混凝土结构设计范文
时间：2023-08-11 17:39:20
导语：如何才能写好一篇混凝土结构设计，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
【关键词】劣化；耐久性；渗透性；碳化；碱骨料反应；冻融循环；钢筋保护层
1、耐久性设计的理由
混凝土的耐久性是在外部和内部不利因素的长期作用下，保持其原有设计性能和使用功能的性质，在各种多样性的使用环境下抵抗各种物理和化学作用破坏的能力。结构的设计使用年限通过安全性、适用性和耐久性来实现。而耐久性是实现预期使用年限中适用性和安全性的基础。因混凝土耐久性不足而引起结构性能劣化，造成各种损失、降低建筑物的使用寿命，混凝土劣化是内外因素及相互作用的结果，主要表现为：
混凝土中的气体、液体和离子在渗透、扩散和迁移中使得渗透性对结构性能有本质的影响；多孔-裂缝-缺陷间有着复杂的联系，是水灰比、水泥用量、掺合料、骨料、外加剂与成型工艺、养护条件综合作用的结果。环境的物理化学作用对混凝土有劣化作用，如材料与环境的磨损、冲蚀、荷载、温度作用外，土壤和地下水中存在的硫酸盐等腐蚀性介质导致混凝土膨胀和开裂，增大了渗透性，加速了混凝土的劣化。空气中二氧化碳气渗透到混凝土内，与其碱性物质起化学反应生成碳酸盐和水，使混凝土碱度降低即混凝土碳化，又称作中性化，当碳化超过混凝土的保护层时，在水与空气存在的条件下，就会使混凝土失去对钢筋的保护，促成钢筋开始生锈。严重的锈蚀膨胀使钢筋与混凝土黏结衰减失效、随着混凝土保护层开裂甚至脱落，钢筋的锈蚀加剧，进一步促使混凝土的劣化。北方严寒地区混凝土中结冰的水会体积膨胀而过冷的水会发生迁移，产生的压力会引起混凝土开裂和剥落，而温度回升后冰随着融化更多的水被吸入裂缝中，这种冻融与渗透性加速了混凝土劣化，而除冰盐在北方地区的使用带来对混凝土耐久性的降低。混凝土骨料中的活性矿物成分（活性二氧化硅）与碱性氢氧化物在潮湿环境下发生化学反应生成膨胀性碱硅胶，即碱骨料反应引起混凝土强度和弹性模量损失，其膨胀和开裂形成裂纹和裂缝或宏观错位。而水气引入的过量氯离子会引起结构中钢筋严重锈蚀。环境温度和湿度变化，导致混凝土湿胀干缩、热胀冷缩，引起混凝土中各组成材料因弹性模量不一致而涨缩不一致，产生微裂纹。所以，要防止混凝土碳化、限制碱含量、控制水胶比和混凝土中氯离子含量、控制温湿度、选择合适的骨料及级配、在规范基础上选择最外层钢筋的混凝土保护层厚度是结构耐久性设计中的重要内容。
2、耐久性设计的原则
结构设计规范中的要求是基于公共安全和社会需要的最低限度要求。工程都有各自的特点和环境及施工方式，所以有时仅仅满足规范的某些最低要求往往不能保证具体设计对象的耐久性从而保证设计使用年限。不同技术标准规范对同一问题规定不同，这时就需要设计人员运用力学、物理化学知识具体问题具体分析，有针对性、有理有据采取措施。工程技术人员的专业分析判断能力往往比规范的规定更可靠。水泥用量要适当，主要控制水胶比、采用最佳矿物掺合料的参量和比例，掺减水剂和引气剂，骨料的粒径不宜过大，粗骨料一般不超过30mm为宜，而混凝土施工或与预制构件制作中要加强养护来控制温度、塑性和干缩等裂缝的产生和发展，从而制作成低孔隙、界面结合良好和少裂缝混凝土，达到耐久性目的。为了避免混凝土碳化的影响需要使钢筋有足够的混凝土保护层厚度，避免钢筋因碳化锈蚀而影响钢筋混凝土的性能。
北方地区为了抗冻融，要对地下水文地质情况做到心里有数，因混凝土孔隙水受冻结冰、遇热融化的反复等交替的累计效应，会引起混凝土破坏，除了上面提到的因素外吸水饱和度和环境状况在这种破坏中具有更加特殊的作用。降低水灰比、掺硅灰等抗冻性高的掺合料、用坚固的吸水率低的优质骨料及合理的骨料级配，在必要时用减水剂、引气剂等来减缓冰冻压力。盐溶液、干湿、冻融循环等各种因素的交互作用则将是更加不利的情况。因碱骨料反应发生往往在潮湿环境中，所以限制混凝土中碱含量，尤其是在地下工程、路桥工程、潮湿环境中根据情况不同程度的严格限制，这是防止碱骨料反应的重要措施；此外矿物掺合料、掺入引气剂等也可有效的减轻碱骨料反应。耐久性和结构承载力设计有时对混凝土最低强度有不同要求，这就要同时考虑二者中要求偏高的要求，有些地下工程往往是耐久性起控制作用，同时应注意混凝土强度与钢筋级别的匹配，从现行规范看，基础及地下工程不能使用HPB300级钢筋，而应使用比此级别高的钢筋。所以耐久性设计应以解决混凝土劣化，保证结构的使用寿命为基本原则。
3、耐久性设计的一般内容
3.1结构的设计使用年限、环境影响
结构设计使用年限除考虑结构的重要性外，还与业主的要求、结构及基础类型、环境状况、布置方式和构造措施等有关，一般为50年，也有100年的。在北方地区，对刚性阶梯形条形基础，采取坡形并抹面的形式有利于减轻冻胀，这是从环境的冻胀角度来减轻基础劣化；有条件或要求较高时，水泥宜采用硅酸盐或普通硅酸盐水泥；而地下和潮湿环境等宜采用碱含量受控水泥，特别是地下潮湿的环境；对于如工业项目中的设备基础等大体积混凝土则宜采用中低热硅酸盐水泥或低矿渣硅酸盐水泥；此外粗细骨料也应根据特殊要求做相应的控制，但粗骨料级配应连续，细骨料对抗渗抗冻和海砂等均有相应的耐久性方面的要求，这些在《混凝土质量控制标准》GB50164-2011中都有明确要求。地面以上环境类别不都是一类环境，如工业厂房不采暖的情况，一般不属于一类环境，采暖的工业建筑或民用建筑，室内和室外也不是同类环境。一个构件的不同面，如屋面板靠外侧及靠外侧的墙梁面在没有有效的保护措施时等都不属于一类环境。同属于室内的淋浴间也不属于一类环境。
3.2钢筋的混凝土保护层厚度
现行规范规定的钢筋保护层厚度是指箍筋、分布筋等最外层的钢筋保护层厚度，这与以往的规定不同，这种规定更加合理，具体保护层厚度国家标准规范均有规定。
钢筋的混凝土保护层厚度达不到要求和波动较大是施工中的质量通病，设计中应有明确的可控措施，《混凝土结构钢筋间隔件应用技术规程》JGJ/T219-2010的做法是比较实用的控制保护层厚度的有效尝试，保护层控制可依据环境类别、使用部位的不同而采用金属类、塑料类、砂浆水泥基类或混凝土水泥基类的间隔件来保障，保护层采用钢筋间隔垫的措施，虽然投资略有一点点增加，但操作宜控，提高了保护层的准确率，从而提高了耐久性。对于柱墙等竖直构件，地下部分的钢筋保护层因环境类别的变化需要加厚，底层柱和往地面以下延伸的柱，应注意不宜采取同一截面，因为若采取同一截面，按底层柱的保护层，如25，但按地面以下则为40，势必造成要地面以下的柱承载能力降低。宜钢筋位置不变，将上下保护层的差加到地面以下延伸柱上，使底层柱略微扩大，这应在施工图设计别给予关注的地方。
3.3混凝土裂缝控制要求
屋面板的配筋一般是受力配筋，当屋面较长或温差较大时就应该同时考虑温度作用，尤其是比较吸热的卷材屋面等，尤其要考虑。屋面的保温材料的使用年限与结构的使用年限不一致，温度对长度较长的屋面的影响是很大的，某些部位超出了受力的影响，钢筋配置不能仅按荷载计算，而应叠加温度作用，钢筋的200间距的排布有时不够，可为100-150间距，满足强度的前提下有时调整钢筋直径，缩短间距也是一种可行的办法。碱骨料反应、冻胀以及碳化等引起的裂缝的防治应有针对性。尤其是地下工程，如混凝土剪力墙等耐久性问题突出，应积极预防，如控制混凝土中碱含量、选择低碱活性骨料、改善混凝土所处的环境，隔绝湿气进入、掺矿物混合材、外加剂等，均简单宜行。需要明确的是，水泥用量多在控制碱含量方面不是有利的。
3.4混凝土其他劣化的治理
基础及地下结构和室外雨棚等属于恶劣环境情况，防排水构造等要加强，如保护层普遍加厚，做防水防潮层，构件形状有利于排水等；其实这些措施也有益于减轻碱骨料反应。碱、活性骨料和水是碱骨料反应的三因素，减少其中的任何一因素均可控制碱骨料反应。严重环境作用下合理采取防腐蚀附加措施或多重防护策略；耐久性需要的施工养护制度与保护层厚度的施工质量验收要求。结构使用阶段的维护、修理与检测要求（图纸应该明确，包括必要的检测通道。预留检测维修的空间和装置）等。设计文件中应增加对混凝土养护、使用期的检查和维护等内容。
3.5混凝土强度等级取值
配筋混凝土结构满足耐久性要求的混凝土最低强度等级，设计使用年限30年-50年1-A环境C25，一般情况下，地面以下的混凝土的强度等级为C30，但地下室顶板一般应以C35比较合适，所以与环境类别密切相关。
4、混凝土耐久性规范的应用
《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50476-2008适用于常见环境下房屋建筑物和构筑物及其连接件的耐久性设计，是达到设计使用年限的具有必要保证率的最低要求；此外还有《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（CCES01-2004）；《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中第3.5节的耐久性设计是根据环境类别使用年限对房屋建筑结构耐久性设计的简化和调整后的基本设计内容，混凝土保护层在8.2节；《混凝土质量控制标准》GB50164-2011则包含了混凝土耐久性方面通常的主要影响因素的材料控制内容等；《混凝土结构钢筋间隔件应用技术规程》JGJ/T219-2010是针对影响混凝土耐久性的质量通病钢筋的保护层的控制技术，《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011对原材料、骨料含水率、最大水胶比、最小胶凝材料用量、矿物掺合料、水熔性最大氯离子含量、引气剂掺量以及对预防碱骨料反应的措施等都有明确、简洁可操作的规定。对于泵送混凝土还要执行《泵送混凝土技术规范》JGJT10-2011。对于地下、外墙、坡屋面处于环境比较差的结构部位，分别有《地下工程防水技术规范》GB50108-2008和《建筑外墙防水技术规范》JGJT235-2011、《坡屋面工程技术规范》GB50693-2011可供执行；对于冻土地区因冻胀性的影响须执行《冻土地区建筑地基基础设计规范》JGJ118-2011，根据冻土类别有着不同的勘察和设计要求；再有《混凝土结构工程施工规范》GB506666-2011结束了混凝土结构无施工规范的历史。对于工业中经常遇到的大体积混凝土问题，有《大体积混凝土施工规范》GB50496--2009等等，这些近年来的技术标准，无异在促进混凝土耐久性提高方面发挥着越来越重要的作用。
5、结论
通过对混凝土外部使用环境和结构内部因素的分析，探讨了结构耐久性设计的基本理由、原则、设计内容和相应的规范，因混凝土耐久性的影响因素异常复杂，本文仅能对结构混凝土耐久性设计提出抛砖引玉之作用，旨在实现对房屋结构不需要花费大量资金加固就能保证安全、使用功能和外观要求，在加强结构耐久性设计方面提供一些技术交流和参考。
参考文献
[1]混凝土结构耐久性设计与应用 第2章混凝土结构性能劣化机理 第3章混凝土结构耐久性设计出版：2011年8月第一版.邢锋.编著.
