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時(shí)間：2023-08-29 09:18:57
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中圖分類號：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)長期、復(fù)雜甚至循環(huán)往復(fù)的過程，在這過程中出現(xiàn)任何的遺漏或錯(cuò)誤都有可能使整個(gè)設(shè)計(jì)過程變得更加復(fù)雜或使設(shè)計(jì)結(jié)果存在不安全隱患。因此，我們設(shè)計(jì)人員應(yīng)按規(guī)范相應(yīng)的構(gòu)造要求嚴(yán)格執(zhí)行，才真正確保設(shè)計(jì)質(zhì)量的安全。
1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容
1.1計(jì)算地震作用
規(guī)范中要求規(guī)則結(jié)構(gòu)不計(jì)算扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的時(shí)候，平行于地震作用力方向的兩邊要乘以放大系數(shù)，一般較短邊乘以1.15的系數(shù)，長些的邊乘以 1.05 的系數(shù)，扭轉(zhuǎn)剛度小時(shí)要按大于或等于 1.3 采用，地震作用計(jì)算要考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)產(chǎn)生的影響；質(zhì)量、剛度不對稱分布的結(jié)構(gòu)要計(jì)入雙向水平方向的地震作用扭轉(zhuǎn)影響。
1.2計(jì)算質(zhì)量系數(shù)
一般工程采用不少于 9 的質(zhì)量系數(shù)，如果是2層結(jié)構(gòu)采用6個(gè)，一般是取3的倍數(shù)，每層有3個(gè)自由度。計(jì)算的時(shí)候要檢查質(zhì)量振型參數(shù)，要保證不能小于90%，如果不夠的情況，將導(dǎo)致設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不夠安全。
1.3計(jì)算最小地震剪重比
規(guī)范強(qiáng)制要求各樓層剪重比不小于規(guī)范給出的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)不滿足要求時(shí)要檢查質(zhì)量系數(shù)，有效的質(zhì)量系數(shù)不夠要增加振型數(shù)的計(jì)算；有效質(zhì)量系數(shù)能夠滿足時(shí)可能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，要合理分布結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度。
1.4計(jì)算結(jié)構(gòu)的位移、周期
周期比要控制在大震下扭轉(zhuǎn)振型不靠前，用樓層豎向最大位移限制層間最大位移，位移比取最大和平均位移比值。
1.5計(jì)算柱長度
水平荷載造成的彎矩設(shè)計(jì)值超過總設(shè)計(jì)值 75% 時(shí)，框架柱長度按規(guī)范內(nèi) 7.3.11-1 和 -2 公式計(jì)算的小值為準(zhǔn)。
1.6確定柱配筋的方式
單偏壓方式是按規(guī)范公式計(jì)算的，雙偏壓則是用數(shù)值積分法，整體計(jì)算建議使用單偏壓方式，得出具體結(jié)果時(shí)再用雙偏壓復(fù)核。
1.7分析框架的結(jié)構(gòu)
注意柱長度的計(jì)算系數(shù)；建議柱采用單偏壓配筋；大截面的柱可以設(shè)與梁重疊處為剛域。
1.8分析混合的結(jié)構(gòu)
模型數(shù)據(jù)盡量以原型輸入，節(jié)點(diǎn)要有規(guī)律性，并合理的輸入?yún)?shù)，墻體受壓以墻段為單元進(jìn)行計(jì)算，注意不要忽視小于 250 的墻段。
2 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題
2.1 關(guān)于柱的設(shè)計(jì)
2.1.1 框架柱的截面設(shè)計(jì)
在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，柱的截面尺寸從下到上逐漸縮小，以節(jié)約投資，使設(shè)計(jì)更合理。柱截面尺寸減小的間隔層數(shù)為3～5層，如果間隔太密，會(huì)造成模板浪費(fèi)、施工不便；太疏又起不到節(jié)約投資、降低造價(jià)的目的。每次每側(cè)減小的尺寸以100～150為宜，如減得太多，有可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)豎向剛度突變。另外，柱的最小截面尺寸應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002》第l1.4.11條的規(guī)定：矩形柱的寬度和高度均不宜小于300mm ；圓柱的截面直徑不宜小于350mm 。
2.1.2 框架柱的箍筋肢距
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB500l0-2002》第l1.4.15條規(guī)定“柱箍筋加密區(qū)內(nèi)的箍筋肢距：一級抗震等級不宜大于200mm；二、三級抗震等級不宜大于250mm和20倍箍筋直徑中的較大值；四級抗震等級不宜大于300mm。此處的“箍筋肢距” 的定義，規(guī)范沒有明確的說明。按一般的理解，箍筋肢距應(yīng)為每肢箍筋的水平距離。因此不少設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)將箍筋肢距一律按均勻分布且不大于200mm（以一級抗震等級為例）。這樣將使混凝土的澆搗發(fā)生困難。因?yàn)榛炷猎跐矒v時(shí)，是不允許從高處直接墜落的，必須使用導(dǎo)管，將混凝土引導(dǎo)到根部，然后逐漸向上澆灌。如果箍筋肢距過小，將無法使用導(dǎo)管。筆者認(rèn)為“箍筋肢距” 應(yīng)理解為“柱縱向鋼筋的箍筋拉接點(diǎn)之間的距離”由此可以采用箍筋形式，這樣既便于施工，對柱鋼筋的拉接，也符合要求。
2.2 關(guān)于梁的設(shè)計(jì)
2.2.1 框架梁的負(fù)筋只需按計(jì)算配夠，不必增加配筋量
在框架結(jié)構(gòu)的計(jì)算中， 由于地震作用、風(fēng)荷載等水平力的作用，往往使得框架梁的粱端負(fù)彎距遠(yuǎn)大過跨中正彎距。為了避免框架梁負(fù)筋過多過密，我們往往都將框架梁的負(fù)彎距乘以一個(gè)0.85左右的調(diào)幅系數(shù)進(jìn)行調(diào)幅，使梁端負(fù)彎距減少，并相應(yīng)增加跨中正彎距，使梁的上下配筋均勻一些。如果在框架計(jì)算是作了負(fù)彎距調(diào)幅，而配筋時(shí)又將負(fù)筋放大，就是沒有道理而且是自相矛盾的。
2.2.2 梁側(cè)縱向鋼筋的配置
梁側(cè)縱向鋼筋包括梁側(cè)縱向構(gòu)造鋼筋和梁側(cè)抗扭縱筋。新混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定梁腹板高度hw≥450mm梁側(cè)應(yīng)沿高度配縱向構(gòu)造鋼筋， 且間距不大于2OOmm。梁側(cè)縱向構(gòu)造鋼筋對防止梁側(cè)面的開裂具有非常重要的作用。
梁側(cè)縱向鋼筋的直徑不應(yīng)太大，一般以φ12～φ16為宜。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，常常見到梁側(cè)抗扭縱筋很大的情況，這是由于電算結(jié)果顯示抗扭縱筋的面積較大。對這種情況應(yīng)在計(jì)算和設(shè)計(jì)上做一些調(diào)整：
a.由于目前電算程序在結(jié)構(gòu)構(gòu)件分析時(shí)尚不能考慮現(xiàn)澆樓板對梁扭轉(zhuǎn)的影響，而是由程序給出一個(gè)梁扭距折減系
數(shù)，合理選用梁扭距折減系數(shù)對控制梁的扭距是很重要的，一般情況可取0.4～0.6 。
b.對跨度較大的次粱支承于主梁上時(shí)，次梁的支承端會(huì)對主梁產(chǎn)生較大的扭距，這時(shí)可在電算程序中指定該次梁
的端支座為絞接。這種方法對解決粱在受剪扭情況下的超筋超限是非常有效的。
c.有時(shí)雖然做了以上調(diào)整，但梁的抗扭縱筋面積仍然較大。此時(shí)應(yīng)將抗扭縱筋面積分?jǐn)傄徊糠值搅坏乃母墙钇溆嗖糠置娣e按梁側(cè)腰筋設(shè)置，梁腰筋直徑仍以φ12～φ16為宜。
2.3 基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)
2.3.1 基礎(chǔ)墊層與保護(hù)層
混凝土基礎(chǔ)墊層的作用：一可方便施工，保證基礎(chǔ)混凝土的澆筑質(zhì)量，二可兼作混凝土保護(hù)層，對鋼筋起保護(hù)作用。設(shè)計(jì)時(shí)，配有鋼筋的柔性基礎(chǔ)宜考慮設(shè)置墊層。墊層的厚度通常取70-100mm。在基本積極條件較好時(shí)，也可以不設(shè)墊層，但應(yīng)注意施工時(shí)確保鋼筋的保護(hù)層厚度滿足要求。按規(guī)定，有墊層時(shí)，最小混凝土保護(hù)層厚度為35mm，無墊層時(shí)則為70mm。如果設(shè)置的墊層伸出基礎(chǔ)四邊，其伸出長度與墊層厚度相同。
2.3.2 基礎(chǔ)寬度或面積的計(jì)算
在計(jì)算基礎(chǔ)寬度或面積的時(shí)候，往往由于力學(xué)模型不明確或考慮問題不周詳，，使得基礎(chǔ)寬度或面積不足，下面列舉三種情況用以說明。
情況一：墻體上作用有較大的集中力。當(dāng)墻體上有較大的集中力作用時(shí)，通過墻體和基礎(chǔ)可將此集中力向地基擴(kuò)散，但這種擴(kuò)散是有一定范圍的，并且基底土反力并非均勻分布。如果設(shè)計(jì)時(shí)用該集中力除以墻段長度得到的平均線荷載來計(jì)算基礎(chǔ)寬度，則可能造成局部基礎(chǔ)寬度不足。
情況二：縱橫墻體相交處，存在著基礎(chǔ)面積重疊問題，由于地基受力面積的重復(fù)使用，造成地基應(yīng)力加大。在四墻相交的十型節(jié)點(diǎn)處，三墻相交的口型節(jié)點(diǎn)處應(yīng)力集中最為顯著。因此，必須調(diào)整局部基礎(chǔ)寬度以滿足地基承載力的要求。上文提出了采用局部調(diào)整系數(shù)調(diào)整基礎(chǔ)寬度的方法。
情況三：柱下單獨(dú)基礎(chǔ)與墻下條形基礎(chǔ)混用，在框架結(jié)構(gòu)中，有時(shí)為了減小柱基所受壓力而設(shè)置墻下條形基礎(chǔ)以承受底層墻體的重量。此時(shí)，由于地圈梁的作用，實(shí)際仍有一部分墻重難以計(jì)算，設(shè)計(jì)時(shí)往往忽略，從而導(dǎo)致柱下基礎(chǔ)面積偏小。因此，筆者認(rèn)為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能地使得計(jì)算模型簡化和明朗化，從而避開由于結(jié)構(gòu)模型模糊造成的隱患。
3 結(jié)束語
我國的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)基本形成體系，但限于條件和具體工作環(huán)境狀況，存在一些設(shè)計(jì)方面的空缺和問題是難免的，為了使設(shè)計(jì)人員在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中更好地貫徹執(zhí)行向關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范等，做到安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)和確保質(zhì)量。
中圖分類號：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)長期、復(fù)雜甚至循環(huán)往復(fù)的過程，在這過程中出現(xiàn)任何的遺漏或錯(cuò)誤都有可能使整個(gè)設(shè)計(jì)過程變得更加復(fù)雜或使設(shè)計(jì)結(jié)果存在不安全隱患。因此，我們設(shè)計(jì)人員應(yīng)按規(guī)范相應(yīng)的構(gòu)造要求嚴(yán)格執(zhí)行，才真正確保設(shè)計(jì)質(zhì)量的安全。
1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則
1.1 整體性
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體性是指把各個(gè)部分組成一個(gè)整體，研究整體的功能和設(shè)計(jì)規(guī)律，從整體和部分中發(fā)現(xiàn)整體的特征。
1.2 結(jié)構(gòu)性
在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要充分了解其結(jié)構(gòu)及其各要素是非常重要的。建筑結(jié)構(gòu)決定著建筑的性能和質(zhì)量，影響著它在建筑中的使用和其發(fā)展情況，同時(shí)它也是性能的載體，還可以反作用于結(jié)構(gòu)?；炷两Y(jié)構(gòu)的各要素運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。
1.3 最優(yōu)化性
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在差異整合，使建筑的各個(gè)部分合理的組合在一起，差異的部分相互互補(bǔ)，相互支持，相互需要，保證著整合后的性能。建筑結(jié)構(gòu)的形成也離不開差異整合，充分體現(xiàn)了它的重要性，在設(shè)計(jì)過程中，我們要重視這一點(diǎn)。
1.4 動(dòng)態(tài)性
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)原則是把握系統(tǒng)的內(nèi)外聯(lián)系，以及發(fā)展趨勢，動(dòng)力規(guī)律、方式等方面，使混凝土在建筑中提供更好地應(yīng)用，滿足需求，把握時(shí)代的發(fā)展方向，跟隨時(shí)代的腳步。
2 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題
