混凝土结构设计规范范文

导语：如何才能写好一篇混凝土结构设计规范，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：规范修订；理解应用

中图分类号：TU318文献标识码： A 文章编号：

1 理解混凝土规范的必要性

随着结构理论的发展和工程实践的深入，《混凝土结构设计规范》不断地修订、完善。规范不是单纯的技术性文件，它还具有一定的社会性，受制于当代社会的经济条件和技术水平，需充分考虑施工工艺和设计习惯，以具备可操作性。规范只在条文说明中才有一些作为依据的简单理论性解释，必须充分理解结构理论和工程背景，才能根据具体情况做好设计，否则只能死抠着规范条例进行拼凑式设计。

2 对规范修订的理解

2.1 修订背景

混凝土结构需要消耗大量的钢筋和水泥，从而消耗大量资源和能源，并造成环境污染，迫切地需要提高材料的强度和性能；近年来天灾人祸不断，人类对结构的安全度要求显著增加，迫切地需要提高结构的抗灾害能力；为可持续性发展，迫切地需要提高混凝土耐久性；而大量的现有混凝土结构增加其使用率，迫切地需要进行结构再设计。

根据上述情况，修订的内容强调：从截面计算到结构设计；提高结构的抗灾害能力；耐久性及既有结构的再设计；调整结构的安全度设置水平；采用高强―高性能材料。

2.2 材料的提高

我国建筑事业发展迅速，随着建筑更高、更大、更轻，对建筑材料的要求也更高，作为建筑主要的结构形式―混凝土结构，混凝土和钢筋要求轻质高强、耐久性更好。

2.2.1 混凝土

规范修订提高了混凝土强度等级下限，除素混凝土可以用C15外，均采用C20及以上强度等级的混凝土。采用400MPa及以上高强钢筋的构件，混凝土强度等级不应低于C25。承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不应低于C30。对于预应力构件的混凝土，强度不应低于C30。采用高强预应力钢筋时不宜低于C40。常用受力构件的混凝土强度等级，对受弯构件提高1级，对受压构件提高2级。这种提高混凝土的方式并不是提高最高强度（C80），而是将常用混凝土等级大范围提高1～2个等级，比较经济。

高强混凝土脆性大，造价亦贵，可以考虑发展约束混凝土，多轴应力状态下的混凝土强度能有效提高，且延性显著增加。在柱端、梁端等受力大的部位，尤其是受压的立柱或局部受压区域，利用连续、封闭、密集的箍筋，使混凝土成为约束混凝土，能有效的提高构件的承载力和延性。

2.2.2 钢筋

规范修订提高了钢筋强度，普通钢筋有HPB300、HRB335、HRBF335、HRB400、HRBF400、RRB400、HRB500、HRBF500。HPB300是低碳钢筋，强度较低，但延性好。HRB是合金钢筋，强度高，延性、焊接性能、机械连接适应性、施工适应性都很优越，但价格比较高，可用于结构的关键受力部位及延性要求较高的部位。HRBF是细控轧晶粒钢筋，强度高，延性较好，但焊接性能及施工适应性较差，可用于一般受力钢筋。

为解决密集配筋的问题，可采用并筋，以便设计与施工。

2.3 设计理念的完善

以往规范中结构分析采用线弹性分析，这种分析方法以结构力学为基础，有局限性，对于现代高度高、跨度大的复杂结构不适用。随着计算机处理数据能力的快速提升，非线性分析方法在新规范中得以采用，弹塑性分析、塑性极限分析等方法更趋完善，间接作用分析、结构试验分析也填补了结构分析空缺。

弹性分析法适用于一般混凝土结构在正常使用极限状态下和承载能力极限状态下作用效应分析。因其简单、实用，使设计偏于安全，仍是一种普遍适用常规结构的基本方法。塑性内力重分布法对屈服截面进行了调幅计算，适用于连续梁板计算，要求采用延性好的钢筋，可简化设计和节约材料，充分发挥构件抗力潜力。弹塑性分析法适用于大型、重要、复杂的混凝土工程，先设定好结构的形状、尺寸、边界条件、材料性能和配筋等，后进行分析计算。规范只对分析方法做了原则性的规定，因此，需根据工程实际情况建模、合理简化假定等。塑性极限分析法适用于周边有梁或墙支承的双向板计算，要求有足够的塑性变形能力。间接作用分析法适用于一些如大体积混凝土、超长结构会产生严重裂缝的体量大、形状复杂、功能多的结构，由于引起间接作用的因素太多，规律也不明显，因此规范只能给出一般原则。试验分析是复核计算结果、验证假设模型的重要手段，不规则或受力复杂的结构可采用这种方法。

2.4 计算方法与构造措施改进

2.4.1 计算方法

混凝土构件的正截面承载力、斜截面承载力、抗扭承载力、抗冲切承载力、裂缝宽度验算等在规范中从计算模型、计算公式、计算参数等都有所变化，同时也引入了协调扭转等概念。

对需考虑自身挠曲引起的弯矩增大的二阶效应的受压构件的计算方法进行了修订，与结构侧移引起的二阶效应加以区分。受剪承载力的计算公式混凝土项系数统一表达，不再过于繁琐；箍筋抗剪承载力计算值降低，使得需要增加配箍量，可以提高结构安全储备。为发掘抗冲切承载力，计算公式中的抗力项系数增大。构件的裂缝控制要按荷载准永久组合进行验算，降低了荷载效应及裂缝宽度的计算值；同时调低公式中构件受力特征系数，将裂缝宽度计算值减小10%以上，缓和了由于使用高强钢筋引起构件挠度增加、裂缝变宽的问题。

2.4.2 构造措施

构造设计是结构设计的核心部分之一，好的构造措施能保证结构安全，规范修订了基本构造要求及各种构件构造措施，总的趋势是增加钢筋的用量。

规范修订中，放松对伸缩缝最大间距控制，增加控制缝来解决间接裂缝引起的不良后果。比如在墙容易产生收缩裂缝的部位，故意设置成薄弱截面，引导裂缝在此发生，预埋止水带，并用建筑装饰消除裂缝的观感。对钢筋的保护层厚度适当增大，增加了钢筋耐久性。为合理控制钢筋锚固长度，完善锚固修正系数及连乘原则，推广机械锚固方法。受压构件的最小配筋率稍有增加，使结构更加安全。改进板、梁、墙、叠合构件的构造要求，完善各种构件的构造设计。

3 规范修订的局限性

任何一本规范都不能完全指导和解决工程中的所有问题，现行规范能适用于大部分工程，但仍有局限性，这种局限性可由理论研究预见，也可能在后面的实施过程中逐渐体现出来，我们要做的不是否定而是改进，并找到应对方法。

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Abstract: Enhances the structure the safety performance to need from the structure shaping, the structure structure, the structural arrangement, the choice of material and so on many aspects to make diligently, by superstructure's integrity, the ductility and the durability, enhances disaster of its protection mishap and prevents the collapse, is ability which specially the resistance collapses continuously. To the concrete structure design degree of security and the standard revision, proposed own opinion.