篇2
关键词：混凝土结构的加固 砌体结构的加固 钢结构加固
混凝土结构加固篇
混凝土结构的加固分为直接加固与间接加固两类，设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。
一、直接加固的一般方法有：
1、加大截面加固法
在钢筋混凝土受弯构件受压区加混凝土现浇层，可增加截面有效高度，扩大截面面积，从而提高构件正截面抗弯，斜截面抗剪能力和截面刚度，起到加固补强的作用。
在适筋范围内，混凝土弯变构件正截面承载力随钢筋面积和强度的增大而提高。在原构件正截面配筋率不太高的情况下，增大主筋面积可有效地提高原构件正截面抗弯承载力。在截面的受拉区加现浇混凝土围套增加构件截面，通过新加部分和原构件共同工作，可有效地提高构件承载力，改善正常使用性能。
加大截面加固法施工工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验；适用于梁、板、柱、墙和一般构造物的混凝土的加固；但现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小。
2、置换混凝土加固法
该法的优点与加大截面法相近，且加固后不影响建筑物的净空，但同样存在施工的湿作业时间长的缺点；适用于受压区混凝土强度偏低或有严重缺陷的梁、柱等混凝土承重构件的加固。
3、有粘结外包型钢加固法
外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边，外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法，即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构佣粘结成一整体，加固后的构件，由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高，因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。
该法也称湿式外包钢加固法，受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，且不宜在无防护的情况下用于600C以上高温场所；适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。
4、粘钢加固法
钢筋混凝土受弯构件外部粘钢加固是在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）表面粘贴钢板，这样可提高被加固构件的承载力，且施工方便。
该法施工快速、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，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平；适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯或受拉构件的加固。
5、粘贴纤维增强塑料加固法
外贴纤维加固是用胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域，使它与被加固截面共同工作，达到提高构件承载能力的目的。除具有粘贴钢板相似的优点外，还具有耐腐浊、耐潮湿、几乎不增加结构自重、耐用、维护费用较低等优点，但需要专门的防火处理，适用于各种受力性质的混凝土结构构件和一般构筑物。
6、绕丝法
该法的优缺点与加大截面法相近；适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固，或需对受压构件施加横向约束力的场合。
7、锚栓锚固法
该法适用于混凝土强度等级为C20~C60的混凝土承重结构的改造、加固；不适用于已严重风化的上述结构及轻质结构。
二、间接加固的一般方法有：
1、预应力加固法
（一）预应力水平拉杆固法
预应力水平拉杆加固的混凝土受弯构件，由于预应力和新增外部荷载的共同作用，拉杆内产生轴向拉力，该力通过杆端锚固偏心地传递到构件上（当拉杆与梁板底面紧密贴合时，拉杆会与构件共同找曲，此时尚有一部分压力直接传递给构件底面），在构件中产生偏心受压作用，该作用克服了部分外荷载产生的弯矩，减少了外荷载效应，从而提高了构件的抗弯能力。同时，由于拉杆传给构件的压力作用，构件裂缝发展得以缓解、控制、斜截面抗剪承载力也随之提高。
由于水平提杆的作用，原构件的截面应力特征由受弯变成了偏心受压，因此，加固后构件的承载力主要取决于压弯状态下原构件的承载力。
（二）预应力下撑拉杆加固法
钢筋混凝土构件采用预应力下撑式拉杆加固定后，形成一个由被加固构件和下撑式拉杆组成的复合超静定结构体系，在外荷载和预应力共同作用下，拉杆中产生轴向力并通过与构件的结合点（下撑点和杆端锚固点）传递给被加固构件，抵消了部分外荷载，改变了原构件截面内力特征，从而提高了构件的承载能力
该法能降低被加固构件的应力水平，不仅使加固效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体承载力，但加固后对原结构外观有一定影响；适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固，但在无防护的情况下，不能用于温度在600C以上环境中，也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。
2、增加支承加固法
增设支点加固法是通过减少受弯构件的计算跨度，达到减少作用在被加固构件上的载载效应，提高结构承载水平的目的。该法简单可靠，但易损害建筑物的原貌和使用功能，并可能减小使用空间；适用于具体条件许可的混凝土结构加固。
3、其它加固法
辅助结构加固法是采用另制的辅助构件，如型钢、钢桁架或钢筋混凝土梁，部分或全部分担被加固梁的荷载。
在支座附近加腋后，支座附近截面的有效高度提高了，因此，截面的抗弯和抗剪能力都得到提高。
三、与混凝土结构加固改造配套使用的技术一般有：
1、托换技术
系托梁（或桁架）拆柱（或墙）、托梁接柱和托梁换柱等技术的概称；属于一种综合性技术，由相关结构加固、上部结构顶升与复位以及废弃构件拆除等技术组成；适用于已有建筑物的加固改造；与传统做法相比，具有施工时间短、费用低、对生活和生产影响小等优点，但对技术要求较高，需由熟练工人来完成，才能确保安全。
2、植筋技术
系一项对混凝土结构较简捷、有效的连接与锚固技术；可植入普通钢筋，也可植入螺栓式锚筋；已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程，如：施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救，构件加大截面加固的补筋，上部结构扩跨、顶升对梁、柱的接长，房屋加层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等。
3、裂缝修补技术
根据混凝土裂缝的起因、性状和大小，采用不同封护方法进行修补，使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术；适用于已有建筑物中各类裂缝的处理，但对受力性裂缝，除修补外，尚应采用相应的加固措施。内部修补法。
内部修补法是用压力泵把胶结材料压力混凝土裂缝中，结硬后起到补缝作用，并通过其胶结性使原结构恢复整体性，该方法适用于裂缝宽度较大，对结构的整体性和安全性及耐久性等有影响，或有防水防渗等要求的裂缝的修补。
4、碳化混凝土修复技术
系指通过恢复混凝土的碱性（钝化作用）或增加其阻抗而使碳化造成的钢筋腐蚀得到遏制的技术。
5、混凝土表面处理技术
系指采用化学方法、机械方法、喷砂方法、真空吸尘方法、射水方法等清理混凝土表面污痕、油迹、残渣以及其它附着物的专门技术。
6、混凝土表层密封技术
系指采用柔性密封剂充填、聚合物灌浆、涂膜等方法对混凝土进行防水、防潮和防裂处理的技术。
7、其它技术
如结构、构件移位技术、调整结构自振频率技术等。
砌体结构篇
四、砌体结构加固方法：
砌体结构的加固分为直接加固与间接加固两类，设计时，可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法。
（一）适用于砌体结构的直接加固方法一般为：
1、钢筋混凝土外加层加固法
该法属于复合截面加固法的一种。其优点是施工工艺简单、适应性强，砌体加固后承载力有较大提高，并具有成熟的设计和施工经验；适用于柱、带壁墙的加固；其缺点是现场施工的湿作业时间长，对生产和生活有一定的影响，且加固后的建筑物净空有一定的减小。
2、钢筋水泥砂浆外加层加固法
