混凝土結構設計論文大全11篇

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篇（1）

前言

所謂超限高層建筑工程是指超出國家現行規范、規程所規定的適用高度和適用結構類型、體型特別不規則以及有關規范、規程規定應進行抗震專項審查的高層建筑工程。中廣大廈是集辦公，住宅,商場,餐飲,娛樂為一體的大型高層綜合性建筑。包括三棟高層塔樓(A,B,C棟).裙房五層,地下二層。地下一、二層為設備用房，汽車庫，地下二層戰時為六級人防。地上一~五層為商場。A、B棟塔樓為6~26層蝶形平面的高層住宅，房屋高度89.1米，包括局部突出在內，建筑總高度106.1米。C棟塔樓為6~28層大空間辦公室，房屋高度99.6米。包括局部突出在內，建筑總高度118.800米。五層商場總面積為26745平方米，總建筑面積100010平方米。

因房屋總長度遠超過鋼筋混凝土結構伸縮縫最大間距55米的限值，為此設二道抗震縫將房屋分為三段，形成三個結構單元。即A、B棟高層為大底盤、雙塔樓；C棟為獨立帶裙房的框架剪力墻結構高層建筑；其余為框架結構。建筑抗震設防類別均為乙類，場地類別為Ⅱ類。基礎采用鋼筋混凝土平板式筏形基礎，底板厚度1600mm（住宅部分）、1800mm（辦公部分），持力層為強風化砂巖，地基承載力標準值400Kpa，壓縮模量Es=12~17Mpa.。本建筑的結構安全等級為一級，設計基準期為50年。本文以A、B棟為論及對象。

1、結構布置特點

A、B棟高層為滿足上部住宅建筑的舒適性、規則性要求（即住宅室內無柱角）及下部五層商場大空間的使用要求，采用五層大底盤雙塔樓框支剪力墻結構，在五~六層中間利用設備層做轉換層，采用梁式轉換，轉換層設置標高為23米。高寬比為3.22，長寬比為4.13，轉換層上下剪切剛度比值γ=1.395。

1、房屋高度超限

A、B棟高層房屋高度為89.1米，超過了《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規程》（JGJ3-91）中規定的框支剪力墻結構8度區適用高度80米的限值。

2、采用雙塔樓聯體結構，質量、剛度分布不均勻，豎向不規則。

3、高位轉換：

在五~六層之間利用設備層做轉換層，標高23米。超過8度區轉換層宜控制在3層以下的限制。

4、由于住宅建筑平面的要求，局部存在二次轉換。

5、由于商場使用功能的限制，A、B棟塔樓的落地剪力墻數量偏少，且大都布置在商場后部，主體結構與大底盤中心的偏心矩與底盤尺寸之比大于0.2。

6、6~26層住宅部分在剪力墻局部開設角窗。

2、構造措施

經我院多次分析論證，認為其主要不利因素為：框支剪力墻結構在轉換層以下，支撐框架與落地剪力墻并存，形成了“支撐框架—剪力墻“體系。此中，支撐框架是一個薄弱環節。這種結構體系，在高位轉換時，由于在轉換層附近的剛度、內力和傳力途徑發生突變，易形成薄弱層，對抗震不利。同時，支撐框架柱要直接承擔上部傳來的重力荷載，直接承擔其上剪力墻由于傾覆力矩產生的軸力，要直接承擔不可能依靠樓板全部間接傳力給落地剪力墻而有一部分直接傳來的地震水平剪力。這樣使得轉換層以下支撐框架柱的內力遠大于計算分析結果。對此采取以下措施：

1、在塔樓范圍內五層以下框支部分采用鋼骨混凝土柱，鋼筋混凝土梁混合結構（鋼骨混凝土柱共48個）。作為解決高位轉換和高度超限的一項重要措施。

2、A、B棟塔樓的裙樓樓屋面板，在塔樓高振型的影響下，承受較大反復作用下的縱向拉壓力及橫向剪力，受力十分復雜。同時，由于建筑使用功能的要求，在裙樓中部開設大洞以便設置電梯，對樓板削弱較大。針對這一不利因素，在設計中采用了加強開大洞處樓板四周梁的斷面及配筋，加大樓板厚度，增設斜筋的措施。

3、由于上部住宅為蝶形平面，在轉換層個別部位出現了二次轉換梁。根據《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2002）第10.2.10條的規定：轉換層上部的豎向抗側力構件（墻、柱）宜直接落在轉換層的主結構上。當結構豎向布置復雜，框支主梁承托剪力墻并承托轉換次梁及其上剪力墻時，應進行應力分析，按應力校核配筋，并加強配筋構造措施。B級高度框支剪力墻高層建筑的結構轉換層，不宜采用框支主、次梁方案。針對這一不利因素，我們采取了加強框支主梁的配筋構造措施，并在框支主梁的下部配筋區設置鋼梁的措施。