关键词:混凝土结构设计规范可靠度设计

key words: Concrete structure design standard reliability designs

对于混凝土结构设计规范中的安全度设置水平,最早源于从事高强混凝土结构科研和推广应用工作中的感受。用现行规范设计C50～C60级高强混凝土结构,其安全储备比普通强度的混凝土还要低,给推广造成困难和阻力,何况一项新技术的开始应用会存在经验不足等问题,更需要有较为宽松的安全度环境;过低的安全度难免捉襟见肘,对新技术推广不利。我国规范安全度与国外的差别已有不少资料作过报道,现在再看我国规范安全度从解放后的演变,以受弯构件为例,将安全度统一折算成解放初期按破损阶段设计方法时的总安全系数K,则在最早的东北人民政府设计规程中K等于2.0;后改为与当时的苏联规范相同即1.8,但钢材强度取值仍低于苏联;约在1956年后,按三系数极限状态方法的苏联规范设计,K降到约1.55～1.6,1965年我国颁布的BJG21-66规范与此相同;1974年颁布TJ10-74规范,受弯构件K值又略有降低;1989年颁布的现行规范,K值大体保持在1965年规范的水平。

横向比较各国规范以及竖向纵观我国规范的演变,可以深切体会到规范作为上层建筑,必然反映时代社会经济的特色和需要。在这次规范修订中,除了必需从专业的技术角度对安全度作细致分析外,如何从社会经济的角度进行深入探讨可能更为重要。

规范和标准如何从短缺型计划经济影响下走出来,使之更好地为社会主义市场经济基础服务,这是本次规范修订不同于以往历次修订的主要区别,理应作为本次修订中首要考虑的问题。随便举例来说,我们对普通公寓住宅的层高标准作了限制,在北京地区规定为2.7m(净空仅2.55m),也不准设计人员或用户提高房屋抗震设防等级,这些限制是否反映了过去短缺经济年代的特色?短缺经济的主要倾向是竭尽全力去约束消费和限制投资,并伴以过多的行政干预来加以保证。过去讲节约,偏重于初期一次性投资和用料的节省,较少顾及长期和整体效益,更少考虑用户的利益和要求;设计规范的低安全度和某些荷载标准值的过低取值,也是短缺经济造成的。在今天的市场经济体制下,如果只需花相对较少的钱,换得更为结实耐久的房子住,应属合理消费受到鼓励,为此而必须多花一些钢材也属于合理使用,说不上有违节约原则。安全度的设置本来就是用来对付比较意外的情况,低安全度的房子尽管在一般情况下安全可靠,但是抵御外界不确定性作用的能力相对较弱。房子结实些,寿命长些,符合国家提高人民生活质量的要求;万一发生不测地震,可以减少生命财产损失;再说这种合理消费并不要政府掏钱,而且合理的多用些钢材、水泥又能促进生产发展,从眼前讲,还多少能缓解通货紧缩的困难。这些说法从短缺经济的立场上看是格格不入的,但符合眼前和长远利益以及市场经济的需要。

提出要大幅度提高设计安全度,无非是基于客观形势变化和对现行安全度进行初步分析比较后的一种宏观的定性估计。究竟需要提高多少,则需经过课题立项研究才能确定。对于规范修订组这次提出的设计可靠度改进意见,总的趋势是往高处调,对此我表示拥护;虽然幅度不够大。我国幅员广阔,各地经济发展很不平衡,象京、沪、穗等国际性大都市,建筑结构的安全度应高些,经济不发达的边缘地区允许适当低些。将可靠度设计理论用于设计规范,不论在学术或工程界一直有分歧意见。我倾向于多安全系数的极限状态设计法,因为其中对安全度的表示比较灵活又易于理解,而且在确定各项安全系数时并不排斥利用可靠度理论手段进行分析对比,然后再综合考虑其它因素加以修正。

由于现行建筑结构设计规范业已采用了可靠度设计理论,其在规范中的计算表达形式又与多安全系数方法相似,在实用上姑且将它理解为多安全系数也并无不可。在这种情况下,我赞成承认现实,在这次修订中还是保留现有的设计方法体系为好。可靠度理论对于不同类型工程结构的适用程度肯定会有很大差别,用于混凝土建筑结构尚没有解决不了的大问题,所以不宜再变。结构安全度需要考虑的因素过于综合,尤其是规范中的结构安全度,它不同于某个具体工程,需要考虑和照顾的方面更多,包括非技术性的社会经济因素、政策因素等等。可靠度设计理论有其先进的一面,也有其不足之处;可靠度理论也有某些假定和约束条件,会有意或无意地省略某些本应考虑而用这一理论又难以处理的一些因素。技术科学理论一般擅长于分析,而规范安全度的设定除了要用分析外更需要综合,因此经验和判断更为重要。

参考文献:

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1何谓建筑结构设计安全度

众所周知，建筑结构设计的最终目标是实现“三性”：（1）安全性。在正常使用条件下能承受可能出现的各种外荷载作用（如：自重、机械设备、家具、人流以及风雪、气温变化等）；在特殊情况下（如：地震、火灾、飓风等）仍能保持建筑物整体稳定、不倒塌。（2）适用性：在正常使用情况下具有良好的工作性能，即能正常发挥建筑物各分部的使用功能。（3）耐久性：在正常使用和维护条件下具有足够长的安全使用寿命（设计使用年限）。上述安全性、适用性、耐久性综合起来，就是衡量建筑结构是否安全可靠的基本标志，称为建筑结构的安全性。在建筑结构设计中用来度量结构安全性、适用性和耐久性的指标就叫安全度。

2不同的历史时期有不同的设计理论和设计方法，而不同的设计方法有不同的安全度表示法

20世纪50年代以来，我国建筑结构设计方法历经容许应力设计法、破坏阶段设计法、极限状态设计法和概率极限状态设计法四个阶段；在结构设计规范中，则分别以安全系数、分项系数和可靠性指标来表示容许应力设计法、破坏阶段设计法、极限状态设计法和概率极限状态设计法的安全度。其实，建筑结构安全度（又叫可靠度）还与其它一些因素有关，例如：结构的构造规定、荷载标准值与材料强度标准值、结构内力分析的精确度和构件承载力计算公式等。建筑结构可靠度（安全度）理论是分析建筑结构安全性的一种有效手段。我国早已颁布、实施了建筑结构设计统一标准，要求结构设计时，按可靠度理论进行设计。可靠度理论用失效概率来度量结构的可靠性，通过将结构自身的抗力和外荷载的作用效应相互独立，将随机过程化成随机变量，并以经验数据作为校准点，成功地将这一理论应用到建筑结构设计规范中。但由于这一理论尚不完善，在具体设计时还应结合工程实际，灵活应用。

3结构工程师应恰当地确定结构设计安全度

从某种意义上讲，建筑结构设计安全度的高低，应当是某个历史阶段国家或地区经济和资源状况、财富积累多寡以及设计和施工技术水平高低、所用建筑材料质量优劣的综合反映，需要以概率论和统计学理论为基础，参照成功的经验数据，经综合考虑后才能确定。但在实际结构设计中往往更多地依靠结构选型、结构工程师的实践经验、当时的施工技术水平、建筑材料质量优劣状况等进行综合考虑，很少去考虑建设地点的经济发展水平和资源状况，因此，常会出现安全系数偏高从而导致建筑物造价偏高，使某些经济欠发达地区财力难以承受的现象。从全国来看，由于我国目前施工技术平均水平还不高，建筑材料质量参差不齐，各地区经济发展程度相差较大，现行混凝土结构设计规范中所确定的结构安全度虽稍偏高些，但尚能适应实际工程需要。随着国家经济实力的增强、施工技术的不断提高、新材料新工艺的推广应用、大跨度大空间结构越来越多，还可以将现行结构设计安全度适当提高一些，以确保“百年大计，质量第一”。因为，与国际上通行的工程结构质量标准相比，我国混凝土结构设计规范中规定的结构安全度还是相对偏低的，原因是结构计算时所采用的荷载标准值比国外的低，而材料强度标准值却比国外的高，再加上对结构构件之间的构造要求又比国外的构造要求低很多，所以，按现行混凝土结构设计规范中规定的结构安全度设计的结构构件，还是偏于不安全的。

4关于结构构件的耐久性问题

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关键词：混凝土结构设计；承载力；配筋比例

中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：

一、混凝土结构设计基本要求

1、遵守设计规范要求 混凝土结构设计师在对建筑结构进行设计过程中，首先，应该做到按国家与地方有关结构设计法规、规程、规范以及设计标准中规定要求执行。尽管目前我国各行业混凝土结构设计规范，在设计理论方面还不是很统一，但是混凝土建筑结构设计通常参考规范有《混凝土结构设计规范》、《高层建筑混凝土结构技术规程》、《建筑结构荷载规范》、《建筑地基基础设计规范》、《建筑抗震设计规范》等等，在结构设计时，结构工程师应遵守这些规范为最基本原则来进行混凝土结构设计。

