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前言
混凝土結(jié)構(gòu)是我國目前建筑業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的一種結(jié)構(gòu)，同時混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性也是所有建筑企業(yè)都無法忽略的問題。而目前我們對混凝土結(jié)構(gòu)的認(rèn)識還主要是在安全性上面，對耐久性缺乏足夠的認(rèn)識，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)在耐久性方面存在著一定的缺陷，影響建筑物的質(zhì)量?；炷恋哪途眯匀菀资芏喾N因素的影響。對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性以及設(shè)計方法進(jìn)行研究能夠讓我們對其有一個充分的了解，弄清楚耐久性的設(shè)計方法，找出提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的方法，延長建筑物的使用壽命。
一、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的概念
混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是指混凝土結(jié)構(gòu)在所處的空間中，正常的受到外界各種因素如風(fēng)、雨等的影響，不需要投入大量的物力進(jìn)行維修，同樣可以保持結(jié)構(gòu)的安全性以及實用性。環(huán)境、功能以及經(jīng)濟(jì)是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性概念中必不可少的三個部分，環(huán)境是指混凝土結(jié)構(gòu)所處的外部環(huán)境；功能是指經(jīng)過一段時間混凝土結(jié)構(gòu)能夠繼續(xù)保持其實用性和安全性；經(jīng)濟(jì)是指混凝土結(jié)構(gòu)在使用過程中不需要投入大的資金進(jìn)行維修?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性不僅要考慮對外部影響的承受能力，而且還包括結(jié)構(gòu)的使用性能以及維修情況等。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生耐久失效將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的外形以及功能同樣發(fā)生變化，影響建筑物的安全。
二、目前混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的主要方法以及問題
混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計方法主要有兩種，第一種是由歐洲國家制定的設(shè)計規(guī)范，成功解決了在結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面的要求，但是該方法還存在一定的缺陷，不能與我國建筑行業(yè)的發(fā)展要求相適應(yīng)，生搬硬套不利于我國建筑行業(yè)的發(fā)展，因此我們在制定設(shè)計規(guī)范時，要充分考慮到我國的實際情況，設(shè)計出能夠符合我國發(fā)展需要的結(jié)構(gòu)；另一種方法將混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計分為兩個階段，一階段是計算與核算階段，另一階段是構(gòu)造設(shè)計階段，其中前一階段是設(shè)計中最重要的部分；但是該方法同樣的也存在一定的缺陷，試驗中影響因素是唯一的，如現(xiàn)實的情況不相符，要耗費(fèi)大量的人力、物力來進(jìn)行組織收集所需要的數(shù)據(jù)、材料等，除此之外，該方法對設(shè)計人員提出了很好的要求，對于一般規(guī)模較小的工程來說，可操作性非常小。
三、提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計的方法
通過調(diào)查我們可以發(fā)現(xiàn)，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效的危害是巨大的，不僅造成大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí){人們的生命安全，因此我們必須要提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，而設(shè)計是最好的方式。在設(shè)計時，必須要注意對材料以及結(jié)構(gòu)方面的要求。
3.1材料方面的要求
要根據(jù)建筑物的所在地的環(huán)境以及其它影響條件選擇最佳的材料。不同的環(huán)境對于混凝土的材料要求是不相同的，如在比較容易上凍的地方要注意根據(jù)上凍的次數(shù)在混凝土中加入適量的引氣劑；如在氯比較容易遭到破壞的環(huán)境中時，要嚴(yán)格控制混凝土中氯成分的含量。
3.2結(jié)構(gòu)構(gòu)造要求
根據(jù)外部環(huán)境和使用要求的影響，選擇最佳的混凝土厚度、鋼筋以及放水、防腐層；當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件容易遭到外界環(huán)境破壞時，應(yīng)選擇大規(guī)格的鋼筋，同時在構(gòu)構(gòu)件表面涂抹一定的防護(hù)材料；在墻面與混凝土之間設(shè)置一定的防水層，防止積水對混凝土結(jié)構(gòu)造成影響。嚴(yán)格控制裂縫的寬度，根據(jù)要求對寬度進(jìn)行驗算。
3.3對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性極限進(jìn)行驗證
首先要確定混凝土結(jié)構(gòu)各部分構(gòu)件的使用極限，重要的構(gòu)件要進(jìn)行重點監(jiān)測；其次要建筑物的要求制作一個規(guī)格相同的模型，將所制造的模型在與建筑物建筑地點相同的條件下進(jìn)行實驗，找出耐久性使用的極限狀態(tài)，根據(jù)結(jié)構(gòu)驗證所使用的材料以及結(jié)構(gòu)是否符合所要求的標(biāo)準(zhǔn)，能否滿足安全性能以及使用性能的要求。
四、結(jié)語
隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性已經(jīng)成為我們必須要關(guān)注的問題。研究混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，找出提高其耐久性的方法，通過設(shè)計來提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。我國對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究起步較晚，發(fā)展比較緩慢。因此，我們要充分吸收國外有關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的先進(jìn)經(jīng)驗，制定出符合我國國情的規(guī)范要求；選擇最佳的材料以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造，對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的極限進(jìn)行驗證，促進(jìn)建筑行業(yè)的整體發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]劉凱，路新瀛.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計與耐久性壽命預(yù)測[J].四川建筑科學(xué)研究，2006，04：77-79.
[2]金偉良，呂清芳，趙羽習(xí)，干偉忠.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計方法與壽命預(yù)測研究進(jìn)展[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2007，01：7-13.
隨著社會的發(fā)展，人們對建筑物的要求也越來越高。各種新技術(shù)被應(yīng)用到建筑業(yè)中，對于建筑物來說基本的設(shè)計就是建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計，當(dāng)前在建筑中應(yīng)用最多的結(jié)構(gòu)是：剛一混凝土組合結(jié)構(gòu)。經(jīng)過不斷的改進(jìn)和優(yōu)化，這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也更加的成熟，并逐漸的向結(jié)構(gòu)體系方面發(fā)展。承重構(gòu)件和抗側(cè)力構(gòu)件是組合結(jié)構(gòu)體系中最主要的構(gòu)成部分，一般采用的是型鋼混凝土和鋼管混凝土。將兩種結(jié)構(gòu)相結(jié)合應(yīng)用，可以提高建筑結(jié)構(gòu)的受力性能。在結(jié)合這兩種結(jié)構(gòu)的是要注意二者之間的差異，設(shè)計師在設(shè)計時要注意到這一點。
1.鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)與型鋼混凝土柱結(jié)構(gòu)工作原理比較
鋼管混凝土是指將混凝土填入薄壁圓形鋼管內(nèi)形成的組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件。由于混凝土不是一種均勻的材料，混凝土中砂石和骨料之間會有一些縫隙，當(dāng)超過混凝土的承受力時，混凝土的縫隙會繼續(xù)擴(kuò)大，使得混凝土分成若干與軸向壓力方向大致平行的微柱，進(jìn)而破壞混凝土。將混凝土填入到圓形鋼管內(nèi)，鋼管可以提供給內(nèi)部混凝土側(cè)向壓力，進(jìn)而限制混凝土之間的縫隙繼續(xù)擴(kuò)大，提高從而提高混凝土的抗壓性能和變形能力。在一些比較薄的鋼管內(nèi)部填入混凝土，內(nèi)部的混凝土對鋼管也起到了一定的支撐作用，可以防止鋼管承受壓力過大后發(fā)生變形和失穩(wěn)。通過以上分析總結(jié)出了鋼管混凝土柱的工作原理：鋼管混凝土柱利用的鋼管對內(nèi)部混凝土的側(cè)向壓力來達(dá)到約束混凝土的目的，鋼管內(nèi)部的混凝土受到的是三個方向上的應(yīng)力，限制了混凝土的縱向裂變，同時提高了混凝土的抗壓性能和壓縮能力。而在鋼管內(nèi)部填筑混凝土以后，可以提高鋼管本身的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了鋼管混凝土的抗壓性能。
型鋼混凝土柱是指在配置混凝土?xí)r采用型鋼作為主要的受力骨架，其他的構(gòu)件采用鋼筋來受力。在配置混凝土?xí)r加入型鋼，使得混凝土和型鋼能夠相互制約。型鋼可以制約混凝土，提高混凝土的強(qiáng)度；而型鋼被混凝土包圍在內(nèi)側(cè)，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的承載力超過構(gòu)件以后，型鋼的局部不會發(fā)生變形。型鋼混凝土柱的承載力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋼筋混凝土柱，由于型鋼混凝土柱的型鋼是集中配置的，鋼筋混凝土中的鋼筋是分散配置的，因此型鋼混凝土柱的剛度要比鋼筋混凝土剛度高。
2.鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)與型鋼混凝土柱結(jié)構(gòu)計算方法比較
在計算鋼管混凝土承載力時參考的是套箍指標(biāo)，反應(yīng)鋼管混凝土的組合作用和受力性能的一個重要參數(shù)就是套箍指標(biāo)，數(shù)θ=As ×fs/ fc ×Ac ， θ范圍在0.3～3 之間， 下限0.3 是為了防止鋼管對混凝土的約束作用不足而引起脆性破壞， 上限3 是為了防止因混凝土強(qiáng)度等級過低而使結(jié)構(gòu)在使用荷載下產(chǎn)生塑性變形[1]。通過實驗驗證：當(dāng)0 .3 ≤θ≤3 時，在正常的使用環(huán)境下，鋼管混凝土構(gòu)件的工作性能具有一定的彈性，當(dāng)達(dá)到一定的承載力以后鋼管混凝土依然有很好的延展性。在這種情況下，鋼管混凝土柱的抗壓性和承載力都得到了最大化的發(fā)揮，可以有效的避免因鋼管混凝土柱不穩(wěn)定而降低混凝土柱的承載力和軸心力的偏移，此外還要注意鋼管混凝土的長度和粗細(xì)的比例，其比值不能大于20（L＼D≤20），而軸壓力的偏心率不能大于1（e0＼rc≤1）。當(dāng)θ≥0.9時，在鋼管混凝土柱的應(yīng)力――應(yīng)變曲線中沒有下降的情況，當(dāng)軸壓比為1時，鋼管混凝土的抗彎能力仍滿足構(gòu)件的需求，在這種情況下可以不用限制軸壓比[2]。為了增強(qiáng)型鋼混凝土的延性和耗能性能，需要控制型鋼混凝土的軸壓比，在計算型鋼混凝土的軸壓比時可以用：N/（fc ×Ac + fa ×Aa）這個公式來計算。
3.型鋼混凝土柱與鋼管混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點比較
通過分析鋼管混凝土柱和型鋼混凝土柱的工作原理和計算方法，可以看出這兩種結(jié)構(gòu)的混凝土都有各自的優(yōu)點和缺點。在設(shè)計和實際的應(yīng)用中，就要注意二者的不同，選擇合適的結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：第一，因為鋼管能夠制約內(nèi)部的混凝土，使得混凝土受到三個方向上的應(yīng)力，提高了混凝土柱的抗壓強(qiáng)度。第二，填在鋼管內(nèi)部的混凝土又可以控制鋼管，防止鋼管發(fā)生局部的彎曲和變形，從而很好的提高了鋼管的抗壓強(qiáng)度。第三，與鋼筋混凝土柱相比，鋼管混凝土柱的抗扭承載力和抗剪強(qiáng)度也都得到了很大的提升。此外，也提高了內(nèi)部的混凝土的抗壓強(qiáng)度，使得混凝土能夠發(fā)揮出高強(qiáng)度混凝土的作用。第四，與鋼筋混凝土柱相比，鋼管混凝土需要承載的壓力更高，不用控制限壓比，混凝土柱截面的面積可以縮小到一半以上。第五，與型鋼混凝土柱相比，型鋼混凝土需要承載的壓力是鋼管和混凝土單獨(dú)承載力之和的2倍，因此可以減小截面的面積[3]。外部的鋼管對內(nèi)部的混凝土產(chǎn)生的套箍作用，當(dāng)柱發(fā)生破壞時，由直接性的破壞轉(zhuǎn)化為延性破壞。當(dāng)θ≥0.9時，在往復(fù)水平荷載的作用下，柱的延性得到了提升，具有很大的延性系數(shù)值。第六，采用的是管壁比較薄的鋼管，不用為了加厚鋼管而進(jìn)行額外的焊接加工工序。第七。在鋼管內(nèi)部填入混凝土以后，混凝土可以吸收外部的熱量，進(jìn)而提高了柱的耐火性能，進(jìn)而節(jié)省了一部分防火涂料。缺點是：鋼管混凝土容易產(chǎn)生橫向的壓縮和變形，對于樓層比較高的建筑來說，會有一定的風(fēng)險。與型鋼混凝土相比，其連接點的的工序要復(fù)雜的多，在實際的施工過程中，澆筑樓板的混凝土要比澆筑鋼管混凝土快的多。為此在施工階段時，為了限制鋼管的初始壓應(yīng)力，需要依據(jù)施工階段的荷載來計算和驗證鋼管的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：第一，與單純的鋼結(jié)構(gòu)相比，型鋼的混凝土柱外包的混凝土可以有效的抑制內(nèi)部型鋼的彎曲和變形，同時還能改善型鋼的平面外扭轉(zhuǎn)屈曲性能，從而充分的發(fā)揮鋼骨的鋼材強(qiáng)度，能夠節(jié)省大約一半以上的鋼材。第二，由于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的剛度和阻尼比比較大，當(dāng)發(fā)生地震或刮大風(fēng)時，可以防止建筑物結(jié)構(gòu)的變形。第三，外包的混凝土可以延長混凝土柱的使用壽命，增強(qiáng)柱的耐火性能。第四，與單純的鋼筋結(jié)構(gòu)的混凝土柱相比，型鋼混凝土的壓彎承載力和受壓剪力都得到了很大的提升；同時框架梁到柱節(jié)點的抗震性能也得到了改善；低周往復(fù)荷載下的構(gòu)件滯回特性、耗能容量以及構(gòu)件的延性均有較大幅度提高[4]。第五，構(gòu)件中的鋼骨可以作為施工階段的荷載，將構(gòu)件模板懸掛在鋼骨上， 就可以同時對多個樓層進(jìn)行灌澆混凝土等作業(yè)， 提高了施工的效率。型鋼混凝土的缺點是：不僅要制作和安裝鋼結(jié)構(gòu)，還要安裝支護(hù)模板、綁扎鋼筋、澆筑混凝土，工序繁瑣、工作量大，加大了施工的難度。在設(shè)計的過程中，工程師應(yīng)該結(jié)合工程的實際情況，盡量的發(fā)揮出這兩種柱的優(yōu)點，有效的避免缺點，從而才能體現(xiàn)出這兩種結(jié)構(gòu)的特點，以達(dá)到設(shè)計的目的。
4.結(jié)束語
通過分析鋼管混凝土柱和型鋼混凝土柱結(jié)構(gòu)的工作原理和計算的方法，對這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢和缺點進(jìn)行了比較。為了充分的發(fā)揮這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，在設(shè)計時要充分的注意到二者結(jié)構(gòu)特點，并應(yīng)用到對應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系中，能與其他的構(gòu)件協(xié)調(diào)的工作。
參考文獻(xiàn)：
[1] 錢稼茹，江棗，紀(jì)曉東. 高軸壓比鋼管混凝土剪力墻抗震性能試驗研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報. 2010（07）
Abstract: based on the long reinforced concrete structure crack control of the significance and the temperature stress analysis, it puts forward the crack control of the design and construction of technical measures.