4、在住宅部分開設角窗，削弱了剪力墻結構體系的整體性，對其抗震性能帶來了不利影響，改變了剪力墻與框支梁之間的傳力方式。針對這一不利因素，我們決定從受力計算和構造措施兩方面予以加強處理。

3、計算結果分析

3.1、總體計算結果

1、計算軟件：

采用中國建筑科學研究院的PKPM系列中的TAT（多層及高層建筑結構三維分析與設計軟件），SATWE（多、高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件）兩種不同程序分別進行對比計算，其總體計算結果接近。下面列出TAT、SATWE的計算結果。地震影響系數采用《建筑抗震設計規范》GBJ11-89中的數值：多遇地震0.16，罕遇地震0.9，阻尼比取0.05

2、設計參數：

地震烈度8度；場地土類別Ⅱ類；抗震等級框架、剪力墻均為一級；樓層自由度數：每個塔樓每層3個自由度（兩個平動，一個扭轉）；地震作用按側剛分析模型考慮扭轉耦連，用18個振型計算，固定端取在±0.000處。

3、結構基本周期：

SATWE結果：T1=1.3611T2=1.3455T3=1.2611

T4=1.1075T5=1.0510T6=1.0458

（僅列出前六個振型）

TAT結果：T1=1.5046T2=1.4899T3=1.3669

T4=1.2368T5=1.1506T6=1.0749

(僅列出前六個振型)

4、地震作用下的底層水平地震剪力系數：

SATWE結果：Qox/G=4.44%Qoy/G=4.35%

TAT結果：Qox/G=4.08%Qoy/G=4.08%

5、地震作用下按彈性方法計算的最大層間位移與層高比值：

SATWE結果：Ux/h=1/2262Uy/h=1/2187

TAT結果：Ux/h=1/1573Uy/h=1/1583

6、地震作用下按彈性方法計算的最大頂點位移與總高比值：

SATWE結果：Ux/H=1/3021Ux/H=1/2649

TAT結果：Ux/H=1/2428Ux/H=1/2373

7、結構振型曲線及時程分析的部分圖形

3.2、計算結果分析

根據以上計算結果來看，兩種計算結果接近。下面以SATWE程序為主進行分析：

1、自振周期在合理范圍之內，結構扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比為0.9，滿足規范要求。

2、振型曲線光滑符合規律。

3、底層剪重比>3.2%,滿足規范要求。

4、最大層間位移和頂點位移<1/1000，滿足規范要求。從最大樓層位移曲線可以看出，五層以下較緩，而轉換層以上較陡，說明底盤剛度比塔樓剛度小。

5、分析表明，時程分析的最大位移均不超過反應譜法計算的位移值，y向樓層剪力，X、Y向樓層彎矩均不超過反應譜法計算的樓層剪力及樓層彎矩，僅X向樓層剪力TAF-2波大于反應譜法，但三個波的平均值仍小于反映譜法樓層剪力。動力時程分析復核結果表明，不需要調整個樓層構件的內力和斷面配筋。

3.3、局部計算及構造處理

1、框支梁：采用SATWE程序中的框支剪力墻有限元分析程序進行計算，并進行應力分析。同時，加強框支梁的配筋構造措施，為避免框支梁鋼筋過密，在框支主梁的下部配筋區加設一根580mm高的鋼梁。

2、角窗：整體計算時，角窗上部墻體按雙懸臂梁進行計算。配筋設計時同時滿足剪力墻連梁的要求。同時，加強角窗周圍的暗柱及連梁的配筋，邊墻剪力墻加墻垛，角窗部分樓板加斜筋。

3、鋼骨柱的計算：首先，確定鋼骨的截面形式，預定鋼骨柱的鋼骨含鋼率，帶入SATWE程序中進行整體計算，并根據計算結果調整含鋼率。有關鋼骨柱的構造及具體做法見下面的詳細介紹。

4、鋼骨混凝土結構設計前的準備工作

采用鋼骨混凝土是解決超限問題的重大技術措施，也是本次設計的重要組成部分，在我省也是首次采用。在本次設計中，鋼骨柱采用的是實腹式十字型鋼，鋼骨梁采用的是工字型鋼。在鋼骨混凝土結構設計中需要注意的幾個問題如下：

4.1、鋼骨的含鋼率：

關于鋼骨混凝土構件的最小和最大含鋼率，目前沒有統一的認識，但當鋼骨含鋼率小于2%時，可以采用鋼筋混凝土構件，而沒有必要采用鋼骨混凝土構件。當鋼骨含鋼率太大時，鋼骨與混凝土不能有效地共同工作，混凝土的作用不能完全發揮，且混凝土澆注施工有困難。因此，在冶金部行業標準《鋼骨混凝土結構設計規程》YB9082-97中將鋼骨含鋼率定為2%~15%。一般說來，較為合理的含鋼率為5%~8%。另在建設部行業標準《型鋼混凝土組合結構技術規程》JGJ138-2001中定為4%~10%。在中廣大廈鋼骨混凝土柱的設計中，考慮到建設單位盡量節約鋼材，節省資金的要求，經專家委員會認可，鋼骨柱的含鋼率確定為3.5%。

