出现的问题

3.1没有考虑整体计算

在设计计算时上部轻钢屋盖与下部混凝土柱分开计算,甚至为两个设计单位计算,没有整体考虑整个工程,下部混凝土柱没有考虑轻钢屋盖(斜梁)产生的水平推力,导致混凝土柱、混凝土柱下基础设计偏小。

3.2支座处按固定铰支座计算(剪力不完全释放)时,钢梁的计算轴力偏大,导致挠度偏小。

3.3体计算时,混凝土柱顶的支座设置不合理:设计按固定铰支座计算,支座按滑动铰支座设置;多的时候是设计按滑动铰支座,支座按固定铰支座设置。

参考文献:

[1] 《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001),

篇8

关键词：混凝土结构；分类错误

建设工程的结构施工图的设计，关系到建筑物的安全、建造、经济等方面，是工程建设的重要组成部分。结构施工图的设计，涉及到的规范多、资料多、细节多，需要结构工程师认真细致的工作，需要不断地学习和总结。笔者通过对近来审查过的130个混凝土结构工程发现的问题进行了统计，并结合自身多年的设计经历，对混凝土结构设计工作中容易出现和忽视的问题按照构件类别进行分类，作一些分析小结，希望对同行有借鉴之用。

1、梁。在混凝土结构的图纸中，有近35%的问题是梁的设计错误，所占比例最大。

梁是钢砼结构中数量最多的构件，尺寸和涉及的荷载繁多，配筋结果核对工作量大，在一定程度上造成了83%的图纸里都有梁的设计错误。

梁的配筋不足，是最为常见的错误。以下几种情况是设计人员容易忽视而造成梁配筋不足的：（1）合并梁时，未核对所有同梁号的梁配筋结果，未按照最大的计算值进行配筋。（2）在高层建筑中，横向梁和纵向梁随楼层的变化规律不同，通常不是在同一个楼层同时达到峰值，设计师往往只是选取某一个楼层的计算配筋文件来对多个楼层的梁进行配筋，就会造成有一些梁在某些楼层配筋不足。（3）漏荷载和计算荷载不足，多见于坡屋顶处、建筑中砌体墙厚不同的地方和建筑造型线条较大型复杂处，此外施工图的楼板厚度比计算板厚增加时没有调整计算书也造成了相关的梁荷载有误。（4）抗震等级高、受力大的梁，底筋和面筋面积的比值不足（强条）。（5）梁端箍筋的加密区长度、箍筋最大间距和箍筋最小直径，不满足强条的要求也不少见，特别是“当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，表中箍筋最小直径应增大2mm”这条容易出错。（6）不注意跨高比，混淆连梁和框架梁，箍筋配置错误；如果连梁中有梁高大于700mm或跨高比不大于2.5时，腰筋的直径和配筋率不满足规范要求亦常见。（7）当屋顶的女儿墙和线条采用钢砼悬臂结构设计，整体计算时对应的屋面仅考虑了女儿墙和线条的自重，没有计算风荷带来的扭矩，就会造成配筋不足和隐患。（8）由于梁配筋计算结果文件中，跨中的梁面配筋一般显示为零，设计师惯于把梁顶的通长钢筋设定为两条Φ12或Φ14。当抗震等级是一、二级时就容易不满足规范对通长钢筋的要求：“钢筋直径不应小于14mm，且分别不应少于梁两端顶面和底面纵向受力钢筋中较大截面面积的1/4”，特别是这个1/4的要求。（9）框支梁未沿梁高配置间距不大于200mm、直径不小于16mm的腰筋。