Keywords: overlong concrete structure; Seamless design; Crack control
中圖分類號： TU375文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
近年來，我國各種大型公共建筑的建設(shè)得到了快速發(fā)展，建設(shè)方對不設(shè)縫的混凝土結(jié)構(gòu)的長度要求越來越高，地面塔樓也越建越多，尤其是對于地下室結(jié)構(gòu)，由于存在防水問題，要求地下室不設(shè)縫的呼聲越來越高。超長地下結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計技術(shù)目前已在實際工程得到了廣泛應(yīng)用，但也存在許多問題。
一、超長建筑無縫設(shè)計的控制方法
在不設(shè)置永久沉降縫的情況下，不均勻沉降的控制是工程設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)之一，為了有效控制差異沉降，并達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)，采取以下各項措施：
1、 控制絕對沉降量
主樓荷載大，裙房部分荷載小，純地下室區(qū)域處于抗浮狀態(tài)，各區(qū)域荷載差異極大，對不均勻沉降十分敏感。因此設(shè)計應(yīng)采用變剛度調(diào)平理念，用不同樁參數(shù)和樁密度來強(qiáng)化主樓基礎(chǔ)，弱化裙房和純地下室基礎(chǔ)，達(dá)到減小主樓與裙房和純地下室的差異沉降。
弱化裙房和純地下室基礎(chǔ)，采用樁長相對較短、持力層較弱的樁基，在主樓沉降的同時，帶動相鄰跨較弱的裙房或純地下室基礎(chǔ)產(chǎn)生部分沉降，從而在高低層過渡區(qū)形成緩和沉降曲線，減少沉降量突變造成的不良影響。這一原理已在以往的工程沉降實測中得到了驗證。
2、 設(shè)置調(diào)節(jié)沉降差的沉降后澆帶
主樓與裙房和純地下室的結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)設(shè)計成整體，但在施工時用沉降后澆帶把兩部分暫時斷開，一般待主樓結(jié)構(gòu)施工完畢，但若有沉降觀測，根據(jù)觀測結(jié)果證明主樓結(jié)構(gòu)的沉降在主樓結(jié)構(gòu)完工之前已趨于穩(wěn)定，也可適當(dāng)提前或當(dāng)主樓與裙房之間的沉降差小于設(shè)計或規(guī)范要求，然后再采用微膨脹混凝土澆灌沉降后澆帶，將高低層連成整體。沉降后澆帶的設(shè)置旨在通過沉降后澆帶封閉前，主樓沉降可以大部分獨(dú)立完成，以降低主裙樓之間的沉降差，使主裙樓之間的差異沉降控制在可以接受的程度。設(shè)置“沉降后澆帶”的基礎(chǔ)，設(shè)計時應(yīng)考慮兩個階段不同的受力狀態(tài)，分別進(jìn)行內(nèi)力分析。設(shè)置沉降后澆帶的大底盤高層建筑的沉降分析，應(yīng)分兩階段進(jìn)行：沉降后澆帶封閉前，應(yīng)根據(jù)沉降后澆帶設(shè)置位置，按幾個分塊獨(dú)立建筑，考慮其相互影響，按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》的方法計算其變形；沉降后澆帶封閉后，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，在同一整體大面積基礎(chǔ)上建有多棟高層和低層建筑時，按照上部結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)與地基的共同作用進(jìn)行變形計算?？紤]上下共同作用來協(xié)調(diào)多塔樓結(jié)構(gòu)的不均勻沉降，使得筏板內(nèi)力更趨均勻，差異沉降有效減少，設(shè)計更合理、更符合實際情況、更經(jīng)濟(jì)。
3、 預(yù)先設(shè)定標(biāo)高差
經(jīng)沉降計算，把主樓標(biāo)高定得稍高，裙房或純地下室標(biāo)高定得稍低，預(yù)留兩者沉降差，使最后兩者實際標(biāo)高基本一致。
二、混凝土收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力控制方法
對于超長結(jié)構(gòu)的無縫設(shè)計，一般的設(shè)計思路是：抗放兼?zhèn)洹⒁钥篂橹鞯脑瓌t。新澆混凝土在硬結(jié)過程中會收縮，已建成的結(jié)構(gòu)溫度變化時會熱脹冷縮，在正常養(yǎng)護(hù)條件下施工后的頭1~2個月混凝土硬結(jié)收縮量占年收縮量的45%~75%；而溫度變化對結(jié)構(gòu)的作用則是經(jīng)常的，當(dāng)這兩種變形受到約束后，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會產(chǎn)生收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力，當(dāng)這兩種應(yīng)力分別超過混凝土抗拉強(qiáng)度時就會導(dǎo)致混凝土開裂而形成收縮裂縫或溫度裂縫，引起滲漏水。在不設(shè)永久伸縮縫的情況下，有效控制混凝土收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力影響，是確保地下室結(jié)構(gòu)安全、正常使用的設(shè)計重點，必須慎重對待。通常采取的措施可以概括為以下幾種：
1、 設(shè)置施工后澆帶
施工后澆帶是傳統(tǒng)的做法，通常每隔30m~40m左右設(shè)置一道1m寬后澆帶，以消化收縮變形，減少混凝土收縮應(yīng)力，上述后澆帶一般在其兩側(cè)結(jié)構(gòu)施工完成45d~兩個月后，采用比后澆帶兩側(cè)混凝土強(qiáng)度等級高一級的微膨脹混凝土進(jìn)行澆筑。
2、 設(shè)置施加預(yù)應(yīng)力
對于超長大型地下室底板、側(cè)墻及頂板采用預(yù)應(yīng)力混凝土可降低結(jié)構(gòu)鋼筋及混凝土的用量，提高了結(jié)構(gòu)的剛度及抗裂性能。對混凝土結(jié)構(gòu)適當(dāng)施加預(yù)壓應(yīng)力，用以抵消由于溫度、收縮等原因產(chǎn)生的拉應(yīng)力，從而達(dá)到控制甚至避免結(jié)構(gòu)開裂的目的。其既可提高地下室的防水抗?jié)B性能，也能免除伸縮縫的留設(shè)；擴(kuò)大地下室柱網(wǎng)，提高了工程的實際使用面積和空間布置的靈活性，從而改善了建筑物的使用功能。
3、 配筋控制
構(gòu)件配筋考慮溫度影響，且適當(dāng)提高構(gòu)件最小配筋率：
(1) 基礎(chǔ)底板及地下室頂板的最小配筋率控制在0.3%左右(雙層雙向)，中樓板控制在0.25%左右(雙層雙向)。
(2) 梁的腰筋配筋率，控制在每側(cè)0.20%；且腰筋細(xì)而密，間距控制在150mm以內(nèi)。
4、 添加抗裂纖維
混凝土作為抗壓強(qiáng)度高、成本低廉、應(yīng)用最為廣泛的建筑材料，存在著固有的弱點-抗拉強(qiáng)度低、抗裂性差、韌性小等，因此也限制了混凝土性能的充分發(fā)揮。目前，在混凝土中添加纖維來提高混凝土耐收縮斷裂性(如鋼纖維、合成纖維、天然纖維等)是近年來研究和應(yīng)用最為廣泛的途徑之一?？紤]到經(jīng)濟(jì)的因素，在以往的工程中摻加價格較低的聚丙烯纖維，取得了預(yù)期的效果。所以，在不采用預(yù)應(yīng)力的情況下，在受氣溫和約束影響較大的地下室側(cè)墻及地下室頂板添加聚丙烯纖維。
5、 材料和施工質(zhì)量控制
混凝土原材料應(yīng)采用低收縮、低水化熱水泥，控制水泥用量，摻入適當(dāng)?shù)姆勖夯液屯饧觿?、控制水灰比?？刂粕笆橇虾嗔亢图壟?、合理選擇混凝土配合比。施工應(yīng)注意控制混凝土外加劑的品種、質(zhì)量和劑量。
三 結(jié)語
如何控制超長混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，尤其是超長地下室，一直是設(shè)計面臨的一個難題。本文對超長地下結(jié)構(gòu)無縫設(shè)計關(guān)鍵措施進(jìn)行了一些探討，希望本文為結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行超長地下結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一些有益的參考。
參考文獻(xiàn):
[1]GB50010-200239凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社，2002.