该法属于复合截面加固法的一种。其优点与钢筋混凝土外加层加固法相近，但提高承载力不如前者；适用于砌体墙的加固，有时也用于钢筋混凝土外加层加固带壁柱墙时两侧穿墙箍筋的封闭。
3、增设扶壁柱加固法
该法属于加大截面加固法的一种。其优点亦与钢筋混凝土外加层加固法相近，但承载力提高有限，且较难满足抗震要求，一般仅在非地震区应用。
（二）适用于砌体结构的间接加固方法一般为：
1、无粘结外包型钢加固法
该法属于传统加固方法，其优点是施工简便、现场工作量和湿作业少，受力较为可靠；适用于不允许增大原构件截面尺寸，却又要求大幅度提高截面承载力的砌体柱的加固；其缺点为加固费用较高，并需采用类似钢结构的防护措施。
2、预应力撑杆加固法
该法能较大幅度地提高砌体柱的承载能力，且加固效果可靠；适用于加固处理高应力、高应变状态的砌体结构的加固；其缺点是不能用于温度在600C以上的环境中。
（三）砌体结构构造性加固与修补
1、增设圈梁加固
当圈梁设置不符合现行设计规范要求，或纵横墙交接处咬搓有明显缺陷，或房屋的整体性较差时，应增设圈梁进行加固
2、增设梁垫加固
当大梁下砖砌体被局部压碎或大梁下墙体出现局部竖直裂缝时，应增设梁垫进行加固。
3、砌体局部拆砌
当房屋局部破裂但在查清其破裂原因后尚未影响承重及安全时，可将破裂墙体局部拆除，并按提高砂浆强度一级用整砖填砌。
4、砌体裂缝修补
在进行裂缝修补前，应根据砌体构件的受力状态和裂缝的特征等因素，确定造成砌体裂缝的原因，以便有针对性地进行裂缝修补或采用相应的加固措施。
钢结构篇
五、钢结构加固方法：
钢结构加固的主要方法有：减轻荷载、改变结构计算图形、加大原结构构件截面和连接强度、阻止裂纹扩展等。当有成熟经验时，亦可采用其它加固方法。
1、改变结构计算图形
改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件，增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法；
改变结构计算图形的一般加固方法：
（1）对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固：
A、增加支撑形成空间结构并按空间结构验算；
B、加设支撑增加结构刚度，或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性；
C、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性；
D、在排架结构中重点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其它柱列负荷；
E、在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。
（2）对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固：
A、改变荷载的分布，例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载；
B、改变端部支承情况，例如变铰接为刚结；
C、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构；
D、调整连续结构的支座位置；
E、将结构变为撑杆式结构；
F、施加预应力。
（3） 对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固：
A、增设撑杆变桁架为撑杆式结构；
B、加设预应力拉杆。
2、加大构件截面的加固
采用加大截面加固钢构件时，所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。
3、连接的加固与加固件的连接
钢结构连接方法，即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择，应根据结构需要加固的原因、目的、受力状况、构造及施工条件，并考虑结构原有的连接方法确定。
钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接，有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时，应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。
4、裂纹的修复与加固
结构因荷载反复作用及材料选择、构造、制造、施工安装不当等产生具有扩展性或脆断倾向性裂纹损伤时，应设法修复。在修复前，必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性，有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施，对不宜采用修复加固的构件，应予拆除更换。
参考书籍：
《结构可靠性鉴定与加固技术》 曹双寅邱洪兴 王恒华编
《混凝土结构耐久性》 金伟良编
篇3
【关键词】 混凝土结构加固；钢结构加固
一、钢筋混凝土结构加固方法
在建筑工程中，各种类型的钢筋混凝土结构，其构造是复杂多样的，钢筋混凝土结构的变更、追加、加固也成为很平常的问题，通过工程实践及设计经验。
1、碳纤维加固法
工程实践和试验研究表明：采用碳纤维对钢筋混凝土柱进行抗震加固；可以有效约束混凝土的变形，增强耗能能力，从而使其承载能力及延性能力有很大的提高，可取得良好的抗震加固效果。碳纤维片材由于其强度高，弹性模量大，用于横向包裹钢筋混凝土柱时，可以有效提高柱的承载能力和延性性能，其作用机理体现在两个方面：一方面，碳纤维片材横向包裹，其作用类似受剪钢筋，协同钢筋承受剪力。由于碳纤维的抗拉强度远远大于钢筋的抗拉强度，相当于配筋率大大提高，使其抗剪承载力得以显著提高，斜裂缝出现以后构件的变形性能也得以明显改善；另一方面，横向包裹碳纤维，还会对其内部的混凝土起到有效的约束作用，当受压区混凝土达到峰值应力后，具横向膨胀变形急剧增大，碳纤维环向应变显著增大，环向约束力增大，这就使得混凝土应力—应变曲线的下降变得平缓，极限压应变得以提高，因而推迟了受压区混凝土的破坏过程，充分发挥了纵向钢筋的塑性变形性能，显著改善构件的延性。
2、粘贴钢板加固法
用结构胶把钢板粘贴在构件外部以提高结构承载力和满足正常使用的加固方法。与传统加固方法比较，它有以下特点：（1）施工工艺简单，只需对被加固构件的表面进行处理，用建筑结构胶将钢板与之牢固地粘结成一个整体，使钢板和原构件很好地共同工作。（2）加固施工所需的场地、空间都不很大，且钢板粘贴在已开裂构件上一般2d即可受力使用，对生产和生活影响很小，特别适用于应急的加固工程。（3）粘钢加固所用的钢板厚度，一般为2mm～6mm，所以，加固后不影响结构外观，重量增加也不多。（4）加固效果比较明显。
3、化学植筋技术
植筋技术是运用高强度的化学粘合剂，使钢筋、螺杆等与混凝土产生握裹力，从而达到预期效果。施工后产生高负荷承载力，不易产生移位、拔出，并且密实性能良好，无需做任何防水处理。由于其通过化学粘合固定不但对基材不会产生膨胀破坏，而且对结构有补强作用，施工简便迅速安全并符合环保要求，是建筑工程中钢筋混凝土结构变更，加固的最有效的方法。它可以应用在各类建筑结构增建、变更等预留钢筋锚定中，还可以用于横梁、柱头、楼板、剪力墙等加固预留钢筋锚定中，也可用于各类钢结构、机械设备等的螺杆锚定中。它主要的技术特点就是：（1）具有高的承载力（剪力、拉力）。（2）对固定的基材不产生膨胀力，适宜边距、间距小的部位。（3）施工简便，时间短。
4、注浆加固法
注浆加固法主要是针对钢筋混凝土结构物由于各种原因产生的各种裂缝，采用环氧树脂类粘合剂及密封剂灌浆加固修补，在不影响生产运营的情况下可以达到预期的强度，延长结构的使用寿命，施工快捷，加固效果安全可靠。它的特点是：（1）采用慢速，附压延续灌浆，可以确保树脂注入裂缝细微部位。（2）可以控制注入量，必要时可以补充灌浆料。（3）可根据裂缝大小，注入状况的需要，调整压力。（4）注入量和注入情形可以目视观察。这种技术主要应用范围：混凝土建筑物裂缝的修补，各种构筑物的修补以及桥梁、铁路的附属构件如桥墩、桥面、等的修补。
5、增大加固法
增大加固法是指在原受弯构件的上面或下面浇一层新的混凝土并补加相应的钢筋，以提高原构件承载力的方法，是工程中常用的一种加固方法。补浇的混凝土处在变拉区时，对补加的钢筋起到粘结和保护作用，当补浇层混凝土在受拉区时，增加了构件的有效高度，从而提高了构件的抗弯、抗剪承载力，并增加了构件的刚度，因此其加固效果也是很显著的。实际工程中，在受拉区补浇混凝土层的情况较多，原配筋率较低，其混凝土变压区高度较小，因此在受拉区补加纵向钢筋并浇混凝土是提高该梁抗弯承载力的有效方法。