2、楼板。有关楼板的错误占图纸错误的18%。

楼板，相对比其他构件是在设计最为简单的，就是因为简单，往往设计师不重视甚至不设计，于是就出现了问题，出错比例排第二。我们知道，楼板是承受、传递平面荷载的第一道构件，应予重视。在设计中，设计师为求出图快，有两种常见的错误做法：一是楼板厚度一致取为100厚，然后在施工图中再凭经验和规范的构造要求改板厚，在高层建筑中累计下来的自重就不是个小数字，会导致对应的梁配筋不足、下部墙柱配筋不足和基础承载力不足。二是不进行楼板配筋计算，仅以文字说明楼板统一的配筋，这一做法往往造成大跨板和同层中的大荷载板的负筋不足。另外有一种错误做法容易忽视：在建筑中不方便布置梁的地方，结构师在该处的楼板配了一些附加筋成“暗梁”，并把对应的楼板当成了两块楼板进行配筋，导致垂直暗梁方向楼板的负筋长度不足。

楼板的最小配筋率不足，是设计中最为容易违反的强条，多见于厚度大于100mm的楼板。

楼板荷载常见错误：雨篷板经常有反梁，容易漏积水荷载。地下室顶板漏消防车荷载或消防车荷载区域与建筑图不对应。大面积屋顶采用建筑找坡时，坡顶区域楼板荷载偏小。地下室底板进行计算时的常见错误：在有地下水荷载参与的工况中，恒荷的分项系数仍然取为1.2，加入了不需要加入的活荷载。

合理的楼板构造，是保障建筑物整体性、抗裂性能的需要。有些东西不是常用程序能够计算出来的，个别设计师就选择忽视。

3、基础。有关基础的错误占图纸错误的17%。

在江门地区的工程，经常采用的是管桩基础和天然基础，这两种基础的计算都比较清晰、简便，但在以下地方发现的错误做法需避免：（1）在计算基础时，仅取用柱脚的轴力，柱脚的弯矩和剪力都不加入计算。这个错误较为常见；（2）忽略基础埋深；（3）在计算多条柱的联合基础时，未考虑各条柱对基础重心的偏心弯矩；（4）在大型住宅小区或厂区的设计中，常见一些设计师用一条基础承载力的算式通用各栋建筑物，并未根据各栋建筑物的场址对应的不同地质情况进行调整。

4、柱和剪力墙。竖向构件的错误占图纸错误的14%。

审查发现常见错误有：（1）混凝土标号和约束边缘构件的层数与计算书不同。由于结构计算层和建筑层、施工图的墙柱层号往往不同，20%设计师会忽视而出错。（2）在多层建筑中，一些设计师在首层不做结构层的情况下把首层的计算层高从±0.00算起，而不是从基础面算起，使首层柱的计算高度偏小而留下隐患。（3）当剪力墙与平面外方向的梁连接时，没有按照规范的要求在剪力墙中设置暗柱或其他有效的控制剪力墙平面外弯矩措施。（4）剪力墙结构的非底部加强区，设计师通常是统一配置一样的分布钢筋，当分布钢筋间距大于200mm或墙肢厚度大于200mm时，容易不满足高规的7.2.19条规定。（5）抗震等级是三级和四级的框架柱，柱端箍筋加密区最大间距须取8d和150的较小值，当柱的钢筋小于Φ20时，易出现箍筋加密区间距取为150的错误。（6）部分框支剪力墙结构，底部加强部位的水平和竖向分布钢筋的配筋率不足0.3%。（7）对于剪跨比小于2的柱即短柱，规范是强条规定箍筋间距不应大于100mm。在楼梯间、电梯机房、建筑错层处、高层建筑的塔楼与裙房交接处等短柱的常见部位，设计师忽视这一强条的错误时有发生。

当局部楼板开洞，造成个别柱子周边超过一层没有梁板连接而形成了跨层柱时，容易出问题。在整体建模后，程序有时是不能识别这些跨层柱的，设计师应当检查其计算长度（系数），并验算其配筋是否足够。

以上四类构件的错误合计占错误总数的84%，余下16%的错误，在此文不再展开论述。常见是以下几种情况：结构模型错误；程序录入的控制信息错误；节点构造错误和楼梯设计错误。