混凝土在我國各項(xiàng)工程中應(yīng)用廣泛，具有可模型好、耐久耐火、造價(jià)低等特點(diǎn)，是非常好的建筑材料。然而，近年來，隨著建筑業(yè)和水利等的發(fā)展對混凝土的需求不斷加大，且對混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用跨度和高度都不斷地增大，但由于混凝土容易出現(xiàn)裂縫，且受季節(jié)限制，致使混凝土在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中出現(xiàn)了很多問題。
2.1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
2.1.1 工程實(shí)地勘察報(bào)告缺錯(cuò)漏
地基基礎(chǔ)是建筑質(zhì)量的保證，影響著建筑的安全以及所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，若地基建設(shè)出現(xiàn)問題，則所造成的不只是經(jīng)濟(jì)問題還會(huì)帶來重大的人員傷亡。建筑物的基礎(chǔ)建設(shè)過程包括勘察、設(shè)計(jì)和施工。每一個(gè)步驟都是非常重要的環(huán)節(jié)。在我國設(shè)計(jì)時(shí)常存在勘察不全面，內(nèi)容含糊不清，地質(zhì)勘探報(bào)告未經(jīng)審查部門審核，導(dǎo)致建筑物建設(shè)當(dāng)中存在極大的隱患。設(shè)計(jì)過程應(yīng)要嚴(yán)格把關(guān)，對不合格的勘察報(bào)告要及時(shí)提出異議，未修改完善的勘察報(bào)告不能作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的依據(jù)。
2.1.2 未說明絕對標(biāo)高的問題
設(shè)計(jì)單位在工程的設(shè)計(jì)階段，要注意在基礎(chǔ)圖中要說明建筑所定的±0.00與工程地質(zhì)勘察中絕對標(biāo)高的關(guān)系。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一些工程未說明±0.00的絕對標(biāo)高，直接影響到基礎(chǔ)底標(biāo)高的確定，為施工帶來許多不必要的麻煩。
2.1.3 基礎(chǔ)墊層與保護(hù)層
設(shè)置混凝土墊層，不但可以保證基礎(chǔ)混凝土的澆筑質(zhì)量，還可以保護(hù)鋼筋。設(shè)計(jì)時(shí)，配有鋼筋的柔性基礎(chǔ)宜使用墊層，但要注意的是，墊層向外延伸的面積不能計(jì)入基礎(chǔ)底面積。
2.1.4 基礎(chǔ)的變形計(jì)算
（1）設(shè)計(jì)等級為甲級，乙級的建筑物，均應(yīng)按地基變形設(shè)計(jì)。
（2）丙級建筑物有下列情況時(shí)，仍應(yīng)作變形驗(yàn)算：
1）地基承載力特征值小于130kPa，且體型復(fù)雜的建筑物；
2）在基礎(chǔ)上及其附近有地面堆載或相鄰基礎(chǔ)荷載差異較大，可能引起地基產(chǎn)生國大的不均勻沉降時(shí)；
3）軟弱地基上的建筑物存在偏心荷載時(shí)；
4）相鄰建筑距離過近，可能發(fā)生傾斜時(shí)；
5）地基內(nèi)有厚度較大或厚薄不均的填土，其自重固結(jié)未完成時(shí)。
2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.2.1 柱設(shè)計(jì)
⑴框架柱的截面設(shè)計(jì)
混凝土的框架柱設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員很容易忽視角柱的自定義計(jì)算，導(dǎo)致配筋率不足。在多層或高層的鋼筋水泥結(jié)構(gòu)中，柱的截面尺寸從下到上逐漸減小，以節(jié)約資金，合理利用。柱截面的間隔數(shù)一般在3～5層，每次每側(cè)減少尺寸100～150比較適宜，既能滿足要求，又能節(jié)約成本，有利于空間合理利用。
⑵框架柱的箍筋肢距
柱箍筋加密區(qū)的箍筋肢距：一級抗震等級不宜大于200mm；二、三級抗震等級不宜大于250mm。箍筋肢距一般應(yīng)為每肢箍筋的水平距離，不少設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)將箍筋肢距都按不大于200mm，這樣將會(huì)導(dǎo)致混凝土的澆筑發(fā)生困難，混凝土的澆筑必須使用導(dǎo)管，將混凝土引導(dǎo)到根部，自上而下澆灌。若箍筋肢距過小則無法使用導(dǎo)管，所以，我們要正確理解箍筋肢距，這樣既方便施工又可以符合要求，從而較好地完成建筑任務(wù)。
2.2.2 梁的設(shè)計(jì)
⑴梁端按簡支計(jì)算但實(shí)際受到部分約束
當(dāng)梁端按簡支計(jì)算但實(shí)際受到部分約束時(shí)，應(yīng)在支座區(qū)上部設(shè)置縱向構(gòu)造鋼筋，其截面面積不應(yīng)小于梁跨中下部縱向受力鋼筋計(jì)算所需截面面積的1/4，且不應(yīng)少于2根，此舉是為了避免出現(xiàn)負(fù)彎矩裂縫而采用的構(gòu)造措施，設(shè)計(jì)中要給予足夠的重視。
⑵側(cè)梁縱向的鋼筋配置
側(cè)梁縱向鋼筋結(jié)構(gòu)對防止梁側(cè)面的開裂具有非常重要的作用，但是一些設(shè)計(jì)人員并為意識到這一點(diǎn)，甚至盲目的增大其抗彎能力，嚴(yán)重影響抗震性能。梁側(cè)鋼筋的直徑一般以Φ12～Φ16為最佳標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意避免抗扭縱筋的面積過大，及時(shí)做出相應(yīng)調(diào)整。
⑶水平錨固長度
樓層框架梁在邊柱非抗震設(shè)計(jì)上部縱向鋼筋和抗震設(shè)計(jì)的上部及下部縱向鋼筋，錨固段當(dāng)柱截面尺寸不足錨固長度時(shí)，縱向鋼筋應(yīng)伸至節(jié)點(diǎn)對邊向下和向上彎折15倍直徑，錨固段彎折前的水平投影長度不應(yīng)小于0.4la或0.4laE。設(shè)計(jì)中容易忽略。
3 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)的措施
3.1 改進(jìn)鋼筋錨固和連接的方式
采用基本錨固長度：根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，高強(qiáng)度混凝土的錨固性能被低估，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級高于C60時(shí)，ft按C60取值，并且不再使用錨固性能很差的刻痕鋼絲，同時(shí)當(dāng)混凝土保護(hù)層厚度不大于5d時(shí)，在鋼筋錨固長度范圍內(nèi)配置構(gòu)造鋼筋，并且完善機(jī)械錨固的方法。箍筋對約束受壓鋼筋的搭接傳力很重要，根據(jù)汶川地震時(shí)柱子鋼筋在搭接處破壞很嚴(yán)重的情況，為防止粗鋼筋在搭接端頭的局部擠壓產(chǎn)生裂縫，提出了在受壓搭接接頭端部增加配箍的要求，今后設(shè)計(jì)及施工要注意。
3.2 提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全性
通過考慮配筋特征值調(diào)整鋼筋最小配筋率，增加安全度，控制大截面構(gòu)件的最小配筋率；當(dāng)構(gòu)件所需截面高度遠(yuǎn)大于承載的需求時(shí)，可調(diào)整其縱向受拉鋼筋配比率；調(diào)整柱的軸壓比限值、最小截面尺寸，適度的提高安全儲(chǔ)備，增加四級抗震等級框架柱、框支柱的軸壓比限值。混凝土結(jié)構(gòu)材料性能劣化的因素復(fù)雜，受天氣，氣候等的影響較大，建筑的耐久性需根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)采取措施來解決。
3.3 新規(guī)范
3.3.1 提高結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備
新規(guī)范在結(jié)構(gòu)安全儲(chǔ)備方面更加嚴(yán)格：斜截面受承載力公式的修改；調(diào)整混凝土構(gòu)件縱向受力鋼筋的最小配筋率；調(diào)整混凝土柱的軸壓比限值；調(diào)整混凝土的最小截面尺寸；增加三級抗震等級剪力墻的最大軸壓比；加強(qiáng)底層柱等等。
3.3.2 應(yīng)用高性能高強(qiáng)度的材料
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境問題成為人們?nèi)找骊P(guān)注的話題，與此同時(shí)，建筑也需要實(shí)行環(huán)保政策，因此要提倡高性能高強(qiáng)度的鋼筋，減少鋼材的用量，同時(shí)促進(jìn)我國結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的節(jié)能環(huán)保建設(shè)。通過工程實(shí)踐的證明，現(xiàn)規(guī)范推廣的HRB系列普通熱軋帶肋鋼筋具有較好的延展性及機(jī)械連接性，對于RRB系列預(yù)熱處理鋼筋者來說應(yīng)該合理使用，這類鋼筋由高溫淬水，預(yù)熱處理后提高了強(qiáng)度，但其延展性和機(jī)械連接性卻有所下降，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)合理使用。
中圖分類號：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
混凝土結(jié)構(gòu)具有整體性好、可模性好、耐久耐火以及造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，在我國的各項(xiàng)工程建設(shè)中被廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著混凝土材料的發(fā)展和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的提高，混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用跨度和高度都不斷地增大。但同時(shí)，由于混凝土結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)裂縫、修補(bǔ)困難以及受氣候和季節(jié)限制的缺點(diǎn)，使混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)容易出現(xiàn)一些問題。以下是對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則、存在問題以及相應(yīng)對策的探討。
一. 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則
1.整體性
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體性原則就是要把設(shè)計(jì)的建筑的各個(gè)組成部分作為一個(gè)整體，來研究它的構(gòu)成、功能和發(fā)展規(guī)律，從整體與部分、部分與部分都是相互結(jié)合的關(guān)系中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的特征及運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
2.動(dòng)態(tài)性
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)性原則就是要對系統(tǒng)的內(nèi)外聯(lián)系、發(fā)展變化方向、趨勢、動(dòng)力、規(guī)律、活動(dòng)的速度和方式等為對象進(jìn)行探索，從而使建筑設(shè)計(jì)不但滿足現(xiàn)在，還要兼顧未來，把握時(shí)代的發(fā)展方向。
3.結(jié)構(gòu)性
建筑結(jié)構(gòu)決定著建筑的性能，是性能的載體，性能還可以反作用與結(jié)構(gòu)。建筑結(jié)構(gòu)的各要素運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性及發(fā)展方向與結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，所以混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，了解建筑結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)的各要素尤為重要。
4.最優(yōu)化性
建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)形成的過程也是差異整合的過程。差異的事物相互需要、支持與互補(bǔ)，為整合提供了前提和基礎(chǔ)?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是通過對差異的整合使建筑的各個(gè)部分有機(jī)地組織在一起。
二. 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題及對策
1.基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
1.1無工程實(shí)地勘察報(bào)告或沒有參考臨近建筑物的地質(zhì)勘察報(bào)告進(jìn)行
建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的流程包括勘察、設(shè)計(jì)以及施工。目前，在我國建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)存在地質(zhì)勘探不全面、內(nèi)容模糊或者沒有參考臨近建筑物的地質(zhì)勘探報(bào)告進(jìn)行的問題。地基基礎(chǔ)是建筑質(zhì)量的核心，影響帶建筑安全質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益。若地基基礎(chǔ)出現(xiàn)問題，造成的損失是無法估量的。
建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須要嚴(yán)格按照流程進(jìn)行，設(shè)計(jì)單位要嚴(yán)格把關(guān)，杜絕無工程實(shí)地勘察報(bào)告而進(jìn)行設(shè)計(jì)的情況出現(xiàn)。對于地質(zhì)勘探報(bào)告不全面、內(nèi)容模糊或者沒有參考臨近建筑物的，必須要求建設(shè)單位及勘探單位補(bǔ)勘或重新勘探。