4.2、鋼骨的寬厚比：

鋼板的厚度不宜小于6mm，一般為翼緣板20mm以上，腹板16mm以上，但當鋼板厚度大于36mm時，鋼材的厚度方向的斷面收縮率應符合現行國家標準《厚度方向性能鋼板》GB5313中的Z15級的規定。這是因為厚度較大的鋼板在軋制過程中存在各向異性，由于在焊縫附近常形成約束，焊接時容易引起層狀撕裂，焊接質量不易保證。鋼骨的寬厚比應滿足規范的要求。

4.3、鋼骨的混凝土保護層厚度：

根據規范規定，對鋼骨柱，混凝土最小保護層厚度不宜小于120mm，對鋼骨梁則不宜小于100mm。

4.4、要重視鋼骨混凝土柱與鋼筋混凝土梁在構造連接上的配合協調問題。

5、鋼骨的制作與構造措施

5.1、鋼骨的制作

鋼骨的制作必須采用機械加工，并宜由鋼結構制作廠家承擔。型鋼的切割、焊接、運輸、吊裝、探傷檢驗應符合現行國家標準《鋼結構工程施工及驗收規范》GB50205、《建筑鋼結構焊接技術規程》JGJ81、《鋼結構工程質量檢驗評定標準》GB50221的規定，鋼材、焊接材料、螺栓等應有質量證明書，質量應符合國家有關規范的規定。焊接前應將構件焊接面除油、除銹，焊工應持證上崗。施工中應確保施工現場型鋼柱拼接和梁柱節點連接的焊接質量，型鋼鋼板的制孔，應采用工廠車床制孔，嚴禁現場用氧氣切割開孔，在鋼骨制作完成后，建設單位不可隨意變更，以免引起孔位改變造成施工困難。

5.2、鋼骨混凝土中設置抗剪拴釘的要求

鋼骨混凝土與鋼筋混凝土結構的顯著區別之一是型鋼與混凝土的粘結力遠遠小于鋼筋與混凝土的粘結力。根據國內外的試驗，大約只相當于光面鋼筋粘結力的45%。因此，在鋼筋混凝土結構中認為鋼筋與混凝土是共同工作的，直至構件破壞。而在鋼骨混凝土中，由于粘結滑移的存在，將影響到構件的破壞形態、計算假定、構件承載能力及剛度、裂縫。通常可用兩種方法解決，一是在構件上另設剪切連接件(栓釘)，并按照計算確定其數量，即滑移面上的剪力全由剪切連接件承擔，稱為完全剪力連接。這樣可以認為型鋼與混凝土完全共同工作。另一種方法是在計算中考慮粘結滑移對承載力的影響，同時在型鋼的一定部位：如（1）柱腳及柱腳向上一層范圍內；（2）與框架梁連接的牛腿的上、下翼緣處；（3）結構過渡層范圍內的鋼骨翼緣處加設抗剪栓釘作為構造要求。構件中設置的栓釘應符合國家現行標準《園柱頭焊釘》GB10433的規定，栓釘直徑一般為Ø19,長度不宜小于4倍栓釘直徑，間距不宜小于6倍栓釘直徑，且不宜大于200mm。并采用特制的設釘槍進行焊接，焊接質量應滿足規范要求。

5.3、鋼骨的拼接

鋼骨柱的長度應根據鋼材的生產和運輸長度限制及建筑物層高綜合考慮，一般每三層為一根，其工地拼接接頭宜設于框架梁頂面以上1~3m處。鋼骨柱的工地拼接一般有三種形式：（1）全焊接連接；（2）全螺栓連接；（3）栓、焊混合連接。設計施工中多采用第三種形式，即鋼骨柱翼緣采用全溶透的剖口對接焊縫連接，腹板采用摩擦型高強度螺栓連接。中廣大廈設計中的鋼骨工地拼接采用第三種形式。

5.4、鋼骨柱的柱腳構造

1、鋼骨柱的柱腳分為埋入式和非埋入式兩種，在抗震區宜采用埋入式柱腳，柱腳鋼骨的混凝土最小保護層厚度為：中間柱：不得小于180mm，邊柱和角柱：不得小于250mm。

2、鋼骨柱埋入式柱腳的埋入深度不應小于3倍型鋼柱截面高度，在注腳部位和柱腳向上一層的范圍內，鋼骨柱翼緣外側設置栓釘，栓釘直徑不小于Ø19，間距不大于200mm,且栓釘至翼緣板邊緣的距離大于50mm。