结语：

现时的混凝土工程结构设计，已经全面使用各种计算程序进行结构的整体计算。各个主流计算程序经过十几年的不断开发和完善，已经越来越智能化，不少结构规范中的条文经过计算程序的处理，已经得到很好的执行，使结构施工图基本不会违反这些条文。在上述施工图审查中发现的具体问题，常见的错误可以归纳为两大类：一类是非常规的、与结构整体模型有差异的或与计算假定条件不同的构件出现的问题。另一类是在对计算结果进行后处理和对构件进行配筋时出现的问题。我们进行工程结构设计，首先应根据建筑和地质等的要求布置合理的结构方案，按照有关程序的规定建立合理的模型、细致地输入各种荷载。对程序的计算结果应当进行合理性的分析判断，对特殊构件应进行处理和另行计算，施工图绘制不应全部交由程序包办。我们在对构件配筋时核查程序的计算结果，不仅可以保障配筋正确，也能检查计算结果的合理性、是否有漏荷载、构件建模是否正确等问题。

结构安全无小事，愿与各位同行共勉。

参考文献：

[1] 混凝土结构设计规范。

篇9

关键词：高层建筑；混凝土；结构设计；探讨

中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：

结构设计并不存在所谓的标准模式，所以我们必须不断探索和追求更好的设计思想，在规范的基础上，采取科学的计算、设计方式，创新自身结构设计概念、经验等，为业主与社会设计出更满意的建筑作品。

1 高层建筑结构设计特点

首先，影响高层建筑结构内力、变形就土建造价的核心要素即为侧向力（风或水平地震作用）。高层建筑与低层建筑相同，需承受自重、活载、雪载等垂直荷载以及风、地震等水平力。在低层结构中，水平荷载带来的内力与位移不大，可忽略不计；多层结构中，水平荷载的效应（内力与位移）会越发增加；而高层建筑中，水平荷载与地震力两大因素占主导作用。其次，结构也有其适宜的刚度，与高度成正比例，高层建筑越高，其侧向位移也更大。所以我们设计高层建筑时，既要保证结构的足够强度，又要注重让其有适宜的刚度，让结构拥有自振频率等动力特性，同时还应合理控制水平力作用下的层位移。第三，结构要具有较好的延性。与低楼层相比言，高楼结构要柔和些，在地震作用下也更容易变形。而建筑结构的耐震的两个影响因素是结构的承载力与变形能力。要保证结构进入塑性变形阶段后，始终保持足够的变形能力，在大震下不至于倒塌，就应该控制好其强度，运用好的概念设计与科学的构造措施来增加建筑结构尤其是薄弱层的变形能力，使结构具备较强的延性。

2 结构选型

2.1 结构的规则性问题。新规范在结构的规则性问题上做出了明显的变动，也增加了较多的限制条件，如：平面规则性与嵌固端上下层刚度比信息等，另外，新规范明令提出“建筑不能采取严重不规则的设计方案。”所以，结构工程师应看到和注重上述限制条件，主动控制后期施工图设计阶段中的工作。

2.2 结构超高。抗震规范和高规中都明令限制了结构的总高度，特别是新规范中看待过去的超高问题，除将固有的限制高度划为A 级高度建筑外，还增设了B级高度的建筑，所以，应严格控制好结构的这一因素，如果结构为B 级高度建筑或者超出了B级高度，那么所采用的设计方法及处理措施都将有所改变。

2.3 设置嵌固端的问题。高层建筑通常都自带2层或2层+的地下室或人防，嵌固端往往会被设置在地下室顶板或者人防顶板等地方，所以，在设置嵌固端方面，结构设计工程师通常会忽略设置嵌固端上出现的一些问题，如：设计嵌固端楼板、嵌固端上下层刚度比限制、嵌固端上下层抗震等级不相同、结构抗震缝设置与嵌固端位置不搭等，上述任何一个问题被忽略了，对后期设计工作都会带来不利影响。

2.4 设置短肢剪力墙中的问题。新规范中，对墙肢截面高厚比是5-8的墙，我们称之为短肢剪力墙，按照实验数据及经验，高层建筑中，应用对短肢剪力墙的也受到很多方面的限制，所以，设计高层建筑时，结构工程师要尽可能避开使用短肢剪力墙，减少后期设计工作的难度及麻烦。