一、前言
高層建筑的剪力墻錯層結(jié)構(gòu)空間變化豐富、層次感較強(qiáng)，極大地滿足了人們的心理要求，這些年來錯層剪力墻結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用，但因其結(jié)構(gòu)對抗震有著不利的影響而使用范圍受限，使得人們對其結(jié)構(gòu)的發(fā)展提出了新的要求。對于高層住宅錯層剪力墻結(jié)構(gòu)，首先應(yīng)確定適合的性能化設(shè)計目標(biāo)，為滿足性能化目標(biāo)在各階段的要求，采取合理的計算程序?qū)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的分析，包括整體彈性分析、彈性動力時程分析和重要構(gòu)件的中震不屈服分析，這些分析的結(jié)果又用于控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計和指導(dǎo)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步設(shè)計，同時采取合理的抗震構(gòu)造措施，使整個結(jié)構(gòu)滿足規(guī)范的要求。
二、高層建筑錯層剪力墻結(jié)構(gòu)概述
剪力墻是一種工程常見結(jié)構(gòu)體系，由于建筑功能要求，剪力墻常有不規(guī)則的門窗洞口，這樣布置洞口就把一個單肢分成了不規(guī)則單（多）肢錯層剪力墻，這些不規(guī)則錯層對剪力墻構(gòu)件的有效剛度存在較大影響。剪力墻的性能取決于兩個方面：第一，組成剪力墻的墻肢的強(qiáng)弱；第二，各墻肢之間聯(lián)系的強(qiáng)弱。若墻肢本身是弱的，那么即使它們之間的聯(lián)系很強(qiáng)，即連梁的線剛度很大，整個結(jié)構(gòu)的性能是弱的，體現(xiàn)出強(qiáng)梁弱墻式的性能，整體性不好；相反若墻肢是強(qiáng)的，但是它們之間的聯(lián)系很弱，結(jié)構(gòu)相當(dāng)于用若干根桿件聯(lián)系幾片懸臂墻，整體性仍然不好。隨著人民生活水平的提高，民眾對居住環(huán)境的要求也越來越高。錯層式住宅有著空間高低錯落有致，使用合理，居住舒適等優(yōu)點，被越來越多的采用。這種錯層式住宅多采用剪力墻結(jié)構(gòu)。錯層剪力墻結(jié)構(gòu)使剪力墻形成錯洞墻，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度不規(guī)則，對結(jié)構(gòu)抗震有不利影響，尤其對平面不規(guī)則和扭轉(zhuǎn)效應(yīng)顯著的錯層結(jié)構(gòu)破壞特別嚴(yán)重。JGJ3-2002《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》建議在抗震設(shè)計時高層建筑宜避免錯層，同時也對錯層結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計，建模計算以及抗震構(gòu)造措施等設(shè)計方法。
三、剪力墻設(shè)計的基本概念
1、剪力墻高和截面高度尺寸較大但截面厚度較小，幾何特征像板，受力形態(tài)接近于柱，而與柱的區(qū)別主要是其截面高度與厚度的比值。
2、剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻是平面構(gòu)件，除承受水平剪力和彎矩外，還承擔(dān)豎向壓力；在軸力，彎矩，剪力的復(fù)合狀態(tài)下工作，其受水平力作用下似底部嵌固于基礎(chǔ)上的懸臂深梁。在地震作用或風(fēng)載下剪力墻除需滿足剛度強(qiáng)度要求外，還必須滿足非彈性變形反復(fù)循環(huán)下的延性、能量耗散和控制結(jié)構(gòu)裂而不倒的要求；墻肢必須能防比墻體發(fā)生脆性剪切破壞，因此注意盡量將剪力墻設(shè)計成延性彎曲型。
3、墻的設(shè)計計算是考慮水平和豎向作用下進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析，求得內(nèi)力后按偏壓或偏拉進(jìn)行正截面承載力和斜截面受剪承載力驗算。
4、為了保證墻體的穩(wěn)定性及便于施工，使墻有較好的承載力和地震作用下耗散能力。
四、高層結(jié)構(gòu)的受力特點及影響因素分析
1、受力特點
（1）錯層框架結(jié)構(gòu)的受力特點
錯層框架結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)的相比主要由于在錯層處錯開的樓層導(dǎo)致了在結(jié)構(gòu)的一些部位形成豎向的短構(gòu)件，使受力集中，不利于抗震。主要的原因可能是在同向受力中由于錯層構(gòu)件剛度大，而產(chǎn)生內(nèi)力集中。在錯層結(jié)構(gòu)中，短柱問題應(yīng)該得到足夠的重視。
（2）錯層框架剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點
錯層框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻承擔(dān)了水平力中的一大部分，特別是在地震作用下，錯層框架剪力墻結(jié)構(gòu)有兩道設(shè)防線，能夠較好地改善錯層結(jié)構(gòu)的受力性能。
2、影響因素分析
（1）水平荷載成為決定因素
一方面，因為樓房自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中所引起的軸力合彎矩的數(shù)值，僅與樓房高度的一次方成正比；而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩以及由此在豎向構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的二次方成正比；另一方面，對某一定高度的樓房來講，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值則隨結(jié)構(gòu)動力特性的不同而有較大幅度的變化。
（2）軸向變形不容忽視
與低層或多層建筑不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵因素，隨著建筑高度增加，水平荷載作用下結(jié)構(gòu)側(cè)向變形迅速增大，結(jié)構(gòu)側(cè)移與高度呈現(xiàn)四次方關(guān)系上升。
（3）抗震設(shè)計要求更好
在高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防設(shè)計時，要考慮正常使用時的豎向荷載、風(fēng)荷載，還必須使建筑結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，做到小震不壞、中震可修、大震不倒。
五、錯層剪力墻結(jié)構(gòu)在高層中的應(yīng)用的相關(guān)研究
研究表明，對于錯層結(jié)構(gòu)，一般認(rèn)為其不利的因素主要源于兩個方面：一是由于樓板被分成數(shù)塊，且相互錯置，在錯層構(gòu)件中產(chǎn)生很大的變形和內(nèi)力，削弱了樓板協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)整體受力的能力；二是由于樓板錯層，使得錯層交接部位形成豎向短構(gòu)件，可能在同向受力中因錯層構(gòu)件剛度大而產(chǎn)生內(nèi)力幾種，不利于抗震。短構(gòu)件問題主要是針對多層框架結(jié)構(gòu)，其不利于抗震的震害表現(xiàn)也多出現(xiàn)在多層框架中。對于以剪力墻為主要受力構(gòu)件的高層住宅，規(guī)則的錯層對結(jié)構(gòu)受力的影響有限，影響主要在于兩側(cè)有錯層連梁相連的墻體。結(jié)構(gòu)的錯層會增大結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，錯層構(gòu)件在結(jié)構(gòu)整體中所占的比例越大，則整體側(cè)向剛度增加幅度越大，但剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度增加的幅度相比于框架結(jié)構(gòu)要小。相互錯層的相鄰樓板僅由中間的錯層柱或墻相聯(lián)系，相比較平面剛度極大的樓板，錯層柱或墻的彎剪剛度是個極小值，當(dāng)結(jié)構(gòu)受力時，結(jié)構(gòu)兩部分將產(chǎn)生不協(xié)調(diào)變形，可能會在錯層柱或墻中形成較大的內(nèi)力，錯層柱或墻的受力與兩部分的均與性有關(guān)。錯層剪力墻結(jié)構(gòu)的試驗研究表明，由于錯層剪力墻結(jié)構(gòu)整體成彎曲破壞，根據(jù)振動臺試驗和靜力試驗破壞結(jié)果，錯層剪力墻結(jié)構(gòu)與一般剪力墻結(jié)構(gòu)無大的區(qū)別。由此可知，錯層對剪力墻結(jié)構(gòu)體系的影響有限，錯層剪力墻結(jié)構(gòu)通過結(jié)構(gòu)的合理布置和構(gòu)造措施的加強(qiáng)，可以滿足抗震設(shè)計的要求。
六、結(jié)束語
錯層式剪力墻結(jié)構(gòu)在高層住宅中被越來越多的開發(fā)商所采用，其優(yōu)點是合理的利用不同的層高來滿足不同的使用功能對空間的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這一結(jié)構(gòu)設(shè)計將會越來越趨于科學(xué)合理，也將給建筑工程的 發(fā)展增添更加強(qiáng)大的動力。
參考文獻(xiàn)：
中圖分類號： TU391文獻(xiàn)標(biāo)志碼： APerformanceBased Plastic Design Method of
Reinforced Concrete FramesXIONG Ergang1，ZHANG Qian2
（1. School of Civil Engineering， Changan University， Xian 710061， China； 2. School of Civil Engineering， Xian Euraisa University， Xian 710065， China）
Abstract：In order to desirably predict and control the inelastic activity of reinforced concrete （RC） frames subjected to severe ground motions， on the basis of energywork balance a performancebased plastic design （PBPD） method for the design of RC frames was presented. In the PBPD method， the design base shear is obtained based on the energywork balance and preselected target drift and yield mechanism. Plastic design was performed to detail the frame members and connections in order to achieve the targeted yield mechanism and behavior. The method was applied to an eightstorey RC frame and validated by inelastic dynamic analyses. The results indicate that the frames develop desired strong column sway mechanisms， and the story drifts are well within the target values to meet the desired performance objectives.
Key words：PBPD （performancebased plastic design）； target drift； yielding mechanism； workenergy equation
眾所周知，根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在大震作用下會經(jīng)歷較大的非彈性變形.現(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范通常基于結(jié)構(gòu)彈性性能，間接考慮結(jié)構(gòu)的非彈性性能.即根據(jù)規(guī)范的彈性反應(yīng)譜，計算結(jié)構(gòu)在小震作用下的基底剪力和彈性側(cè)移，用計算所得的組合內(nèi)力設(shè)計構(gòu)件并驗算側(cè)移；罕遇地震下的非彈性側(cè)移按彈性側(cè)移乘以側(cè)移增大系數(shù)估算，且該側(cè)移不應(yīng)超過規(guī)范規(guī)定的側(cè)移限值，而對于結(jié)構(gòu)的延性和耗能能力，大多是通過構(gòu)造措施獲得的.可是，采用上述方法設(shè)計的結(jié)構(gòu)（盡管滿足所有規(guī)范條文）在罕遇地震下會經(jīng)歷較大的非彈性變形，其非彈性性能在一定程度上難以預(yù)測和控制[18].非彈性性能包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件和節(jié)點的嚴(yán)重屈服和屈曲，而非彈性性能在結(jié)構(gòu)中的不均勻分布會導(dǎo)致不利的結(jié)構(gòu)響應(yīng)，有時甚至整體倒塌或需要進(jìn)行大修[910].
近年來，數(shù)次強(qiáng)烈地震給人類造成了巨大的生命財產(chǎn)損失.基于強(qiáng)度的抗震設(shè)計方法已經(jīng)不能滿足要求，基于性能的抗震設(shè)計思想已得到重視.基于性能的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論（PBSD）以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能為目標(biāo)，要求所設(shè)計的結(jié)構(gòu)在未來地震作用下具有可預(yù)見的抗震能力，與傳統(tǒng)的抗震設(shè)計思想相比，它具有多級性、全面性、靈活性的特點，更能被多數(shù)業(yè)主和結(jié)構(gòu)設(shè)計者接受.盡管如此，目前基于性能的抗震設(shè)計方法在很大程度上依賴于這樣一個反復(fù)的迭代過程，即“評估性能”―“修正設(shè)計”―“評估性能”，直至所設(shè)計的結(jié)構(gòu)達(dá)到預(yù)期的性能[1112].而且，基于性能的抗震設(shè)計方法也沒能給結(jié)構(gòu)工程師提供如何修正初始設(shè)計以達(dá)到預(yù)期性能目標(biāo)的指南.
正是基于此，本文提出了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)基于性能的塑性設(shè)計方法（PBPD）.該方法根據(jù)預(yù)定的屈服機(jī)制和目標(biāo)側(cè)移，由能量方程求得設(shè)計基西南交通大學(xué)學(xué)報第48卷第4期熊二剛等：鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)基于性能的塑性設(shè)計方法底剪力，然后對指定屈服構(gòu)件（梁）采用塑性方法設(shè)計，對指定非屈服構(gòu)件（柱）采用能力方法設(shè)計.基于性能的塑性設(shè)計方法可以直接考慮結(jié)構(gòu)的非彈性性能而不需要進(jìn)行評估和迭代，概念清晰，過程簡單，有利于在實際設(shè)計過程中推廣應(yīng)用.1基于性能的塑性設(shè)計方法（PBPD）基于性能的塑性設(shè)計方法采用預(yù)選的目標(biāo)側(cè)移和屈服機(jī)制作為性能極限狀態(tài)，這2個極限狀態(tài)與結(jié)構(gòu)的損傷程度和損傷分布狀況直接相關(guān).根據(jù)能量相等原則，即根據(jù)結(jié)構(gòu)單調(diào)達(dá)到目標(biāo)側(cè)移所需作的功等于等效彈塑性單自由度體系（EPSDOF）達(dá)到相同狀態(tài)所需要的能量（圖1）來計算給定的地震水準(zhǔn)下的設(shè)計基底剪力.然后，采用塑性設(shè)計方法設(shè)計框架構(gòu)件和節(jié)點，以達(dá)到預(yù)期的屈服機(jī)制和性能.
1.1設(shè)計基底剪力對于給定的地震水準(zhǔn)，確定設(shè)計基底剪力是PBPD法的重要環(huán)節(jié).如前所述，根據(jù)使結(jié)構(gòu)單調(diào)達(dá)到目標(biāo)側(cè)移所需作的功等于等效彈塑性單自由度體系（EPSDOF）達(dá)到相同狀態(tài)所需要的能量計
（a） 屈服機(jī)構(gòu)（b） 單自由度體系能量作功平衡概念
圖1基于性能的塑性設(shè)計概念
Fig.1 PBPD （performancebased plastic design） concept
算設(shè)計基底剪力.假定系統(tǒng)為理想的彈塑性體系，則有功能方程：
（Ee+Ep）=γ12mS2v=12γmT2πSag2，（1）
式中：Ee、Ep分別為使結(jié)構(gòu)達(dá)到目標(biāo)側(cè)移所需能量的彈性分量和塑性分量；
Sv為設(shè)計擬速度譜；
Sa為擬加速度譜；
T為基本自振周期；
m為體系的總質(zhì)量；
g為重力加速度；
γ為能量修正系數(shù)，其值取決于結(jié)構(gòu)的延性系數(shù)μ和延性折減系數(shù)Rμ：
γ=2μ-1R2μ .（2）
彈性能量
Ee=12mT2π QyGg2，（3）
式中：G為結(jié)構(gòu)的總重力荷載代表值；
Qy為屈服基底剪力.
塑性能量Ep等于結(jié)構(gòu)中塑性鉸耗散的能量，如圖1所示.對于選定的屈服機(jī)制，
Ep=Qy∑ni=1λihiθp，（4）
式中：λi為樓第i層側(cè)向力分布系數(shù)；
hi為第i層計算高度；
θp為塑性側(cè)移角.
根據(jù)式（1）、（3）和（4），功能方程可改寫為
QyG2+QyGh*8π2θpT2g=γS2a，（5）
其中，h*=∑ni=1λihi.
由式（5）可得設(shè)計基底剪力系數(shù)
QyG=-α+α2+4γS2a2，（6）
式中：α為無量綱參數(shù)，
α=h*8π2θpT2g.（7）
1.2側(cè)向力分布S S Lee等通過對大量框架結(jié)構(gòu)的非線性分析，得出了樓層剪力分布系數(shù)βi[1314]，將該系數(shù)作為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在彈塑性狀態(tài)下側(cè)向力分布模式.該側(cè)向力分布模式可使RC框架結(jié)構(gòu)在大震作用的樓層剪力更接近實際剪力分布，且能產(chǎn)生更均勻的層間側(cè)移角，見式（8）～（9）：
βi=QsiQsn=∑nj=iGjhjGnhn0.75T-0.2，（8）
Fi=（βi-βi+1）Gnhn∑nj=iGjhj0.75T-0.2Qy，（9）
式中：Qsi和Qsn分別為第i層、頂層剪力；
Gj和Gn分別為第j層、頂層的重力荷載代表值；
hj為第j層的計算高度；
Fi為第i層的側(cè)向力；
βi為第i層的剪力分布系數(shù)，βi+1為第i+1層的剪力分布系數(shù)，βn+1=0.1.3鋼筋混凝土框架構(gòu)件設(shè)計1.3.1梁設(shè)計（指定屈服構(gòu)件）
在罕遇地震作用下，為了避免結(jié)構(gòu)倒塌破壞，最大程度地耗散地震輸入能量，使結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度和延性，需要在設(shè)計初為結(jié)構(gòu)選擇一個合理的屈服機(jī)構(gòu)[6].當(dāng)RC框架采用圖2所示的目標(biāo)屈服機(jī)制時，梁就成了指定的屈服構(gòu)件.每層梁所需要的抗彎承載力可由塑性設(shè)計方法確定（外功等于內(nèi)功）：
∑ni=1Fihiθp=2Mpcθp+∑ni=12Mpbiφi，（10）
式中：Mpb和Mpbi分別為梁頂層和第i層所需的塑性彎矩；
φi為第i層塑性鉸轉(zhuǎn)角，φi=（L/Li′ ）θp，其中L為梁跨度，Li′為塑性鉸之間的距離；
Mpc為底層柱底塑性彎矩.