1.2未說明±0．00標(biāo)高與地質(zhì)勘察報(bào)告中所示標(biāo)高的關(guān)系
在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一些工程設(shè)計(jì)僅交待±0．00的絕對標(biāo)高或未交待±0．00標(biāo)高，影響到底標(biāo)高和持力層的確定，導(dǎo)致基礎(chǔ)設(shè)計(jì)以及下臥層承載力不能準(zhǔn)確地進(jìn)驗(yàn)算。
設(shè)計(jì)單位在工程設(shè)計(jì)中，要注意若工程地質(zhì)勘察報(bào)告中采用假定標(biāo)高，在總說明或基礎(chǔ)圖中要說明建筑所定的±0．00與工程地質(zhì)勘察報(bào)告中假定標(biāo)高的數(shù)值關(guān)系；若當(dāng)建筑總圖和工程地質(zhì)勘察報(bào)告均采用絕對標(biāo)高時(shí)，就可以采用結(jié)構(gòu)圖紙上標(biāo)注的±0．00的絕對標(biāo)高值。
1.3柱下獨(dú)立基礎(chǔ)帶梁板式的地下室底板設(shè)計(jì)中忽視建筑物的沉降而引起的附加應(yīng)力
在建筑施工中，由于建筑物上部整體重力的沉降作用，地下室底板與柱下獨(dú)立基礎(chǔ)會(huì)產(chǎn)受到附加應(yīng)力，從而發(fā)生沉降變形。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)很容易忽視附加應(yīng)力，結(jié)果導(dǎo)致底板開裂，造成地下室建筑的安全隱患，還會(huì)影響地基的穩(wěn)定性。
針對此類問題，設(shè)計(jì)人員在對建筑物的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要考慮工程總沉降力的大小，而在地下室底板與持力層之間采取處理措施，若工程的沉降量較小，可采用褥墊的方法，來防止開裂，養(yǎng)護(hù)地基。
1.4未進(jìn)行地基變形的驗(yàn)算或者驗(yàn)算的結(jié)果不符合要求
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一些設(shè)計(jì)人員并未按照規(guī)定對地基變形進(jìn)行演算或演算不符合要求，結(jié)果造成地基基礎(chǔ)的安全隱患。
按照規(guī)定，甲級、乙級的建筑物設(shè)計(jì)，應(yīng)按地基變形設(shè)計(jì)；丙級的建筑物設(shè)計(jì)，若采用地基處理，處理前按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行；地基處理后仍要做變形驗(yàn)算。設(shè)計(jì)人員必須要認(rèn)識到地基變形的危害性以及地基演算的重要性，嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行地基變形演算。
2.上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、框支剪力墻結(jié)構(gòu)是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中上部結(jié)構(gòu)使用最多的形式。但這些結(jié)構(gòu)量大面廣，比較容易出現(xiàn)配筋不足、超配筋等情況。
2.1框架柱
混凝土的框架柱設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員很容易忽視角柱的自定義計(jì)算、短柱以及超短柱的剪跨比，或?qū)Χ讨M(jìn)行強(qiáng)代換，結(jié)果導(dǎo)致無法滿足計(jì)算結(jié)果及配筋率不足的問題。
角柱是指兩個(gè)方向與框架梁相連的框架住，計(jì)算時(shí)要進(jìn)行自行定義，短柱是指剪跨比不大于2，以及因填充墻設(shè)置或樓梯平臺梁、雨篷梁的設(shè)置形成柱凈高與其界面高度之不大于4的框架柱。對于短柱而言，箍筋的間距應(yīng)小于等于100 mm，箍筋體積的配筋率大于1.2％。對于剪跨比不大于2的框架柱，程序能自行判定，不能直接進(jìn)行強(qiáng)代換，不同強(qiáng)度級別的箍筋均應(yīng)滿足計(jì)算結(jié)果。超短柱是指剪跨比小于1.5或柱凈高與柱截面高度之比小于3的框架柱。設(shè)計(jì)人員在建筑混土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要避免超短柱的出現(xiàn)。若無法避免，則要采取控制軸壓比、添加芯柱等措施。
2.2框架梁
設(shè)計(jì)人員在混凝土結(jié)構(gòu)框架梁設(shè)計(jì)繪圖時(shí)，如果沒有按計(jì)算結(jié)果將配筋分別原位標(biāo)注在支座兩側(cè)以及跨中配筋與支座配筋之比小于0.3或0.5，而導(dǎo)致實(shí)際配筋比大于計(jì)算結(jié)果，違反了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)時(shí)，要引起足夠的重視，避免此類問題的出現(xiàn)。
2.3連梁
連梁，就是連接兩片剪力墻,當(dāng)遇到中震或大震時(shí),它會(huì)首先開裂,起到耗能作用,從而使建筑物保持一定延性的梁，連梁在框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中尤為重要。但一些設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，并未認(rèn)識到連梁的重要性，甚至盲目地增大它抗彎的能力或在連梁上搭框架梁，嚴(yán)重影響了建筑物的抗震性能。設(shè)計(jì)人員要對連梁的作用給予足夠的重視，設(shè)計(jì)時(shí)確保連梁的延性，從而在地震中不被首先破壞。
2.4框支剪力墻
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，很容易出現(xiàn)框支剪力墻布置不均勻，出現(xiàn)單肢鋼度過大的剪力墻，一旦破壞，則會(huì)造成嚴(yán)重的后果。設(shè)計(jì)人員要注意框支剪力墻的設(shè)計(jì)中，框支梁、框支柱縱筋的各項(xiàng)系數(shù)都應(yīng)滿足有關(guān)規(guī)定的要求，并且要確保布置均勻。
【總結(jié)】
混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量關(guān)系到建筑的安全性能，在設(shè)計(jì)時(shí)必須要引起足夠的重視，設(shè)計(jì)單位要加強(qiáng)監(jiān)管，確保設(shè)計(jì)方案嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行，以確保工程質(zhì)量。
【參考文獻(xiàn)】
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二、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的措施
1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的選擇
在對建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，由于所處的地理環(huán)境不同，地域風(fēng)俗不同，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，設(shè)計(jì)的風(fēng)格和設(shè)計(jì)理念也會(huì)有所不同，這就需要對當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境有充分的調(diào)查了解，對風(fēng)俗習(xí)慣以及城市文化進(jìn)行研究，然后結(jié)合建筑的抗震性要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在我國的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，一般都會(huì)采用鋼筋混凝土剪力墻的設(shè)計(jì)方式，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅施工周期短，工程成本低，并且在施工之后室內(nèi)的面積會(huì)很大，最重要的是在抗震和隔音效果方面具有非常強(qiáng)的性能，所以這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式在我國的建筑工程中應(yīng)用的比較廣泛。
2鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)剛度的處理
為了適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，建筑物已經(jīng)向高層和超高層的方向發(fā)展。由于建筑層數(shù)的增多，為了保證建筑物整體的剛度，就需要對建筑物的位移進(jìn)行一定的控制。建筑物的整體豎向荷載對于建筑物的抗震性能有很大的影響，在具體的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中是讓建筑物的剛度大些還是延性大些，不同的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員有不同的設(shè)計(jì)方案。在目前大多數(shù)的高層建筑住宅當(dāng)中，由于房間布置的整體要求，導(dǎo)致剪力墻布置較多，并且墻壁較厚。但是在地質(zhì)條件較好的地區(qū)，這樣設(shè)計(jì)就存在著很大的浪費(fèi)問題，所以在建筑物的建設(shè)設(shè)計(jì)當(dāng)中可以將建筑物的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得相對柔些，在滿足建筑物位移的要求之后，對于地震所造成的危害也降到了最低，更節(jié)省了經(jīng)濟(jì)的開支。
3鋼筋混凝土加固方法的應(yīng)用
前言
簡言之，和其他材料相比，鋼筋混凝土具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，所以在建筑工程中廣泛應(yīng)用。鋼筋混凝土的優(yōu)勢不僅體現(xiàn)原材料上，還體現(xiàn)在設(shè)計(jì)方法、施工技術(shù)，制各工藝等方面。綜合其優(yōu)勢分析，使得鋼筋混凝土在結(jié)構(gòu)建筑材料領(lǐng)域扮演的角色越來越重要。
一、鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀
20世紀(jì)后期以后，在建筑工程行業(yè)，由于鋼材料的不斷提高，鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)得到了發(fā)展，建筑造型和功能要求日趨多樣化，無論是工業(yè)建筑還是民用建筑，都在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到樂各種難題。因此作為一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員需要在遵循各種規(guī)范的條件下大膽靈活的解決這些問題。在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中對于各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員經(jīng)常遇到的這些問題，每個(gè)人的理解不同，就可能對整個(gè)設(shè)計(jì)帶來相當(dāng)大的區(qū)別。因此在規(guī)范條文中沒有具體規(guī)定，往往容易被忽視，給工程質(zhì)量留下巨大的隱患。
二、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是在保證建筑使用功能和總體效果的前提下，通過結(jié)構(gòu)體系的合理選擇、結(jié)構(gòu)布置的科學(xué)優(yōu)化、結(jié)構(gòu)受力的詳細(xì)計(jì)算分析等，使整個(gè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)既安全可靠，又經(jīng)濟(jì)合理。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的建筑結(jié)構(gòu)，既滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，又使結(jié)構(gòu)各構(gòu)件之間達(dá)到最佳比例關(guān)系，以提高結(jié)構(gòu)整體的抗震、抗風(fēng)、防火等性能。根據(jù)筆者的總結(jié)歸納，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化可從五個(gè)方面來開展。
1.結(jié)構(gòu)計(jì)算方法的優(yōu)化
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算分析方法是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的關(guān)鍵。首先是對結(jié)構(gòu)體系選擇的優(yōu)化，主要是確定經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)型式、柱網(wǎng)尺寸和剪力墻布置等；其次是對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化，在已確定結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)布置的前提下，確定經(jīng)濟(jì)合理的構(gòu)件截面尺寸、混凝土強(qiáng)度等級、鋼筋強(qiáng)度等級和配筋量。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)體系的確定和構(gòu)件截面尺寸是憑經(jīng)驗(yàn)假定的，然后進(jìn)行分析計(jì)算，校核是否滿足規(guī)范要求，是一種被動(dòng)的設(shè)計(jì)方法。優(yōu)化設(shè)計(jì)也需要先進(jìn)行假設(shè)，但假設(shè)目的不一樣，所采用的分析方法也不同，優(yōu)化設(shè)計(jì)在初始假設(shè)后，需按一定的方法通過多次分析和調(diào)整，從而獲得最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，構(gòu)件尺寸一般先按經(jīng)驗(yàn)確定，然后進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。在優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對不同構(gòu)件布置方式和不同截面尺寸進(jìn)行配筋計(jì)算，并作經(jīng)濟(jì)比較，以確定最優(yōu)構(gòu)件布置方式和截面尺寸。如抗震等級為三級的較大跨度的梁，支座配筋較大且采用大直徑鋼筋時(shí)，梁面通長鋼筋可采用小直徑通長鋼筋如2根12，與支座鋼筋搭接或焊接，以減少鋼筋量節(jié)約成本。