3 地基与基础设计

此阶段中，如果出现问题，所带来的损失也是不可估量的。因此，设计地基基础时也应重视要地方性规范中的相关要求。我国国土广阔，地质条件复杂多变，《地基基础设计规范》并不能适用于全国各地的地基基础，也无法对其进行全面规定，此时也就有必要在国家标准下逐步建立某些地方标准。地方性的“地基基础设计规范”是在地基基础类型的基础上建立的，拥有相应的经验，对其规定也更为详细和具体。

4 结构计算与分析

4.1 选择合理的结构整体计算软件。软件不同，其计算模型也不尽相同，计算出来的各结果或多或少也会不一样。因此，计算和分析工程整体结构时要综合考虑结构类型与计算软件模型的特点，挑选合适的计算软件。学会判断计算结果的科学性、可靠性极其重要，结构工程师必须掌握相关的力学理论，并结合自身工程经验，切实做好这点。

4.2 结构整体计算中的几个参数。剪重比，它能有效控制各楼层的最小地震剪力，保持结构的安全性。如果剪重比太小，底部剪力不足，就必须分析结构位移与结构稳定能否达到设计要求。剪重比太大了，要检查输入信息错误与否，剪力墙结构的刚性是否过大。刚度比，它影响着结构竖向规则性，能减少刚度骤然发生变化。位移比，主要针对结构平面规则性而言，位移比要控制好，建筑才不会发生扭转。位移比能体现出质心和刚心相互偏离的程度。平面布置宜规则，应对称，质心与刚心应尽可能重合。周期比，控制结构扭转效应。对比结构扭转为主与平动为主的第一自振周期，A 级高度高层建筑应低于0.9，B级高度高层建筑应小于0.85。层间受剪承载力比，能确保竖向的规则性。

4.3 计算分析多塔结构与分缝结构。直至现在，大底盘、多塔楼的高层建筑类型频繁出现，我们在计算分析这种类型的高层建筑时，是把它看作一个整体并按多塔类型来计算，亦或分开其结构来计算，结构工程师都必须引起重视。假如分开计算，下部裙房和基础计算可能出现很大误差，且顾及不到各塔之间带来的影响。所以要先按照整体来计算，在计算周期比的时候再分开各塔。

4.4 计算与设计非结构构件。在高层建筑中，通常有一些为满足建筑美观或功能需求而要的非结构构件。特别是设计高层建筑屋顶处的装饰构件时，要考虑到高层建筑受地震与风荷载明显作用的这一事实。所以，设计时必须根据规范中的非结构构件进行。

4.5 建筑结构的周期性折减系数

高层建筑的框架结构、顶盖等结构设计中，由于填充墙体的出现，其结构的实际刚度会比设计刚度要大，周期也是如此，因此，当设计的结构的剪力较小时，建筑某些结构的安全性也会降低，此时我们应适度减少结构的房屋结构的计算周期，不过针对建筑的框架结构而言，周期性折减系数的方法不适合在此运用。而针对框架结构，采用砌填充墙，计算周期的折减系数约为0.6到0.7；砌体的填充墙选用轻质砌块时，折减系数可为0.7-0.8；全部运用轻质墙体板时，该系数可为0.9。有墙的纯框架，其计算周期军营做出合理折减。

4.7 耐久性优化设计

在很多混凝土的结构设计方案种，建筑结构设计的耐久性是容易被忽视的一个方面，殊不知，其是确保高层建筑建成后，满足用户在使用周期内的使用要求的基础。不过很多设计都做不到，究其原因，还是在于忽略了建筑结构在其使用过程中也会受到外在条件或使用环境的影响，给建筑带来不必要的损失，或导致房屋可靠度指数降低。针对常见的高层建筑混凝土结构设计，结构设计时往往都强调低造价、节约材料，不过伴随社会生活水平的提高，在实际工程建设过程中，当其他使用要求或技术指标成为设计难点的时候，设计者就无法只考虑经济因素这一个方面。因此，设计高层混凝土的结构时，要看清和分析结构设计中出现的核心问题，主次分明，选多个或单个目标来达到优化设计的最终效果。