圖2RC框架目標(biāo)屈服機(jī)制
Fig.2Target yield mechanism for moment frames
值得注意的是，由于梁發(fā)生反對稱變形，故由均勻分布的重力荷載所作的外功等于0.
相關(guān)研究成果[10]表明，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度沿建筑高度的分布服從設(shè)計層間剪力分布較為合理.這樣會使結(jié)構(gòu)的屈服分布更趨均勻，從而防止屈服集中在某幾層.即令
Mpbi=βiMpb.（11）
對于RC框架，由于板和非矩形截面梁的強(qiáng)度貢獻(xiàn)，以及梁頂部和底部配置的鋼筋數(shù)量不同，故梁端正塑性彎矩M+pb和負(fù)塑性彎矩M-pb不同.因此，式（10）可修正如下：
∑ni=1Fihiθp=2Mpcθp+∑ni=1βi（M+pb+M-pb）φi.（12）
令x=M-pb/M+pb，則式（12）可以簡化為：
∑ni=1Fihiθp=2Mpcθp+
∑ni=1（1+x）βiM+pbφi.（13）
選定適當(dāng)?shù)膞后，式（3）僅包含2個未知參數(shù)，即M+pb和Mpb.
根據(jù)結(jié)構(gòu)底層不能形成薄弱層機(jī)構(gòu)（圖3）的條件，確定柱底塑性彎矩Mpc.假定塑性鉸出現(xiàn)在底層的柱底和柱頂，對于屈服機(jī)構(gòu)的微小變形，其相應(yīng)的作功方程[15]為
ΨQ′h1θ=4Mpcθ，（14）
則
Mpc=ΨQ′h1/4，（15）
式中：θ為屈服機(jī)構(gòu)的微小轉(zhuǎn)角；
Q′為基底剪力（對應(yīng)于等效單跨模型），Q′等于總剪力Q除以跨數(shù)；
h1為底層層高；
Ψ為考慮了設(shè)計力的超強(qiáng)系數(shù)（在后面的設(shè)計算例中，取Ψ=1.1）.
將式（15）代入式（12），可以得到第i層梁的需求塑性彎矩M+pb和M-pb，然后根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計.
圖3單跨框架（底部形成薄弱層）
Fig.3Onebay moment frame with
“softstorey” mechanism
1.3.2柱設(shè)計（指定非屈服構(gòu)件）
指定非屈服構(gòu)件（如柱）必須能抵抗設(shè)計重力荷載和最大指定屈服構(gòu)件預(yù)期強(qiáng)度的組合，同時考慮合理的應(yīng)變硬化和材料超強(qiáng).在RC框架結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可將柱分離成懸臂的隔離體，圖4為目標(biāo)側(cè)移時框架邊柱隔離體圖.
圖4邊柱隔離體圖
Fig.4Freebody diagram of an exterior column
為保證結(jié)構(gòu)形成預(yù)期的強(qiáng)柱弱梁塑性機(jī)制，柱的設(shè)計必須能夠抵抗最大預(yù)期荷載（包括梁柱上的重力荷載），同時考慮梁端塑性鉸一定范圍內(nèi)的應(yīng)變硬化和材料超強(qiáng).應(yīng)變硬化梁塑性鉸的彎矩Mpri，可將需求塑性彎矩Mpbi乘以適當(dāng)?shù)某瑥?qiáng)系數(shù)ξ得到，超強(qiáng)系數(shù)ξ需考慮材料應(yīng)變硬化效應(yīng)和材料超強(qiáng).
假定作用在隔離體上所需的側(cè)向力Fli服從式（9）的分布形式，則其值可通過整個隔離體的平衡條件獲得.結(jié)合作用在每層梁端的彎矩和側(cè)向力Fli，可計算出每層的柱端彎矩和剪力.
（1） 邊柱隔離體
當(dāng)框架達(dá)到目標(biāo)側(cè)移時，假定各層梁端塑性鉸截面處的剪力Qi、Qi′和彎矩Mpri均達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度（圖5，lc=（L-L′）/2），Qi和Qi′可由式（16）和（17）給出：
Qi=M+pri+M-priL′+qiL′2，（16）
Qi′=M+pri+M-priL′-qiL′2，（17）
式中，qi為作用在梁上的均布荷載.
圖5柱隔離體圖
Fig.5Freebody diagram of a column
在RC框架中，作用在邊柱隔離體（圖5）上的需求平衡側(cè)向力之和Flext可以由式（18）確定；
Flext=∑ni=1M-pri+∑ni=1Qilci+Mpc∑ni=1αihi，（18）
其中，
αi=βi-βi+1∑ni=1（βi-βi+1） .（19）
式（19）中，當(dāng)i=n時， βn+1=0.
（2） 中柱隔離體
對于中柱隔離體（圖5），側(cè)向力之和
Flint=∑ni=1（M+pri+M-pri）∑ni=1αihi+
∑ni=1[Qi+Q′i]lci+2Mpc∑ni=1αihi .（20）2PBPD法的設(shè)計步驟PBPD法設(shè)計鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的步驟：
（1） 根據(jù)設(shè)計地震水準(zhǔn)選擇與預(yù)定性能目標(biāo)一致的預(yù)期屈服機(jī)制和目標(biāo)側(cè)移角θu.假定結(jié)構(gòu)的力位移關(guān)系為理想彈塑性，并估算結(jié)構(gòu)的屈服側(cè)移角θy.
（2） 用預(yù)選的目標(biāo)側(cè)移角θu減去屈服側(cè)移角θy，計算出塑性側(cè)移角θp.
（3） 根據(jù)質(zhì)量和剛度特性估算結(jié)構(gòu)的基本自振周期T（也可采用基于規(guī)范的經(jīng)驗公式估計結(jié)構(gòu)體系的基本周期），選擇適當(dāng)?shù)膫?cè)向力分布形式.
（4） 采用第（1）、（2）步確定的參數(shù)，根據(jù)設(shè)計譜加速度值Sa即可計算出設(shè)計基底剪力Q.此時，可采用相應(yīng)的非彈性地震反應(yīng)理論，如NewmarkHall提出的理想非彈性反應(yīng)譜或其他方法.
（5） 如果結(jié)構(gòu)的力變形性能與假定的彈塑性能不同，則需修正Q.
（6） 采用塑性方法對指定屈服構(gòu)件梁進(jìn)行截面設(shè)計，使結(jié)構(gòu)側(cè)向強(qiáng)度的分布服從設(shè)計樓層剪力分布；采用彈性設(shè)計方法對指定非屈服構(gòu)件柱進(jìn)行截面設(shè)計，并考慮指定屈服構(gòu)件的應(yīng)變硬化、材料超強(qiáng).3算例及其分析3.1工程概況某工程主體為8層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，平面布置見圖6，各層層高均為3.3 m.樓面恒（活）荷載為3.3（2.0）kPa，屋面恒（活）荷載為5.0（2.0）kPa，雪荷載為0.2 kPa.抗震設(shè)防烈度為8度（0.20g），Ⅰ類場地，設(shè)計地震分組為第2組.混凝土強(qiáng)度等級為C30，受力主筋為HRB400.
圖6結(jié)構(gòu)平面圖
Fig.6Floor plan of a structure
初步選定的梁、柱（矩形）截面尺寸見表1.
表1梁柱截面尺寸
Tab.1Member sectionsmm
樓層橫梁縱梁次梁柱第5～8層300×500300×600300×450550×550第1～4層350×500350×600300×450600×600
3.2鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)PBPD方法的上述設(shè)計步驟，得到RC框架設(shè)計參數(shù)（表2）.
根據(jù)式（8）和（9）計算側(cè)向力分布，然后計算梁、柱需求強(qiáng)度，最后確定梁、柱截面配筋，見表3
表2RC框架設(shè)計參數(shù)
Tab.2Design parameters for RC frame
地震程度SaT/sθy/%θu/%θp/%μ=θu/θyRμγαQ/GQ/kN中震0.210g0.800.501.000.50220.7501.1280.104650罕遇地震0.420g0.800.502.001.50330.5563.3830.109679
表3RC框架梁、柱需求強(qiáng)度和截面配筋
Tab.3Required strength and reinforcement details of beams and columns of the RC frame
層
序梁需求彎矩M+pb/
（kN?m）M-pb/
（kN?m）梁配筋
面積/mm2AsAs′邊柱Mtop/
（kN?m）Mbot/
（kN?m）軸力/
kN剪力/
kN中柱Mtop/
（kN?m）Mbot/
（kN?m）軸力/
kN剪力/
kN柱配筋
面積/mm2邊柱中柱862.73-131.73388853195.804.74169.5657.89259.82-21.67210.4985.303 0544 5617100.46-210.966371 450299.73-6.23379.0992.72394.41-56.38418.05136.603 7705 8916129.83-272.658391 984368.99-26.45611.15119.83481.38-101.22625.60176.544 5615 8915152.96-321.221 0052 469411.93-53.94860.96141.17532.33-154.06833.16207.995 8917 3844170.79-358.661 1172 711433.11-87.051 129.83157.63553.32-213.051 046.12232.233 7705 8913183.83-386.031 2123 004435.61-124.261 413.40169.66548.33-276.541 263.77249.963 7705 8912192.38-403.991 2753 211421.75-164.161 703.54177.55520.26-342.981 481.43261.583 0543 7701196.61-412.891 3073 318393.42-205.401 996.92181.46471.36-410.891 699.08―3 0543 054（表中As和As′分別為受拉和受壓鋼筋的截面面積；Mtop和Mbot分別為柱頂和柱底彎矩）.4驗證分析采用非線性分析軟件PERFORM3D建立鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的有限元模型，對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行彈塑性動力時程分析，以驗證上述計算結(jié)果.時程分析所用地震加速度時程的峰值根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范[4]確定.選用RGB1波、RGB2波、RGB3波、Morgan波、Mexico波、Kobe波、Landers波、Loma波和Northridge波，這9種地震波分別具有不同的頻譜特性.
按這9種地震波且地震波峰值調(diào)整為8度設(shè)防地震和罕遇地震對應(yīng)的加速度0.2g和0.4g，得到樓層位移角包絡(luò)圖分別見圖7和圖8.
圖7中震作用下RC框架最大層間位移角
Fig.7Maximum interstory drift ratios of
the RC frame under moderate earthquake
圖8大震作用下RC框架最大層間位移角
Fig.8Maximum interstory drift ratios of
the RC frame under major earthquake
從圖7和圖8可見，除Mexico波之外，在其余地震波作用下，最大層間位移角沿樓層均勻分布，在設(shè)防地震和罕遇地震作用下，其均值分別介于0.24%～0.31%和0.38%～0.55%之間.表明結(jié)構(gòu)的非彈性性能沿樓層分布較均勻，各樓層可以同時耗散相當(dāng)?shù)牡卣鹉芰?而不像傳統(tǒng)設(shè)計方法那樣，僅通過結(jié)構(gòu)的某一層或某幾層薄弱層來耗散地震能量.按基于性能的塑性設(shè)計方法給出的各層最大層間位移角均小于目標(biāo)位移角限值，表明結(jié)構(gòu)滿足目標(biāo)性能要求.
大震作用下RC框架塑性鉸分布如圖9所示.從圖9可見，各層梁端均出現(xiàn)塑性鉸，滿足預(yù)先設(shè)定的屈服機(jī)制.
圖9大震作用下RC框架塑性鉸分布
Fig.9Plastic hinge distribution of the RC frame
5結(jié)論基于功能平衡原理，本文提出了一種鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)基于性能的塑性設(shè)計方法，獲得以下結(jié)論：
（1） 基于性能的塑性設(shè)計方法（PBPD）用預(yù)定目標(biāo)側(cè)移和屈服機(jī)制作為性能目標(biāo)，而這2個性能決定著結(jié)構(gòu)的損傷程度和分布.對于給定的地震水準(zhǔn)，根據(jù)能量平衡原理計算設(shè)計基底剪力，即使結(jié)構(gòu)單調(diào)達(dá)到目標(biāo)側(cè)移所需作的功等于等效EPSDOF達(dá)到相同狀態(tài)所需要的能量.
（2） 采用塑性設(shè)計方法設(shè)計RC框架構(gòu)件和梁柱節(jié)點，以便達(dá)到預(yù)期的屈服機(jī)制和性能.由于該方法在設(shè)計過程中引入了結(jié)構(gòu)的非線性性能以及重要的性能準(zhǔn)則，故采用PBPD設(shè)計的RC框架結(jié)構(gòu)，無需進(jìn)行繁瑣且反復(fù)迭代的性能評估.
（3） PBPD不僅能實現(xiàn)多性能水準(zhǔn)下RC框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計，而且能控制RC框架結(jié)構(gòu)在設(shè)防地震和罕遇地震作用下的性能.
致謝：西安歐亞學(xué)院科研項目（12ZKB05）資助.
參考文獻(xiàn)：[1]張倩. 鋼框架結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計方法研究[D]. 西安：西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院，2008.
[2]李應(yīng)斌. 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基于性能的抗震設(shè)計理論與應(yīng)用研究[D]. 西安：西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院，2004.
[3]管民生. 基于性能的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能評價方法與應(yīng)用研究[D]. 廣州：華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院，2011.
[4]中國建筑科學(xué)研究院. GB50011―2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S]. 北京： 中國建筑工業(yè)出版社，2010.