二、钢结构加固方法：
1、改变结构计算图形
改变结构计算图形的加固方法是指采用改变荷载分布状况、传力途径、节点性质和边界条件，增设附加杆件和支撑、施加预应力、考虑空间协同工作等措施对结构进行加固的方法；
改变结构计算图形的一般加固方法：
（1）对结构可采用下列增加结构或构件的刚度的方法进行加固：
A、增加支撑形成空间结构并按空间结构验算；
B、加设支撑增加结构刚度，或者调整结构的自振频率等以提高结构承载力和改善结构动力特性；
C、增设支撑或辅助杆件使结构的长细比减少以提高其稳定性；
D、在排架结构中重点加强某一列柱的刚度，使之承受大部分水平力，以减轻其它柱列负荷；
E、在塔架等结构中设置拉杆或适度张紧的拉索以加强结构的刚度。
（2）对受弯杆件可采用下列改变其截面内力的方法进行加固：
A、改变荷载的分布，例如将一个集中荷载转化为多个集中荷载；
B、改变端部支承情况，例如变铰接为刚结；
C、增加中间支座或将简支结构端部连接成为连续结构；
D、调整连续结构的支座位置；
E、将结构变为撑杆式结构；
F、施加预应力。
（3） 对桁架可采取下列改变其杆件内力的方法进行加固：
A、增设撑杆变桁架为撑杆式结构；
B、加设预应力拉杆。
2、加大构件截面的加固
采用加大截面加固钢构件时，所选截面形式应有利于加固技术要求并考虑已有缺陷和损伤的状况。
3、连接的加固与加固件的连接
钢结构连接方法，即焊缝、铆钉、普通螺栓和高强度螺栓连接方法的选择，应根据结构需要加固的原因、目的、受力状况、构造及施工条件，并考虑结构原有的连接方法确定。
钢结构加固一般宜采用焊缝连接、摩擦型高强度螺栓连接，有依据时亦可采用焊缝和摩擦型高强度螺栓的混合连接。当采用焊缝连接时，应采用经评定认可的焊接工艺及连接材料。
4、裂纹的修复与加固
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关键词：水工；混凝土结构；构造设计；问题
中图分类号： TU73 文献标识码： A
引言
水是生命的源泉，修建水利工程是为了调节和分配自然水，除害兴利。所以水利工程是我国着重开发和建设的工程。目前，我国大多数水工建筑使用的是混凝土结构形式。而当下水工混凝土结构构造设计中存在着很多的问题，影响水利工程的质量，给企业用水、居民饮水带来一定的影响。因此，要加强在水工建筑混凝土结构设计的管控，促进用水安全，利国利民。
一、现代水工建筑的特点和发展情况
我国在拟建水工建筑物和已建成的相比，无论在规模上、形式上都有了较大的改进与提高。对全世界而言，水工建筑的前景是向大容量、高水头、新结构、新材料等方向发展。在发展中，水工建筑的主要特点是：（1）受自然条件制约多，地质、地形、气象、水文等对工程的选址、建筑物施工、工程投资和枢纽布置影响很大。（2）当工作条件比较复杂时，如挡水建筑物需要承受较大的水压力，由于渗流作用产生的渗压力对建筑物的稳定和强度不利，当泄水建筑物泄水时，对岸坡和河床有着强烈的冲刷作用等。（3）施工难度较大，在江河中建设水利工程，要妥善的解决施工截流、导流与施工期度汛，除此之外，复杂地基的处理及水下工程、地下工程等的施工都较复杂。（4）大型工程的挡水建筑物发生故障时，会给下游带来巨大的损失和灾难。
二、水工混凝土结构构造设计常见问题
1、高强度的钢筋替换原设计计算满足要求的低强度钢筋问题
在现场施工中，部分设计、施工人员因图施工方便用高强度的钢筋替换原设计计算满足要求的低强度钢筋，认为这样做对工程安全没有问题。《规范》13.1.5条规定：不宜以强度较高的钢筋代替原设计中的强度较低的纵向受力钢筋，如需要代换时，应按照钢筋受拉承载力相等的原则进行代换。显然，不能简单的用高强度的钢筋替换原设计计算满足要求的低强度钢筋。需要特别注意以下几个问题：一是在框架结构的设计中，为了保证框架的塑性铰发生在梁内，施工中不宜用强度高的钢筋替换原设计中的钢筋，当必须替换时，应按照钢筋抗拉力设计值相等的原则进行代换；二是当构件受裂缝宽度或挠度控制时，代换前后应进行裂缝宽度和挠度的验算；三是钢筋代换后要满足混凝土结构设计规范规定的间距、锚固长度、最小直径、搭接长度等要求。
2、只采用增加钢筋用量解决裂缝宽度不满足规范要求问题
部分设计人员在设计中，遇到混凝土结构裂缝宽度不满足规范要求时，只采用增加钢筋用量的方法，不知道规范对此的相关规定。《规范》7.2.5条规定：当验算裂缝宽度控制不满足要求时，可采用较小直径的带肋钢筋，减小钢筋间距，适当增加受拉区纵向钢筋截面面积等，但增加的钢筋截面面积不宜超过承载力计算所需纵向钢筋截面面积的30%。如仍不满足，可考虑采取其他措施。规范指出单一采用增加钢筋用量的方法解决裂缝宽度不满足要求是不合适的，应结合采用较小直径的带肋钢筋，减小钢筋间距、采用合理的结构外形等工程措施。
3、框架梁等结构设计盲目放大配筋量问题
部分人员在框架梁配筋设计时为求更安全，盲目放大配筋量，使框架梁成超筋结构，反而使结构更不安全。《规范》13.2.4条规定：考虑地震作用组合的框架梁，其纵向受拉钢筋的配筋率≤2.5%，也不应小于表13.2.4的数值。显然，混凝土框架梁结构设计不能盲目放大配筋量，其他混凝土结构也不能盲目放大配筋量，否则可能形成超筋结构造成很大的安全隐患，适当增加钢筋时必须满足规范的相关规定。
4、大直径钢筋连接采用绑扎搭接问题
部分设计人员对大直径钢筋连接时像一般直径的钢筋一样对待，一般钢筋不需要严格焊接时就采用绑扎搭接连接钢筋。《规范》9.4.1条规定：轴心受拉或小偏心受拉杆件以及承受振动的构件的纵向受力钢筋，不应采用绑扎搭接接头。受拉钢筋的直径d>28mm，或受压钢筋的直径d>32mm时，不宜采用绑扎搭接接头。因此，大直径钢筋采用绑扎搭接是不合适的，这是因为较粗的钢筋采用绑扎连接时，混凝土保护层相对变薄或钢筋间距相对变小，在搭接钢筋间容易产生较宽的劈裂裂缝或滑移。
5、抗扭构件按复合箍筋布置且均计入受扭所需箍筋面积问题
《规范》10.2.9条规定：……受扭所需的箍筋应做成封闭式，且应沿截面周边布置；当采用复合箍筋时，位于截面内部的箍筋不应计入受扭所需的箍筋面积。以上条款说明受扭箍筋应做成封闭式，且应沿截面周边布置，不应做成“多肢箍”、“等箍互套”的型式，原因是“多肢箍”、“等箍互套”整体性差，纯受弯受剪构件是尚可，但对受扭构件是不合适的，确实需要配置复合箍筋时，应采用大箍套小箍的型式。同时，《规范》还强调受扭所需的箍筋面积应只计入复合箍筋中大箍的箍筋面积。
6、钢筋锚固长度仅考虑规范表9.3.2规定而不考虑修正问题
《规范》9.3.2条对钢筋锚固长度的修正规定：当HRB335级、HRB400级和RRB400级钢筋的直径>25mm，其最小锚固长度应乘以修正系数1.1；当HRB335级、HRB400级和RRB400级的环氧树脂涂层钢筋，其最小锚固长度应乘以修正系数1.25；当构件顶层水平钢筋（其下浇筑的新混凝土厚度>1m时）的最小锚固长度应乘以修正系数1.2。因此，设计钢筋锚固长度时不能只看表9.3.2规定而忽略了规范规定的修正问题。
7、现浇箱型涵洞的隔墙、边墙与顶板和底板的钢筋连接不符合规范要求问题
《规范》9.3.5条规定：对水池或输水道的边墙，其底部不属于大体积混凝土而是一般尺寸的底板时，则其边墙与底板交接处的受力钢筋搭接方式应按框架顶层节点的原则处理。现浇箱型涵洞计算时可简化为单孔或多孔的框架结构。因此，其节点可以按照框架的梁柱节点进行处理，《规范》第13.4节有框架梁柱节点的详细规定。边墙与底板交接处按框架梁柱顶层端节点对待，隔墙则按框架梁柱顶层中间节点对待。外墙外侧纵向受力钢筋与底板底纵向受力钢筋搭接连接，搭接长度应>1.5lae；隔墙和外墙内侧纵向受力钢筋应伸至板底，其锚固长度应满足要求。
8、水工混凝土构件的混凝土保护层厚度＞50mm时，允许裂缝宽度限制未增加问题
《规范》3.2.7条规定：结构构件的混凝土保护层厚度>50mm时，表3.2.7列裂缝宽度限制可增加0.05。水工混凝土构件具有大而厚的特点，混凝土保护层厚度>50mm情况十分常见，设计计算裂缝宽度时，不少设计人员只关心表3.2.7的规定而没有对表的附注要求认真阅读理解，就直接采用表中允许裂缝宽度限值，这是不正确的。根据规定，允许的裂缝宽度应较表3.2.7列裂缝宽度增加0.05。
结束语
综合上述，《规范》对混凝土构件构造设计有很多规定，以上文中列出了8个常见的、设计人员容易忽视的水工混凝土结构构造设计问题，并对问题进行了剖析。工程设计中应认真理解规范对构造设计相关条款的规定，对主要条款的附注、延伸条文、条文说明等都应引起重视，保证工程设计的安全。
参考文献
[1]刘俊亚.浅谈水闸工程混凝土裂缝的预防与处理[J].中国房地产业.2011(03)
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关键词：混凝土 结构设 安全度分析