4.8 建筑结构的抗震性设计

设计工程图纸的过程中，建筑结构抗震等级也是不可忽略的重点，根据其抗震设防分类，建筑的抗震等级可按照不同房屋高度、烈度与结构类型进行划分。地震震力振型组合数据。计算这一数据时应忽略高层的建筑的耦联扭转；当建筑振型数超过3，计算时应取其整数倍，且该数据应小于建筑物的层数；当建筑的层数

5 结束语

混凝土的结构设计是一项复杂工作，设计人员要掌握足够的理论知识与实际经验、通过合理、科学地调整混凝土结构设计，来提高整体高层建筑结构设计的可靠性。随着经济技术和城市化进程的快速发展，高层建筑也随着增多，带来了最大化的建筑空间，缓解了城市用地紧张与人口不断增加的矛盾，体现着城市的繁荣和社会的进步。所以高层建筑结构的安全性、可靠性和耐久性成为了社会共同关注的问题，而混凝土结构的设计及应用直接关系到高层建筑结构的整体使用性能，必须得到工程师的高度重视。

参考文献：

[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

篇10

关键词：建筑结构设计；钢筋混凝土构造；配筋率

1建筑结构设计中钢筋混凝土构造的注意事项

1.1确定混凝土结构的抗震等级

在建筑工程结构设计中，由于不同的建筑类别抗震等级是不同的，所以应按照GB50223-2004中的有关规定对建筑的类别进行确定。

1.2确定周期折减系数

由于在混凝土框架结构中一般都会设置填充墙，从而会导致结构的实际刚度往往会比计算刚度要大一些，致使计算周期通常要比实际周期大。所以，由此计算得出的地震作用效应会偏小一些，以至于混凝土结构的整体安全系数较低。因此，为了克服这一因素的影响必须对结构的计算周期进行折减。在进行折减时需注意折减系数的取值不宜过大。对于钢筋混凝土框架结构而言，当其使用砌体填充墙时，折减系数可按填充墙的材料及实际数量进行确定，一般可将系数确定为0.6～0.7；如果结构中的填充墙较少，或是轻质砌体时，可将系数确定为0.9；对于没有填充墙的钢筋混凝土框架结构可以不进行计算周期的折减。

1.3确定梁刚度放大系数

由于目前的混凝土结构设计计算软件所输入的模型以矩形截面居多，软件并未对因结构中楼板的存在而形成T型截面考虑在内，这样势必会导致因T型截面的存在引起刚度增大，从而使钢筋混凝土结构的实际刚度较之计算所得的刚度大很多，这样计算出的地震剪力值会偏小，影响结构的稳定性。所以在进行计算时应适当将梁刚度放大，放大的系数一般为边梁1.5、中梁2.0。

2建筑结构设计中钢筋混凝土构造的主要方法

2.1概念设计

在建筑结构设计中进行钢筋混凝土的构造时，应重视结构概念设计，如平立面布置的规则性、结构选型、选择抗震性能以及抗风压性能好的结构体系等。建筑结构设计的最终目的是为了构建一个最佳的环境整体，换言之就是指一个由各种相互联系在内的环境分体系组成的整体。因此，结构设计应按照建筑工程的实际高度和宽度比、场地类别、抗震等级、施工技术以及结构材料等选择最适宜的结构体系。这样不仅能使建筑结构达到最佳的使用效果，而且还可以降低工程造价。

2.2建筑方案设计与配筋构造

从经济的角度出发，任何一个投资人都希望减少配筋同时获得较好的安全与功能具备的建筑物。一位好的方案设计人员在满足建筑功能布局要求的前提下尽量考虑到结构规范的限制。否则当设计者再考虑建筑设计时。由于建筑专业设计人员对结构设计的有关规范要求不熟悉，做出的建筑方案很可能使相应的结构方案难以满足结构设计规范的要求，待进入施工图设计阶段后，结构专业才对建筑方案提出较大的修改意见。此时，由于建筑方案已经经过提交，甲方往往对建筑方案已认可，要么重新对建筑方案提出修改要么因为建筑超限而增加构造措施，增加配筋。