3、在中廣大廈的鋼骨設計中，由于建筑物嵌固端取在±0.000米處，為保證地下一層汽車庫的使用功能，經多次反復研究、討論，最終確定了底層框架梁水平、垂直加腋，鋼骨伸入框架柱內長度為1.5m，下部與鋼筋混凝土柱柱心鋼筋焊接。在施工過程中，施工單位提出，鋼骨注腳放在半層柱上施工有困難，施工質量無法保證。后經施工單位、設計單位、制作單位及建設單位多次研究，決定在鋼骨柱柱腳底部另設格構式支架，將支架一延伸至地下一層底板（支架必須保證拉力傳遞），比上述方法容易施工，加快了施工進度。經實踐證明在今后的設計中若遇到同類問題，宜將鋼骨直接伸入地下一層，這樣即滿足了埋入式柱腳的埋深問題，又取消了底層梁加腋的施工工序、支架的制作安裝工序，節省了時間，施工質量較易保證。

5.5、鋼骨柱的節點構造

框架梁、柱節點核心區是結構受力的關鍵部位，設計時應保證傳力明確，安全可靠，施工方便，節點核心區不允許有過大的變形。

在鋼骨混凝土結構中，梁、柱節點包括以下幾種形式：（1）鋼骨混凝土梁—鋼骨混凝土柱的連接；（2）鋼梁—鋼骨混凝土柱的連接；（3）鋼筋混凝土梁—鋼骨混凝土柱的連接。在中廣大廈設計中我們遇到的是第三種情況。

規范規定，節點區鋼骨部分的連接構造應與鋼結構的節點連接相一致，在柱鋼骨的鋼牛腿翼緣水平位置處應設置加勁肋，其構造應便于混凝土澆灌，并保證混凝土密實。柱中鋼骨和主筋的布置應為梁中主筋貫穿留出通道，梁中主筋不應穿過鋼骨翼緣，也不得與柱中鋼骨直接焊接，鋼骨腹板部分設置鋼筋貫穿孔時，截面缺損率不宜超過腹板面積的25%。

根據規范要求，在中廣大廈鋼骨設計中，我們采用的方法是：在鋼筋混凝土梁與鋼骨柱連接的梁端，設置一段工字型鋼梁（牛腿），鋼梁的高度由鋼筋混凝土梁高決定，一般為鋼筋混凝土梁高的0.7倍以上，鋼筋混凝土梁內鋼筋的一部分與鋼牛腿焊接或搭接，鋼牛腿的長度應滿足梁內鋼筋內力傳遞要求。因鋼骨柱主筋穿過鋼牛腿翼緣，鋼牛腿強度有所削弱，因此梁內鋼筋焊接或搭接長度應從牛腿根部起算。在實際施工中，由于鋼牛腿長度較長，運輸有困難，鋼牛腿的長度均取滿足梁內主筋焊接長度要求。在鋼牛腿的上、下翼緣上設置栓釘，栓釘的直徑為Ø19，間距200mm，從框架梁梁端至鋼梁（牛腿）端部以外2倍梁高范圍內為框架梁端箍筋加密區，梁內主筋保證有不少于1/3主筋面積穿過鋼骨連續配置。

為方便鋼骨的工廠化制作，鋼骨混凝土結構與普通鋼筋混凝土結構設計中不同且難度最大的是：

（1）需確定鋼骨柱中每根鋼筋的準確位置；

（2）根據鋼骨這種型鋼翼緣的寬度確定框架梁的寬度；

（3）確定框架梁中每根鋼筋的位置；

（4）根據柱梁鋼筋的位置確定鋼骨穿孔的位置；

（5）鋼骨中穿鋼筋的孔徑由鋼筋直徑確定，一般比鋼筋直徑大4~6mm；

（6）,鋼骨中縱橫兩方向穿鋼筋孔的位置至少應錯開一個孔徑。

5.6、鋼骨的柱頂構造

根據規范規定，但結構下部采用鋼骨混凝土柱、上部采用鋼筋混凝土柱時，其間應設置過渡層。在本次設計中，過渡層設置在轉換層中，柱頂加設一塊25厚柱頂錨固板。但在實際施工過程中，轉換大梁配筋較多，柱頂錨固板直接影響轉換大梁鋼筋的錨固，經多方研究，取消了柱頂錨固板，為轉換大梁的順利施工創造了條件。

6、經濟比較

未采用鋼骨混凝土柱前，框支柱截面尺寸為1300X1300mm,上部住宅為6~25層。采用鋼骨混凝土柱后，框支柱截面尺寸為1100X1100mm,上部住宅為6~26層，框支柱截面面積減少了30%左右，住宅面積增加了1860平方米。

在整個建筑中，共使用型鋼650噸，型鋼的材料、制作、安裝綜合預算價約為6500元/噸，減去縮小柱截面及減少鋼筋面積的費用后，增加費用257.63萬元，柱截面縮小后商場部分增加使用面積115.2平方米，按20000元/平方米計算，增加收益230.4萬元。增加住宅面積增加收益372萬元（1860平方米，按2000元/平方米計算），變更后增加凈收益352.77萬元。