2、考虑现场施工材料质量 为能够满足混凝土结构功能殊性能要求，再设计时应充分考虑到现场施工材料资料，混凝土结构材料质量与现场所用水泥品种与粗骨料粒径大小有直接关系。因此，设计者还应了解施工工艺，机械设备使用情况，对水泥性能与凝结时间要求等因素，在施工现场决定选用外加剂以及其参入数量都应该了解。

二、常见混凝土结构设计问题以及解决方案

1、在结构计算与分析阶段常见的问题 目前，在混凝土结构计算与分析阶段，如何高效地、准确地对工程进行内力分析，同时按照规范要求进行结构设计与处理，这是决定工程结构设计质量优劣的关键。因此，混凝土结构设计者，应该对这一阶段常见问题，必须清晰认识。 在结构总体设计阶段，经常受到困扰的是对设计结构整体计算软件如何选择的问题。不同软件采用计算数学模型不同，所以不同软件计算最终计算结果也有所不同。虽然结果差别较小，但是对结构设计标准与规范却有很大影响。现在比较流行结构计算软件并不少，SATWE、TBSA、TAT、ETABS、SAP等都有其各自特点。然而，设计师在选择软件时要么只单一考虑设计模型特点，而忽视设计结构类型，要么只考虑结构类型而忽视对结构设计计算软件本身分析，所以导致在结构总体设计计算阶段，设计结构的工程就出现很多问题。 对于结构设计师，应该考虑到一个科学合理计算软件，绝对不仅仅取决于软件系统本身优越与否，还应该分析这种计算软件是否与设计结构类型相适应。因此，结构设计工程师必须做到，对各个结构设计计算软件数学模型特点进行分析、对比与系统研究，熟悉结构设计类型，从而进行科学合理选择计算软件。

2、地基与基础设计存在的问题 1）在设计时缺少工程实地勘察报告或者临近建筑勘察报告；对基础设计必须按照“勘察——设计——施工”流程进行，要坚决杜绝缺少地质勘察报告，而进行设计情况。如果地质勘查不够细致、全面、内容模糊情况时，设计单位必须告知建设单位同时要求勘察单位重新勘察或者进行补勘。 2）未考虑地基变形影响；有很多混凝土结构设计都未对处理后地基进行变形验算，而根据有关规定，当结构设计等级为甲或乙级时，应按照地基变形进行设计；当为丙级时，如采取地基处理，应按照《建筑地基基础设计规范》相关规定进行；而对地基处理后情况，必须进行变形验算。 3）下卧层验算中问题 在计算下卧层顶地基承载力时，只能进行深度修正，修正系数应根据土层来决定。当扩散角所取数值满足有关规范中规定时，可直接采用；当不满足时可根据规范附录中，平均应力系数来进行计算。对复合地基来说.选取承载力较高土层来作持力层，而当软弱下卧层时，必须对承载力进行验算；如果是软弱下卧层控制承载力，那么说明持力层需要进行调整。

3、上部混凝土结构设计过程中存在问题 1）框架柱；在设计计算时，切勿忽视角柱，必须要对角柱自行定义。如出现未进行定义，而实际配筋率又满足计算结果，那么在实际施工中就会出现配筋率无法满足最小配筋率问题。作为短柱来说，在一级抗震设计时，沿着短柱全高箍筋间距应小于纵筋直径6倍。框架柱程序可以进行自行判定。这种框架柱不可以进行直接替换，不同强度箍筋应满足不同结果。 2）框架梁：框架梁计算是容易出现实际配筋大于计算结果情况，主要原因有：绘图时只标注支座一侧配筋；当配筋率大于2%时，箍筋并没有随着支座处配筋增加而增大；跨中配筋与支座配筋比例超出正常范围。同时还应注意各抗震等级下，纵筋直径的要求以及穿过中柱及剪力墙的纵筋直径。 3）连梁：在地震作用下，为保证剪力墙不发生剪切破坏，即墙肢与连梁满足“强剪弱弯”的原则降低连梁弯矩设计值，使部分连梁先于墙肢出现弯曲屈服，降低连梁屈服弯矩的同时也降低了连梁的剪压比，可改善连梁的延性性能。一般控制连梁折减系数在0.5~1之间，抗震设防烈度越高，延性要求越高，设防水准要求越高，就可以折减多一些。这样才能够保证连粱在正常使用下不现开裂、屈服等问题。当连梁跨高比不大于2.5时，要注意不要把墙体水平分布筋当做连梁腰筋来计算，否则会出现连梁的腰筋配筋率不满足标准情况。 4）框支剪力墙；在结构设计中应该重点考虑转换层，因为转换层是整个框支剪力墙中比较薄弱楼层结构，在相关计算时，应根据相关规定将其地震剪力乘以增大系数来计算相关参数。框支柱、框支梁的纵筋各项系数都应满足有关规定的要求。

4、混凝土结构设计中其他问题 1）各专业间配合：由于专业分工发展，一个结构设计团队由各个不同领域专业人才构成，整个项目从设计到施工也是由很多不同团队负责，因此，专业间配合问题显得尤为突出。混凝土结构设计与施工组织之间，涉及到结构设计与施工技术之间衔接与配合。配合得好坏直接关系到整个项目的质量，甚至整个设计理念与风格。结构专业设计人员不可只专注于设计，而忽视配合施工工艺技术，否则就会出现很多大的问题。 2）混凝土设计耐久性：混凝土结构功能有三方面内容：适用性、安全性、耐久性，目前，混凝土结构设计在适用性与安全性方面研究较深入，设计方法相对明确，因此，混凝土结构设计在这两方面做得比较好。结构耐久性方面研究还不是很成熟，在实际操作中也存在很多问题。混凝土结构因耐久性不足而失效的现象已经屡见不鲜，为正常使用，必需进行维护，而这样所付出维护费用是非常高昂的。影响混凝土结构耐久性因素主要有内部与外部两个方面。再结构设计时应该区别进行考虑。这真对不同结构功能需要，考虑避免降低结构耐久性的影响因素。这样设计出来的混凝土结构才是最科学，最合理的。

结语 混凝土结构设计本身是个长期、循环、复杂兼具深度和广度的专业。对于企业来说讲究的是效率和效益，因此，目前混凝土结构设计问题产生的主要原因在于设计时间短、设计任务大而重。混凝土结构设计质量密切关系到人民生命财产安全，责任重大。因此，我们必须从根本做起，做好混凝土结构设计，总结设计经验不断改进设计理念，设计时充分考虑各种因素影响，来保证整个工程质量。以上仅仅是笔者的一些浅薄认识，只有不断地学习、对实践经验不断进行总结才能做出较好的作品

参考文献

[1] 周克荣等编著.混凝土结构设计[M].同济大学出版社.2001.8.

[2] 贾慧麟.混凝土结构的耐久性[J].华章,2011（05）：47-47.

[3] 王刚.混凝土结构设计探讨[J]才智,2011（25）：85-86.

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收稿日期：2013-02-16

基金项目：重庆市科技攻关项目（CSTC，2010AC4031）和后勤工程学院教学改革研究项目（2011年）

作者简介：曾祥蓉（1970-），女，后勤工程学院军事土木工程系副教授，硕士，主要从事结构工程教学及建筑物鉴定与加固研究，（E-mail）。

摘要：在混凝土结构设计原理课程教学中，通过加强对基本概念的理解、加强对设计规范的学习、加强对构造措施的掌握、加强对重点章节的讲解、加强实践环节的落实和将实体模型引入教学实践、将工程案例引入教学实践、将科研活动引入教学实践，即“五加强”、“三引入”，能有效提高混凝土结构设计原理课程教学质量，培养学生的科研能力、实践能力和创新能力。