[5]樊長林，張善元，路國運(yùn). 鋼筋混凝土框架剛塑性抗震設(shè)計方法研究[J]. 世界地震工程，2009，25（3）： 6773.
FAN Changlin， ZHANG Shanyuan， LU Guoyun. Study on rigidplastic seismic design of reinforced concrete frame structures[J]. World Earthquake Engineering， 2009， 25（3）： 6773.
[6]周磊. 多層鋼框架性態(tài)抗震設(shè)計：屈服點譜法[D]. 蘇州：蘇州科技學(xué)院土木工程系，2011.
[7]辛力，梁興文，白亮. RC框架結(jié)構(gòu)直接基于位移的抗震優(yōu)化設(shè)計方法[J]. 地震工程與工程振動，2008， 28（5）： 7986.
XIN Li， LIANG Xingwen， BAI Liang. Optimal method for direct displacementbased seismic design of RC frames[J]. Journal of Earthquake Engineering and Engineering Vibration， 2008， 28（5）： 7986.
[8]MEDHEKAR M S， KENNEDY D J L. Displacementbased seismic design of buildingsapplication[J]. Engineering Structures， 2000， 22（3）： 210221.
[9]GHORBANIEASL M. Performancebased seismic design of building structures[D]. Carleton： Department of Civil and Environmental Engineering， Carleton University， 2007.
[10]Applied Technology Council. FEMA445 Nextgeneration performancebased seismic design guidelines： program plan for new and existing buildings[S]. Washington D C： Federal Emergency Management Agency， 2006.
[11]SAHOO D R， CHAO S H. Performancebased plastic design method for bucklingrestrained braced frames[J]. Engineering Structures， 2010， 32（9）： 29502958.
[12]LIAO W C. Performancebased plastic design of earthquake resistant reinforced concrete moment frames[D]. Ann Arbor： Department of Civil and Environmental Engineering， The University of Michigan， 2010.
[13]LEE S S. Performancebased design of moment frames using target drift and yield mechanism[D]. Michigan： Department of Civil and Environmental Engineering， The University of Michigan， 2002.
中圖分類號：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
連體高層建筑，這一結(jié)構(gòu)，在近年才開始出現(xiàn)并且廣受歡迎，但是在我國，并未大量的涌現(xiàn)，原因在于：對于連體結(jié)構(gòu)來講，需要很好地協(xié)調(diào)各建筑物承受的作用力，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)非常的明顯，受力復(fù)雜度比較高，故而設(shè)計的時候，難度很大，另外，連體結(jié)構(gòu)的地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)特別的明顯，設(shè)計的過程中就需要借助不同軟件的分析計算獲得高適合度的設(shè)計方案。
1、 實例概況
某建筑東西長為160m，南北長 220m，主樓縱向展開長度約240m，總建筑面積約4萬m2。由于本建筑地下1層僅在西側(cè)與西南側(cè)有填土側(cè)限，其余方向均與周圍建筑通過防震縫分開，因此結(jié)構(gòu)嵌固層標(biāo)高設(shè)置在地下1層地面處。主體的結(jié)構(gòu)為高層框架-剪力墻。對于剪力墻而言，其筒體定位在樓層的四個不同的角上。樓層和電梯間布設(shè)的剪力墻一共有四個，厚度從下到上，均介于三百五十毫米到兩百毫米中間。建筑的連體一共為六層，而且結(jié)構(gòu)關(guān)系對應(yīng)較大的剛度，所以在連接的具體方式上選擇的為強(qiáng)連接，借助于這種連接形式，塔樓以及連接體能夠?qū)崿F(xiàn)很好的連接。
2、設(shè)計方法
2.1連體的設(shè)計和實施
對于連體部分的設(shè)計來講，復(fù)雜度最高的地方在于分析連體地方的受力結(jié)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)豎向分析，建筑物因為跨度比較大，而且連體層比較多，故而荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力也是非常大的。在水平的方向上，連體這一段結(jié)構(gòu)需要對兩側(cè)建筑進(jìn)行很好地協(xié)調(diào)，避免地震荷載和風(fēng)荷載下發(fā)生變形，可以說承擔(dān)的水平內(nèi)里也特別的大。
建筑物在風(fēng)向的作用下，或者在水平方向上的地震的情況下，建筑物的大樓不但會伴隨著震動或者搖擺出現(xiàn)同向的運(yùn)動，而且還會出現(xiàn)相向運(yùn)動，結(jié)構(gòu)自身會出現(xiàn)平動變形以及扭轉(zhuǎn)變形。工程里面，塔樓對應(yīng)不同的剛度，具有很大的差距，故而在平東以及扭轉(zhuǎn)振動發(fā)生耦連的條件下，結(jié)構(gòu)整體就會出現(xiàn)高度明顯的扭轉(zhuǎn)，形態(tài)本身也更加的復(fù)雜化。
在嚴(yán)密計算的基礎(chǔ)上，經(jīng)過多個方面的嚴(yán)格比較，再加上認(rèn)真地篩選，獲得最終的設(shè)計方案。連接體和塔樓間具有可以相互協(xié)調(diào)的剛度，經(jīng)過調(diào)控，建筑整體對應(yīng)較好的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，并且按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，連體對應(yīng)的荷載、發(fā)生的變形、出現(xiàn)的應(yīng)力都在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。
工程條件下，連體地方對應(yīng)的結(jié)構(gòu)屬于鋼結(jié)構(gòu)，這也是主要的受力主體，此外樓板使用的是鋼筋混凝土。對于主受力結(jié)構(gòu)選用的材質(zhì)為Q345-B，位于底部的鋼桁架（兩層都有）對應(yīng)的鋼材為焊接H型。進(jìn)行攝制的過程中，首先要對鋼柱進(jìn)行九十度的旋轉(zhuǎn)，對于上三層也要對鋼柱進(jìn)行九十度的旋轉(zhuǎn)，在節(jié)點的位置進(jìn)行支撐。通過固接的手段連接鋼柱、鋼梁以及鋼桁架。另外還需要固接連體橫梁和斜撐與剪力墻筒。埋設(shè)H型鋼到柱端，這個柱端指的是鋼桁架橫梁和斜撐以及剪力墻彼此連接的地方，通過強(qiáng)焊接，連接十層到十六層的鋼構(gòu)件和剖口。在十一、十三和十五這三層鋼梁的區(qū)格中進(jìn)行圓鋼管的布置，用來進(jìn)行鋼支撐，這樣連體結(jié)構(gòu)位置的樓板對應(yīng)的平面剛度就可以得到很好的保證。
2.2結(jié)構(gòu)選材
連置選擇的結(jié)構(gòu)通常為鋼或者混凝土，如果是混凝土，那么連體結(jié)構(gòu)就要用三道巨型的桁架。如果鋼結(jié)構(gòu)，那么就需要于連體的位置進(jìn)行三道桁架的布設(shè)，無論是選擇哪種方案，因為不一樣的選材，所以受力一定要和具體的要求相符合，一定要能夠按照建筑物的具體情況進(jìn)行比較權(quán)衡后作出最終的決定。
假設(shè)選定的方案為混凝土，這樣無論是結(jié)構(gòu)梁，還是斜撐或者柱，斷面都會比較大，對于建筑師來講，相關(guān)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的會對美觀必然會產(chǎn)生一定的影響。本建筑具有跨度大、連接層數(shù)多的特點，這就使得選用混凝土方案后結(jié)構(gòu)自重預(yù)計將比選用鋼結(jié)構(gòu)方案多出近3646t，自重增加的同時，連接體兩側(cè)柱以及剪力墻的基礎(chǔ)造價也一起增加。此建筑的連體部位相對較高，需要巨型桁架結(jié)構(gòu)，所以需要有能夠承受住所有連體處荷載的模板，且只有當(dāng)所有桁架構(gòu)件都達(dá)到強(qiáng)度要求之后才能將模板拆除，而且在模板拆除的時候還需要充分計算各方向的桁架受力作用，這樣就不會在拆除模板的時候，桁架會發(fā)生瞬時加載，受到很大的消極影響。
如果結(jié)構(gòu)選擇的為鋼，這樣結(jié)構(gòu)在重量上就可以得到適當(dāng)?shù)目s減，桁架截面對應(yīng)的尺寸也可以得到降低，建筑物在整體上就會顯得比較輕盈，比較空透，使用面積就可以得到有效地增加，而且造價相對來說也會比較低廉，施工速度也比較快，故而本工程最終選擇了鋼結(jié)構(gòu)。
2.3整體計算
對結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的過程中，一定要對地震力予以充分的考慮，尤其是要分解扭轉(zhuǎn)耦連振動產(chǎn)生的具體影響。運(yùn)用三種不同的力學(xué)模型的三維空間分析軟件分別進(jìn)行位移以及整體內(nèi)力的分析。將6度設(shè)防烈度、0.05的阻尼比以及Ⅱ類的場地類別等因素均考慮進(jìn)去。工程的模型及荷載的輸入運(yùn)用的是PKPM結(jié)構(gòu)分析軟件系列中的PMCAD進(jìn)行的。而SATWE主要負(fù)責(zé)工程結(jié)構(gòu)的重點分析計算。最終結(jié)構(gòu)對比校核的工作由TAT和PMSAP擔(dān)當(dāng)，并進(jìn)行一定的補(bǔ)充計算分析。經(jīng)過三種程序的主要計算分析，經(jīng)過匯總可得到表1。其中的層剛比選擇的數(shù)值為下部和上相鄰樓層在側(cè)向剛度上經(jīng)過計算獲得的平均值對應(yīng)的百分之八十的數(shù)字，以及和相鄰上層對應(yīng)的側(cè)向剛度之百分之七十，這兩個數(shù)據(jù)經(jīng)過比較，比較小的就是選擇的層剛比。
表1據(jù)三種計算機(jī)軟件得出的計算結(jié)果
3、結(jié)語
（1）對復(fù)雜度比較高的高層建筑進(jìn)行分析的時候，如果僅僅借助于一個單一的程序，那么難度就比較得高，需要從不同程序出發(fā)，作出分析判斷，獲得最終的計算結(jié)果，本文分析的方法主要是SATWE，在此的基礎(chǔ)上和TAT以及PMSAP進(jìn)行結(jié)合比較，而后獲得滿意度比較高的結(jié)果。（2）對于復(fù)雜度比較高的高層建筑而言，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)非常的明顯，故而需要對扭轉(zhuǎn)周期予以調(diào)整，要盡可能的減小，在本工程里面，選擇的為連廊水平支撐的增加，這個增加可以借助于桁架剛度得到很好地實現(xiàn)和解決。（3）設(shè)計連體結(jié)構(gòu)，一個核心的，也是關(guān)鍵性的問題在于連接連接體和建筑物，強(qiáng)連接被運(yùn)用到了本工程里面，效果非常的顯著，能夠?qū)κ芰f(xié)調(diào)予以完美的掌控。（4）如果高層建筑無論是在豎向，還是在水平的方向上，都是非常的不規(guī)則。那么一定要盡可能的注意對剪力墻和豎向這兩個構(gòu)件的具體設(shè)置，保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量中心盡可能的接近剛度中心，據(jù)此，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)可以得到有效的削減。
參考文獻(xiàn):
[1]馮遠(yuǎn),楊曦,何建波.成都高新科技商務(wù)廣場C座鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].建筑結(jié)構(gòu),2004,34(11):3-8.
[2]胡純煬,范重,陳富春.中關(guān)村金融中心高層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計[C]//第十八屆全國高層建筑結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)交流會論文集.2004:415-420.
中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.04.064
Methods to Improve "Concrete Structures" Course Design Quality
ZHANG Yongling
（College of Water Resources and Architectural Engineering， Tarim University， Alar， Xinjiang 843300）
Abstract "Concrete Structures" is the main course of Civil Engineering， with strong engineering application， curriculum design students to consolidate the theoretical knowledge and improve the capacity of an important part of the comprehensive application， the author on how to improve the "Concrete Structures" course design quality， conduct the study of teaching methods， to provide reference for the curriculum teaching.