篇（2）

2我國目前規范對鋼筋混凝土排架設計的不足

在鋼筋混凝土排架結構的抗震設計方面，GB50191—2012構筑抗震設計規范和GB50011—2010建筑抗震設計規范指導規范不同地域、不同排架結構的抗震設計。本文結合《構筑抗震設計規范》的具體條文，闡述了目前規范中鋼筋混凝土排架結構中設計的不足和缺陷。有關排架結構上部屋架結構計算的規定有:

1)《構筑抗震設計規范》6．2．19條規定，針對Ⅲ，Ⅳ類場地和8度、9度時，應該考慮屋架下弦的拉壓效應對結構的影響并核算屋架承載力;

2)《構筑抗震設計規范》6．2．22條規定，針對Ⅲ，Ⅳ類場地和8度、9度時，應驗算變形產生的附加內力。上述兩點敘述，規范使用“應”字，因此應考慮建立合適的屋架和支撐的桿系模型，否則無法得出上述內力值。在鋼結構排架設計方面，鋼排架結構施工進度快，造價低，但以后要經常維護保養。框架結構施工復雜，造價高，后期維護工作量低。在工程建設中，鋼架也就是在排架柱方向通過設置聯系梁或桁架的方式使排架柱方向形成可以抵抗縱向力下變形的鋼框架(局部開間或連續開間)，具體做法可采用實腹聯系梁或格構桁架———根據可設置高度選用，采用門式柱間支撐，可以留出工藝空間，還能對柱平面外予以加強。但我國處于高度使用水泥的情況，環境污染日益嚴重，從節能減排方面講，鋼排架結構應作為首選，但規范未給具體說明。

篇（3）

2加建工程的現狀

我國加建設計起步比較晚，與世界先進國家之間存在著一定的差距。隨著社會的不斷發展與進步，科學技術水平的不斷提高，加建工程得到了很大的發展空間，并且在我國各地都開展了一些舊房挖潛、改造、加建等工程，并且在上海、重慶、廣州、貴陽、昆明等地都將舊房改造工程列入到了城市規劃項目當中，頒布了相應的文件與規章制度。由此可以看出，我國加建工程得到了很大的發展空間。1)由以往的單個房屋加建發展為成片住宅區的加建工程;2)各種新材料、新工藝應用到了加建工程當中;3)輕鋼結構加建技術得到了深入的分析與研究，并且在加建工程中得到了廣泛的應用。

3鋼結構加建的優缺點

開展鋼結構加建工程的時候，具有以下優點:1)節約土地，提高土地面積的使用效率，縮短建設工期;2)因為鋼結構的自重比較輕，因此，加建部分的荷載作用對原結構的影響非常小，不需要單獨對地基進行加固處理，這樣不僅可以減少工作量，還可以縮短工期，節省部分施工成本;3)鋼結構具有較強的多樣性，在進行加建的時候，可以充分發揮空間的優勢，降低對原建筑結構的影響;4)鋼結構加建的適用范圍比較廣，不僅可以對房屋建筑進行加建，還可以對工業建筑進行加建，因此，在建筑加建工程中得到了廣泛的應用。當然，其也存在著一些缺點:1)在進行鋼結構加建之后，其整體建筑結構就會呈現一種上柔下剛、上輕下重的質量與剛度分布，導致建筑整體性較差，缺乏一定的抗震性能;2)鋼結構耐久性較差，在進行加建的時候，需要進行防腐、防火等措施的考慮，這樣就會增加一些建筑材料的使用，此時不僅會涉及到原材料的質量問題，還要考慮原材料的成本問題，因此，存在著一定的不足。

4混凝土框架頂層加建鋼結構設計

1)樓板設計。在設計樓板的時候，現階段一般選用的都是現澆灌技術。目前，現澆灌技術是樓板設計中最為常用與有效的方法，在采用此種方式進行鋼結構施工的時候，可以有效提高建筑結構整體的穩定性、牢固性與安全性。同時，在鋼結構施工中，此種方法可以對出現的問題進行靈活的處理與調整，根據實際情況，提出有效的解決辦法，保證樓板設計與施工的順利進行，確保建筑工程的整體施工質量。2)梁設計。在進行梁設計的時候，一定要結合國際設計標準與實際設計情況，制定合理、科學的鋼構設計要求:首先，在進行梁設計的時候，一定要保證其截面寬度不會低于200mm，同時寬度與高度之間的比值不要超過4。其次，在梁設計中必然要使用一些鋼筋，對其使用鋼筋也要進行一定的規定，保證梁結構具有一定的硬度與抗震性能，進而確保建筑工程整體結構的牢固性與安全性。最后，在設計扁梁的時候，一定要保證梁中線和柱中線重合，采用雙向布置結構。同時對扁梁進行嚴格的計算與設計，保證其結構的合理性與科學性，增強建筑工程整體結構的穩定性。3)柱設計。在進行柱設計的時候，一定要保證其截面符合設計標準:通常情況下，柱截面寬度與高度均不可低于300mm，柱直徑一定要超過350mm，截面短邊與長邊的比值不可以超過3，柱縱向鋼筋配比不可以低于0．2%等。在設計柱的時候，一定要嚴格遵照以上要求，這樣才可以保證柱設計的合理性與科學性，同時增強鋼結構的穩定性，保證建筑工程施工的順利完成。4)基礎承載重量構件設計。在進行基礎承載重量構件設計的時候，一定要綜合考慮各方面的因素，結合建筑負荷、結構形式、施工狀況等，加強基礎設計的合理性與科學性，使其達到建筑工程整體設計要求。針對設計不合理、不符合要求的部分，一定要進行相應的修改，保證其設計的合理性與科學性，這樣才可以保證建筑工程整體的施工質量。