2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的理解
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)須深入地掌握相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，理解規(guī)范實(shí)質(zhì)，并注意規(guī)范的適用范圍和規(guī)范使用的配套性。按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）進(jìn)行樁基設(shè)計(jì)時(shí)，必須注意所采用規(guī)范與參數(shù)取值的匹配性。在計(jì)算樁數(shù)時(shí)，荷載效應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)組合，對應(yīng)的抗力采用單樁承載力特征值；在確定承臺高度及配筋，驗(yàn)算材料強(qiáng)度時(shí)，荷載效應(yīng)取基本組合，采用相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)，對應(yīng)的抗力計(jì)算采用材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值?？拐饓Ψ旨訌?qiáng)部位和非加強(qiáng)部位，邊緣構(gòu)件分約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件，這兩種邊緣構(gòu)件的配筋相差很大，應(yīng)分別按不同的構(gòu)造要求進(jìn)行配筋。設(shè)計(jì)優(yōu)化前必須透徹地理解概念，勿盲目提高標(biāo)準(zhǔn)，以免造成設(shè)計(jì)浪費(fèi)。
3.設(shè)計(jì)參數(shù)取值的優(yōu)化
為取得良好的優(yōu)化效果，在設(shè)計(jì)參數(shù)取值上要進(jìn)行優(yōu)化。對毛坯房，要根據(jù)各地具體情況和房屋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，合理考慮各功能空間的二次裝修荷載。在計(jì)算墻體荷載時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)際墻體高度、長度和開洞影響，墻體高度的取值應(yīng)扣除鋼筋混凝土梁板的高度，墻體長度的取值應(yīng)扣除鋼筋混凝土墻柱的長度，并應(yīng)扣除洞口面積。消防車等荷載宜按等效荷載取值。樓面活荷載按實(shí)際使用功能合理取值，并按規(guī)范規(guī)定考慮樓面活荷載的折減。正確取用抗震設(shè)防烈度、場地類別，合理確定風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值和風(fēng)載體型系數(shù)，必要時(shí)可根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)確定風(fēng)載體型系數(shù)。根據(jù)不同荷載組合和不同計(jì)算內(nèi)容選用荷載分項(xiàng)系數(shù)。在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)傳給基礎(chǔ)的荷載為設(shè)計(jì)值時(shí)，應(yīng)將設(shè)計(jì)值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)值。
4.高性價(jià)比材料的選用
鋼筋的選用。在選用鋼筋強(qiáng)度等級時(shí)，應(yīng)盡可能采用性價(jià)比高的高強(qiáng)度鋼筋。對于配筋按強(qiáng)度控制的構(gòu)件，應(yīng)優(yōu)先選用HRB400鋼筋。對于按最小配筋率控制配筋的受彎構(gòu)件，在現(xiàn)版GB50010-2010#混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范$出臺前大家的認(rèn)知是，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級大于C30時(shí)，采用 HRB400比HPB235 可降低20%用鋼量；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級等于C30時(shí)，采用HRB400比HPB235可降低7.5%用鋼量；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級小于C30時(shí)，采用HRB400與HPB235的用鋼量相同。故對于按最小配筋率控制配筋的受彎構(gòu)件，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級大于C30時(shí)，應(yīng)優(yōu)先采用HRB400鋼筋，而當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級小于C30時(shí)，宜采用價(jià)格較低的 HRB335或HPB235鋼筋。現(xiàn)版GB50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》在第8.5.1條注解的第二條明確：板內(nèi)受彎構(gòu)件（不包括懸臂板）的受拉鋼筋，當(dāng)采用強(qiáng)度等級400MPa、500MPa的鋼筋時(shí)，其最小配筋百分率允許采用0.15和 45ft/f y中的較大值，比起原規(guī)范的0.20和45ft/f y中的較大值，采用HRB400鋼筋在采用C30混凝土?xí)r的最小配筋率約為0.18，在采用C25混凝土?xí)r的最小配筋率約為0.16，遠(yuǎn)小于采用 HRB235的0.2和45ft/f y中的較大值。由新規(guī)范的條文可以看出國家開始提倡采用高強(qiáng)度的鋼筋，推廣HRB400、HRB500作為主導(dǎo)鋼筋。
混凝土的選用。常用強(qiáng)度等級的混凝土強(qiáng)度每提高一級，單價(jià)提高5%-18%；混凝土強(qiáng)度對柱及剪力墻軸壓比的影響很明顯，應(yīng)優(yōu)先使用高強(qiáng)度等級的混凝土；對梁來說，混凝土的強(qiáng)度等級對梁的承載力變化不大，應(yīng)使用低強(qiáng)度等級混凝土；對板來說，雖然提高強(qiáng)度等級對承載力有提高，但強(qiáng)度等級提高后最小配筋率相應(yīng)增大，樓板開裂的幾率也增大，所以板應(yīng)使用低強(qiáng)度等級的混凝土。
目前設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)中對混凝土強(qiáng)度等級確定有一種認(rèn)識：墻柱與梁板強(qiáng)度等級相差在兩級以內(nèi)；關(guān)于這一條在舊版規(guī)范中有，新版規(guī)范中已經(jīng)去掉了，所以當(dāng)墻柱混凝土強(qiáng)度等級很高時(shí)，梁板混凝土強(qiáng)度等級可以不跟隨墻柱變化；但是在施工中要采取嚴(yán)格措施：控制梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)為高強(qiáng)度等級，保證高低強(qiáng)度等級交界區(qū)的混凝土密實(shí)性。
實(shí)際工程中混凝土強(qiáng)度等級的選擇應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：①普通的結(jié)構(gòu)梁板一般宜選用C251C30；②剪力墻、柱混凝土強(qiáng)度等級按軸壓比控制，宜選用較高強(qiáng)度等級混凝土，并使軸壓比盡量接近規(guī)定上限，同時(shí)又要使絕大部分豎向構(gòu)件為構(gòu)造配筋；③高層建筑墻、柱混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)分段選用不同強(qiáng)度等級。
結(jié)語
綜上可知，建筑工程的結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜切急需解決的的難題，結(jié)構(gòu)優(yōu)化帶來的經(jīng)濟(jì)效益也是巨大的，因此，上文主要研究了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
一、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容
1.1關(guān)于地震作用的計(jì)算
在地震作用計(jì)算情況下要考慮扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)的影響，而規(guī)則結(jié)構(gòu)的情況下不計(jì)算扭轉(zhuǎn)耦聯(lián)時(shí)，平行于地震作用力方向的兩邊要乘以放大系數(shù)，較短邊可以乘以1.15的系數(shù)，長些的邊應(yīng)該乘以1.05的系數(shù)，而扭轉(zhuǎn)剛度小時(shí)要按大于或等于1.3的系數(shù)計(jì)算，質(zhì)量、剛度不對稱分布的結(jié)構(gòu)要計(jì)入雙向水平方向的地震作用扭轉(zhuǎn)影響。
1.2關(guān)于質(zhì)量系數(shù)的計(jì)算
按側(cè)剛計(jì)算時(shí)：單塔樓考慮耦聯(lián)時(shí)應(yīng)大于等于9；復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)大于等于15；N 個(gè)塔樓時(shí)，振型個(gè)數(shù)應(yīng)大于等于N×9。一般較規(guī)則的單塔樓結(jié)構(gòu)不考慮耦聯(lián)時(shí)取振型數(shù)大于等于3就可，頂部有小塔樓時(shí)就大于等于6。振型數(shù)取3的倍數(shù)且≤3倍層數(shù)，振型數(shù)與樓層自由度有關(guān)，一個(gè)剛性樓板層，只有3個(gè)自由度。并且在計(jì)算時(shí)要對質(zhì)量振型參數(shù)進(jìn)行檢查，有效質(zhì)量系數(shù)一定≥90%，因?yàn)槿绻趯?shí)際中達(dá)不到這個(gè)要求，則設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的安全性將無法得到保障。
1.3關(guān)于結(jié)構(gòu)的位移、周期的計(jì)算
規(guī)范要求周期比應(yīng)該控制在大震下扭轉(zhuǎn)振型不靠前的情況，用樓層豎向最大位移來限制層間最大位移，位移比應(yīng)該取最大和平均位移比值。
1.4關(guān)于最小地震剪重比的計(jì)算
在規(guī)范中強(qiáng)制要求各樓層剪重比不得小于規(guī)范給出的標(biāo)準(zhǔn)，如果不滿足要求需要檢查質(zhì)量系數(shù)，有效的質(zhì)量系數(shù)不夠應(yīng)該增加振型數(shù)的計(jì)算；有效質(zhì)量系數(shù)得到滿足時(shí)可能是源于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，因此要合理對結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度的分布情況。
1.5關(guān)于柱的計(jì)算
如果彎矩設(shè)計(jì)值由水平荷載造成且超過總設(shè)計(jì)值的75%時(shí)，框架柱長度按規(guī)范內(nèi)6.2.20-1和-2公式計(jì)算的小值為準(zhǔn)。
1.6關(guān)于柱配筋方式的選定
如若整體計(jì)算則建議使用單偏壓方式，而在產(chǎn)生具體結(jié)果時(shí)再用雙偏壓進(jìn)行復(fù)核。這是由于單偏壓方式是按照規(guī)范公式計(jì)算的，而雙偏壓則是用數(shù)值積分法計(jì)算的。
1.7關(guān)于框架結(jié)構(gòu)
要注重計(jì)算系數(shù)尤其是柱長度；建議采用單偏壓配筋；如果是大截面的柱應(yīng)該設(shè)置剛域位于與梁重疊處。
二、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制
2.1關(guān)于裂紋控制的問題
斷裂損傷力學(xué)的角度來看，所謂的斷裂損傷是廣義的外部負(fù)載，細(xì)觀結(jié)構(gòu)的重大變化，所造成的微觀缺陷成胚，擴(kuò)建和匯通，導(dǎo)致宏觀經(jīng)濟(jì)性能惡化的結(jié)構(gòu)，最終形成的宏觀開裂和破壞的結(jié)構(gòu)。因此，混凝土結(jié)構(gòu)的破壞過程實(shí)際上是形成于微裂紋的擴(kuò)展。現(xiàn)代化的混凝土微觀研究還表明：微裂紋的擴(kuò)展源于材料損壞的程度，也是材料損壞的標(biāo)志，在同一時(shí)間，微裂紋也是材料固有的物理特性現(xiàn)狀。因此，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的存在有其必然性。
2.2關(guān)于抗震問題的分析
在兩種類型的組件之間分配的地震力，應(yīng)該考慮不同時(shí)段的兩種類型的組件有關(guān)抗推剛度相對的比值變化。主要結(jié)構(gòu)系統(tǒng)即現(xiàn)在使用的鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)在鋼架和混凝土剪力墻（內(nèi)管）系統(tǒng)中，鋼筋混凝土內(nèi)筒為主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)而鋼架主要負(fù)責(zé)重力荷載，擔(dān)負(fù)一個(gè)較小的平剪切。由于剛性的鋼框架的反推遠(yuǎn)小于所述內(nèi)筒上凝固的水平地震工程經(jīng)驗(yàn)，承擔(dān)水平剪力在除了鋼框架的頂部幾層為其15%到20%，中部和下部的都約為10%至15%，相應(yīng)的樓層剪力，有些項(xiàng)目甚至只有約5%的往復(fù)。在結(jié)構(gòu)的彈塑性的階段，墻體在地震的持續(xù)作用下生成裂紋，剛性顯著的減少將增加的鋼框架的剪切剛度退化。鋼框架由于變形，彈性極限的1/400以上的角度，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于約1/3000的鋼筋混凝土墻的彈性極限變形角度。水平地震作用小于塑性階段，但仍有可能承擔(dān)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈性階段的水平地震剪力和傾覆力矩。