关键词：教学实践；教学质量；工程案例；土木工程专业

中图分类号：TV3-4；G423.07 文献标志码：A 文章编号：1005-2909（2013）03-0109-03 混凝土结构设计原理是土木工程专业基础课的一门重要必修课程，起着为学生后续的专业课学习、毕业设计以及毕业后从事混凝土结构设计、科研、施工等工作打下必要基础的作用，该课程在土木工程专业教学中具有重要的地位。混凝土结构设计原理课程有以下一些特点：一是该课程内容涉及两种建筑材料：钢筋和混凝土，它们的物理力学性能完全不同，钢筋是单一、弹性、匀质、连续的材料，混凝土是非均匀、非线性的材料，钢筋混凝土构件的受力过程较复杂。二是混凝土结构设计原理课程涉及受弯、受压、受拉、受扭构件的设计，无论是材料强度等级的选择，还是截面尺寸的确定以及钢筋的配置，其答案都不是唯一的，这与数学、力学等课程有着很大的区别。三是混凝土结构设计原理课程研究各种构件的性能、截面设计及构造措施，其理论大多建立在试验研究的基础上，并需要借助工程实践来验证。因此，混凝土结构设计原理课程教学内容具有概念多、假定多、公式多、系数多、构造多的特点。这些特点给学生学习该课程带来了一定的难度。笔者多年从事混凝土结构设计原理课程的教学，对如何提高该课程教学质量进行了一定的探索。在教学实践中，通过加强对基本概念的理解、加强对设计规范的学习、加强对构造措施的掌握、加强对重点章节的讲解、加强实践环节的落实和将实体模型引入教学实践、将工程案例引入教学实践、将科研活动引入教学实践，即“五加强”、“三引入”，有效地提高了学生的科研能力、实践能力和创新能力。

一、加强对基本概念的理解

混凝土结构设计原理课程教学应重视学生对结构理论基本概念的理解，比如徐变、塑性铰等。只有正确理解了概念，才能灵活运用基本理论。而公式大多是在试验和基本假定的基础上建立起来的，并且公式的计算可以借助计算机软件进行电算。因此在教学过程中不要拘泥于精确的公式推导和计算结果，但一定要让学生把公式中的每个系数理解清楚，并要求学生学会手算，而不能依赖计算机，以加强学生对基本概念的理解。

二、加强对设计规范的学习

混凝土结构设计原理课程涉及的主要规范是《混凝土结构设计规范》。笔者在教学工作中先后经历了该规范的三次调整，使用了该规范的GB50010-1989、GB50010-2002和GB50010-2010三种版本。每一次新规范的颁布，都迫切要求有关的工程技术人员、教师和学生学习掌握新规范。作为教师，尤其要尽可能地将新规范融入混凝土结构设计原理课程教学实践中，要加强学生对规范条文的学习和理解，特别是修订部分的内容，最好能让学生理解其修订内容的科研或工程背景，以便学生更好地掌握。只有这样，学生才能了解混凝土结构的发展状况与方向，及时更新知识。如：新版《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）其中一处变化就是采用高强度高性能的材料HPB300级光圆钢筋取代HPB235级光圆钢筋[1]。

三、加强对构造措施的掌握

构造措施与精确计算，对混凝土结构而言是同等重要的，不能重计算而轻构造。混凝土结构设计原理课程涉及许多构造措施，比如：混凝土的最小保护层厚度；钢筋的锚固长度、搭接长度及延伸长度；钢筋间的净距或间距；受力钢筋的最小配筋率；箍筋的最小直径及最大间距；箍筋的最小配筋率等等。如果一根简支梁，通过计算确定了其受拉区需要钢筋的面积，但忽视其钢筋净距必须满足一定尺寸的构造要求，而直接选择直径小、根数却较多的钢筋，导致相邻两根钢筋紧密排列，这样势必造成钢筋表面没有混凝土或者混凝土保护层厚度不足，钢筋与混凝土之间缺少足够粘结力，那么它们就不能形成整体而共同工作。

四、加强对重点章节的讲解

在人才培养计划的多次调整过程中，混凝土结构设计原理课程的课时都有所减少，而该课程的教学内容却非常多，因此教师的课堂讲解不可能对教材上的每一章节面面俱到，而应该重点章节重点讲解，非重点章节作一般讲解甚至不讲解而安排学生自学，学生有不清楚的，教师可以作补充讲解和答疑。比如：在四大构件里面，受弯构件、受压构件比受拉构件、受扭构件重要，因此有关受弯构件、受压构件内容应作重点讲解（课时分别为22学时和16学时），而对受拉构件和受扭构件作一般讲解（课时分别为2学时和4学时）。又比如：受弯构件中正截面和斜截面承载力的计算两部分比较而言，前者涉及的基本概念多，所以应重点讲解，需要14学时，而后者只需要8学时即可。教材上有些知识点是难点但本身却不是重点，这部分内容可不作讲解，比如变角度空间桁架模型。只有这样抓重点抓核心，才能节约更多的时间来讲重点要点，以达到更好的教学效果。

五、加强实践环节的落实

实践性教学环节是土木工程专业教学的重要组成部分，是提高专业人才创新能力、动手能力和专业素质的关键途径与手段[2]。在混凝土结构设计原理课程教学中，过去一般比较重理论轻实践，使得培养出来的学生实践能力较弱。要改变这一现象，首先要求教师要加强实践，在实践中获取经验，并把过硬的实践知识传给学生；同时也要求学生在学习中将理论知识与实践相结合，并通过实践，将理论知识理解得更加透彻。

土木工程专业教学实践环节主要包括课程实验、课程设计和课外训练等[3]。教学中，笔者主要从以下几方面加强实践环节的落实。

1.将实体模型引入教学实践

为增强学生对土木工程结构的空间想象力，笔者所在的教研室建立了比较系统的土木工程专业系列课程教学实体模型室。模型室配置有包括混凝土结构、道路与桥梁工程结构、地下工程结构在内的各种结构教学模型40套（组）。其中混凝土结构有梁、柱、楼盖等模型（见图1），梁模型又有简支梁、连续梁、悬臂梁、矩形梁、T形梁几种。将实体模型引入课程教学实践，其目的是模拟“施工现场”，将“工程搬进课堂”，增强学生的感性认识，提高学生对土木工程体系概念的整体思维能力和空间想象力，从而大大提高课堂教学效率和效果。

图1 楼盖模型

2.将工程案例引入教学实践

工程案例即是产生于实际工程的典型事例。将工程案例引入教学，就是根据教学内容和教学目的的需要，在教学过程中围绕一个或几个实际工程问题展开描述、分析与讨论，用以提高学生分析问题和解决问题的能力。将案例引入混凝土结构设计原理课程的教学实践，要求教师不能只是孤立地介绍单个结构或构件的基本理论知识，而应该向学生介绍完整的工程结构，特别是在实际工程中如何解决具体问题。教师在课堂教学中既要介绍“工程案例”或“工程项目”，又要组织学生在学习过程中以实际工程案例为分析研究对象，通过对案例的分析、讨论，引导学生学会收集相关信息，提供和评估备选方案，让学生能身临其境般地了解处于工程项目中的工程师所面临的复杂情况和实际困难，以此训练和提高学生在复杂环境下解决实际工程问题的能力和进行决策的能力。采用案例式教学，不仅可以活跃课堂学习气氛，而且有利于培养学生的空间想象力，也有利于学生将理论知识融入实践，培养学生的创造能力。当然，采用案例式教学，有两点值得注意，一要完成工程案例的编制，形成案例库；二要根据理论教学内容和教学进度对工程案例的素材进行编排、加工处理，使之符合课堂教学规律与特点。

3.将科研活动引入教学实践

笔者承担的重庆市科技攻关项目：“预应力碳纤维布加固连续受弯构件的应用技术及示范”，主要是对连续受弯构件进行加固研究。为方便研究试件的制作，连续受弯构件采用的是两跨连续梁（图2为科研试验现场）。试验梁对钢筋和混凝土两种材料的选择、试验梁的设计制作、试验梁的加载方式、试验结果的分析等，这些研究与混凝土结构设计原理课程内容有关，笔者将上述一系列科研活动引入混凝土结构设计原理课程教学实践。实践表明，在课程教学实践中引入科研活动，以研促教，以研促学，大大提高了学生学习兴趣，激发了学生的求知欲，达到了培养学生的科研能力、实践能力和创新能力的教学目标。

图2 试验现场

综上所述，在混凝土结构设计原理课程教学中，加强对基本概念的理解、加强对设计规范的学习、加强对构造措施的掌握、加强对重点章节的讲解、加强实践环节的落实，并将实体模型引入教学实践、将工程案例引入教学实践、将科研活动引入教学实践，能有效提高混凝土结构设计原理课程教学质量，培养学生的科研能力、实践能力和创新能力。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50010—2010混领土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2]刘建勇，李友群，刘广静.加强实践性教学培养土木工程专业学生的创新能力[J].高等建筑教育，2008，17（5）：107-109.