篇（4）

2建筑結構混凝土設計的主要原則

2.1把握側向力在混凝土結構設計過程中，側向力對建筑物結構的形變、內力有直接影響，同時與建筑項目的工程造價密切相關。側向力主要是指水平地震作用以及風的作用，不管是高層還是低層建筑，都需要承受自重、雪載等垂直荷載的作用，并且需要承受風力、地震等水平力。對于低層混凝土結構，其在水平荷載的影響下位移以及內力較小，這個時候幾乎可以忽略不計。而在多層建筑結構中，由于受到的水平荷載作用逐漸增強，這個時候水平荷載等就成為最重要的影響因素之一，需要作為主要控制點。

2.2要求較好的延性與低層建筑相比，高層建筑的內部結構更為柔和，在地震等水平力的作用下變形更大。建筑物的抗震能力與建筑結構的變形能力以及承載力這兩個因素密切相關。在進入塑形階段后，為了保障建筑物具有較好的變形能力，避免高層建筑在大的地震中倒塌，就需要在符合混凝土結構剛性的前提下，運用科學合理的混凝土設計理念，并通過完善的構造措施，來提高整個建筑結構的變形能力，尤其需要注意建筑物的薄弱部位，保障整個結構有很好的延性。因此，在混凝土結構設計時應該綜合考慮多方面的因素，保障設計的科學合理，讓其具有良好的強度以及延性。

2.3要求合適的剛度目前高層建筑越來越多，隨著高度的增加建筑物的側向位移也將逐漸增加。因此，在高層建筑的混凝土結構設計過程中，不僅需要保障混凝土結構良好的強度，也應該保障其具有合適的剛度，混凝土結構的自振頻率等應該符合要求，在水平力的作用下結構的層位移也應該控制在適宜的范圍內。

2.4整體性原則建筑結構混凝土的總體設計原則，就是要求建筑物的每個組成部分形成一個整體，并對整體的結構以及功能等進行全面分析研究，保障整體與部分之間相互制約、相互依存，進而實現建筑結構系統的正常運作。

3建筑結構混凝土設計的關鍵點

3.1混凝土結構的耐久性設計混凝土自身的質量與混凝土結構的耐久性有直接關系，在設計過程中改變混凝土的密度，并對混凝土的滲透壓等進行調節，就可以有效減緩混凝土被侵蝕的速度，同時混凝土的耐久性與混凝土的水灰比、強度等級等因素也有關系。在混凝土的實際應用中，氯離子對其中的鋼材具有很強的腐蝕性，因此應該根據工程所處環境的不同，注意控制環境中氯離子的濃度。同時由于混凝土中含有大量堿性骨料，如果建筑工程所處的環境比較潮濕，混凝土結構內部的活性離子與堿會發生反應，這樣容易導致混凝土出現裂縫，進而加快混凝土被侵蝕的速度。如果混凝土出現的裂縫較大，在裂縫內部也可能出現腐蝕性物質，并導致混凝土中的鋼材被腐蝕。上述這些因素均會導致鋼筋的腐蝕速率加快，導致混凝土的保護層裂開并剝落，出現銹蝕后鋼筋的接觸面積會逐漸減少，這也導致混凝土結構的承載力逐漸降低。另一方面鋼筋出現銹蝕后，其抗滑能力會逐漸下降，也給建筑結構埋下了安全隱患。因此，在建筑結構混凝土設計過程中需要綜合考慮承載力問題，避免出現混凝土的脆性破壞。由此可見，對混凝土的耐久性進行深入研究尤為重要。

3.2混凝土結構的抗震性設計發生地震后建筑物的兩個主體力量間將發生分配，因此在混凝土設計時需要考慮到建筑物主體結構在不同時期剛度的變化情況，對于鋼筋混凝土材料，設計時可以選擇混凝土剪力墻作為建筑的主體結構，并將鋼筋混凝土作為建筑物的一個主要抗側應力結構。如果出現往復式地震，處于塑性階段的建筑物會出現墻體裂縫，這個時候結構的剛度將迅速下降，而剛度出現退化會導致框架的剪應力增加。一般來說，建筑物鋼筋混凝土框架結構的彈性形變較大，比混凝土墻體的彈性好的多。在遇到較大的地震時，盡管建筑物的抗震能力比塑性階段低，其中的鋼筋混凝土框架會吸收大部分彎矩與水平剪應力。因此，為了保障建筑結構的基本“裂縫”需求，同時把握鋼筋混凝土框架的水平部分，有效提高建筑物地基的承載能力，就需要應用相應的工藝措施讓混凝土結構具有較高的變形能力，以此保障建筑物具有較好的抗震性。