一、混凝土结构设计安全度的意义
混凝土结构在建筑设计中具有举足轻重的地位，混凝土结构设计的内容主要包括适用性、耐久性、安全性等，最重要和主要的功能就是安全性。无论任何一项工程的设计到实施，安全问题总是被摆在首要位置的。混凝土结构设计的安全性主要是指混凝土构件所能承受的稳定性，包括在正常的设计方案中的稳定性，也包括在正常的施工环境和使用环境下的稳定性，也包括在突发状况中所能达到的稳定性，用概率来衡量其安全性就是所谓的安全度。混凝土结构的安全度所涉及到的因素有很多，必须要综合考虑到各种可能发生的情况，才能科学有效地进行安全度的预测和分析。
从混凝土工程的技术层面而言，混凝土结构的安全度与结构本身选型的合理性有关，也与该结构力学模型的合理性有关，还与概念设计的合理性有关，而不仅仅是材料选用和施工工艺方面的问题。混凝土结构设计的安全度具有重要的实际意义。结构设计的安全度能够直接体现混凝土工程的成本造价、后期维修费用、工程总投资风险之间的相关关系。所以不断提高混凝土结构的安全度，那么这三者之中的工程造价成本就会提高，相对地则降低了后期维修费用的支出，也降低了工程总投资风险，反之则混凝土结构的安全度越低，另外两个因素的数值就会越高。故而要有效平衡这三者的关系就要在经济节约的前提下最大限度地提高混凝土结构的安全度。另外混凝土结构的安全度不仅涉及到建筑工程的成本和风险的相关因素，还涉及到使用者的人身安全和财产安全能否得到有效的保障，这不仅是经济问题更是民生问题。如果不重视混凝土结构的安全度，将会导致严重的社会影响和政治后果，同时也将对国家的经济基础和技术经济政策造成一定程度的影响。由此可见，混凝土结构设计的安全度具有重要的现实意义。
二、混凝土结构设计安全度的现状
混凝土结构设计的安全度在建筑行业中的应用历来都颇受重视，尤其在改革开放以来，我国的建筑行业得到了迅猛的发展，人们对建筑物的要求也越来越高，对其功能的灵活性和适应性的期待也越来越大，混凝凝土结构的安全度有待于进一步的提高。
虽然现阶段国内的混凝土结构的安全度在不断地得到改善，但是与世界发达国家相比还存在很大的差距。和国际混凝土结构安全度的标准以及先进工艺水平比较而言，我国的混凝土结构的安全度属于偏低的层次，在国际建筑行业中的竞争力不足，更不用说发挥建筑优势了。从长远的发展来看，持续执行混凝土结构设计安全度的低标准将不利于我国建筑业的可持续发展，也不利于实现国家经济的眼前利益和长久利益，所以混凝土结构安全度的探讨将会是一项长久性的课题。国家在2002 出台了《混凝土结构设计规范》，对以往的标准有所改善。十年之后的今天，混凝土结构设计的安全度依然要根据实际情况来作出进一步的探索和调整。
三、混凝土结构设计安全度的发展
未来的混凝土结构设计的安全度的发展方向主要还是体现在两大方面，一是混凝土结构构件的承载力的安全性能，这与构件本身的荷载能力有关。二是混凝土结构的整体牢固性能，这与混凝土的荷载分项系数和混凝土材料强度的分项系数有关。具体来说，荷载分项系数是计算荷载力对混凝土结构构件的作用的时候，将荷载标准值乘以一个放大系数，而材料的强度分项系数则是在计算混凝土结构构件所固有的承载力的时候，把混凝土构件材料的强度标准值乘以一个缩小系数。混凝土结构设计安全度的提高涉及的内容关于荷载方面的主要包括风荷载能力、活动荷载能力，关于抗力方面的主要包括材料的强度、楼板设计强度、斜截面受剪承载能力。此外，混凝土结构的整体牢固性涉及的主要方面有钢筋的锚固程度、钢筋的连接状况、钢筋的最小配筋率等。这些因素之间都有着内在的关联性，它们的有机统一构成了混凝土结构安全度的基本要素，在安全度的分析与探讨方面也有着根本性的地位和作用。
在混凝土结构设计的安全度的规范与标准的研究工作最早是源于高强度的混凝土结构的科研和推广工作，现阶段的混凝土结构设计安全标准还是比较低的，这就给结构设计安全度的推广工作带来了一定的阻力。任何一项新技术新标准的研究工作的起步阶段都是相当困难的，相关经验不足是产生困难的一个因素，另一个因素就是要有较高较为宽松的安全度环境，这是非常重要的一点，如果安全度太低，会不利于新技术的推广。在计划经济时代比较注重建筑的节约性，在初次一次性投资和用料方面较少顾及建筑的长远利益和整体结构的使用性能，更不会过多地考虑到用户的切身利益和国家经济的可持续发展状况。而在现今的市场经济体制下，人们更注重考虑如何用更少的钱购买到性价比更高的房屋建筑，尤其是注重建筑物在突况下的安全可靠度。安全度高的建筑与安全度低的建筑在一般情况下没有太大的差别，但是在特殊情况例如地震的情况中就显示出天壤之别来。所以混凝土结构设计的安全度的发展会越来越收到人们的重视，尤其在自然灾害频发的近十几年中，混凝土结构设计的安全度的实施标准和有关规范也不断得到探讨与研究。
同时也要看到，在不断提高混凝土结构设计的安全度的同时，实际也潜移默化地节约了项目维护成本和遇到突况的风险成本，更加符合建设资源节约型社会的理念，也符合建筑行业经济节约的原则。在未来的发展中，增强混凝土结构的延性和防倒塌能力是重要的一项内容，不仅要提高整个结构设计的合理性，还要加大混凝土构造的用钢量。提高混凝土结构的设计安全度是必要的，但是究竟要提高到什么程度也要经过相关部门的进一步商榷，还要根据各地区的经济发展状况具体问题具体分析，在宏观上定性分析的同时也要在微观上进行适度的调整，以便能够促进当地的发展。例如在经济比较发达的地区和城市，混凝土结构的设计安全度的指标可以略微高些，在经济不发达的地区可以将标准略微降低些，以适应整体经济发展的要求。混凝土结构安全度需要考虑的因素比较多样和复杂，并且在建筑行业结构设计中普遍采用的可靠度设计理论自身也有着一定的不足，所以给实际的研究与应用带来了些许限制条件，因而在进行理论研究与分析的同时，积累实践经验更为重要。
篇6
一、混凝土结构设计安全度的特征
通常情况下，建筑结构设计师设计建筑结构的终极目标是为了设计出结构合理、能够安全使用的建筑物，因此，混凝土结构设计的安全度主要包括安全性、适用性以及耐久性三个方面的特征。适用性、安全性及耐久性也是衡量一个建筑物的混凝土结构是否达到经久耐用和安全可靠的使用标准的基本标志，故统称为混凝土结构设计安全度。
1.混凝土结构设计的安全性特征结构设计安全性具体是指在正常使用的情况下，设计的建筑物混凝土结构能够承受必要的外在负荷作用，例如机械设备、结构自重、人流、家具、风雪以及气温变化等；在特殊情况下，设计的建筑物混凝土结构需要确保能够屹立不倒，例如：当遇到飓风、地震、火灾或者暴雨等突发状况时还能够保持结构稳定。
2.混凝土结构设计的适用性特征
结构设计适用性具体是指在正常使用的情况下，设计的建筑物混凝土结构能够有效发挥建筑物各个构件和各个系统所应有的使用功能。
3.混凝土结构设计的耐用性特征
结构设计耐用性具体是指在正常使用和日常维护的情况下，设计的建筑物混凝土结构能够安全使用足够长的年限。
二、加强混凝土结构设计中安全度的意义
建筑结构工程师设计建筑混凝土结构的目的就是赋予建筑混凝土结构一定的安全性能、牢固性能以及耐久性能，确保混凝土结构在规定的使用年限以内能够有效发挥其预定的各种使用功能。混凝土结构设计规范中所制定的各种计算公式和结构要求的出发点就是为了确保混凝土结构设计的安全度，因此，混凝土结构设计的安全度要求全面考虑经济、技术和政策等方面的因素。从经济的角度来看，混凝土结构设计的安全度直接体现了工程造价、投资风险以及维修费用等之间的关系，即若要增强结构设计的安全度，则必然会增加工程造价，但会相应降低投资风险和维修费用；反之，若结构设计的安全度较低，尽菅工程造价较低，但又会相应提高投资风险和维修费用。因此，合理的混凝土结构设计的安全度要求权衡工程造价和工程风险，并寻求两者间的最佳平衡点。从技术的角度来看，混凝土结构设计的安全度直接关乎选择的结构类型、力学模型以及设计概念等是否合理，需要全面考虑，切忌和多种材料直接等同处理。从政策的角度来看，选择合理的混凝土结构设计安全度不仅关乎人们的生命财产安全，甚至还会影响社会安全和政治稳定，导致国家的技术经济政策和基本经济基础发生改变。总而言之，制定和选择科学合理的混凝土结构设计安全度标准综合反映了国家的整体经济资源状况、施工设计技术水平、社会财富积累程度以及施工材料的质量水平等，意义深远。
三、我国混凝土结构设计中安全度的演变
我国建筑物的混凝土结构设计的安全度要求具体表现在设计的结构构件达到规定的安全性承载能力和建筑结构的整体牢固性两个方面。通过对现行的混凝土结构设计规范和老规范进行对比发现了以下几个方面的发展演变。
1.混凝土结构构件的承载能力