[3]潘颖.提高混凝土结构原理课程教学质量的思考[J].高等建筑教育，2011，20（4）：74-77.

Exploration and practice to improve teaching quality of concrete

structural design principle

ZENG Xiangrong， CHEN Jin， WANG Ping， WANG Wei， ZHANG Lei

（Department of Military Architecture Engineering， Logistical Engineering University， Chongqing 401311， P. R. China）

篇6

【关键词】 钢筋砼结构；最小配筋率；受弯构件；带肋钢筋

现行的国家规范“砼结构设计规范”(gb50010-2002) 中把hrb400钢筋确定为钢筋砼结构的主导用筋。其后冶金企业研制开发的符合国情标准“钢筋砼用热轧带肋钢筋”(gb1499-1998) 的新型号筋。hrb500钢筋具有强度高、延性好、耐高低温、耐疲劳和可加工性能好的优点，符合砼结构对建筑用筋性能指标的主要内容要求。hrb500钢筋在建筑行业中己得到广泛使用，会促进其它相关建筑材料的发展提高，因此而带来可观的社会及经济效益，促进建筑业健康有序的发展具有重要意义。

钢筋砼梁的主筋纵向筋配筋率是保证安全使用影响承载力的主要因素，配筋率的变化不仅使梁的受弯承载力产生变化，而且会使梁的受力性能和破坏特征发生质的变化。当纵向主筋配筋率少到一定值后，梁的受力性能会产生大的变化，同无筋素砼梁没有什么差别。当这种梁一旦在受拉区的砼出现开裂，裂缝截面的拉力会很快超过屈服强度而进入强化阶段，造成整根梁发生撕裂，甚至使整个钢筋被拉断，这种破坏现象没有明显的预兆，属于脆性破坏。为了防止这种脆断的产生，钢筋砼结构设计规范明确规定：钢筋砼受弯构件的纵向受力主筋的配筋率不能低于某一限定值，该值即为受控钢筋的最小配筋率。hrb500钢筋作为一种新型的高强钢筋，已经在工程实践应用范围较广,必须合理确定其作为受拉钢筋的最小配筋率。在实践应用中探讨对hrb500钢筋作为受弯构件纵向主受拉的最小配筋率作浅要分析。

1最小配筋率确定的一般原则

钢筋砼受弯构件的最小配筋率是一个比较复杂的技术问题。试验和理论分析均表明,构件的最小配筋不仅与受力形态、表面尺寸及形式、材料强度有关,而且与受荷时间的长短、温度变化的大小、收缩及徐变的程度有关。目前世界一些国家对钢筋砼受弯构件的受拉钢筋最小配筋率的取值方法基本上有两种：即模型法和经验法。模型法是以截面受拉区砼开裂后，受拉钢筋由于配置过少而立即屈服进入强化阶段，此时的受拉钢筋配筋的最小配筋率。经验法是指直接给出最小配筋率的的取值，而没有受完整的受力模型作为取值准则，但其中也从不同角度考虑了一些因素对最小钢筋率取值的影响，所考虑的这些因素的影响规律与模型方案的趋势有一定的近似性。

而国内现行的《混凝土结构设计规范》对钢筋砼受弯构件的最小配筋率的确定原则是：截面开裂后，构件不会立即失效（裂而不断），即在最小配筋率的条件下，构件的抗弯承载力不低于同截面素混凝土构件的开裂弯矩，即：

mey≤mu ①

现以单筋矩形截面承受纯弯矩作用为例探讨钢筋砼受弯构件的纵向主受拉钢筋的最小配筋率问题。首先要计算钢筋砼梁的开裂弯矩。由于钢筋砼梁开裂时，钢筋的应力很低，因此计算钢筋砼梁开裂弯矩时，可以忽略钢筋的作用，即钢筋砼梁的开裂弯矩等于素砼的开裂弯矩。根据文献对素砼梁的开裂弯矩的推导计算，无筋素砼梁的开裂弯矩为：

mey =0.256fftbh2 ②

试中： ft-为混凝土轴心抗拉强度设计值。

根据钢筋砼梁的受力进行过程, 按照现行砼设计规范关于正截面承载力计算的基本假定“不考虑砼的抗拉强度”,假定钢筋砼梁达到极限承载力状态时的截面力臂为yho，其中y为内力臂长度系数,则钢筋砼梁的极限弯矩为:

mu = yhoòyas

此时òy= fyas =pmin bho y=1

mu = ho fypmin bho③

将式②、式③ 带入式① 以后，求出：

pmin=0.256ft / fy[h/ho]2 ④

2国内不同时期砼结构设计规范对最小配筋率的规定

根据介绍对世界各有关国家砼结构设计规范，对钢筋砼受弯构件规定的最小配筋率进行了简单比较，见表1。为转化为国内材料强度后各有关国家砼结构设计规范，对钢筋砼受弯构件规定的最小配筋率表达式。

表1不同国家对钢筋砼构件最小配筋率计算要求

我国的设计规范对于钢筋砼受弯构件，确定的最小配筋率的规定基本上是沿用前苏联20世纪五、六十年代的规定,数值明显偏低。随着我国国力的增强,结构设计的安全度增大以及结构耐久性设计概念的应用,钢材供应状况及水平的偏高,每次规范修订均适当提高了受力钢筋的最小配筋率,而且使其更为合理。a.在原《钢筋混凝土结构设计规范》tj10-74中规定受弯构件最小配筋百分率:当砼强度标号为200号及以下时为0.1;当砼强度标号为250-400号时为0.15。b.在进行了修改后的《混凝土结构设计规范》gbj10-1989中规定受弯构件最小配筋百分率:当砼强度等级为c35时为0.15；当砼强度等级为c40-c60时为0.2。c.在现行的《混凝土结构设计规范》gb50010-2002中规定受弯构件最小配筋百分率为0.2和45 ft / fy中的较大值。

从国各内各个阶段设计规范对最小配筋率规定的变化可以看出:随着我国改革开放的进一步推进,国民经济收入稳步的提高,对结构安全度的要求逐渐提高,综合考虑各种因素,构件的最小配筋率均有提高,而且考虑了材料强度的影响,有利于促进高强材料在工程中的大量应用。

3hrb500钢筋砼受弯构件的最小配筋率的应用

根据我国现行的《钢筋砼用热扎带肋钢筋》gb1499-1998中规定:hrb 335的屈服强度为335 mpa，hrb 400的屈服强度为400 mpa,hrb 500的屈服强度为500 mpa。我国现行的《混凝土结构设计规范》规定：hrb 335的屈服强度设计值为300 mpa，hrb 400的屈服强度设计值为360 mpa，不同种类钢筋材料分项系数ys均为1.10，因此hrb500钢筋的屈服强度设计值应取为450mpa。根据资料介绍的试验结果并考虑到裂缝宽度的影响，对hrb500钢筋的屈服强度设计值建议为420mpa，材料分项系数ys为1.19。根据我国现行的《混凝土结构设计规范》gb50010-2002中规定受弯构件最小配筋率百分率公式45 ft / fy，分别计算出各种钢筋的最小配筋率。详见表2。

表2钢筋混凝土受弯构件配筋率要求

根据表2可以看出，钢筋砼构件的最小配筋率的确定，不完全是技术问题，还反映了某一地区当时的经济建设发展水平，具有一定的社会性和政策性。因此，考虑将hrb 500钢筋砼受弯构件的最小配筋率百分率（%）为：当混凝土强度等级不大于c30时为0.15，当砼强度等级为c30以上时为0.2和45ft / fy 中的较大值为宜。根据上述浅要分析，国家推广应用hrb500钢筋不仅可以满足建筑行业科技飞速发展的需用，还具有明显的经济效益和社会效益。为了在工程实践中大力推广hrb500钢筋，考虑到我国实际国情，要采用hrb 500钢筋砼受弯构件的最小百分率（%）为：当砼强度等级不大于c30时为0.15，当砼强度等级为c30以上时为0.2和45ft / fy，中的较大值安全。