3.3遵循強柱弱梁的理念在混凝土結構設計時遵循強柱弱梁的理念，在出現地震作用時，如果只是梁被破壞，并不會影響建筑物的整體運作，可能只是部分結構失去工作能力，但如果柱被破壞，那么整個建筑物將會倒塌。因此，柱的作用是十分關鍵的。近年來，我國發生了多處地震，設計人員應該注意對建筑結構的抗震設計。首先，在設計過程中對柱的軸壓比加強控制。根據相關工程的統計數據，柱的軸壓比一般需要控制在0.9%以下。同時需要加強柱截面、邊柱的強度，并對柱進行加密箍筋設計，保障配筋率在1%以上。

篇（5）

中圖分類號：TU37文獻標識碼：A文章編號：

引言

建筑的功能越來越多樣化，使得每個建筑的結構設計都有自己獨特的要求及特點，這就要求設計人員不可生搬硬套，應仔細分析，從概念設計做起，選擇一個合理的結構方案并進行結構布置，再對結構進行計算分析。切不可一拿到建筑圖，就直接上機利用計算程序進行設計，完全相信計算程序。大致而言，鋼筋混凝土結構設計應包括下列內容：1）結構方案設計，包括結構選型、構件布置及傳力途徑；2）作用及作用效應分析；3）結構的極限狀態設計；4）結構及構件的構造、連接措施；5）耐久性及施工的要求；6）滿足特殊要求結構的專門性能設計。本文就上述6大設計內容分別進行闡述，結合實際結構設計中經常遇到的問題進行敘述，并提出解決方案。

1 結構方案設計及體系的選擇

目前，結構設計中常用的結構體系有砌體結構、框架結構、框架—剪力墻結構、剪力墻結構、框架—核心筒結構、筒中筒結構等。

合理經濟的結構體系的選擇，是一個多因素的復雜的系統工程，應從建筑、結構、施工技術條件、建材、經濟、機電等各專業綜合考慮。

從結構專業設計的角度出發，主要考慮以下兩個方面的問題：

（1）盡可能滿足建筑功能要求，一般商場、車站、展覽館、餐廳、停車庫等多層房屋用框架結構較多；高層住宅、公寓、賓館等用剪力墻結構較多；酒店、寫字樓、教學樓、科研樓、病房樓等以及綜合性公共建筑用框架—剪力墻結構、框架—核心筒結構較多；而超高寫字樓或辦公建筑也經常采用到筒中筒結構體系。

（2）按結構設計要求，低層、多層建筑可選用砌體結構或鋼筋混凝土結構，高層建筑可選用鋼筋混凝土結構或混合結構或鋼結構。對鋼筋混凝土結構，一般多、高層建筑結構可根據房屋高度和高寬比、抗震設防類別、抗震設防烈度、場地類別、結構材料和施工技術條件等因素初步選擇結構體系。

無論采用何種結構體系，都應使結構具有合理的剛度和承載能力，避免產生軟弱層或薄弱層，保證結構的穩定和抗傾覆能力；應使結構具有多道防線，提高結構和構件的延性，增強其抗震能力。

2 荷載作用及分析

作用是指能使結構產生效應（包括內力、變形、應力、應變、裂縫等）各種原因的總稱。其中包括施加在結構的集中力或分布力所引起的直接作用和能夠引起結構外加變形或約束變形的間接作用。結構上的作用與結構設計所采用的荷載有相同點也有區別，在這里不再詳述，主要對荷載作用進行分類和分析。

荷載在設計上可將其分成三個類別：

（1）永久荷載

在結構使用年限內，其值不隨時間變化，或其變化與平均值相比可以忽略不計，或其變化是單調的并能趨于限值的荷載。例如結構自重、土壓力、預應力等。

（2）可變荷載

在結構使用年限內，其值隨時間變化，且其變化與平均值相比不可以忽略不計的荷載。例如樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、吊車荷載、風荷載、雪荷載等。

（3）偶然荷載

在結構使用年限內不一定出現，一旦出現其值很大且持續時間很短的荷載。例如爆炸力、撞擊力、龍卷風荷載等。

在結構設計中，荷載的正確取值關系到結構的安全性、經濟性等問題。在結構復核過程中，經常發現設計人員荷載取值有誤或漏輸荷載，或人為放大荷載，或在梁柱及基礎設計時荷載折減系數取值有誤等問題，所以結構設計過程中，應對荷載作用進行分類，正確進行荷載取值才能使建筑結構設計做到安全、經濟、合理。