根据以往的观察和研究发现，通常影响混凝土结构设计安全性的两个主要因素是混凝土结构构件的承载能力和材料强度及荷载强度分项系数。材料强度分项系数具体是指在计算混凝土结构构件本身所固有的承载能力时，把结构构件的材料强度标准值和缩小系数相乘；而荷载强度分项系数具体是指在计算混凝土结构构件所能承受的荷载作用时，把结构构件的荷载标准值和放大系数相乘。表示系数的具体量值体现了在给定负荷标准的情况下混凝土结构构件的安全度。具体调整如下：（1)荷载方面的调整：风荷载的基本风压、地面粗糙度类别、风压高度变化系数、脉动增大系数以及脉动影响系数发生了改变；活载的具体内容也做了相应的调整。
(2)作用效应组合方面的调整：现行规范中增加了用永久荷载效应所控制的组合，还增加了永久荷载效应控制组合中的恒载分项系数的具体取值为1.35。（3)抗力方面的调整：材料的强度和分项系数都做了相应调整；板设计规范也发生了一定程度的改变；斜截面的具体承载能力设计要求也有些许调整。
2.混凝土结构的牢固性
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关键词：工业厂房；钢混凝土；结构设计
引言
钢-混凝土组合结构是基于钢结构和混凝土结构的发展而形成的一种结构优化形式。它是近年来出现的一种新型结构。将两种材料按一定的方式连接起来，将两种材料组合成一个整体，充分发挥钢的抗拉和混凝土抗压的特点，充分利用这两种材料各自的优点，大大的节省了钢筋和混凝土的材料，利用钢材与混凝土的有效结合，大大提高了混凝土的利用效率，施工方便，降低了工程成本，同时由于钢材具有较好的塑性，增强了结构的抗震性能。因此，受到工程界的欢迎，在工程中应用越来越广泛。钢-混凝土组合结构是当前工业厂房建设所采取的主要结构形式之一。根据以往工作经验，钢筋混凝土结构在使用的过程中容易受到环境等方面影响而出现钢筋锈涨开裂而导致的耐久性下降，影响厂房的使用寿命，造成安全事故，因此优化钢与混凝土组合结构设计是提高厂房质量，提高其使用寿命的重要举措。本文以某工业厂房建设为例，该工业厂房属于水泥选粉机车间，车间框架结构上装有多个电机，厂房噪音比较大，因此需要对钢与混凝土组合结构进行优化设计，以此保证厂房的整体质量。
1钢-混凝土组合结构的特点
1.1压型钢板混凝土组合板的特点
因为不需要模板安装和拆除工作，因此，施工过程中易燃模板导致的火灾现象也将大大减少；压型钢-混凝土组合板只要安装在重要场所，以减少混凝土收缩和温度的影响；压型钢板可作为混凝土结构的平坦顶棚屋面；安装完成后，不需要安装钢脚手架，施工人员可以把压型钢板作为一个安全的工作平台；压钢板之间波纹槽可以安装通信、电力等工程；可以缩短施工工期，同时也可以多项目同时建设；压型钢板不仅便于运输，而且储存方便，同时压钢-混凝土组合板的重量相对轻，减少了结构上部恒载和下部基础结构的资金投入。
1.2钢-混凝土组合梁的特点
钢-混凝土组合梁对比钢板梁，至少可减少20%的钢的使用，直接降低施工成本；钢-混凝土组合梁可以最大限度地利用钢筋和混凝土的材料性能；使截面梁的强度增加，减少梁的截面高度和建筑高度；减小冲击，提高抗疲劳性和耐冲击性；同时可加固梁的横向强度，避免负荷过大导致梁变形失稳；减少了模板使用量和施工支模的工序步骤，使得施工现场的工作更简单。
1.3型钢混凝土结构的特点
型钢混凝土结构，高强度、横截面积小、抗弯能力强，能更好的适用于高层建筑；抗震性能和延伸性良好；耐火性和耐久性比钢结构更好，同时可以节约钢材，降低成本；进而提高施工效率，减少施工工期。
2工业厂房钢筋混凝土框架结构设计体系分析
2.1支撑体系支撑体系
为水平钢框架和纵向设计框架。水平荷载分担柱间的有效支护。此种设计成本相对较低，但可能会对以后的使用产生影响。此种设计相对适用于横向短、纵向长的工厂。
2.2纯框架体系
纯框架体系设计是由钢框架构成，在两个方向上都没有柱间的支撑。框架体系不影响使用空间，但柱体不适于工字型柱体，使得用钢量会相应增加。
2.3钢架支撑体系
钢架支撑混合体系能有效地降低柱的纵向弯矩，但要求刚度大，要求楼板刚度大，不然无法充分发挥柱间支撑的作用。
3工业厂房钢筋混凝土框架结构设计要点
3.1各种荷载处理
最重要的是进行竖向荷载和水平荷载的处理，在设计中应综合考虑，以保证结构的稳定性和可靠性。重力的影响竖向荷载作用，钢筋混凝土结构需要同时抵抗水平荷载和竖向荷载，从而提高结构的稳定性和可靠性，并对结构起到较好的推动作用。竖向荷载虽然影响结构设计，但最关键的部位仍受水平荷载的影响，应引起足够的重视和重视。整体建筑结构的重力影响是跟室内的合适布局变化有一定的关系，所以进行结构设计时应综合考虑各方面影响因素，但室内布局对竖向荷载影响不大，大风、地震、冰雹等会对水平荷载产生较大影响，因此有必要在结构设计时对其进行综合考虑，以防止结构的稳定性和可靠性受到影响。
3.2结构变形设计
框架结构容易发生轴向变形，在整个设计过程中必须综合考虑，并注意工作中的细节处理。通常，框架边柱的轴压应力比中柱小，导致侧柱轴向变形较小。特别是在高层建筑中，这种情况会变得更加明显，如果不及时处理，可能会带来更严重的后果。为了防止这些情况的发生，有必要加强思想认识，加强处理工作，采取有效措施提高设计精度。从而促进二者的有效结合，减少边柱和中柱的轴向变形，保证结构的稳定性和可靠性。另外，减小侧移，有效地控制了侧向位移，保证了结构的稳定性。
3.3结构延性处理
在设计中，对立面和平面进行规则性的布置和处理，以尽量减少地震带来的不利影响，保证建筑结构的稳定性和可靠性。使建筑的质量和刚度均匀化，使结构合理。并且设计中采用精确的高度比，从而确保结构良好的延性，可以更好的承担水平荷载，加强对结构的有效保护，以防止结构的损伤和变形。同时要提高结构柱和墙体的设计水平，增强结构的刚度以及抗震性能，使其能够更好的保证结构的稳定运行。
3.4结构受力分析
重视结构受力分析，科学合理把握结构受力特征，然后采取有效的设计方案，促进设计水平提升。框架结构的受力情况不同，具有其显著的特点和优点。通常，上层的框架承受较大的剪力，框架不仅承受水平荷载，而且承受竖向荷载，确保结构的稳定性和可靠性，有效地满足了工作的实际需要。
3.5合理设计框架结构
根据以上的要求进行设计的前提下，为了进一步提升设计水平，我们还需要对进行施工的建筑进行了解，采取相应的办法，根据以往的惯例，我们常用直接与间接法，最后实现提高设计水平的目的。
3.5.1框架直接设计
为了更好地运行和提高效益，需要充分考虑结构的稳定性和可靠性，并对工业厂房的缺陷进行改进和弥补。比如，现场混凝土浇筑时，如果根据设计图纸来看需要更改浇筑的混凝土型号时，如果更换的混凝土强度要求达不到的话，则需要根据实际情况，改变构件尺寸，采取措施弥补，以保证构件的稳定性，有效提高管理能力。另外还有施工过程中，我们需要进行特殊的防火处理，使结构构件保持良好的完整性和安全性。这种设计方法对一般混凝土构件的处理具有良好的效果。
3.5.2框架结构间接设计
所谓间接设计就是利用预制件来模拟受力情况，然后根据压力的影响设计图纸。该方法能有效地解决问题，减少设计后的设计变更。用预应力水平拉杆设计混凝土受力构件。通过间接设计，可以对整个建筑进行压力测试，从而满足施工过程中的设计要求。这种设计方法能更好地提高设计水平，保证设计的规律性、刚度和延性要求。
4某厂房钢与混凝土组合结构设计
该厂房钢与混凝土组合结构主要包括：①横向框架。横向框架是整体厂房的主要承重结构体系，其需要承受各种外界负荷力的作用，保证厂房的整体结构稳定性，一般由柱、框架以及屋盖横梁等构成；②屋盖结构。屋盖结构主要是承担屋盖所带来的负载，例如横梁、托架等等；③支撑体系。支撑体系也是厂房的主要组成部分，其主要是防止厂房出现倾斜、垮塌等现象。因此该厂房的设计：
①荷载计算设计。由于该厂房的车间顶盖采取的是钢网架结构，安装通风的天窗，因此需要对荷载进行计算，以此确定具体的施工方案。荷载系数取用荷载风压的1.0，基本的风压为0.62kN/m2。荷载计算：屋顶盖部分：静载有彩钢和网架，是1.40kN/m2，活载为0.9kN/m2；吊车：最上层的吊车荷载主要对作用于柱上，其荷载为R=4289kN，R=2699kN，水平刹车力在97.9kN。第二层吊车的荷载为R=1360kN，R=965kN，水平刹车力在29.5kN。最低下层吊车荷载为R=989.5kN，R=356.7kN，水平刹车力在12.9kN；风荷载：基本的风压主要作用于柱的顶部，对其柱顶的荷载力为375kN，基本风压在0.62kN/m2，风荷载在两边的柱底压力为17.2kN/m和9.98kN/m；
②设缝问题设计。按照相关规定规范，钢筋混凝土现浇框架结构伸缩缝的最大间接为55m，钢筋混凝土剪力墙结构伸缩缝的最大间距为45m，根据工程的实际情况考虑，本设计方案选择不设缝的施工方案，但是由于混凝土存在收缩问题，因此在具体的结构设计时可以从厂房建筑的中部框架部位从基础顶面至屋面设置10m宽的后浇带。同时为了保证质量，还需要在钢框架子结构和混凝土墙体之间进行连接构造，具体可以通过连梁采用刚性连接或铰接。具体的施工策略为：调整结构施工顺序，先浇筑混凝土简体，然后安装钢框架；用刚性连接的钢框架梁柱节点；调整钢管柱的长度等方式进行；