参考文献

1徐有邻等．混凝土结构设计规范理解与应用．中国建筑工业出版社, 2002

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关键词：钢筋混凝土；结构设计；裂缝；防治措施

中图分类号：TV331 文献标识码： A

钢筋混凝土已作为主要建筑材料而应用于建筑工程中，然而在建筑工程中，钢筋混凝土结构一定会出现不同程度和形式的裂缝现象，这种现象的普遍发生，成为长期困扰建筑工程人员的技术难题的同时，也在一定程度上给使用者增加较大的心理压力。以下就钢筋混凝土结构设计中裂缝的防治措施进行论述分析。

一、钢筋混凝土裂缝的种类形式以及危害

1、钢筋混凝土裂缝的种类。（1）温度裂缝。温度裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的裂缝，它的形成是由于外界温度变化较大，混凝土随着温差而发生热胀冷缩，这种裂缝常出现在建筑结构的屋面层。（2）结构裂缝。对于现浇的钢筋混凝士结构，不同的结构构件之间刚度往往是不同的因此这就容易造成一些结构中形成相对刚度薄弱区，就是在这些相对薄弱部分及结构的截面突变处，易出现结构裂缝破坏，如建筑物墙角处及钢筋混凝土楼板的板端处。（3）构造裂缝。造成钢筋混凝土结构出现构造裂缝的原因主要有混凝土的水灰比过大、模板的滑动、混凝土浇筑时未充分振捣等。除此之外，支架下沉、脱模过早，混凝土养护工作未做好也会造成钢筋混凝土结构出现构造裂缝。（4）收缩裂缝。混凝土结构在养护过程中会逐渐的硬化、碳化及脱水，这一过程一直持续，即使达到28天龄期也不会停止，这一特性是水泥基混凝土的固有特性，再加上混凝土硬化时发生化学反应再失掉一部分水分，因此整个过程中均有混凝土收缩的现象出现，此时就会形成各种收缩裂缝。

2、钢筋混凝土裂缝的形式（1）45度斜裂缝此种裂缝通常出现在建筑物墙角处，与水平面成夹角45度，因此被称为45度斜裂缝。（2）长裂缝此种裂缝常出现在建筑物的楼面板及屋面板的上表面，是由于房间内预埋管线造成的混凝土裂缝，一般宽度较小，肉眼几不可见。（3）不规则裂缝裂缝呈散叶状或龟裂状，一般出现在建筑结构顶层部位。在钢筋混凝土结构的跨中及端部也会出现。

3、常见钢筋混凝土结构裂缝的危害主要体现：（1）影响钢筋混凝土结构的承载能力。（2）引起钢筋锈蚀，使保护层崩落。（3）影响钢筋混凝土结构的正常使用。（4）降低结构刚度，影响建筑物的整体性（5）影响钢筋混凝土结构的耐久性能和使用寿。（6）裂缝大的可能使结构或构件彻底报废、造成工程返工、材料浪费、延迟工期以及较大的经济损失。

二、当前钢筋混凝土结构裂缝控制设计存在的问题

1、忽视了结构设计的整体性。由于现在设计的分工，设计人员往往是你计算你的梁，我设计我的柱，忽视了结构本身的整体性及协调性，建筑结构的设计是一个整体性的设计，在计算以及配筋时，必须考虑到结构与结构之间、构件与构件之间的变形协调问题，同时，相临结构构件在角边处的应力影响现象也要重视。

2、未重视结构设计原则。当前我国规范规定的结构设计原则为：建筑结构的设计必须要满足承载力极限状态及正常使用极限状态，前者是保证建筑结构不会发生破坏及失稳等破坏的极限标准，而后者则是保证建筑结构不出现超过正常使用状态的变形、裂缝以及可靠、耐久等其它影响正常使用的极限标准。当前许多设计人员只注重满足承载力极限状态，而正常使用极限状态却往往被忽视。

3、简化计算，导致与实际受力不符。很多的设计人员在计算钢筋混凝土结构时，为求简单，往往将复杂受力体系简化为简单的结构，如将双向板当单向板计算，这样计算出的配筋往往与实际的受力情况不符，导致结构构件局部产生裂缝。

三、钢筋混凝土结构设计中裂缝的防治措施

裂缝的产生有可能导致构件内部钢筋的锈蚀，影响使用耐久性和安全性。而结构设计作为工程的重要环节，在设计的过程中就应该注意对裂缝的控制。

1、设计时考虑周全。设计时充分考虑偶然作用和非设计工况所引起的效应，并在相关部分采取合理的控制裂缝的构造措施。例如：按简支设计的时候，实际上端部仍然受到一定的嵌固约束；按自由端考虑，但在荷载较大使构件发生位移，变形加大后，可能起到约束作用的部分；平面凹凸、立面刚度变化突变的部位，容易引起应力集中的部位；房屋两端的阳角处以及山墙处的楼板，屋面板；现浇结构中与周围梁柱整体浇筑的楼板；大体积混凝土等等。

2、裂缝验算。混凝土结构应该按照《混凝土结构设计规范》（GB5001-2002）的规定，根据荷载效应来进行裂缝宽度的验算，对于不符合的应该及时调整。在设计时就应重视裂缝问题，构件设计时，不能仅考虑强度问题，在没有确切把握的情况下，对所有的梁板均应进行裂缝宽度验算，尤其是当梁配筋率小于1%的时候，更应该引起重视。

3、分割措施。对于较长的建筑结构，在设计时可以考虑采取分割措施将建筑物分成若干的结构单元。这样就能减小结构构件内部各种作用（例如温差，混凝土收缩，基础不均匀沉降等）产生的拉应力。并且对于处于不利条件下（抗震不利地段，软弱地基上）的建筑物更应严格按设计规范要求合理布局结构单元。合理设置后浇带，可以适当的增大伸缩缝的间距，但是后浇带仍不能代替伸缩缝，在建筑物过长时，仍然需要按规范要求设置伸缩缝。后浇带内的钢筋一般情况下不截断，但是如果是为解决高层建筑与其裙房之间的沉降而设置的后浇带，内部的钢筋宜截断并采用搭接连接方式，待相邻两侧结构满足了设计允许沉降差异后，方可进行浇筑。

4、配筋时对钢筋的选择。根据《混凝土结构设计规范》可以看出，钢筋面积与裂缝宽度的关系，因此在其他条件不变的情况下，酌情选用细直径钢筋对于裂缝控制是有利的，也是控制裂缝宽度的很实用的方法之一。因为在外部条件和配筋总面积一定的情况下，钢筋直径越细，排列就越密，与混凝土的粘结力就越好，混凝土产生的裂缝越分散，使较宽深的单条裂缝分散成多条细浅的裂缝，对于结构是有利的。但是由于这样会增加施工难度，且在截面过小时，由于钢筋间距的减小，不利于混凝土的浇筑，因此应根据实际情况选用。在条件允许的情况下，尽可能的选用螺纹钢筋，因为其和混凝土的粘接力更大，可以有效地控制裂缝的生成和宽度。

5、改善混凝土性能。在条件允许的情况下，改善混凝土的自身性能。在混凝土中渗入UEA、HEA等微膨胀剂，钢纤维等抗裂剂，可以有效地防止混凝土构件的开裂。

结束语

钢筋混凝土结构会出现裂缝的现象已经被大量的科学研究和实践证明是不可避免的，但事实上，我们可以把这些裂缝所造成的危害程度控制在一定的范围内，这就要求我们要对裂缝产生的种类、形势、危害、问题以及应采取怎样的有效措施以应对等等问题有相当的了解，进而起到裂缝的防治目的。

【参考文献】

[1]王郁红.现浇钢筋混凝土构件裂缝的产生原因及控制措施[J].安徽建筑.2011

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【关键词】建筑工程、钢筋混凝土、结构设计、裂缝、问题、危害、防治措施