因此，為了符合要求，需要調(diào)整的部分鋼架水平剪力，鋼框架混凝土結(jié)構(gòu)層框架柱的抗震要求應(yīng)不小于比底部的結(jié)構(gòu)剪切的25%或框架部分地震剪力最大值的1.8倍，兩個(gè)選擇較小的，以改善的鋼框架的承載能力，并采取措施改善混凝土內(nèi)筒的延展。
三、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題
3.1結(jié)構(gòu)選型階段
結(jié)構(gòu)選型階段時(shí)，首先應(yīng)該注意結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題；其次應(yīng)注意新規(guī)則有關(guān)規(guī)定的變更情況，以免在后期工作產(chǎn)生紕漏。再者要注意結(jié)構(gòu)的超高問題，在抗震規(guī)范和高規(guī)的結(jié)構(gòu)，總高度都有嚴(yán)格的限制，在更改的新規(guī)范中，除了原來的高度限制設(shè)定為A級的建筑高度，還增加了結(jié)構(gòu)的建設(shè)B級高度，因此必須嚴(yán)格注意，一旦建筑結(jié)構(gòu)高度為B類甚至超過B級高度，設(shè)計(jì)方法和措施一定會(huì)變化很大。最后是要注意嵌固端的設(shè)置，因?yàn)楦邔咏ㄖ紩?huì)帶有兩層或以上的地下室，嵌入式固定端可以設(shè)在地下室的頂板上，或者人防頂板的地方，因此，設(shè)計(jì)師經(jīng)常會(huì)忽略一些方面，如：設(shè)計(jì)嵌固側(cè)安裝在地板上的端部的剛度比上下限、安裝的抗震等級整體一致性、計(jì)算結(jié)構(gòu)的嵌固端組、抗震縫和嵌入式固定端位置的協(xié)調(diào)問題等等，而這些方面忽略任何一個(gè)都會(huì)為后期設(shè)計(jì)埋下隱患，產(chǎn)生不可估量的后果。
3.2基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段
基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段是應(yīng)該給與相當(dāng)重視的方面，因?yàn)檫@個(gè)階段是與后期設(shè)計(jì)工作直接相關(guān)的，它的好壞至關(guān)重要，并且是整個(gè)項(xiàng)目成本的決定因素，因此這個(gè)方面若是產(chǎn)生紕漏一定會(huì)帶來不可估量的損失。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中也應(yīng)注意本地規(guī)范的重要性。以《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》作為國家的標(biāo)準(zhǔn)來看，它具有相當(dāng)?shù)臋?quán)威但是卻不能明確詳細(xì)地規(guī)定全國各地的各種基礎(chǔ)狀況，所以當(dāng)?shù)氐幕A(chǔ)類型和設(shè)計(jì)方法的描述和指定更詳細(xì)和準(zhǔn)確，所以在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，也要大力研究地方性標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，以免更大的影響在整個(gè)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)或后期工作。由于缺乏工程設(shè)計(jì)的現(xiàn)場調(diào)查報(bào)告或附近的建筑物調(diào)查報(bào)告，必須根據(jù)調(diào)查-設(shè)計(jì)-施工過程的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，要禁止缺乏調(diào)查的過程，若是調(diào)查不夠詳細(xì)、全面時(shí)，設(shè)計(jì)人員要通知建設(shè)單位進(jìn)行重新調(diào)查或者是額外勘探。不考慮地面變形的影響，有一些混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒有關(guān)注地基變形后檢查，評級為A或B級的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行地基的變形情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，而c級時(shí)，應(yīng)該根據(jù)相關(guān)規(guī)定對地基進(jìn)行處理，然后變性檢驗(yàn)。在對下臥層的地基承載力計(jì)算時(shí)，要進(jìn)行深度的修正，修正系數(shù)源于土壤。
3.3 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)
在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，較大的交叉樓面橫梁與垂直剪力墻單面相交，按照《高規(guī)》規(guī)定要減少梁的彎矩不良效果，根據(jù)剪力墻設(shè)置壁柱，暗柱或減少截面的端部截面等等，或者墻的厚度不符合縱向框架梁錨固鋼筋的錨固長度的水平邊時(shí)，應(yīng)盡可能減少鋼筋直徑。如果剪力墻結(jié)構(gòu)要將角窗設(shè)置于角部時(shí)，適當(dāng)加強(qiáng)窗口部件。角窗處樓板上應(yīng)該適當(dāng)進(jìn)行加厚處理，且通長配筋要雙層設(shè)置進(jìn)行加固，或者可以設(shè)置斜暗梁或斜向集中加固配筋，斜向鋼錨入角窗的邊緣上的組件，邊緣構(gòu)件應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)丶庸獭?/p>
四、結(jié)束語
總而言之，混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)循環(huán)的長周期，并且具有專業(yè)的深度和復(fù)雜性。因此，要結(jié)合設(shè)計(jì)中總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)，不斷完善設(shè)計(jì)理念，以確保整個(gè)工程的質(zhì)量。
在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋承受拉力，混凝土承受壓力，堅(jiān)固，耐久，防火性能好，節(jié)省鋼材，成本較低。近年來，隨著我國鋼材量的不斷提高，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)得到了迅速發(fā)展。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者要在遵循各種規(guī)范的前提下，大膽靈活的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。
1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)有的理念
在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)具有創(chuàng)新精神和超前意識，按照建筑要求，綜合結(jié)構(gòu)安全、節(jié)省造價(jià)、方便施工等因素，做出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，盡最大限度滿足建筑師的設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)具備以下基本理念：
1.1 復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡單化。要善于將復(fù)雜變簡單，將結(jié)構(gòu)的受力、傳力途徑，設(shè)計(jì)的越簡單直接越好。沿建筑物豎向布置的抗側(cè)力剛度構(gòu)件，最好成均勻的連續(xù)布置，以避免出現(xiàn)層間位移角、內(nèi)力，以及傳力途徑的突變，避免出現(xiàn)軟弱層。建筑物的使用包括采光、通風(fēng)、采暖、供水、排水、溫濕度調(diào)節(jié)等多種要求，因此建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)和相關(guān)專業(yè)密切配合，盡量簡單化設(shè)計(jì)，以便于多種管線、設(shè)備及設(shè)施的施工安裝。
1.2 結(jié)構(gòu)可靠，確保安全。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須確保使用者在正常使用的安全，而且在遇到可能預(yù)料的各種災(zāi)難時(shí)，使生命財(cái)產(chǎn)的損失減少到最小程度。要盡可能使結(jié)構(gòu)平面布置的正交抗側(cè)力剛度中心，靠近建筑物質(zhì)量重心，最好重合，以避免或降低在風(fēng)荷載或地震的作用下，產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)及其相應(yīng)的破壞。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案應(yīng)盡量做到受力明確。利于計(jì)算，減小作用效應(yīng)，增加結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力，利于非結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠連接，不易遭到破壞。
1.3 剛?cè)峤Y(jié)合，富有藝術(shù)美感。建筑物的作用是為了使用，對于不同類型建筑物，必須滿足使用功能的要求；由于建筑同時(shí)又體現(xiàn)了社會(huì)的文化藝術(shù)，因此在做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要滿足承載力、剛度和延性的要求，還要盡可能實(shí)現(xiàn)剛?cè)峤Y(jié)合，采用多種建筑藝術(shù)手法，體現(xiàn)出時(shí)代的藝術(shù)美感，反映出建筑設(shè)計(jì)師所要表現(xiàn)的建筑藝術(shù)要求。
2 優(yōu)化鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的措施
2.1 保證結(jié)構(gòu)傳力路線簡捷。建筑布置在抗震設(shè)計(jì)中，平面、立面都要簡單、規(guī)則、對稱，結(jié)構(gòu)的傳力路線要簡捷明了。在荷載作用下，結(jié)構(gòu)的傳力路線越短，越直接，結(jié)構(gòu)的工作效能越高，耗費(fèi)的建材也就越少。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，要注意：平面宜簡單，規(guī)則，對稱，減少偏心；剛度中心與質(zhì)量中心盡量重合；質(zhì)量大的跨間，不宜布置在結(jié)構(gòu)單元的邊緣，質(zhì)量大的設(shè)備，宜布置在距剛度中心較近的部位；盡量少采用大懸挑結(jié)構(gòu)；圍護(hù)結(jié)構(gòu)宜采用輕質(zhì)材料。從力學(xué)觀點(diǎn)看，在民用和公共建筑的平面布局中，應(yīng)盡量使柱網(wǎng)按開間等跨和進(jìn)深等距布置，這樣可以相應(yīng)減少邊跨柱距，充分利用連續(xù)梁的受力特點(diǎn)，以減少結(jié)構(gòu)中的彎距，使各跨梁截面趨于一致，從而提高結(jié)構(gòu)的整體剛度。
2.2 注意加強(qiáng)構(gòu)造措施。對于大跨度柱網(wǎng)的框架結(jié)構(gòu)，處于樓梯間處的框架柱，由于樓梯平臺梁與其相連，使得樓梯問處的柱可能成為短柱，應(yīng)對柱箍筋全長加密。這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)中容易被忽視，應(yīng)引起重視。對框架結(jié)構(gòu)外立面為帶形窗時(shí)，設(shè)置連續(xù)的窗過梁，可能會(huì)使外框架柱成為短柱，應(yīng)注意加強(qiáng)構(gòu)造措施；對于框架結(jié)構(gòu)長度略超過規(guī)范限值，建筑功能需要不允許留縫時(shí)，為減少有害裂縫，建議采用補(bǔ)償混凝土澆筑。采用細(xì)而密的雙向配筋，構(gòu)造間距宜小于150毫米，對屋面宜設(shè)置后澆帶，后澆帶處的構(gòu)造措施，宜適當(dāng)加強(qiáng)。
2.3 注意地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。有地下室的建筑，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，在室外地坪之下的結(jié)構(gòu)部分外輪廓形狀應(yīng)盡量簡潔，以有利于建筑防水的施工。由于柱下承臺的影響，基槽地模形狀很復(fù)雜，太多的陰陽角和放坡，不但增加了防水施工難度，延長了施工時(shí)間，而且增加了工程造價(jià)。對于這種情況，建議考慮采用反承臺法：統(tǒng)一地下室底板和承臺的下皮標(biāo)高相同，承臺需要加厚部分向上作，然后地下室內(nèi)部作濾水層和覆土等地面做法。此方法基槽地模形狀簡單，不但方便施工，利于保證工程質(zhì)量，而且縮短施工時(shí)間，內(nèi)部的覆土重量，也平衡掉了部分作用在底板上的水浮力，提高了建筑物的抗傾覆能力。