③截面形式及计算。钢管混凝土组合柱结构的截面形式有3种：a.圆钢管混凝土结构；b.矩形钢管混凝土姐欧股；c.多边形钢管混凝土结构。在厂房建设中使用最广泛的就是矩形和圆形钢管混凝土组合柱。圆形钢管混凝土组合柱的强度和抗压性是最符合厂房建设的，所以在该厂房车间建设中使用的就是圆形钢管混凝土组合柱。对厂房框架进行计算时，实用的设计软件是中国建筑学院编制的STS软件，这个软件主要是基于CECS28B90计算刚-混凝土组合柱截面；
④柱脚设计。钢柱脚应使用密封板封闭，以减少立柱和地面压力。在本文案例中情况下，密封板和柱的连接处设有劲肋，以便能够更好的改善柱脚的受力。另外，采用双杯口插入式钢-混凝土组合柱，将混凝土浇注到杯口，有利于提高整体柱荷载；
⑤钢与混凝土组合结构的防火设计。常用的防火措施种类比较多，一般就是将构件利用保护材料进行包裹，以此延续构建的升温速度，为灭火提供时间。基于本工厂的工作环境，本次的设计具体选择的是膨胀型防火涂料保护法，此种方法能够消除传统发生火灾时产生的有毒气体的弊端。具体的设计是选择由有机树脂、发泡剂以及碳化剂等构成的厚度在5mm左右的涂料，一旦发生火灾时，该涂料就会膨胀，形成比原来还要厚几十倍的多孔碳质层，阻挡外部对内包构件的传热，便构件的耐火极限可达（0.5～1.5）h；
⑥剪力墙子结构体系延性设计。在钢框架一混凝土剪力墙混合结掏体系中，由剪力墙和剪力墙组成的筒体承担了85%以上的水平剪力，应保证混凝土墙体具有足够的延性，因此在连接处设置型钢柱，既能有效防止裂缝的出现或展开，又能方便钢结构的安装，减少钢柱与混凝土墙体之间的竖向变形差异产生的不利影响。设计时应考虑框架具有一定的抗剪承载能力，其值不宜小于带框墙总剪力的20%。同时剪力墙轴压比应根据结构的抗震设防等级确定。该厂房设计剪力墙轴压比控制值按规范要求应小于0.6，以保证其延性。
5工业厂房钢与混凝土组合结构设计的保障
实现对工业厂房与混凝土组织结构设计的优化必须要做好以下工作：①要把握基本的钢与混凝土组合设计原则，通过设计保证厂房使用寿命，强化对厂房的质量控制以及达到最优化的经济目标，也就是在设计的过程中要综合考虑建筑项目的全寿命期的成本和效益问题。只有把握上述的基本原则才能保证设计的方案具有价值；②提高工业设计人员的综合素质，提高他们的设计理念更新。钢与混凝土结构设计是新型的设计方案，也是当前工业设计较为常见的一种技术，因此需要设计人员要把握设计的关键问题，强化质量管理意识和安全意识；③加强施工管理。保证施工工序严格按照设计的要求进行，以此保证工业厂房的质量。
6结束语
钢-混凝土组合结构是一种新型结构，该结构充分了发挥钢材和混凝土两种材料优点，是一种复合结构，结构形式更为合理，受力性能更加优异。钢-混凝土组合结构以其承载力高、造价低、性价比高等优点得到了国内外专家的广泛认可。随着施工技术的不断改进，钢-混凝土组合结构逐步得到完善，大大拓宽了钢-混凝土组合结构在国内工程结构中的应用范围。本文通过对该厂房钢与混凝土结构的性能检测，通过设计提高了结构刚度，达到了良好的抗震效果，优化了建筑布局和空间的使用，更为重要是将降低了造价，提高了工厂的经济效益，提升了工厂厂房的使用寿命。
参考文献
[1]于强.型钢混凝土组合结构施工方法[J].山西建筑，2010（07）.
[2]陈晨.型钢混凝土组合结构节点施工要点[J].福建建设科技，2016（04）.
[3]周莉.工业厂房钢筋混凝土框架结构设计分析[J].山西建筑，2016（03）.
[4]张兵兵.工业厂房钢筋混凝土框架结构设计分析[J].建材与装饰，2017（04）.
[5]王元清，张宁，丁大益，等.钢框架结构的钢-混凝土组合加固法及其工程应用[J].四川建筑科学研究，2017（01）.
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《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。
参考文献：
[1]GB50010―2002混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2] GB50010―2010混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[3] 余颖，肖静，刘树博.数字信号处理课程教学改革的探索和实践[J].东华理工大学学报：社会科学版，2001，30（3）：294-296.
[4] 杨福来，郑颖佳，许邦莲，等.信息素养教育与信息检索课教学改革[J].东华理工大学学报：社会科学版，2011，30（2）：177-179.
[5] 涂海丽，黄国华.电子商务实践教学中存在的问题及对策[J].东华理工大学学报：社会科学版，2011，30（4）：391-394.
[6] 花榕，罗明标，刘云海，等.浅谈分析仪器设与改造课程的建设[J].东华理工大学学报：社会科学版，2011，30（3）：291-293.
[7] 徐有邻，周氐.混凝土结构设计规范理解与应用[M].北京：中国建筑工业出版，2002.
[8] 住房和城乡建设部执业资格注册中心组，施岚青编.注册结构工程师专业考试专题精讲――混凝土结构[M].北京：机械工业出版社，2012.
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）
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摘要：工业建筑混凝土框架结构设计在实际建筑工程设计应用中是比较广泛的，因此对于建筑结构设计人员而言不仅需要有较高的专业能力，还要有一定的创新思想，在实际的建筑设计中也要求有认真细致的态度，这样才能避免设计工作中容易出现的一些问题。本文针对工业建筑混凝土框架结构设计中的容易遇到的一些问题进行探析。
关键词：工业建筑；混凝土框架；结构设计；
引言：建筑业是促进经济发展的基础性行业，在很多时候发挥着拉动国民经济增长的作用。工业建筑混凝土框架结构设计在实际建筑工程设计应用的中是比较广泛的，它在整个建筑施工过程中发挥着基础性的作用。
一、 工业建筑混凝土框架结构设计概述
对于工业建筑的结构设计，不仅在工业建筑的功能结构以及类型、高度等方面需要满足一些较高的设计标准，而且需要在设计工作中有足够的细致与耐心，从而避免设计出现问题。简单说来，一般工业建筑混凝土框架的结构设计都离不开建筑工程的整体情况以及建筑所需高度；建筑工程进行建设中需要使用的钢材、混凝土等建筑材料；进行建主框架结构设计时需要遵守或达到的标准要求等，或者建筑工程所在地区对于相关工程的要求规范等，包括建筑工程的功能、类型以及结构质量等方面内容。除此之外，对于工业建筑工程中所使用的混凝土的选用情况、保护层厚度、以及相关使用图纸或者说明情况等，也需要在进行工业建筑混凝土框架整体结构设计时进行考虑。
对于工业建筑混凝土框架进行整体结构设计时需要注意的事项一般从混凝土工程的承载力、工程构件等方面来考虑。对于工业建筑混凝土框架结构工程中的混凝土的承载情况的考虑一般是从内部承载情况与外部承载情况两方面来考虑的，在进行混凝土工程的承载力计算时，一般要依照混凝土的建筑工程的负荷承载相关规范或者规定运用不同的标准系数值在不同的混凝土工程情况下进行计算，计算结果要根据不同情况进行整合，然后再根据计算出来的混凝土承载情况来选择混凝土构件的截面数值。对于混凝土工程的内力情况的控制也是需要通过对弯矩、扭矩、剪力、轴心压力及拉力等相关数据的参考计算得出的。对于工业建筑混凝土框架结构工程中混凝土构件工程方面的考虑主要是要注意混凝土构件的计算问题，混凝土工程构件的计算所得出的结构内力可以作为混凝土构件要求标准的一项，通过计算所得出的构件要求标准，来判断构建结构是不是达到要求。当然，对于计算出的构件数值不能满足相关要求的，可以同过对整体构件的结构或者截面的调整来实现标准。对于混凝土构建施工的设计则主要是根据混凝土构件内力的计算数值来设定混凝土构件结构的具体情况。
二、工业建筑混凝土框架的结构设计
工业建筑混凝土框架的结构设计其实主要就是通过对工业建筑中的主钢筋位置，梁柱受力钢筋，劲性柱、框架梁主筋锚固长度，主梁延伸梁、次梁等方面的具体设计来实现的。
在工业建筑钢筋混凝土框架结构工程施工中，难免会出现工业建筑中的钢筋混凝土框架梁一部分与框架柱出现重合，并且出现框架柱的边长和框架梁的截面宽相同，也就是经常说的钢筋混凝土框架梁受力主钢筋与框架柱受力主钢筋相冲突。在这种情况下对于钢筋混凝土框架梁和钢筋框架柱的受力柱钢筋的位置设计要在依照整体结构设计原则中对于框架梁与框架柱的设计要求的前提下，将框架梁的主受力钢筋从框架柱的内侧穿过，并且在框架梁靠近框架柱一边的四角处分别设置一根钢筋做为架立钢筋。