Key words Concrete Structures; course design; teaching methods
混凝土結(jié)構(gòu)是一門理論與工程實際緊密聯(lián)系的課程，課程涉及內(nèi)容多，①教學(xué)難度大。課程設(shè)計是該課程的重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，②是綜合應(yīng)用基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識解決工程問題的一項模擬設(shè)計，③是單獨(dú)設(shè)定學(xué)分和評定成績的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，具有很強(qiáng)的實踐性，包括課題確定、方案設(shè)計、實施細(xì)節(jié)、設(shè)計報告以及評價體系等環(huán)節(jié)。④通過課程設(shè)計可以使學(xué)生進(jìn)一步鞏固課程理論知識，學(xué)會使用設(shè)計規(guī)范，掌握結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用中的平法標(biāo)注基本知識，為學(xué)生后續(xù)開展畢業(yè)設(shè)計及工作打下良好基礎(chǔ)。⑤同時課程設(shè)計可加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題與解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新能力，也是對學(xué)生所學(xué)理論知識和基木技能的全面考核。⑥因此，如何開展混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計教學(xué)，是高校該課程專任教師應(yīng)該不斷完善的課題。
1 混凝土結(jié)構(gòu)課程設(shè)計存在的主要問題
1.1 命題單一或老化，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)
高校對課程設(shè)計的要求一般為一人一題，但是由于學(xué)生人數(shù)多，設(shè)計任務(wù)書資料不足，難于真正實現(xiàn)人手一題。導(dǎo)致產(chǎn)生兩方面的問題，一是教師在同一屆學(xué)生中多采取分組方式開展不同結(jié)構(gòu)類型的課程設(shè)計，在同一組內(nèi)只是對部分參數(shù)做一定修改，計算過程和步驟完全相同，學(xué)生無需考慮結(jié)構(gòu)布置或經(jīng)濟(jì)性等要求，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新意識和能力的培養(yǎng);二是教師在下屆學(xué)生課程設(shè)計時會繼續(xù)使用上一屆使用過的題目，命題更新不夠，致使學(xué)生會搜集上屆學(xué)生的課程設(shè)計成果進(jìn)行單純模仿或直接抄襲，學(xué)生無法通過課程設(shè)計來了解當(dāng)前相關(guān)技術(shù)的最新動態(tài)，與社會生產(chǎn)發(fā)展中的實踐環(huán)節(jié)脫節(jié)。⑦長此以往，學(xué)生便無法真正掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，更無益于培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。⑧
1.2 課程設(shè)計圖紙計算大多采用軟件，不利于學(xué)生基本技能的培養(yǎng)
隨著計算機(jī)技術(shù)普及，各大高校在土木工程教學(xué)中大多都開設(shè)了CAD、SoliWorks、PKPM、midas等用于提高制圖及計算的效率，同時有助于學(xué)生很好地與工程實際應(yīng)用相結(jié)合，然而在教學(xué)中，過多地采用計算機(jī)軟件進(jìn)行輔助設(shè)計，學(xué)生只知道按照軟件提示步驟操作獲取最終結(jié)果，但對其內(nèi)在的制圖和識圖方法、規(guī)范依據(jù)等卻不熟悉甚至不去思考，導(dǎo)致工作中經(jīng)常出現(xiàn)對于實際工程中的明顯錯誤判斷不出，圖紙識別不準(zhǔn)確等問題，不利于培養(yǎng)學(xué)生的基本技能。
1.3 考核評價體系不合理，缺乏對設(shè)計過程的控制
混凝土結(jié)構(gòu)課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課程，課時量大，理論授課占用時間較長，課程設(shè)計基本在學(xué)期末，學(xué)生此時面臨多門課程的期末考試，迫于對課程設(shè)計成績的追求，學(xué)生大多數(shù)會需找往屆模板，或照抄別人的成果交差。由于教師對課程設(shè)計成績的評定多以設(shè)計成果作為唯一依據(jù)，也有高校采取了抽查答辯等方式進(jìn)行，但是忽視對學(xué)生設(shè)計過程的監(jiān)管，缺少平時考核，日常檢查也不嚴(yán)格、不規(guī)范，最終給定的成績也不科學(xué)，甚至出現(xiàn)抄襲者的成績反倒高于自行完成者的成績，評定不夠客觀和公正，課程設(shè)計成果的質(zhì)量自然無法保證。
2 教學(xué)方法改革
2.1 課程設(shè)計命題工程化、多元化，切實增加學(xué)生設(shè)計自由度
課程設(shè)計命題不能只是要求學(xué)生做簡單的虛擬設(shè)計，應(yīng)該密切聯(lián)系現(xiàn)行的工程規(guī)范依托已建或在建項目資料編制多元化的課程設(shè)計題目，同時在任務(wù)書的編寫上可以適當(dāng)放寬約束條件，給學(xué)生自由選擇和發(fā)揮的空間，從而激發(fā)學(xué)生設(shè)計的積極性和主動性。具體做法：一是學(xué)校應(yīng)該充分發(fā)揮校內(nèi)外實習(xí)基地（設(shè)計院、工程單位）的作用，大量收集工程背景資料、設(shè)計圖紙等為教師開展課程設(shè)計命題提供依據(jù);二是教師應(yīng)該根據(jù)該課程設(shè)計的大綱要求科學(xué)編寫任務(wù)書，充分體現(xiàn)一人一題的要求，同時已知條件可適度放寬，讓學(xué)生自由選擇和發(fā)揮，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、解決“實際問題”;三是由教研室組織相關(guān)教師對擬開展的任務(wù)書進(jìn)行認(rèn)真審定，包括設(shè)計內(nèi)容、深度、工作量、成果評定方式等，然后下發(fā)至學(xué)生開始設(shè)計。通過這種方式可切實提高課程設(shè)計科學(xué)性和工程應(yīng)用性，為學(xué)生后續(xù)工作奠定良好的基礎(chǔ)。
2.2 采取手工設(shè)計為主，軟件驗證為輔的方式開展課程設(shè)計
為杜絕學(xué)生電子文本相互抄襲的問題，該課程設(shè)計可要求學(xué)生對于結(jié)構(gòu)設(shè)計及施工圖紙手工繪制，教師嚴(yán)格按照制圖規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢查，對于不符合要求的圖紙全部返工;設(shè)計計算書要求學(xué)生先采取手工計算，然后利用軟件進(jìn)行驗證。通過這種方式，既可以提高學(xué)生對基本計算公式和規(guī)范的應(yīng)用能力，又可以加強(qiáng)學(xué)生對基本制圖、識圖能力及三維工程形構(gòu)件能力的培養(yǎng)，真正達(dá)到理論結(jié)合實際的目的。
2.3 充分體現(xiàn)課程設(shè)計教師主導(dǎo)作用，加強(qiáng)過程監(jiān)控
教師的實踐能力直接決定學(xué)生課程設(shè)計的質(zhì)量和效果，因此，任課教師必須要具有豐富的工程實踐經(jīng)驗，且熟悉現(xiàn)行規(guī)范。為提高課程設(shè)計質(zhì)量，教師必須要積極投入到學(xué)生的設(shè)計當(dāng)中去，并起到主導(dǎo)作用，⑨教師每天進(jìn)行集中答疑，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，對于共性問題采取集中講解，個別問題單獨(dú)解釋，這樣既可以保證課程設(shè)計質(zhì)量，又可以檢查和督促學(xué)生的設(shè)計進(jìn)度，真正達(dá)到課程設(shè)計大綱對人才培養(yǎng)的要求。
2.4 改革課程設(shè)計成果評價機(jī)制，正確處理成績與效果的關(guān)系
課程設(shè)計的成果評價應(yīng)該改變傳統(tǒng)的以設(shè)計成果作為唯一依據(jù)的評定方式，堅持以“考核只是手段，學(xué)習(xí)效果才是目的”的原則，充分考慮教師在指導(dǎo)過程中掌握的信息，既要保證對設(shè)計過程中表現(xiàn)積極，成果完整可靠的學(xué)生給予高分評價，又不挫傷部分成果欠佳學(xué)生的積極性，而是將最終反映出的問題必須反饋至學(xué)生，同時要求學(xué)生限時改正，最終給予合理的成績評定。因此，成果評價可采取學(xué)生自評、互評、教師講評和抽查答辯相結(jié)合的方式進(jìn)行，并結(jié)合教師平時指導(dǎo)記錄，科學(xué)設(shè)定各環(huán)節(jié)的分值比例，以實現(xiàn)該課程設(shè)計成果評價的客觀、公正。
3 結(jié)語
課程設(shè)計是混凝土結(jié)構(gòu)課程重要的實踐環(huán)節(jié)，教師必須發(fā)揮主導(dǎo)作用，緊扣工程實際科學(xué)命題，最大限度激發(fā)學(xué)生設(shè)計的主動性，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力為目標(biāo)，規(guī)范課程設(shè)計過程管理，嚴(yán)格考評體系，只有這樣，才能切實促進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)課程整體教學(xué)質(zhì)量的提升。
基金項目：塔里木大學(xué)高教研究項目“《混凝土結(jié)構(gòu)》課程教學(xué)模式改革研究”（TDGJ1301）
注釋
① 李永梅，趙均. 混凝土結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)課程的教學(xué)改革[J]高等建筑教育，2006.15（2）：85-88.
② 任鳳鳴，袁兵.“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計”課程的教學(xué)探討[J]. 廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2006（6）：123- 124.
③ 唐岱新，孫偉民.高等學(xué)校建筑工程專業(yè)課程設(shè)計指南[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.
④ 林嶸，康其桔，侯曉霞，等.課程設(shè)計教學(xué)模式探索[J].實驗室研究與探索，2005.25：389-393.
⑤ 申向東，李平.“大土木”工程類主干課程體系整合探索[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：社會科學(xué)版，2003（4）：85-86，90.
⑥ 許海霞.高校課程設(shè)計的教學(xué)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013（15）：141-142.
一、概述
混凝土結(jié)構(gòu)是目前在建筑領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的建筑施工方法，從近些年的應(yīng)用與發(fā)展經(jīng)驗表明，這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用中，由于材料、工藝、環(huán)境、管理、技術(shù)等多方面的因素影響，依然存在漏水、裂縫、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度減弱等問題，因而應(yīng)該加強(qiáng)對這些常見問題的探討，從中找到導(dǎo)致此類問題的原因，并據(jù)此找到具體的解決辦法，提高建筑物質(zhì)量，為民眾提供安全可靠的居住、辦公條件。
二、混凝土裂縫原因
1 從材料質(zhì)量方面看
材料占到工程建設(shè)的70%～80%，所以非常關(guān)鍵，然而，由于水泥、砂、石等不合格，在材料購進(jìn)環(huán)節(jié)對市場調(diào)查不細(xì)致，材料實驗不足，貪圖便宜買“關(guān)系材料、便宜材料”等，卻未選擇真正適合工程要求標(biāo)準(zhǔn)的材料，或者配比不合理，共同造成了建筑物的質(zhì)量問題，進(jìn)而形成通常所說的“豆腐渣工程”。
2 從地基的變形看
由于不均勻沉降的存在，會令鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中發(fā)生開裂的問題，通常來看，裂縫在大小、形狀、方向方面與地基變形相關(guān)，當(dāng)?shù)鼗l(fā)生變形應(yīng)力增大時，會造成貫穿性的裂縫。
3 結(jié)構(gòu)受荷看
一般來講，如果結(jié)構(gòu)所受負(fù)荷超過了承載能力，則會造成裂縫，這些裂縫的形成也與施工、使用等因素密切相關(guān)，在日常的實踐中可以看到鋼筋混凝土梁、板受彎構(gòu)件在使用中，會因荷載過大而出現(xiàn)裂縫，雖然程度不一，但會因時間增加而帶來更大的事故隱患。
4 從設(shè)計構(gòu)造看
在混凝土結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面發(fā)生突變、或者因不合理開洞、留槽等，皆會使應(yīng)力聚集，因而在圈梁或者箍筋、吊筋及其它結(jié)構(gòu)縫設(shè)置不科學(xué)時，易造成混凝土開裂。
5 從濕度影響看
從物理學(xué)的角度講，熱脹冷縮這一原理適合于混凝土材料，因而當(dāng)混凝土在空氣中進(jìn)行硬結(jié)時，體積自然會收縮，這與構(gòu)件內(nèi)所產(chǎn)生的拉應(yīng)力相關(guān)，尤其是在混凝土早期階段，強(qiáng)度低，因而收縮值也會達(dá)到最大；以此推斷，如果早期的養(yǎng)護(hù)工作不到位自然會引發(fā)收縮裂縫，從表現(xiàn)形式上看，以現(xiàn)澆剪力墻、水池底工程方面較為常見。
6 從徐變方面看
以結(jié)構(gòu)構(gòu)件為主，當(dāng)其內(nèi)應(yīng)力發(fā)揮功用時，會在瞬時令混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生彈性變形，加上時間的延長，就會產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，這也就是通常所說的徐變變形。如果這種情況發(fā)生，會給預(yù)應(yīng)力構(gòu)件帶來諸多應(yīng)力損失，結(jié)構(gòu)本身的抗裂性能會隨之銳減，較常見的區(qū)域在受彎構(gòu)件拉區(qū)。
7 從施工方面看
建筑施工中以混凝土結(jié)構(gòu)為主，但在施工中由于安全質(zhì)量管理不到位、施工工藝不合理、監(jiān)管不嚴(yán)格或者材料比例不合格、澆筑時振搗不均勻、配筋比例不科學(xué)、養(yǎng)護(hù)不及時、對施工環(huán)境中的防護(hù)措施不到位、加上溫度濕度、季節(jié)變化、材料運(yùn)輸?shù)?，都會造成裂縫問題。
三、修補(bǔ)設(shè)計
在建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫修補(bǔ)設(shè)計的原則方面，需要對修補(bǔ)與補(bǔ)強(qiáng)加固的判定結(jié)果進(jìn)行評估，然后再對開裂結(jié)構(gòu)機(jī)能、耐久性實施恢復(fù)設(shè)計，另一方面，在修補(bǔ)方面應(yīng)該重視材料、修補(bǔ)工法、修補(bǔ)時間的考慮，并以這些基本條件作為基礎(chǔ)，展開修補(bǔ)設(shè)計工作。具體如下：
首先，應(yīng)該對修補(bǔ)范圍、規(guī)模加以設(shè)定，并對現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究；
其次，對開裂原因、開裂狀況與程度，比如裂縫寬度、深度、型式等加以記錄、分析，還應(yīng)對建筑物的重要性，所處的一般環(huán)境、工廠地區(qū)、鹽類環(huán)境、溫泉地帶、寒冷地帶以及特殊用途加以辨別、區(qū)分；
第三，就是在修補(bǔ)中，需要有明確的規(guī)定、恢復(fù)目標(biāo)設(shè)置，確保選擇的修補(bǔ)材料、工法、時間滿足修補(bǔ)設(shè)計的科學(xué)性、合理性；還需要比較環(huán)境狀況，給予較高的等級修補(bǔ)設(shè)計，最好是在穩(wěn)定裂縫的情況下展開修補(bǔ)工作，因為各種條件會對裂縫形成不同的影響，比如溫度、濕度、時間等都會在修補(bǔ)中影響到裂縫的變化；
第四，根據(jù)修補(bǔ)的實踐經(jīng)驗可以在修補(bǔ)恢復(fù)目標(biāo)方面進(jìn)行階段劃分；如性能恢復(fù)方面，通常將其恢復(fù)到健全構(gòu)件的同等性能為宜，這是由于把水泥方面引發(fā)的裂縫作為修補(bǔ)對象，一般可以將其保修年限設(shè)定在10～15年；再如程度恢復(fù)方面，因為鋼筋腐蝕、堿性骨料所引發(fā)的骨料會惡化，加之開裂原因較多，目前對所有原因的分析還尚未明了，因此通?？梢詫⑿扪a(bǔ)程度恢復(fù)的時間設(shè)定在5～10年；還有在安全可靠性方面的恢復(fù)情況，可以以確保人身安全程度為基本標(biāo)準(zhǔn)，展開應(yīng)急修補(bǔ)工程；
第五，需要注意的事項是，在修補(bǔ)作業(yè)方面，要展開充分、具體的研究，并且做好機(jī)械材料、腳手架、工程現(xiàn)場、周圍人群的安全保障措施。
四、修補(bǔ)方法與特征分析
建筑混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的修補(bǔ)方法較多，以下從基本上較為常見的涂覆蓋法、充填法、預(yù)應(yīng)力法、灌漿法進(jìn)行具體說明。
1 涂覆法