2.3钢筋混凝土配筋的构造方法

在实际的建筑工程中，由于受各种因素的制约，如场地面积、建筑使用功能以及结构原因等，很多工程均在框架的梁端设计挑梁在钢筋混凝土框架结构中，框架梁所承受的荷载一般与外挑梁承受的实际荷载值时不同的，所以两者的断面尺寸也是不同的，但在一些工程设计中，设计人员往往在绘图时将框架梁上的一些主筋向外挑梁延伸，然而这些延伸的主筋却根本无法进入到挑梁当中，这种错误的设计基本会在工程施工阶段显现出来，当发现时大量的钢筋已经截断成型，从而不仅影响了工程施工进度，同时也导致了不必要的损失。因此，在进行钢筋混凝土构造时，必须对这一问题加以重视，尽可能避免出现类似的设计。

2.4剪力墙截面设计与构造

剪力墙在弯矩和轴向拉力作用下，当拉力较大，使偏心矩时，全截面受拉，属于小偏心受拉情况。当偏心矩，即为大偏心受拉。在小偏心受拉情况下，整个截面处在拉应力状态下，混凝土由于抗拉性能很差将开裂贯通整个截面，所有拉力分别由墙肢腹部竖向分布钢筋和端部钢筋承担。因此，剪力墙一般不可能也不允许发生小偏心受拉破坏。在大偏心受拉情况下，截面上大部分受拉，仍有小部分受压。与大偏压一样，假定1.5x范围以外的受拉分布钢筋都参加工作并达到屈服，同时忽略受压竖向分布钢筋的作用。剪力墙斜截面受剪破坏主要有三种破坏形态：剪拉破坏、剪压破坏和斜压破坏。其中剪拉破坏和斜压破坏比剪压破坏显得更脆性，设计中应尽量避免。在剪力墙设计中，通过构造措施防止发生剪拉和斜压破坏，通过计算确定墙中水平钢筋，防止其发生剪切破坏。具体地，是通过限制墙肢内分布钢筋的最小配筋率防止发生剪拉破坏；通过限制截面剪压比避免斜压破坏；斜截面承载力计算则是为了防止剪压破坏。设计中通常认为：竖向分布筋抵抗弯矩，而水平分布筋抵抗剪力。这样，剪力墙就由混凝土和水平钢筋共同抗剪。所以斜截面承载力计算的主要目的就是在已定截面尺寸和混凝土等级的情况下，计算水平分布筋的面积。试验表明，当剪力墙截面尺寸太小（通常指厚度太小），截面剪应力过高时，会在早期出现斜裂缝，而且很可能是在抗剪钢筋还没有来得及发挥作用时，混凝土就在高剪力及压力下被挤碎了，此时配置更多的抗剪钢筋已毫无意义。为避免这种破坏，应当对截面的剪压比进行限制。

3结论

总而言之，在建筑结构设计中钢筋混凝土的构造是一项较为复杂且系统的工程，其对整个建筑结构起着至关重要的作用，一旦钢筋混凝土的构造出现问题，势必会影响整个工程的质量，为了确保钢筋混凝土的构造能够满足设计要求，这就要求设计人员必须了解并掌握与钢筋混凝土构造有关的各种方法，将之有效地应用到实际工程当中，以此来保证建筑工程顺利完成。

参考文献

[1]黄彦章.浅析钢筋混凝土结构设计的构思[J].城市建设理论研究（电子版），2011（21）.

[2]孙永义，曹亮，何晓锋，等.胡建平.结构设计中的钢筋混凝土构造

[J].浙江水利水电专科学校学报，2008（2）.

[3]孙树立，陈璞，袁明武.剪力墙的面外刚度对建筑结构计算结果的影响[J].济南大学学报，2009（3）.

[4]黄光春.工程设计中钢筋混凝土框架结构设计的注意事项[J].广东科技，2011（8）.