钢筋混凝土结构会出现裂缝的现象已经被大量的科学研究和实践证明是不可避免的，但事实上，我们可以把这些裂缝所造成的危害程度控制在一定的范围内，这就要求我们要对裂缝产生的种类、形势、危害、问题以及应采取怎样的有效措施以应对等等问题有相当的了解，进而起到裂缝的防治目的。

1.建筑工程中钢筋混凝土结构裂缝控制设计存在的问题

1.1忽视了结构设计的整体性。由于现在设计的分工，设计人员往往是你计算你的梁，我设计我的柱，忽视了结构本身的整体性及协调性，建筑结构的设计是一个整体性的设计，在计算以及配筋时，必须考虑到结构与结构之间、构件与构件之间的变形协调问题，同时，相临结构构件在角边处的应力影响现象也要重视。

1.2未重视结构设计原则。当前我国规范规定的结构设计原则为：建筑结构的设计必须要满足承载力极限状态及正常使用极限状态，前者是保证建筑结构不会发生破坏及失稳等破坏的极限标准，而后者则是保证建筑结构不出现超过正常使用状态的变形、裂缝以及可靠、耐久等其它影响正常使用的极限标准。当前许多设计人员只注重满足承载力极限状态，而正常使用极限状态却往往被忽视。

1.3简化计算，导致与实际受力不符。很多的设计人员在计算钢筋混凝土结构时，为求简单，往往将复杂受力体系简化为简单的结构，如将双向板当单向板计算，这样计算出的配筋往往与实际的受力情况不符，导致结构构件局部产生裂缝。

2.建筑工程中钢筋混凝土裂缝的种类形式以及危害

2.1钢筋混凝土裂缝的种类。（1）温度裂缝。温度裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的裂缝，它的形成是由于外界温度变化较大，混凝土随着温差而发生热胀冷缩，这种裂缝常出现在建筑结构的屋面层。（2）结构裂缝。对于现浇的钢筋混凝士结构，不同的结构构件之间刚度往往是不同的因此这就容易造成一些结构中形成相对刚度薄弱区，就是在这些相对薄弱部分及结构的截面突变处，易出现结构裂缝破坏，如建筑物墙角处及钢筋混凝土楼板的板端处。（3）构造裂缝。造成钢筋混凝土结构出现构造裂缝的原因主要有混凝土的水灰比过大、模板的滑动、混凝土浇筑时未充分振捣等。除此之外，支架下沉、脱模过早，混凝土养护工作未做好也会造成钢筋混凝土结构出现构造裂缝。（4）收缩裂缝。混凝土结构在养护过程中会逐渐的硬化、碳化及脱水，这一过程一直持续，即使达到28天龄期也不会停止，这一特性是水泥基混凝土的固有特性，再加上混凝土硬化时发生化学反应再失掉一部分水分，因此整个过程中均有混凝土收缩的现象出现，此时就会形成各种收缩裂缝。

2.2钢筋混凝土裂缝的形式（1）45度斜裂缝此种裂缝通常出现在建筑物墙角处，与水平面成夹角45度，因此被称为45度斜裂缝。（2）长裂缝此种裂缝常出现在建筑物的楼面板及屋面板的上表面，是由于房间内预埋管线造成的混凝土裂缝，一般宽度较小，肉眼几不可见。（3）不规则裂缝裂缝呈散叶状或龟裂状，一般出现在建筑结构顶层部位。在钢筋混凝土结构的跨中及端部也会出现。

2.3常见钢筋混凝土结构裂缝的危害主要体现：（1）影响钢筋混凝土结构的承载能力。（2）引起钢筋锈蚀，使保护层崩落。（3）影响钢筋混凝土结构的正常使用。（4）降低结构刚度，影响建筑物的整体性（5）影响钢筋混凝土结构的耐久性能和使用寿。（6）裂缝大的可能使结构或构件彻底报废、造成工程返工、材料浪费、延迟工期以及较大的经济损失。

3.建筑工程钢筋混凝土结构设计中裂缝的防治措施

裂缝的产生有可能导致构件内部钢筋的锈蚀，影响使用耐久性和安全性。而结构设计作为工程的重要环节，在设计的过程中就应该注意对裂缝的控制。

3.1设计时考虑周全。设计时充分考虑偶然作用和非设计工况所引起的效应，并在相关部分采取合理的控制裂缝的构造措施。例如：按简支设计的时候，实际上端部仍然受到一定的嵌固约束；按自由端考虑，但在荷载较大使构件发生位移，变形加大后，可能起到约束作用的部分；平面凹凸、立面刚度变化突变的部位，容易引起应力集中的部位；房屋两端的阳角处以及山墙处的楼板，屋面板；现浇结构中与周围梁柱整体浇筑的楼板；大体积混凝土等等。

3.2裂缝验算。混凝土结构应该按照《混凝土结构设计规范》（GB5001-2002）的规定，根据荷载效应来进行裂缝宽度的验算，对于不符合的应该及时调整。在设计时就应重视裂缝问题，构件设计时，不能仅考虑强度问题，在没有确切把握的情况下，对所有的梁板均应进行裂缝宽度验算，尤其是当梁配筋率小于1%的时候，更应该引起重视。

3.3分割措施。对于较长的建筑结构，在设计时可以考虑采取分割措施将建筑物分成若干的结构单元。这样就能减小结构构件内部各种作用（例如温差，混凝土收缩，基础不均匀沉降等）产生的拉应力。并且对于处于不利条件下（抗震不利地段，软弱地基上）的建筑物更应严格按设计规范要求合理布局结构单元。合理设置后浇带，可以适当的增大伸缩缝的间距，但是后浇带仍不能代替伸缩缝，在建筑物过长时，仍然需要按规范要求设置伸缩缝。后浇带内的钢筋一般情况下不截断，但是如果是为解决高层建筑与其裙房之间的沉降而设置的后浇带，内部的钢筋宜截断并采用搭接连接方式，待相邻两侧结构满足了设计允许沉降差异后，方可进行浇筑。

3.4配筋时对钢筋的选择。根据《混凝土结构设计规范》可以看出，钢筋面积与裂缝宽度的关系，因此在其他条件不变的情况下，酌情选用细直径钢筋对于裂缝控制是有利的，也是控制裂缝宽度的很实用的方法之一。因为在外部条件和配筋总面积一定的情况下，钢筋直径越细，排列就越密，与混凝土的粘结力就越好，混凝土产生的裂缝越分散，使较宽深的单条裂缝分散成多条细浅的裂缝，对于结构是有利的。但是由于这样会增加施工难度，且在截面过小时，由于钢筋间距的减小，不利于混凝土的浇筑，因此应根据实际情况选用。在条件允许的情况下，尽可能的选用螺纹钢筋，因为其和混凝土的粘接力更大，可以有效地控制裂缝的生成和宽度。

5、改善混凝土性能。在条件允许的情况下，改善混凝土的自身性能。在混凝土中渗入UEA、HEA等微膨胀剂，钢纤维等抗裂剂，可以有效地防止混凝土构件的开裂。

结束语

钢筋混凝土结构裂缝是工程中常见的质量通病，但它的出现并非与荷载作用有直接的关系，大量的研究表明，裂缝的出现是由于结构自身的变形所引起的，要想尽量减少结构裂缝的出现，就必须在结构设计过程当中综合考虑各方面的因素，严格遵守相关设计规范及准则。

【参考文献】

[1]王郁红.现浇钢筋混凝土构件裂缝的产生原因及控制措施[J].安徽建筑.2011

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关键词：钢管混凝土柱；设计规范；实例探讨

中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：

1钢管混凝土柱的特点

钢管混凝土柱是钢管和混凝土的组合结构,其特点如下。

1.1既发挥了钢材的弹塑性能好、抗拉压强度高,又发挥了混凝土抗压性能好的特性。钢管在承压时由于管壁薄容易失稳,当钢管内灌满混凝土后,可以有效地防止钢管失稳,从而可以提高钢管的承载力。同时在轴力作用下由于钢管的套箍作用,又大大提高了混凝土的抗压强度,提高了混凝土延性,改善了结构的抗震性能,同时也降低了造价。