2.4 注意嵌固端與短肢剪力墻的設(shè)置。由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此，在這個(gè)問題上，由嵌固端的設(shè)置引起的一系列需要注意的問題容易被忽視，例如，嵌固端樓板的設(shè)計(jì)，嵌固端上下層剛度比的限制，嵌固端上下層抗震等級的一致性，在結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)嵌固端的設(shè)置，結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等問題，而忽略其中任何一個(gè)方面，都有可能埋下安全隱患，導(dǎo)致后期設(shè)計(jì)的大量修改；新規(guī)范對墻肢截面高厚比為5~8的墻定義為短肢剪力墻，同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，對短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用，增加了相當(dāng)多的限制。因此，在高層建筑設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)盡可能少用最好不用短肢剪力墻，以避免給后期設(shè)計(jì)帶來不必要的麻煩。
2.5 注意節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，使塑性鉸向梁跨內(nèi)移。在罕遇地震作用下，要實(shí)現(xiàn)讓梁端形成塑形鉸，柱端處于非彈性工作狀態(tài)而沒有屈服，但節(jié)點(diǎn)還處于彈性工作階段。強(qiáng)柱弱梁相對于梁端截面實(shí)際抗彎能力而言，柱端截面抗彎能力增強(qiáng)幅度的大小，是使柱不被壓潰的關(guān)鍵控制措施，它決定了由強(qiáng)震引起柱端截面屈服后，塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能否不超過其塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力，而且不致形成層側(cè)移機(jī)構(gòu)；柱強(qiáng)于梁的幅度大小，取決于梁端縱筋不可避免的構(gòu)造超配程度的大小，以及結(jié)構(gòu)在梁、柱端塑性鉸逐步形成過程中的塑性內(nèi)力重分布，以及動(dòng)力特征的相應(yīng)變化。因此，要在建筑許可的前提下，盡可能把柱的截面尺寸做大些，使柱的線剛度與梁的線剛度的比值盡可能大于1，并控制柱的軸壓比滿足規(guī)范要求，以增加延性。驗(yàn)算截面承載力時(shí)，將柱的設(shè)計(jì)彎距，按強(qiáng)柱弱梁原則調(diào)整放大，加強(qiáng)柱的配筋構(gòu)造。梁端縱向受拉鋼筋的配筋不得過高，以免在罕遇地震中進(jìn)入屈服階段，不能形成塑性鉸，或塑性鉸轉(zhuǎn)移到立柱上。
總之，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，責(zé)任重大。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有很多地方需要注意，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要具有良好的設(shè)計(jì)概念，熟練掌握規(guī)范，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，保證設(shè)計(jì)建筑安全，經(jīng)濟(jì)適用。
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）41-0267-02
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是土木工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在專業(yè)教學(xué)中具有承上啟下的作用，先修課程有建筑制圖、土木工程材料、理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等，對后續(xù)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等課程的學(xué)習(xí)有重要影響，也是課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐環(huán)節(jié)的重要基礎(chǔ)。課程內(nèi)容涉及混凝土結(jié)構(gòu)材料的基本性能，構(gòu)件承載力計(jì)算，構(gòu)件的裂縫、變形和耐久性以及預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)[1]。
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理這門課程，具有材料的不確定性、解答的多樣性、設(shè)計(jì)的綜合性等特點(diǎn)[2]，課程內(nèi)容中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象多、假定多、概念多、公式多、系數(shù)多、條件多、構(gòu)造要求多，且邏輯性、系統(tǒng)性差，較為零散[3，4]，但理論性與實(shí)踐性較強(qiáng)，與先修課程相比差異性大，導(dǎo)致教師教起來不易、學(xué)生學(xué)起來困難。筆者結(jié)合近幾年的教學(xué)，在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了一些思考和實(shí)踐，取得了較好的效果。
一、熟悉材料性能
鋼筋混凝土由鋼筋和混凝土兩種物理、力學(xué)性能很不相同的材料組成，只有熟悉鋼筋和混凝土這兩種材料的性能，才能較好地理解與解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?；炷量箟簭?qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度低，因此結(jié)構(gòu)構(gòu)件處于承載力極限狀態(tài)時(shí)，只考慮混凝土抗壓，不考慮抗拉。混凝土由水泥、骨料、水等材料拌合而成，強(qiáng)度的離散性大，且混凝土的破壞屬于脆性破壞，因此在確定其強(qiáng)度設(shè)計(jì)值時(shí)，材料分項(xiàng)系數(shù)取值較大。鋼筋力學(xué)性能較好，抗拉強(qiáng)度高，在結(jié)構(gòu)構(gòu)件中主要承擔(dān)拉力；在柱與雙筋受彎構(gòu)件中，也用于受壓，其抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度相當(dāng)，但鋼筋用于受壓時(shí)，容易失穩(wěn)，因此需要合理配置橫向約束，即箍筋。鋼筋及混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線是較為重要的，它是鋼筋混凝土構(gòu)件應(yīng)力分析、建立強(qiáng)度和變形計(jì)算理論必不可少的依據(jù)。此外，還應(yīng)熟悉鋼筋和混凝土之間粘結(jié)力的相關(guān)知識，這是鋼筋截?cái)?、錨固、彎起等構(gòu)造措施的依據(jù)。
二、抓住教學(xué)主線
構(gòu)件承載力計(jì)算是這門課程的重點(diǎn)，涉及到拉、壓、彎、剪、扭等基本受力形式及其復(fù)合受力形式，但鋼筋和混凝土均為彈塑性材料，且離散性大，因此無法根據(jù)先修力學(xué)課程采用純理論的方法直接建立承載力計(jì)算公式。通常是在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，引入合理的基本假定，畫出應(yīng)力圖形，借助力學(xué)知識或回歸分析等方法建立承載力計(jì)算公式（包括其適用條件），然后用于工程設(shè)計(jì)，對于計(jì)算公式中未考慮的一些不利因素，通過構(gòu)造措施進(jìn)行補(bǔ)充。因此，在承載力計(jì)算章節(jié)中，要牢牢抓住“試驗(yàn)現(xiàn)象分析―引入基本假定―畫出應(yīng)力圖形―建立基本公式―進(jìn)行工程設(shè)計(jì)”這一主線，其中試驗(yàn)與假定是基礎(chǔ)，應(yīng)力圖形是關(guān)鍵，基本公式是結(jié)論，工程設(shè)計(jì)是目的[4]。值得注意的是，工程設(shè)計(jì)既包含計(jì)算，也包含構(gòu)造措施。
在計(jì)算過程中，初學(xué)者往往習(xí)慣于聯(lián)立解方程，實(shí)際上應(yīng)用基本公式也是有主線可依的，如單筋矩形截面設(shè)計(jì)，按的步驟計(jì)算，思路清晰，每一步都可以檢驗(yàn)適用條件。
三、進(jìn)行對比分析
大多數(shù)教材將構(gòu)件承載力計(jì)算分為多個(gè)章節(jié)，各章節(jié)之間看似沒有聯(lián)系，知識信息處于零散狀態(tài)，學(xué)生學(xué)起來比較困難。教師需找出各章節(jié)之間的內(nèi)在聯(lián)系，對比講解，便于學(xué)生掌握。
受彎構(gòu)件中，單筋矩形截面較為簡單，大多數(shù)學(xué)生能較好地掌握。與單筋矩形截面相比，雙筋矩形截面在受壓區(qū)配置了受力鋼筋，圖1（a）為雙筋矩形截面，抵抗的極限彎矩為Mu。從受力的角度，可以將受壓區(qū)的混凝土和鋼筋分開，并配置相應(yīng)的受拉鋼筋，如圖1（b）、（c）所示，其中圖1（b）為單筋矩形截面，抵抗的極限彎矩為M1，圖1（c）為純鋼筋部分，抵抗的極限彎矩為M2，根據(jù)疊加原理，有Mu=M1+M2。
四、引入案例教學(xué)
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，引入案例教學(xué)，可以增強(qiáng)學(xué)生對這門課程的認(rèn)識和理解。設(shè)計(jì)案例應(yīng)符合教學(xué)目標(biāo)的要求、符合工程實(shí)際、符合混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢[5]，有一定的啟發(fā)性和適用性。根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況合理設(shè)置案例的難度，選擇現(xiàn)實(shí)生活中關(guān)心或常見的問題，可以提高學(xué)生的興趣，使教學(xué)效果更好。在實(shí)施案例教學(xué)前，需要學(xué)生準(zhǔn)備好相應(yīng)的理論知識。呈現(xiàn)案例后，應(yīng)明確要解決的問題。然后，尋找解決問題的方法，這是案例教學(xué)的核心部分，教師應(yīng)當(dāng)做適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，對于學(xué)生提出的解決方案，應(yīng)進(jìn)行點(diǎn)評與總結(jié)，并對案例進(jìn)行拓展與深化。案例教學(xué)過程中的重點(diǎn)在于學(xué)生的思路與討論的質(zhì)量，結(jié)果可以是多樣化的。
五、培養(yǎng)實(shí)踐能力
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理的理論體系不完善，很多公式是由試驗(yàn)結(jié)果回歸而成，實(shí)踐性強(qiáng)，問題抽象，理解起來較為困難。培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力對于學(xué)好這門課程大有裨益，對今后從事相關(guān)工作也奠定了良好基礎(chǔ)。實(shí)踐能力可以從以下幾個(gè)方面著手：①現(xiàn)場觀摩，安排學(xué)生參觀建成或在建的混凝土結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)對梁、板、柱等混凝土構(gòu)件的感性認(rèn)識；②參與試驗(yàn)，本課程中涉及大量的試驗(yàn)，應(yīng)盡可能讓每位學(xué)生參與到試驗(yàn)過程中，若學(xué)校不具備這樣的試驗(yàn)條件，可以通過觀看試驗(yàn)錄像，加強(qiáng)對各種構(gòu)件破壞機(jī)理的理解；③編制計(jì)算程序，教材中有各種承載力計(jì)算的框圖，按框圖寫出程序（采用Excel表格也可以），可以加深對本課程的理解，也為畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了一定的基礎(chǔ)；④理論聯(lián)系實(shí)際，在學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容后，可以讓學(xué)生尋找相關(guān)破壞的工程實(shí)例，并分析其原因，具備這種能力后，畢業(yè)后可以較迅速地適應(yīng)相關(guān)的工作。
六、板書與多媒體并重
當(dāng)前，大多數(shù)教師習(xí)慣于采用多媒體進(jìn)行教學(xué)，這種教學(xué)手段形象、信息量大，可以較好地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，加深對所學(xué)知識的理解。混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理這門課程，涉及到大量的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，大多數(shù)學(xué)校不具備開展各類型構(gòu)件破壞試驗(yàn)的條件，但可以通過圖文、錄像資料重現(xiàn)試驗(yàn)過程，增加學(xué)生的感性認(rèn)識，將枯燥的內(nèi)容變得生動(dòng)起來，再結(jié)合老師講解，就能較好地理解實(shí)驗(yàn)過程中所蘊(yùn)含的力學(xué)知識。但對于大量的公式推導(dǎo)，在黑板上一步步演示推導(dǎo)過程，可以加強(qiáng)學(xué)生對公式的理解和記憶?？傊诮虒W(xué)過程中，合理的結(jié)合板書和多媒體，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)效果。
通過在上述幾個(gè)方面的努力，這幾年的教學(xué)效果逐漸提高，在今后的教學(xué)中，還需要在創(chuàng)新教育教學(xué)方法，培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手能力，增強(qiáng)概念設(shè)計(jì)意識等方面進(jìn)行進(jìn)一步探索，進(jìn)一步提高教學(xué)水平和教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)：
[1]沈蒲生，梁興文.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2012.
[2]關(guān)萍.《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程建設(shè)[J].大連大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，（5）：116-118.