在修補(bǔ)作業(yè)方面，按照要求與相關(guān)實踐經(jīng)驗，通常對混凝土表面存在數(shù)量多的表面裂縫行手工方法或機(jī)械噴涂方法；原理就是將修補(bǔ)材料涂覆在混凝土的表面，對其進(jìn)行封閉式保護(hù)；一般情況下，0.3mm～2.5mm的厚度即可滿足涂膜要求，注意厚度越大，適應(yīng)裂縫的變化能力也會隨之增加；采用該方法時，對所選擇的修補(bǔ)材料應(yīng)該加以區(qū)別，比如在室內(nèi)、室外、不同環(huán)境、不同介質(zhì)、裂縫活動等方面，要求細(xì)致分析，嚴(yán)格選擇；通常的修補(bǔ)施工中所選擇的材料針對性要強(qiáng)，如耐磨地坪中選擇環(huán)氧瀝青類的剛性涂料，而對于不穩(wěn)定的裂縫，則以彈性體較強(qiáng)的聚氨酷類涂料為主。
2 充填法
選擇充填法，主要是以鋼釬、風(fēng)鎬、高速轉(zhuǎn)動的切割圓盤先對裂縫進(jìn)行擴(kuò)張?zhí)幚?，使其形成一個V型或者梯形的槽；然后，采用環(huán)氧砂漿、水泥砂漿、聚氯乙烯膠泥、瀝青油膏等，進(jìn)行分層壓抹令其構(gòu)成封閉保護(hù)；這種方法對一般裂縫的修補(bǔ)、滲水裂縫的修補(bǔ)都非常適用，比如V型就可以適用于一般裂縫，而梯形就可以適用于滲水裂縫；從材料方面分析，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求高時，則可以選擇環(huán)氧砂漿，若只是進(jìn)行滲漏修補(bǔ)則以聚氯乙烯、瀝青油膏為宜。
3 預(yù)應(yīng)力法
預(yù)應(yīng)力法的應(yīng)用，主要是通過它達(dá)到螺帽擰緊減少裂縫或使其閉合；比如，用鉆機(jī)對構(gòu)件鉆孔，穿入螺栓后，就可以增加預(yù)應(yīng)力，促使螺帽擰緊，達(dá)到裂縫修補(bǔ)的目的，如果符合相關(guān)的條件與標(biāo)準(zhǔn)，則可以運(yùn)用雙向預(yù)應(yīng)力法，效果更好，比如，成孔方向、裂縫方向形成垂直或不垂直時，就可以此為準(zhǔn)。
4 灌漿法
Abstract: with the development of the construction industry in our country, the construction of the type also are being enriched, including a large building and the proportion of the high-rise building increase, this led to the building of the strength of concrete support components such as more stringent requirements. Therefore, a steel reinforced concrete structure by home and abroad widespread application and construction projects. This article through to a steel reinforced concrete structure in the development of our country and research, analyzes the characteristics of the steel reinforced concrete structure, and show the steel reinforced concrete structure of the actual effect and apply the construction project type.
Keywords: steel reinforced concrete structure; Characteristics; application
中圖分類號：TV331 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
型鋼混凝土結(jié)構(gòu)（Steel Reinforced Concrete）是指通過在型鋼周圍布置鋼筋并且進(jìn)行澆筑得到的混凝土結(jié)構(gòu)。通?？梢苑譃閷嵏故叫弯摶炷两Y(jié)構(gòu)和空腹式型鋼混凝土結(jié)構(gòu)兩種。實腹式型鋼混凝土結(jié)構(gòu)相比空腹式型鋼混凝土結(jié)構(gòu)要更為出色。同時制作成本也更高。要發(fā)展型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用和技術(shù)，首先要對其特點進(jìn)行了解。
一、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點和發(fā)展
1、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展
型鋼混凝土結(jié)構(gòu)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)歐美國家。由于鋼筋混凝土在建筑工程中的應(yīng)用逐步替代了木材和石料，歐美國家開始對如何進(jìn)一步增強(qiáng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性做了研究。直到20世紀(jì)初，經(jīng)過眾多國家的實驗，發(fā)現(xiàn)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性十分出色。同時針對型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工藝，進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)范和設(shè)計。在此之后，直到20世紀(jì)中期，我國開始接觸到型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)技術(shù)，然而受到我國當(dāng)時經(jīng)濟(jì)建設(shè)的限制，片面的為了節(jié)約鋼材，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國一度停止使用。直到20世紀(jì)末期，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，大型建筑和高層建筑在建筑工程中的比例大幅度上升。
為此，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)被重新應(yīng)用于建筑中并且在實際工程項目的建設(shè)中取得了良好的成效。為了實現(xiàn)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在大型承重建筑當(dāng)中的經(jīng)濟(jì)價值，我國針對型鋼混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一系列的系統(tǒng)研究，并取得了相當(dāng)?shù)某煽儭?/p>
2、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點
型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是鋼材混凝土組合結(jié)構(gòu)中的一種，我國最早引用蘇聯(lián)的稱法，將型鋼混凝土結(jié)構(gòu)稱為勁性鋼筋混凝土。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)同傳統(tǒng)鋼筋混凝土相比具有強(qiáng)度高、剛性大、延展性好的特點，彌補(bǔ)了地震區(qū)建筑采用的鋼筋混凝土對于抗震能力不足的問題。所以，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在實際建筑工程中，特別適用于高層建筑和抗震系數(shù)較高的建筑。
同時，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是在型鋼布置鋼筋進(jìn)行澆筑而成的，在建筑工程混凝土構(gòu)件當(dāng)中屬于高強(qiáng)度類。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)本身不僅有出色的強(qiáng)度和韌性，并且由于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)本身的鋼材原因，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的體積較相同規(guī)格的鋼筋混凝土的要小，橫截面積也要少，為此，在建筑中使用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)大大提升了建筑物內(nèi)的空間。
并且，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，整個結(jié)構(gòu)的承受能力和抗老化能力很出色，減少了建筑的維修費(fèi)用和安全隱患。
二、我國型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法和應(yīng)用
1、我國型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法
我國型鋼混凝土的相關(guān)技術(shù)正在不斷發(fā)展和逐步成熟。型鋼混凝土的研究方向也從傳統(tǒng)的單一混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向了新型的型鋼、鋼筋、混凝土相結(jié)合的新型結(jié)構(gòu)，為了深度研究型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力的相關(guān)技術(shù)也得到了長足的發(fā)展，針對型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法有很多種，不同類型型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法主要區(qū)別在結(jié)構(gòu)制作的規(guī)范規(guī)程上。目前，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時主要參考的規(guī)范規(guī)程有兩個，分別是1998年我國冶金部出臺的《YB9082297鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》以及2002年我國建設(shè)部出臺的《JGJ13822001型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。其中《YB9082297鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》在制定的初期是參照日本型鋼的相關(guān)規(guī)范中的疊加方法，在傳統(tǒng)型鋼計算的疊加方法的基礎(chǔ)上提出了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在軸力分配上較為準(zhǔn)確的方法，我們將之稱作“改進(jìn)簡單疊加法”。
如果參照《YB9082297鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在對型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的承載力和剛度等方面進(jìn)行計算都十分簡單方便。而2002年我國建設(shè)部推出的《JGJ13822001型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》在型鋼結(jié)構(gòu)的承載力計算方面采用了新的技術(shù)，即是對型鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行平截面假定，對橫截面的移動量進(jìn)行計算，在最后可以得到結(jié)果準(zhǔn)確可靠的型鋼構(gòu)件的承載力。
2、我國型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的研究方向和應(yīng)用
在我國，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的研究工作在建國時期存在著較長的空白階段，由于當(dāng)時片面性的強(qiáng)調(diào)節(jié)約鋼材，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用一直被擱置，這導(dǎo)致我國型鋼混凝土的相關(guān)技術(shù)較國外相比有著一定的差距，針對我國型鋼混凝土技術(shù)相對落后的現(xiàn)狀，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的研究研究工作面臨著幾點發(fā)展的障礙。
首先，我國現(xiàn)有建筑大部分仍然采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，建筑工程單位對于型鋼混凝土的施工技術(shù)了解較少。國家缺乏對于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的支持力度和相關(guān)文件。由于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在實際的建筑應(yīng)用中還未普及，導(dǎo)致型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究工作發(fā)展緩慢。為此，要加強(qiáng)型鋼混凝土在建筑中的應(yīng)用和技術(shù)普及。
其次，我國對于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算方面的相關(guān)技術(shù)理論還不完善。上文已經(jīng)提到了，我國的型鋼承載力計算的方法是參照日本的疊加方法進(jìn)行計算的。而在全世界關(guān)于型鋼結(jié)構(gòu)的計算理論中，日本的疊加方法相對來說過于保守。所以發(fā)展我國型鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計計算中相關(guān)技術(shù)理論是我國型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的一個研究方向。
三、我國型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的研究發(fā)展前景
由于一些歷史原因，我國型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究起步較晚，但是經(jīng)過二十多年的發(fā)展，我國的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)研究工作在建筑建材的研究者的不懈努力下，仍然形成了一套適合我國建筑行情的，較為規(guī)范的型鋼混凝土施工建設(shè)技術(shù)理論。
當(dāng)然，由于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國的建筑業(yè)仍然處在推廣當(dāng)中，在相關(guān)領(lǐng)域中尚且缺乏型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的相關(guān)國家政策和規(guī)范。對此，我型鋼混凝土結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域當(dāng)前的重要目標(biāo)就是盡快完善和出臺一套適合我國型鋼混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀的相關(guān)規(guī)范，促進(jìn)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國建筑行業(yè)中的發(fā)展和應(yīng)用。
同時，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，我國一線和二線城市的高層和超高層建筑鱗次櫛比的建設(shè)起來，這其中，傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)并不能夠滿足高層和超高層建筑物的設(shè)計實際建筑需求，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)將會得到很大的發(fā)展和應(yīng)用空間，即將面臨的巨大需求和我國現(xiàn)有的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)和規(guī)范不完善的實際情況，需要加強(qiáng)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)相關(guān)技術(shù)的研究工作。
總結(jié)：
綜上所述，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是一種在承載力、剛性、延長性、抗震性都要優(yōu)秀于傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的新型建筑構(gòu)件。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的研究和發(fā)展對于我國高層建筑和防震功能的建設(shè)和發(fā)展有著重要的意義。要發(fā)展型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，完善我國相關(guān)規(guī)范規(guī)定和推進(jìn)相關(guān)應(yīng)用技術(shù)，是當(dāng)務(wù)之急。
參考文獻(xiàn)：
[1] 彭春華,宋文博,張偉軍. 型鋼混凝土結(jié)構(gòu)研究綜述[J]. 陜西建筑, 2007,(04) .
[2] 丁曉東,孫曉波. 型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 山西建筑, 2007,(01) .