在进行钢筋混凝土框架梁中的节点钢筋，也就是钢筋混凝土框架柱主要受力钢筋设计时，应当首先考虑钢筋混凝土框架梁的边长，看它能不能够与钢筋混凝土框架柱连接起来，方法就是将钢筋混凝土的框架梁直接放到钢筋混凝土的框架柱上进行比较，如果结果是钢筋混凝土的框架梁不能与钢筋混凝土的框架柱连接到一起，就说明钢筋混凝土框架梁的主钢筋与钢筋混凝土框架柱的位置不正确，这时就需要再次对整个钢筋混凝土框架结构进行重新评估，依照相关规范标准严格设计，以此来保证钢筋混凝土框架梁箍筋的紧实完整。
钢筋混凝土框架结构中的框架梁主筋和劲性柱主筋的设计是整个框架结构设计中的重点。在实际的工业建筑结构设计中，由于受到各种条件与原因的限制，对于钢筋混凝土框架结构中的框架梁主筋和劲性柱主筋的设计都不能实现完美，与实际工程施工要求标准有一定的距离。因此在进行钢筋混凝土框架结构中的框架梁主筋和劲性柱主筋的设计时，一定要根据实际情况按照相关要求标准对于框架节点进行深化设计，既可以在设计中明确规定焊接同直径钢筋方法，也可以在钢筋断点部位使用直螺纹连接技术进行钢筋连接。
在钢筋混凝土框架结构中，次梁上层的钢筋一般都是在主梁钢筋的上面，但是主梁钢筋的延伸梁是在次梁钢筋的下面，这样对悬挑梁钢筋的保护层就形成一个负担。在过去的工业建筑结构设计中经常由于设计上的一些失误会出现这种不合理情况。所以在进行工业建筑钢筋混凝土框架结构设计时，一定要注意对悬挑构件钢筋的保护层厚度做好控制，考虑出现失误可能对整体结构造成的不利影响，努力避免不合理情况出现。
三、工业建筑混凝土框架结构设计中的注意事项
对于工业建筑混凝土框架结构的设计既要满足工程建筑的功能、特征以及类型等方面上的要求，还要符合一些地方上的相关规定，因此在进行结构设计时，不免要注意避免一些不合理或者违反规定的设计出现。这里要说的工业建筑混凝土框架结构设计的注意事项主要就是建筑抗震功能以及结构等方面设计要点。
对于建筑防震功能在进行建筑结构设计时，要根据建筑防震相关指数，通过合理的计算方式进行计算设计，除此之外，工业建筑的结构布置以及楼盖对建筑防震功能的设计也有一定的影响。在工业建筑混凝土框架结构设计的框架梁或者框架柱的混凝土使用等级设计方面，可以使用同一级的混凝土进行施工建设；对于建筑长度方面的设计最好使建筑长度满足伸缩缝的宽度；对于施工建设中容易出现的框架梁截面问题，在设计中要根据实际情况对构件的最小配筋率进行验算；对于框架结构设计中电梯井壁方面的设计，施工最好使用粘土砖进行砌筑；框架量需要采用井字型梁时，最好能够让框架梁的重量比板重；结构设计中如果出现框架柱为框架梁托柱情况，不能直接锚入顶层梁，要按照承载能力重新设计托梁；当存在建筑结构布局无规律时，对于建筑结构的设计也要根据布局进行合理的设计，但可以采取措施对结构重新安排。
四、结束语
对于工业建筑钢筋混凝土框架结构的设计既要遵存相关规范规定进行合理设计，也要结合建筑实际情况进行灵活改动。总之，它不仅需要设计人员有过硬的专业知识，还需要有一定的创新精神才行。
参考文献：
[1]荆雷.现代工业建筑混凝土框架结构的设计[J].内蒙古科技与经济.2008（10）.
[2]刘婷.浅析现代工业建筑混凝土框架的设计探讨[J].城市建设理论研究.2011（26）.
[3]吴晓玮，于长海，潘琦，卢大庆.鄞州银行办公楼结构设计[J].工业建筑.2005（6）.
[4]李永国.某混凝土框架房屋增层扩建结构设计[J].工业建筑.2010（7）.
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【关键词】超长混凝土结构；设计；温度应力；结构应力
在城市化进程不断推进的过程中，城市中的超高层建筑越来越多。高层建筑相对于普通建筑具有更高的建筑设计要求，特别是混凝土结构设计方面，将直接关系到建筑工程质量和使用寿命，施工单位应当给予充分的重视。
一.超长混凝土结构裂缝产生原因和特点
（一）裂缝产生的原因
混凝土的硬化通常会伴随收缩反映，温度改变时则会产生热胀冷缩效应，在外界环境约束这两种变化的条件下，就会有温度应力和收缩应力产生于混凝土内部。混凝土会在温度应力和收缩应力超过混凝土结构的最大抗拉力时产生温度裂缝和收缩裂缝。
（二）形成裂缝特点
实践中超长混凝土结构裂缝的产生特点包括：收缩和温度变形共同作用产生该裂缝，温度裂缝和收缩裂缝两种裂缝的组合是其主要分布。随着时间的推移，由环境温度和湿度变化产生的裂缝在开裂和危险程度上较单一的温度或收缩裂缝严重；以收缩变形为主的收缩裂缝、为温度变形为主的温度裂缝是依据实际工程中超长混凝土结构裂缝出现的时间、发展变化、分布形态、尺寸特征对裂缝的两种分类；板、梁裂缝通常具有不同的特征和形态。
二.后浇带设计
（一）后浇带定义
在现浇整体式钢筋混凝土结构中留存于施工期间的临时性的带形缝就是后浇带，在主体结构完成后会用混凝土补齐。高层主楼与底层裙房的差异沉降、钢筋混凝土的收缩变形和温度应力问题通过整体结构施工中的后浇带得到有效解决，这种情况下无需设置永久变形缝[1]。
（二）后浇带工作原理
混凝土早期收缩量大是后浇带施工的主要依据，通过释放早期混凝土的收缩应力，实现降低以收缩为主的结构变形的目的。每隔30～40米设一道是后浇带的常规做法，几个厘米的宽度就能满足理论上的设计要求，但是为了防止应力集中的问题，通常将宽度控制在70～100厘米。通常情况下后浇带出的钢筋不会在附加力作用下发生断裂，但有时会断开钢筋，进而达到便于清理巢毛或者释放更多应力的目的。
（三）后浇带具体设计
第一，间距。根据我国相关设计规范要求，应当根据建筑物具体长度、气候环境将间距控制在30～40米之间。第二，位置。对于受力较小部位或小跨梁开间，通常在梁跨出三分之一处设置；在布置平面过程中应当平行于后浇带布置梁；结合实际情况可曲折通过平面。第三，宽度。我国设计规范要求，应当结合钢筋错开搭接要求将预留宽度设定为800～1000mm之间。第四，钢筋。现阶段有两种做法应用于后浇带内梁纵向钢筋处理：其一是断开梁板钢筋后再进行搭接，其二是在板钢筋断开，梁钢筋直通不断的情况下进行搭接。第五，浇筑时间。根据我国设计规范要求，应当在钢筋搭接完毕后两个月后进行浇筑，并应当将温度控制在主体混凝土浇筑温度以下。
三.膨胀加强带设计
（一）膨胀加强带原理
通过在后浇带内采用比浇筑混凝土高一个等级的膨胀混凝土增加混凝土密实度，进而形成对混凝土结构开裂破坏进行有效预防的目的是膨胀加强带的主要原理。将膨胀加强带设置于钢筋混凝土超长结构中，不仅避免了房屋结构安全受到温度变化和混凝土收缩的影响，还能通过工区的合理划分提升施工生产效率。
（二）膨胀加强带特点和设计
混凝土在设置膨胀加强带的情况下能够实现连续浇筑施工，并免除了后浇带的清理和钢筋加固连接等工序，施工成本在一定程度上得到节约。同时结构自防水在膨胀加强带中得到实现，通过取消外防水措施不但实现了经济效益的提升，还避免了后浇带填缝不好产生的渗漏隐患[2]。
四.补偿混凝土设计
在自由收缩的情况下混凝土通常不会产生裂缝，当存在钢筋或相邻部位的约束时混凝土会产生裂缝。补偿收缩混凝土会产生湿度膨胀，由于混凝土的膨胀受到钢筋的限制作用，钢筋也会受到混凝土的拉应力，相应的压应力就会产生于混凝土中。
根据“以抗为主”的设计原则，补偿混凝土硬化过程中的干缩和冷缩是膨胀剂的主要功能。在补偿收缩混凝土在硬化过程产生膨胀作用下，少量预压应力在产生于结构中，这样混凝土硬化过程中产生的温度和收缩拉应力就会得到补偿，进而有效防止裂缝的产生。通常情况下混凝土中微膨胀剂含量为5%～10%之间时，就会产生补偿收缩混凝土的微膨胀。与水泥中的组分发生反应生成钙矾石是膨胀剂的作用原理，混凝土中的一部分自由水变化中会转变为结晶水，通过在混凝土中形成固体形式实现促进混凝土膨胀的目的，混凝土的高抗裂性和不透水性在钢筋的约束作用下产生形成。由于膨胀混凝土具有较高的抗裂性，可以增大先浇混凝土分块尺寸，进而实现减少后浇带数量的目的。
五.预应力混凝土设计
引起超长混凝土结构开裂的主要原因是结构子收缩产生次拉应力。如果可将将预压应力施加于结构中，部分收缩次拉应力就能够平衡多抵消，进而有效预防混凝土结构开裂。现阶段采用的重要手段之一就是无粘结预应力技术，它具有强度高、张拉锚固方便、布置灵活的优势。在该方法中预应力传递和温度应力一样，都会受到柱子等竖向构件的约束。温度应力的分布会和该方法的分布特点发生冲突，为了将尽可能大的预压应力建立与结构中，应当根据以下要求处理预应力筋的布置和施工：对后浇带划分筋区段和张拉区段进行合理设置；分段张拉，从中间到两端。
结语：
通过以上内容可知，超长混凝土结构设计是超高层建筑建设的关键环节，是决定建筑工程建设水平的关键因素。施工企业应当充分重视超长混凝土结构设计工作，通过设计水平的不断提升促进工程整体建设水平提升。
参考文献：