中圖分類號： S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一門科學(xué)，它必須符合力學(xué)原理，所以不同設(shè)計(jì)規(guī)范之間必然有其共同點(diǎn)。我國和美國有著不同的社會(huì)發(fā)展歷史和背景，混凝土規(guī)范作為多年研究成果和經(jīng)驗(yàn)積累的技術(shù)文件，自然又有著很多不同和差異。了解這些不同和差異，對促進(jìn)我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展具有重要意義。本文就一些主要的方面進(jìn)行討論。
一、基本原則
基本原則是制定混凝士結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的出發(fā)點(diǎn)，是一個(gè)國家或地區(qū)技術(shù)政策的其體體現(xiàn)。無論是我國還是美國，安全、適用、耐久、經(jīng)濟(jì)和確保質(zhì)量都是最基本的原則。當(dāng)然，安全和經(jīng)濟(jì)是一對不可調(diào)和的矛盾．所謂既安全又經(jīng)濟(jì)，是與一個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)的，或者說是在一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平上的對立和統(tǒng)一。
二、混凝土材料和耐久性
混凝土是混凝土結(jié)構(gòu)的主要建筑材料，也是用量最多的材料。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不僅要關(guān)心其力學(xué)性能，其物理和化學(xué)性能也是非常重要的，特別是作為膠凝材料的水泥，近年世界各國突現(xiàn)的耐久性問題就向人們展示了這一點(diǎn)。我國和美國標(biāo)準(zhǔn)中，水泥品種的分類方法和類別有所不同，各種組分的含量要求也不同，但從功能上講基本是一致的。不同的水泥品種主要是用于不同的場合，其中應(yīng)用最多的是硅酸鹽水泥（波特蘭水泥）。
在耐久性方面，美國規(guī)范ACI 318-05比我國規(guī)范GB50010-2010詳盡一些。美國規(guī)范將耐久性單列一章，但沒有明確對混凝土結(jié)構(gòu)所處環(huán)境的類別進(jìn)行分類，而是直接規(guī)定了不同環(huán)境和情況對混凝土材料的規(guī)定。在耐久性設(shè)計(jì)中，根據(jù)環(huán)境類別的不同再確定需要采取的措施，根據(jù)等級的不同確定各種指標(biāo)控制的嚴(yán)格程度。中國歸案的環(huán)境類別劃分比較籠統(tǒng)。
三、混凝土及鋼筋的物理力學(xué)性能
在混凝土結(jié)構(gòu)中，混凝土和鋼筋的主要功能是承重。所以其物理和力學(xué)性能非常重要，這也是為什么人們起初重視其力學(xué)性能而忽視其耐久性能的緣故。對于混凝土抗壓強(qiáng)度，我國采用立方體試件確定強(qiáng)度等級，采用棱柱體試件確定軸心抗壓強(qiáng)度，用軸心抗壓強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)的力學(xué)指標(biāo)。美國采用圓柱體試件確定混凝土的抗壓強(qiáng)度，并作為設(shè)計(jì)的力學(xué)指標(biāo)。對于抗拉強(qiáng)度，我國采用棱柱體試件進(jìn)行軸心受拉試驗(yàn)或立方體試件進(jìn)行劈拉試驗(yàn)確定混凝土的抗拉強(qiáng)度，用軸心抗拉強(qiáng)度作為混凝土設(shè)計(jì)的力學(xué)指標(biāo)。美國不直接采用抗拉強(qiáng)度指標(biāo)，在與混凝土受拉有關(guān)的計(jì)算中，采用抗折強(qiáng)度。
在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我國規(guī)范規(guī)定了混凝土強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)值和設(shè)計(jì)值，美國規(guī)范只采用規(guī)定的值。在我國規(guī)范和美國規(guī)范中，同等級混凝土的彈性模量、剪變模量和泊松比取值相近。
我國常用的普通鋼筋的牌號為HPB300、HRB335、HRB400和RRB 400．美國常用的普通鋼筋的等級為40級(280MPa)，60級(420MPa)和75緞(520MPa)。關(guān)于鋼筋屈服強(qiáng)度取值的方法，對于有屈服點(diǎn)的鋼筋，我國標(biāo)準(zhǔn)按應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲線的屈服點(diǎn)確定，對于沒有屈服點(diǎn)的鋼筋，按應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲線上殘余應(yīng)變?yōu)?.2％對應(yīng)的應(yīng)力確定。美國標(biāo)準(zhǔn)有屈服點(diǎn)鋼筋屈服強(qiáng)度的取值方法與我國相同，對于沒有屈服點(diǎn)的鋼筋，按應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系曲線上應(yīng)變?yōu)?.35%時(shí)的應(yīng)力確定。
四、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與原理
設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是指混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的基本方法。從力學(xué)模式講，我國和美國采用的都是極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，包括承載能力極限狀態(tài)（美國稱強(qiáng)度極限狀態(tài)）和正常使用極限狀態(tài)。從概率方法的應(yīng)用講，我國規(guī)范采用的是基于可靠度的設(shè)計(jì)方法；美國規(guī)范ACI 318-02及ACl 318-05采用了ASCE7的荷載系數(shù)，而ASCE 7的荷載系數(shù)是經(jīng)可靠度分析確定的，這意味著ACI 318-02及ACI 318-05也是基于可靠度的設(shè)計(jì)方法。在實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式上，我國規(guī)范和美國規(guī)范均是多系數(shù)形式。在作用方面，我國規(guī)范的表達(dá)式由作用標(biāo)準(zhǔn)值、作用分項(xiàng)系數(shù)和組合系數(shù)組成，用組合系數(shù)反映不同作用組合；ACI 318-015規(guī)范由規(guī)定的荷載值和荷載系數(shù)組成，不同荷載組合時(shí)的荷載系數(shù)不同。在抗力方面，我國規(guī)范采用材料強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（標(biāo)準(zhǔn)值除以材料分項(xiàng)系數(shù)），美國規(guī)范采用規(guī)定的材料強(qiáng)度和強(qiáng)度折減系數(shù)（對整個(gè)抗力項(xiàng)。而不是材料強(qiáng)度）。
五、結(jié)構(gòu)分析
結(jié)構(gòu)分析是計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的方法和過程。由于混凝土結(jié)構(gòu)不同于力學(xué)計(jì)算中的理想結(jié)構(gòu)，如由鋼筋與混凝土兩種材料組成，混凝土開裂后剛度降低，構(gòu)件的塑性性能會(huì)使結(jié)構(gòu)內(nèi)力發(fā)生應(yīng)力重分布等，不能直接采用經(jīng)典的力學(xué)方法，而是根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行修改。我國規(guī)范和美國規(guī)范均規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)可按線彈性方法、考慮內(nèi)力重分布的分析方法和塑性分析方法。而對于不能按桿系分析的混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，美國規(guī)范規(guī)定可按壓桿-拉桿模型分析和計(jì)算，是國外混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的一個(gè)新發(fā)展。對于混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的二階效應(yīng)，我國規(guī)范只考慮有側(cè)移的情況，美國規(guī)范按無側(cè)移和有側(cè)移兩種情況考慮。我國和美國規(guī)范規(guī)定可直接通過考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性效應(yīng)的分析方法計(jì)算，也可在一階分析的基礎(chǔ)上，考慮彎矩增大系數(shù)近似計(jì)算。在彎矩增大系數(shù)法中，我國規(guī)范的計(jì)算方法比較簡便，美國規(guī)范的計(jì)算方法比較復(fù)雜，計(jì)算中與鋼筋的面積有關(guān)。所以按美國規(guī)范計(jì)算偏心受壓構(gòu)件的配筋時(shí)，要先假定鋼筋面積，再驗(yàn)算承載力。
六、受彎和受壓構(gòu)件承載力計(jì)算
混凝土結(jié)構(gòu)受彎和受壓構(gòu)件承載力計(jì)算屬于正截面計(jì)算的內(nèi)容。從基本假定和計(jì)算方法上．我國規(guī)范和美國規(guī)范沒有大的差別。以界限（或平衡）相對受壓區(qū)高度為判別條件，我國規(guī)范的正截面破壞包括由受拉鋼筋控制的受拉破壞和由受壓混凝土控制的受壓破壞兩種形式。按構(gòu)件最外層受拉鋼筋凈拉應(yīng)變?chǔ)舤的大小，美國包括受拉控制截面、受壓控制截面和過渡截面三種情況，三種情況的強(qiáng)度折減系數(shù)不同，過渡截面的強(qiáng)度折減系數(shù)隨εt而變化。我國規(guī)范以界限配筋率作為最大配筋率，美國規(guī)范的最大配筋率要小于界限（或平衡）配筋率。
七、受剪和受沖切承載力計(jì)算
混凝土結(jié)構(gòu)的受剪破壞與受沖切破壞具有相似的特征，受剪破壞可以看作是一維剪切問題，受沖切破壞可以看作是二維剪切間題。對于無腹筋的鋼筋混凝土構(gòu)件，美國規(guī)范考慮了縱向受拉鋼筋的影響（美國的簡化計(jì)算方法不考慮），我國規(guī)范不考慮。對于有腹筋的鋼筋混凝土構(gòu)件，我國規(guī)范和美國規(guī)范采用了混凝土受剪和腹筋受剪承載力之和的形式。對于無不平衡彎矩受沖切承載力的計(jì)算，我國規(guī)范的計(jì)算方法與美國規(guī)范的計(jì)算方法相近。我國和美國規(guī)范沖切面按與水平面45°夾角擴(kuò)散。
混凝土結(jié)構(gòu)是我國工程建設(shè)中應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)代化建設(shè)中起著重要作用，隨時(shí)了解美國設(shè)計(jì)規(guī)范中新的方法，對促進(jìn)我國混凝土結(jié)構(gòu)理論和設(shè)計(jì)水平盡快達(dá)到國際先進(jìn)水平具有重要意義。
參考文獻(xiàn)：
[1] GB 50011-2010混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范
混凝土結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生裂縫是結(jié)構(gòu)物的承載能力、耐久性、防水性等的各種性能下降的主要原因；其對策的重要性直接影響到結(jié)構(gòu)物的耐用年數(shù)，以及能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的服役年限。按我國有關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)的工程，有相當(dāng)數(shù)量的混凝土構(gòu)件配筋量是由裂縫控制決定的，裂縫控制是制約工程質(zhì)量和建設(shè)成本的一個(gè)重要因素。
混凝土裂縫產(chǎn)生的原因很多，基本上裂縫的發(fā)生與混凝土原材料、設(shè)計(jì)、施工的環(huán)境條件和施工工藝、結(jié)構(gòu)的使用和維護(hù)等密切相關(guān)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是首位，不僅要保證設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和強(qiáng)度儲(chǔ)備，而且針對不同的結(jié)構(gòu)應(yīng)采取相應(yīng)的抗裂措施。
1、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫成因分析
為了有效解決混凝土施工過程中存在的裂縫問題，需要對其產(chǎn)生原因做細(xì)致分析，結(jié)合建筑工程施工實(shí)踐看，導(dǎo)致混凝土裂縫的原因有很多，但歸納起來主要包括如下幾個(gè)方面：
原材料的配置不合理，如混凝土配置時(shí)水泥所占的比例過大，導(dǎo)致混凝土中的水分較大，當(dāng)水分蒸發(fā)后也會(huì)導(dǎo)致混凝土的收縮增大，如果骨料所使用的砂巖顆粒較小也會(huì)增大混凝土的收縮率，因而也更容易發(fā)生裂縫現(xiàn)象。