當(dāng)今社會，人民的生活水平逐漸的提高外加我國的建設(shè)方面發(fā)展得也比較迅速，逐漸的建造了許多民用的和工業(yè)用的建筑物。緊接著建筑物結(jié)構(gòu)建造的年代、建筑物使用的年限、建筑物的設(shè)計和建筑物實際使用功能上的一些區(qū)別、并且遭受人為的或者自然災(zāi)害等等一些因素的影響，大量的已經(jīng)完工的或者是正在建設(shè)中建筑物產(chǎn)生了或多或少程度的破壞，為此，我們必須進(jìn)行一些結(jié)構(gòu)的改造或者是結(jié)構(gòu)的加固，從而延伸建筑物的使用年限。當(dāng)下，我國的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工比較規(guī)范，也比較標(biāo)準(zhǔn)，這樣就會大范圍的應(yīng)用在建筑物的設(shè)計中去，同時作為一名鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的人員，在這方面碰到一些技術(shù)方面的問題，這就會值得我們來進(jìn)一步的探討和研究。
1.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)改造加固機(jī)理的思考
人們都知道，在土木工程中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)越來越被廣泛的應(yīng)用，這樣就會滿足新的荷載需要、施工缺陷、薄弱的結(jié)構(gòu)等等，這些會在工程中可能出現(xiàn)的一系列的錯誤。同時鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)也可以用來修補(bǔ)因自然災(zāi)害或者是人為因素的一些工程結(jié)構(gòu)。特別是一些年代比較長的建筑物。所以說，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)作為一種現(xiàn)代的技術(shù)，并且這種技術(shù)在建筑工程方面也取得了比較大的成績，例如外包粘鋼法就可以加固鋼筋混凝土梁。外粘鋼板或者是一些聚合物片材補(bǔ)強(qiáng)加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一些技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)能夠成功的用在土木工程中了。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般在土木工程中是經(jīng)常進(jìn)行受彎加固的。一般在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受拉的地方粘結(jié)鋼板或者是一些聚合物板材來進(jìn)行加固，這是一種減少撓度和控制裂縫和增加受彎承載力的一種有效的方法。纖維增強(qiáng)聚合物系列有許多的優(yōu)點，例如：本身比較輕、比較耐腐蝕和使用比較便捷等等。
2.混凝土結(jié)構(gòu)改造加固的方法的討論
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固的方法一般情況下可以分為兩種：直接加固和間接加固。在進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計時可以根據(jù)當(dāng)時的實際條件和當(dāng)時的使用要求來選擇合適的辦法。
2.1直接加固的一般的方法
（1）錨栓錨固法。這種方法比較適用于混凝土強(qiáng)度等級比較大的混凝土承重結(jié)構(gòu)的加固和改造，這種方法不適用于那種長久地經(jīng)受比較嚴(yán)重的風(fēng)化的建筑物。（2）粘鋼加固的方法。鋼筋混凝土的構(gòu)件承載力不足的地方需要受彎構(gòu)件在外面粘鋼來加固。由此來提高鋼筋混凝土構(gòu)件的承受力。并且其施工的過程也比較簡單方便迅速。（3）繞絲法。這種方法的優(yōu)點和缺點和加大橫截面的加固方法比較接近，這種方法比較適用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面的承載能力比較低的情況下然后加固，或者是對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件施加一些橫向的約束力。（4）有粘接外包型鋼加固法。它是把型鋼家在構(gòu)建的外面，外包型鋼加固鋼筋混凝土梁經(jīng)常用濕式外包法，也就是用環(huán)氧樹脂化灌漿等方法把型剛和應(yīng)該被加固的構(gòu)建連接在一塊兒，這樣以后，加固后的構(gòu)件的承受力和剛度提高是因為它的受拉和受壓鋼截面的面積提高而形成的。（5）加大橫截面加固法：加大受力面的截面的加固方法，它的施工工藝比較簡單、也能適用，比且含有施工的經(jīng)驗，主要適用于粱、板、柱、墻和一般的建筑物的混凝土的加固，如果現(xiàn)場施工時間比較長的話，就會對生產(chǎn)和生活的有很大的影響。（6）粘貼纖維增強(qiáng)塑料加固法。外貼纖維加固是用那些膠結(jié)材料把纖維增強(qiáng)復(fù)合材料貼在被加固的鋼筋混凝土構(gòu)件中受拉力的地方，這樣就會使其達(dá)到提高鋼筋混凝土構(gòu)件的承載能力。它具有耐腐蝕、本身比較輕、使用年代比較長、維護(hù)的費(fèi)用也比較低、比較防潮。（7）置換混凝土加固法。置換混凝土加固法的優(yōu)點是加固以后不會影響建筑物的凈空但是和加大橫截面加固法的施工時間長的缺點也一樣，比較適用于受壓的地方混凝土的強(qiáng)度比較低和一些梁柱承重構(gòu)件的加固。
2.2間接加固的一般方法
（1）鋼筋混凝土外加層的加固方法。鋼筋混凝土外加層的加固方法的優(yōu)點是施工工藝比較簡單、砌體加固后的承載能力也提高了很多、適應(yīng)性比較強(qiáng)，這種方法具有比較成熟的施工經(jīng)驗，一般適用于柱、帶壁墻的加固方面。它的缺點就是現(xiàn)場施工的時間比較長，對生產(chǎn)和生活還是有影響的，并且它在加固后建筑物的凈空面積有所減少。（2）預(yù)應(yīng)力加固法。這種加固法克服了一部分從外面荷載所產(chǎn)生的彎矩，同時也減少了外部荷載的效應(yīng)，在這個的同時卻增加了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的抗彎的能力。
3.結(jié)語
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在長期的自然環(huán)境和使用環(huán)境的作用下，它的功能肯定會慢慢的下降，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工程的任務(wù)不僅要做好建筑物剛開始的設(shè)計工作，而且還要能科學(xué)的去評估結(jié)構(gòu)受損壞的客觀規(guī)律和損壞程度，而且一定要采取一些有效的方法來為結(jié)構(gòu)的安全是用作保障，從而使得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的加固以后會成為一項非常重要的工作。在當(dāng)今社會，建筑物一般都會以混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等等為主要的建筑結(jié)構(gòu)，所以我們還是得把鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固這方面為突破方向當(dāng)成主要研究的方面。
【參考文獻(xiàn)】
[1]趙洪波，高曉娟.鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)加固改造[J].山西建筑，2008，34（12）：85-86.
一、混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要研究內(nèi)容
混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是混凝土結(jié)構(gòu)在使用的過程中由于混凝土材料自身性能的影響和外部環(huán)境的影響而對自身性能的保持能力和耐久能力?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性會影響混凝土結(jié)構(gòu)在整個建筑結(jié)構(gòu)中的承載能力，影響建筑工程的進(jìn)行和使用。對于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素主要有四種，即外部環(huán)境因素、材料自身性質(zhì)、構(gòu)件承載力、結(jié)構(gòu)的設(shè)計評估。
1、混凝土碳化
混凝土碳化是最常見的影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素，是指混凝土結(jié)構(gòu)暴露在空氣中，使混凝土中的堿性物質(zhì)和空氣中的二氧化碳和水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，是混凝土結(jié)構(gòu)的性能發(fā)生變化，降低混凝土的堿度，從而影響混凝土對鋼筋的保護(hù)能力，造成鋼筋銹蝕，影響建筑質(zhì)量，還會造成建筑裂縫。在混凝土碳化中的主要化學(xué)反應(yīng)方程式為CO2+H2OH2CO3，Ca（OH）2+H2CO3CaCO3+2H2O。而空氣中的一部分二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸，碳酸與混凝土中的主要堿性材料氫氧化鈣發(fā)展中和反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，影響混凝土的堿性性能。
2、混凝土的堿-集料反應(yīng)
混凝土的堿-集料反應(yīng)是指混凝土中的堿性物質(zhì)，如水泥、額外添加的拌合水、摻合料等與集料中的活性成分發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象，是影響混凝土耐久性最主要的因素之一，而且這種影響是整體性的裂開，對這種影響沒有有效的預(yù)防措施，沒有修補(bǔ)的方法，因此結(jié)果非常嚴(yán)重。堿-集料反應(yīng)發(fā)生的條件主要有三個，其一是在混凝土配比混合中的水泥、集料、額外添加的拌合水、摻合料等中含有堿性物質(zhì)，或者混凝土在使用的環(huán)境中有堿性物質(zhì)。其二是集料中含有活性成分，易與堿發(fā)生反應(yīng)。其三是潮濕的環(huán)境，能讓混凝土中的堿性物質(zhì)和集料發(fā)生膨脹反應(yīng)提供水分?；炷猎诎l(fā)生堿-集料反應(yīng)之后，表面會出現(xiàn)明顯特征，表面變形，出現(xiàn)裂縫，并且有滲出的物質(zhì)。同時內(nèi)部也會出現(xiàn)裂縫，反應(yīng)產(chǎn)生硅膠狀物體。而且混凝土發(fā)生堿-集料反應(yīng)后，也會加速其它影響，例如混凝土的碳化反應(yīng)，加速空氣中的二氧化碳和水進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)的速度，加速鋼筋的銹蝕速度，然后這些影響又會反作用于混凝土結(jié)構(gòu)上，增大裂縫，如此惡性循環(huán)，造成建筑工程的嚴(yán)重破壞，如果外部溫度低，更會產(chǎn)生凍融破壞，讓混凝土建筑工程破壞到無法修復(fù)的程度。
3、混凝土的凍融破壞
混凝土的凍融破壞是指混凝土中多于的自由水在環(huán)境的影響下，溫度降低，產(chǎn)生凍結(jié)，體積增加發(fā)生膨脹，引起裂縫?；炷猎谂浔鹊臅r候會加入水泥和拌合水，為了讓混凝土發(fā)揮更大的作用，加入的拌合水會大于水泥中的水含量，產(chǎn)生自由水，這部分自由水就會在寒冷的條件下產(chǎn)生凍結(jié)，破壞混凝土結(jié)構(gòu)。盡管在正常情況下，這部分自由水不會對混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部造成嚴(yán)重的影響，因為還會有其它的排水孔，可是的那個排水孔中的水飽和的情況下，這種排水孔就會起到反作用，使膨脹效果進(jìn)一步加劇，然后導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開裂，經(jīng)過溫度的冷熱變化是混凝土內(nèi)部和外部異同發(fā)生裂縫。在防止混凝土產(chǎn)生凍融破壞是，會采用的方法主要有：在混凝土配合中加入引氣劑或減水劑，嚴(yán)格控制配合過程中的水灰比，加入防凍劑等。
4、混凝土受氯離子的侵蝕
混凝土受氯離子侵蝕主要是由于氯化物對混凝土結(jié)構(gòu)的影響，破壞混凝土結(jié)構(gòu)的鈍化膜，，銹蝕鋼筋，在混凝土結(jié)構(gòu)中建立小型的腐蝕電池，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕作用。這中侵蝕在沿海地區(qū)較常見，海水中的氯離子通過自然界中的水循環(huán)作用于混凝土結(jié)構(gòu)建筑，減少混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，而且在冬季的道路上會有積雪，防止道路因積雪結(jié)冰發(fā)生交通事故，就會道路上撒鹽和鹽水融化冰雪，保證道路的暢通，可是在這過程中，就會使氯離子進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)生侵蝕，影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。
5、混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕
混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋一般由混凝土對其進(jìn)行保護(hù)，可是由于環(huán)境的影響，外部的混凝土?xí)l(fā)生不同程度的破壞，使鋼筋失去混凝土的保護(hù)，然后在進(jìn)一步銹蝕鈍化膜，進(jìn)而對鋼筋進(jìn)行銹蝕，影響混凝土結(jié)構(gòu)的承載力和使用性能。這是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性最直接的因素?；炷两Y(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕主要有混凝土的碳化，堿-集料反應(yīng)，氯離子侵蝕等方面的影響，破壞鋼筋表面的混凝土的堿性，是混凝土產(chǎn)生開裂剝落，然后氯離子破壞鋼筋表面的鈍化膜，造成鋼筋的電化學(xué)腐蝕，再在水和二氧化碳的影響下，銹蝕鋼筋，從斑斑點點的銹蝕到主筋的銹蝕再到鋼筋整體的銹蝕斷裂。其中的電化學(xué)腐蝕反應(yīng)原理主要是鐵在陽極變?yōu)閬嗚F離子，在與陰極產(chǎn)生的氫氧離子結(jié)合成氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵在與水和氧氣變成氫氧化鐵。對此的檢測方法主要為無損檢測，就是在不損壞使用情況的條件下對鋼筋的銹蝕情況進(jìn)行檢測，檢測鋼筋的直徑變化，鈍化膜的厚度，混凝土的開裂程度等，檢查鋼筋銹蝕的程度和速度。
5、混凝土構(gòu)件的耐久性
混凝土構(gòu)件的耐久性是研究混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的基礎(chǔ)。混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土受到外界環(huán)境的影響產(chǎn)生裂縫，從而影響鋼筋表面的鈍化膜，然后鋼筋銹蝕，產(chǎn)生膨脹裂縫，然后造成混凝土的膨脹裂縫，反復(fù)循環(huán)就會影響混凝土構(gòu)件的耐久性。
二、增強(qiáng)混凝土耐久性的方法
在混凝土結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計階段要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范安全度的要求來設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。根據(jù)不同建筑工程的結(jié)構(gòu)類型，所用到的材料，建成投入使用之后的功能和應(yīng)用環(huán)境的溫度、濕度、鹽分等條件，設(shè)計不同的增強(qiáng)混凝土機(jī)構(gòu)耐久性的方案。保證混凝土結(jié)構(gòu)的建筑工程能夠使用在不同的條件下，各設(shè)計人員要將強(qiáng)認(rèn)識，在設(shè)計過程中好考慮懂啊混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響因素，對材料和施工步驟謹(jǐn)慎選擇，合理應(yīng)用，保證混凝土結(jié)構(gòu)建筑工程的使用年限。在設(shè)計時可以加入防水劑，防銹劑都能減輕混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕程度，增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。在施工過程中加強(qiáng)管理，控制施工的質(zhì)量，嚴(yán)格不使用劣質(zhì)材料和杜絕偷工減料情況的發(fā)生。施工人員加強(qiáng)素質(zhì)教育，有專人監(jiān)察，檢驗和驗收過程中要通過無損檢驗方法保證工程的質(zhì)量。投入使用之后做好防護(hù)工作，定期對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，對混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固措施，保證混凝土結(jié)構(gòu)建筑工程的使用年限和使用安全。
三、結(jié)語
綜上所述，由于環(huán)境和材料本身性質(zhì)的不同，對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生了很大的影響。關(guān)系著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平和人民生命和財產(chǎn)的安全，因此要加強(qiáng)對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的研究工作的重視程度。
參考文獻(xiàn)：
[1] 劉云忠. 土建結(jié)構(gòu)工程的安全性與耐久性[J]. 黑龍江科技信息. 2011（21）
[2] 孫海靜. 淺談混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性[J]. 中小企業(yè)管理與科技（下旬刊）. 2010（03）
[3] 劉玉霞. 土木建筑工程結(jié)構(gòu)的安全性與耐久性[J]. 才智. 2008（10）