1.2钢管混凝土柱和钢柱相比,可节约钢材50%左右,降低造价是显而易见的。

1.3钢管混凝土结构施工简单,它与钢柱相比,零件少、焊接工作量少;与混凝土结构相比,不用对柱子支模板,从而降低了支模板的费用,减少工作量,大大加快了施工速度。

1.4钢管混凝土柱耐火性能比钢柱好,但比钢筋混凝土柱差。用钢管混凝土柱可节约价格昂贵的防火涂料,同时内部混凝土的填充减少了钢柱的防腐处理面积,节约了防腐涂料,降低了厂房造价。

2钢管混凝土的相关设计规范

目前国际上主要采用的设计规范有美国的AISC-LRFD(1999年)、英国BS5400(1979年)、欧洲规范EC4(1994年)、日本AJJ(1997年)等。我国到目前为止颁布的有关设计规程主要有:

2.1国家建筑材料工业局标准JCJ 01-89钢管混凝土结构设计与施工规程;

2.2中国工程建设标准化协会标准CECS 28∶90钢管混凝土结构设计与施工规程;

2.3国家电力行业标准DL/T 5080-1999钢—混凝土组合结构设计规程;

2.4中国工程建设标准化协会标准CECS159∶2004矩形钢管混凝土结构技术规程。其中CECS 28∶90,CECS 159∶2004是推荐性行业标准。另外,福建、上海、天津等地也相继颁布了针对或包含钢管混凝土结构设计的地方标准。

3以具体工程为例介绍钢管混凝土柱的作用

在工业厂房结构设计中，钢管混凝土柱主要应用于下柱，下面以一个具体工程为例对此进行介绍。邯钢设备制造有限公司新建铸铁车间为单层工业厂房，建筑面积 8448m2，共三跨，每跨有 2台 Q=32/5t 桥式吊车，工作级别为 A5 级，轨顶标高 10.020m。北京中冶设备研究设计总院有限公司建筑院设计，厂房采用钢结构，上柱为实腹 H 形，下柱为双肢钢管混凝土柱，腹杆为 Φ140X5 钢管（不灌注混凝土），屋面采用梯形钢屋架，H 型钢檩条，压型钢板屋面板；吊车梁为实腹工字型断面钢吊车梁；墙面板为压型钢板，卷边 C 型钢墙梁，墙皮柱间距6m。该工程在柱子系统和屋面系统节约大量钢材，本文着重介绍柱子系统，除去上柱及肩梁与一般钢结构柱子计算方法一样不做比较外，下柱采用钢管混凝土结构比普通钢结构节约钢材 50%左右。

计算荷载取值：

①屋面荷载：活荷载 0.5 考虑积灰荷载 0.3

②风荷载： 0.45

③地震烈度：7·（0.15g）

计算软件采用中国建筑科学研究院的 PKPM-STS 软件，用框排架模块计算。基本模型为排架平面内柱脚与基础刚接，上柱与屋架铰接；排架平面外柱脚与基础按铰接计算，靠柱间支撑保证平面外稳定。下柱支撑为双片交叉支撑，采用H250X125X6X9轧制H型钢分别与两个柱肢相连。下面仅对边列柱计算结果进行比较。

经计算当采用钢管混凝土结构时柱子断面见 图1。

图1

下柱为Φ355X6 钢管，腹杆为Φ140X5。钢管中采用泵送顶升浇灌法浇注C40混凝土；上柱采用H600X350X12X16焊接H型钢；上下柱均为Q235B 钢。钢柱的稳定应力比为 0.8，平面外计算长细比为 75，钢管外径与壁厚比值 d/t=59，均满足《钢管混凝土结构设计与施工规程》3.1.5 条的要求。整个下柱用钢量 （不含肩梁）为1363kg。

在相同条件下下柱采用 H 型钢格构式双肢柱断面，经计算，断面为双H 型钢 H500X250X8X12，腹杆为双角钢 L100X8。上柱同样为 H600X350X12X16 焊接 H 型钢；上下柱均为 Q235B 钢。应力比为 0.85，长细比为 120。整个下柱用钢量（不含肩梁）为 1998kg。经比较每根柱子钢管混凝土结构比纯钢结构柱子可以节省钢材635kg，效果非常显著。同时腹杆采用钢管结构比采用双角钢结构减少了大量的焊接工作量。

4满足适合采用钢管混凝土结构的条件

4.1 轨顶标高不宜太高，因为钢管混凝土结构格构式柱子对于柱子的长细比要求较高，《钢管混凝土结构设计与施工规程》表3.1.5 规定格构式柱子长细比限值为 80，所以如下柱过高，则由于长细比的限制而导致钢管直径过大，使钢管混凝土的强度不能充分利用。

4.2 钢管混凝土柱子受压强度很高，但是受拉和受弯强度相对较差所以格构式柱子在除节点之外的部位不宜连接使柱子承受水平力的构件。

5采用钢管混凝土柱子时的注意事项

5.1 因为钢管混凝土结构一般管径较小，推荐采用泵送顶升浇灌法浇注混凝土以保证混凝土浇灌质量。应注意尽量采用骨料较小的混凝土，当采用泵送顶升浇灌法时一般为0.5~3cm，水灰比不大于 0.45，塌落度不应小于 15cm，当有穿心部件时，粗骨料粒径宜减小为 0.5~2cm。为满足塌落度的要求，应掺适量减水剂。为减少收缩量，也可掺入适量的混凝土微膨胀剂。

5.2柱肢和腹杆焊接时应避免使焊缝重合或交叉。

6需要完善的问题

6.1我国尚未制定有关钢管混凝土结构防火设计方面的规定,在某种程度上制约了该类结构的推广应用。对于已经建成的钢管混凝土结构,有的采用钢筋混凝土结构的要求外包混凝土,有的按照钢结构的要求涂防火材料(可能偏于保守造成浪费),缺乏科学性和统一性。因此,在理论研究和工程实践的基础上,应尽快编制适合我国国情的钢管混凝土结构防火规范。

6.2具有优越的抗震性能是钢管混凝土的重要特点,为合理而安全地在地震区推广这类结构,必须深入进行动力性能研究。但目前国内外对钢管混凝土的动力性能研究基本上只限于试验研究,尚没有提供可供规范使用的计算理论和设计公式;而且对钢管混凝土徐变和疲劳性能的研究大多还处在以试验研究为主,尚缺乏合理的设计方法上。

6.3实际使用的钢管往往由钢板焊接而成,焊接残余应力对钢管混凝土构件性能的影响较大,当管壁较薄时更为突出,且在施工中,内填混凝土浇筑前钢管也有相当的初应力。因此关于残余应力和初应力对结构性能的影响,仍需要深入和系统的研究。

结束语：

工程实践表明，钢管混凝土与钢结构相比，在保持自重相近和承载能力相同的条件下，可节省钢材50%，同时焊接工作量可大幅减小。因为钢管混凝土结构采用圆形钢管，外观新颖，造型美观大方。随着钢管混凝土设计与施工水平的不断提高，必将得到更大的推广。

参考文献：

[1]《钢结构设计规范》GB50017-2003.

[2]《钢管混凝土结构设计与施工规程》.

篇10

1、绑扎搭接：国家标准GB50010-2010混凝土结构设计规范中“8．4钢筋的连接”里“8．4．2轴心受拉及小偏心受拉杆件的纵向受力钢筋不得采用绑扎搭接；其它构件中的钢筋采用绑扎搭接时，受拉钢筋直径不宜大于25mm，受压钢筋直径不宜大于28mm”。

2、焊接连接：钢筋焊接连接有闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊和预埋件钢筋埋弧压力焊这5种，应满足国标GB50010-2010混凝土结构设计规范和行标JGJ18-2003钢筋焊接及验收规程的相应要求。

3、机械连接：钢筋机械连接有直螺纹、锥螺纹和套筒挤压这3种，应满足国标GB500102010混凝土结构设计规范和行标JGJ107-2010钢筋焊接及验收规程的相应要求。因套筒积压和锥螺纹连接质量不稳定和接头受力达不到等而现在很少采用，以最常用的直螺纹接头作为分析比较对象。

（来源：文章屋网 ）