施工現(xiàn)場環(huán)境惡劣，施工現(xiàn)場的溫度濕度也會(huì)對混凝土是否裂縫產(chǎn)生重要影響，建筑施工時(shí)會(huì)在混凝土內(nèi)部發(fā)生水化放熱現(xiàn)象，加之混凝土內(nèi)外部的溫差變化和建筑配件的互相限制，當(dāng)混凝土的抗裂能力小于溫差變化產(chǎn)生的溫度應(yīng)力時(shí)，在建筑表面甚至內(nèi)部也會(huì)出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。
施工設(shè)計(jì)的不合理，如在安裝混凝土樓板時(shí)，由于受到雙向剪力的作用，在切角處常常會(huì)出現(xiàn)裂縫，對此也可以從力學(xué)角度加以計(jì)算分析。除了上述三個(gè)主要影響因素以外，混凝土裂縫問題還受到諸如建筑結(jié)構(gòu)、施工工藝以及后續(xù)維護(hù)的影響，只有綜合考慮并完善這些細(xì)節(jié)工作，才能有效改善混凝土施工實(shí)踐工作，提升建筑工程質(zhì)量。
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)用的抗裂措施
2.1混凝土原材料的選擇
要控制混凝土的開裂，需要從原材料的選擇出發(fā)，原材料選擇的正確與否，直接影響到混凝土的開裂。由于混凝土自身的特性，水灰比過大，水泥用量大，外摻劑保水性差，粗骨料少，用水量大，振搗不良，環(huán)境氣溫高，表面失水大（養(yǎng)護(hù)不良及吸水磚模）等都能導(dǎo)致塑性收縮表面開裂。
自20世紀(jì)初起，為了減小水化放熱產(chǎn)生的影響，開始采用摻火山灰的辦法，30年代又開發(fā)出低熱水泥。利用加大粗骨料粒徑、非常低的水泥用量、預(yù)冷拌合物原材料、限制澆筑層高和管道冷卻等措施，進(jìn)一步獲得了降低水化溫峰、抑制熱裂縫的效果。因此從選擇水化熱低的水泥，控制水灰比，減少水泥用量和用水量，添加適當(dāng)?shù)耐饧觿┑却胧┮钥刂苹炷恋拈_裂。例如，超長的地下室結(jié)構(gòu)外墻應(yīng)選用補(bǔ)償收縮混凝土，即在混凝土中摻入U(xiǎn)EA、HEA等微膨脹劑，以混凝土的膨脹值減去混凝土的最終收縮值的差值不小于混凝土的極限拉伸即可控制裂縫。普通硅酸鹽水泥外摻粉煤灰可有效控制早期和長期收縮開裂。
2.2提高結(jié)構(gòu)自身承載力
在建筑工程設(shè)計(jì)過程中，有時(shí)候雖然梁板的撓度和承載力都在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的限定范圍之內(nèi)，但是如果相比而言，撓度較大而承載力較小，這種偏差也會(huì)導(dǎo)致工程項(xiàng)目產(chǎn)生裂縫，對此可通過提高結(jié)構(gòu)配筋率、加大梁截面或板厚加以解決?？紤]混凝土的承載力會(huì)隨著溫度、濕度等帶來的環(huán)境侵蝕而逐漸降低，因此對混凝土相關(guān)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)必須考慮留有一定的安全余地，從而保障工程項(xiàng)目的安全、持久和耐用。此外，建筑地基的不均勻沉降，引發(fā)的受力不均也極易導(dǎo)致裂縫現(xiàn)象，對此應(yīng)考慮加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性能，如在拉梁兩端設(shè)置相應(yīng)的后澆帶，通常的做法是在每30～45m設(shè)置一道后澆帶并在45～60天以后進(jìn)行澆筑。
2.3減小地基的不均勻沉降
因?yàn)榻ㄖ锏鼗牟痪鶆虺两刀鸬慕Y(jié)構(gòu)裂縫的事例不多，位于采空區(qū)的建筑物易發(fā)生。此時(shí)需加強(qiáng)基礎(chǔ)的整體性，以減小地基不均勻沉降對結(jié)構(gòu)的影響，比如獨(dú)立基礎(chǔ)時(shí)設(shè)置拉梁，或采用筏板基礎(chǔ)，或采用箱形基礎(chǔ)。如果地基土本身軟硬不均，除采取上述措施外，還可以采取局部換土或加大基礎(chǔ)底面積的措施。柱下獨(dú)立基礎(chǔ)或樁承臺，當(dāng)設(shè)置拉梁時(shí)，由于各獨(dú)立基礎(chǔ)或樁承臺之間的沉降差，會(huì)造成拉梁兩端的開裂，而且在有些工程中開裂還非常嚴(yán)重。此時(shí)建議在拉梁兩端各設(shè)一道后澆帶，如果地質(zhì)條件較好可設(shè)一道或不設(shè)。
2.4控制地下室墻體的裂縫并設(shè)置后澆帶
為控制地下室墻體裂縫的發(fā)生，可在墻體頂部和腰部設(shè)兩道暗梁，并適當(dāng)增設(shè)暗柱，以起到模箍作用或適當(dāng)增加墻體配筋。為防止墻體出現(xiàn)早期收縮裂縫，在墻體中可設(shè)置適當(dāng)數(shù)量后澆帶。隨著社會(huì)的發(fā)展，超長建筑越來越多，而且很多因?yàn)榻ㄖδ芎兔烙^不讓設(shè)伸縮縫，這便需要結(jié)構(gòu)專業(yè)采取措施來解決混凝土的收縮應(yīng)力和溫度應(yīng)力引起的結(jié)構(gòu)變形和裂縫。一般做法即是設(shè)置后澆帶： 每隔30～45m設(shè)置一道，在45～60d后澆筑。超長建筑物、高層建筑的屋面板、不做保溫的屋面板均會(huì)產(chǎn)生很大的溫度應(yīng)力，勢必會(huì)形成溫度裂縫。加厚板厚且受力鋼筋雙層雙向配筋能有效的解決溫度應(yīng)力對裂縫的影響，但鋼筋間距不宜過大，一般不大于150mm。或加厚板厚但受力鋼筋不通長設(shè)置，在受力鋼筋外側(cè)設(shè)置雙層雙向Φ6@150的鋼筋網(wǎng)片。
2.5必要厚度的保護(hù)層
混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋與混凝同工作，足夠的配筋是保證混凝土結(jié)構(gòu)承載力的必要條件； 鋼筋在混凝土中良好錨固是鋼筋與混凝土能共同工作的保證。因此，鋼筋需除去泥土、油污、銹蝕，使之與混凝土良好的結(jié)合，以保證混凝土對鋼筋的握裹力。否則，鋼筋銹蝕會(huì)逐漸導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)順鋼筋的裂縫，裂縫發(fā)展會(huì)導(dǎo)致混凝土剝落開裂，這種裂縫不但破壞混凝土對鋼筋的握裹力、破壞鋼筋的錨固，還會(huì)加速鋼筋的銹蝕。如此發(fā)展下去使結(jié)構(gòu)的承載力下降，耐久性降低，甚至危及結(jié)構(gòu)的安全。而混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范也指出，當(dāng)混凝土保護(hù)層厚度較大時(shí)，雖然裂縫寬度計(jì)算值也較大，但較大的混凝土保護(hù)層厚度對防止鋼筋銹蝕是有利的。因此，要有必要厚度的保護(hù)層使鋼筋與外界隔絕，避免此種情況的發(fā)生。
3、結(jié)語
混凝土裂縫問題直接關(guān)系到建設(shè)施工項(xiàng)目的美觀和安全性能，需要重點(diǎn)加以關(guān)注。本文在較為詳細(xì)分析混凝土結(jié)構(gòu)裂縫原因的基礎(chǔ)上，針對性的提出了相應(yīng)的改進(jìn)建議，旨在拋磚引玉，相互交流，有效促進(jìn)相關(guān)工程實(shí)踐工作的更好開展。
混凝土小型空心砌塊是砌體結(jié)構(gòu)的一種新型材料，它由通過工業(yè)化生產(chǎn)的水泥以及就地取材的砂，石料制作而成，是一種替代粘土類砌體墻材的最佳選擇，混凝土小型空心砌塊主塊規(guī)格為390×190×190，其強(qiáng)度等級分為：MU5、MU7.5、MU10、MU15、MU20，MU7.5以上作為承重砌塊采用。近年來，國內(nèi)大力推廣此類砌體結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了試驗(yàn)研究，《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50003-2001引入了混凝土小型空心砌塊灌孔砌體的計(jì)算指標(biāo)，新的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001，擴(kuò)大了混凝土小型空心砌塊建筑在高度和層數(shù)方面的應(yīng)用范圍?；炷列⌒涂招钠鰤K可以在多層建筑、中高層建筑及較大跨度住宅中得到的應(yīng)用。
1混凝土小型空心砌塊多層房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
多層砌塊房屋一般采用剛性方案，抗震計(jì)算方法采用底部剪力法，可只選擇從屬面積較大或豎向應(yīng)力較小的墻段進(jìn)行截面的抗震承載力驗(yàn)算。
在小砌塊中通過孔洞插入一根豎筋并澆筑混凝土形成芯柱，這是沿用國外小砌塊建筑的作法，新的抗震規(guī)范規(guī)定了小砌塊房屋的芯柱設(shè)置要求，構(gòu)造作法。規(guī)范中還提出在外墻轉(zhuǎn)角，內(nèi)外墻交接處，樓梯間四角等部位，應(yīng)允許采用鋼筋混凝土構(gòu)造柱替代部分芯柱，此種結(jié)構(gòu)體系可稱之為集中配筋構(gòu)造柱小砌塊建筑體系，其抗震性能，變形能力，延性均優(yōu)于設(shè)計(jì)芯柱的小砌塊建筑
因砌體砌塊的豎縫高，砂漿不易飽滿，墻體的受剪承載力低于粘土磚砌體，規(guī)范中圈梁的設(shè)置要求比磚砌體房屋要求高?；炷列⌒涂招钠鰤K砌體抗剪強(qiáng)度較低，干縮值和線膨脹系數(shù)均比粘土磚大，干縮和溫度變形將會(huì)對墻體產(chǎn)生一定的破壞力，砌體本身的材料缺陷和施工缺陷也會(huì)引起墻體裂縫，砌塊砌體的墻體裂縫問題比磚砌塊更為突出。設(shè)計(jì)施工時(shí)要根據(jù)常見裂縫的類型及成因采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)施工措施，以控制裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。
對砌體建筑，既要重視強(qiáng)度設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)，也必須注重抗裂設(shè)計(jì)。
2中高層房屋――配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻房屋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
混凝土小型空心砌塊在多層房屋中的應(yīng)用，是以芯柱、構(gòu)造柱、圈梁作為主要約束體，當(dāng)砌塊向中高層發(fā)展時(shí)，應(yīng)采用配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻體系。
當(dāng)砌塊墻體內(nèi)配筋率小于0.07%時(shí)，可以認(rèn)為是無筋砌塊砌體，鋼筋僅考慮構(gòu)造和抗裂作用。
配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻體是在砌塊墻內(nèi)布設(shè)滿足一定配筋率要求的豎向和水平向分布筋并按要求灌芯，形成砌體剪力墻（抗震墻），承受拉、壓、彎、剪，尤其是增強(qiáng)了砌體抗彎抗剪能力。國外研究、工程實(shí)踐和震害表明，配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻體，具有強(qiáng)度高、延性好、抗震性能好的優(yōu)點(diǎn)，是預(yù)制裝配整體式的混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)：，其受力性能和現(xiàn)澆混凝土剪力墻相似。在規(guī)范規(guī)定的房屋高度限值范圍內(nèi)，可以做到使建筑具有足夠的強(qiáng)度和滿足規(guī)范需要的變形能力，并能體現(xiàn)出該種體系的結(jié)構(gòu)施工和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，填補(bǔ)了砌體結(jié)構(gòu)和混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)間的一個(gè)中高層空缺?？梢酝茢嗯浣罨炷列⌒推鰤K抗震墻結(jié)構(gòu)體系將是今后中高層住宅的首選結(jié)構(gòu)體系。
根據(jù)規(guī)范，配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻房屋適用的最大高度7度區(qū)是45m，最大高寬比限值是4，高度≤24m時(shí)，抗震等級是三級，高度>24m時(shí)，抗震等級是二級。配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻承載力計(jì)算時(shí)，底部加強(qiáng)部位截面的組合剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)根據(jù)抗震等級的不同乘以調(diào)整系數(shù)（二、三級分別為1.4和1.2）。
配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻房屋的構(gòu)造措施見GB50011-2001附錄F，施工控制等級，設(shè)計(jì)時(shí)宜選用B級砌體強(qiáng)度指標(biāo)，而在施工時(shí)宜采用A級的施工質(zhì)量控制等級。
混凝土小型空心砌塊中高層房屋的結(jié)構(gòu)式除上述配筋砌塊抗震墻外，還有其他一些形式：在墻端設(shè)柱樓蓋處設(shè)圈梁，并增設(shè)墻中柱和配筋帶，這種由砌塊砌體及嵌于其中的鋼筋約束梁和約束柱組合而成的整體結(jié)構(gòu)，稱為鋼筋混凝土弱框架約束砌體結(jié)構(gòu)。若將構(gòu)造柱及梁所形成的弱框架上升到有足夠剛度的框架體系，將豎向荷載全部由框架承擔(dān)，由山墻分戶墻及不會(huì)拆除的墻作為抗震墻來抵抗水平剪力，這種結(jié)構(gòu)稱之為框架――砌塊墻組合結(jié)構(gòu)。在承受砌塊墻中適當(dāng)設(shè)置少量鋼筋混凝土抗震墻可形成鋼筋混凝土抗震墻――砌塊墻組合結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)型式有的地區(qū)正在研究試用。
3SP板、配筋砌塊住宅建筑（板塊建筑）