3 結構的極限狀態及結構計算與分析中常見問題

混凝土結構的極限狀態包括承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。承載能力極限狀態計算主要包括：（1）結構構件的承載力計算；（2）直接承受重復荷載的構件應進行疲勞驗算；（3）有抗震設防要求時，應進行抗震承載力計算；（4）必要時尚應進行結構的傾覆、滑移、漂浮驗算等。正常使用極限狀態驗算主要包括變形驗算、裂縫驗算及樓板舒適度驗算等。

在結構計算與分析階段，如何準確、高效地對工程進行內力分析并按照規范要求進行設計和處理，是決定工程設計質量好壞的關鍵。由于新規范的推出對結構整體計算和分析部分相當多的內容進行了調整和改進，因此，結構工程師也應該相當地對這一階段比較常見的問題有一個清晰的認識。

3.1結構整體計算的軟件選擇。目前比較通用的計算軟件有：SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等。但是，由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異，因此導致了各軟件的計算結果有或大或小的不同。所以，在進行工程整體結構計算和分析時必須依據結構類型和計算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件，并從不同軟件相差較大的計算結果中，判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的，哪個又是意義不大的，這將是結構工程師在設計工作中首要的工作。否則，如果選擇了不合適的計算軟件，不但會浪費大量的時間和精力，而且有可能使結構有不安全的隱患存在。

3.2是否需要地震力放大，考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。該部分內容實際上在新老規范中都有提及，只是，在新規范中根據大量工程的實測周期明確提出了各種結構體系下高層建筑結構計算自振周期折減系數。

3.3振型數目是否足夠。在新規范中增加一個振型參與系數的概念，并明確提出了該參數的限值。，因此，在計算分析階段必須對計算結果中該參數的結果進行判斷，并決定是否要調整振型數目的取值。

3.4多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開計算。一段時間以來，大底盤，多塔樓的高層建筑類型大量涌現，而在計算分析該類型高層建筑時，是將結構作為一個整體并按多塔類型進行計算，還是將結構人為地分開進行計算，是結構工程師必須注意的問題。新《高規》JGJ3-2010第10.6.3-4條明確規定，要求按整體和分塔樓計算模型分別驗算整體結構和各塔樓扭轉為主的第一周期與平動為主的第一周期的比值應符合規范要求。

4 結構及構件的構造、連接措施

4.1 混凝土結構構件應控制截面尺寸和受力鋼筋、箍筋的設置，防止剪切破壞先于彎曲破壞、混凝土的壓潰先于鋼筋的屈服、鋼筋的錨固粘結破壞先于鋼筋破壞。

4.2 多、高層的混凝土樓、屋蓋宜優先采用現澆混凝土板。

4.3 結構各構件之間的連接，應符合下列要求：

（1）連接部位的承載力應保證被連接構件之間的傳力性能；

（2）當混凝土構件與其他材料構件連接時，應采取可靠的措施；

（3）構件節點的破壞，不應先于其連接的破壞；

（4）預埋件的錨固破壞，不應先于連接件。

5 耐久性設計常見問題及處理

目前對混凝土結構耐久性的要求主要有兩部規范，分別是《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）和《混凝土結構耐久性設計規范》（GB/T50476-2008），兩者規定有一定區別，在結構設計中，經常令設計人員無所適從，不知以何者為準。筆者認為，前者屬于國家標準，而后者為國家推薦性標準，故在耐久性設計宜按《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）采用。

6 滿足特殊要求結構的專門性能設計

目前我國建筑結構高度越來越高，復雜及不規則程度越來越多，超限性能化設計已越來越普遍。對此，《建筑抗震設計規范》GB50011-2010及《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010均有相應章節對性能化設計做了較為詳細的規定。

在結構設計過程中，選用性能目標成為性能化設計中重點內容，關系到建筑結構達到抗震三水準的設防要求和經濟性、合理性。

7 結語

本文中，通過對鋼筋混凝土結構設計的要點和常遇問題的分析及處理的闡述，分別指出結構設計特別需要注意的地方，希望有助于讀者了解混凝土結構設計的步驟，正確把握規范條文，順利設計，將建筑結構設計得安全、經濟、合理。

參考文獻：

[1]中華人民共和國國家標準. 建筑結構荷載規范（GB50009-2012）.北京：中國建筑工業出版社，2012

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中圖分類號：TU375文獻標識碼：A文章編號：

引言：

隨著我國經濟的飛速發展,城市面貌日新月異,一棟棟高樓大廈拔地而起。隨之建筑功能的不斷豐富,新穎的造型,致使工程設計越來越復雜,但目前的設計周期普遍偏短,也使設計文件中普遍存在某些質量問題,應該引起我們的重視。

1.地基與基礎設計過程中存在的問題

1.1柱下獨立基礎帶梁板式的地下室底板設計中,地下室底板設計中,容易忽視因建筑物沉降所引起的附加應力的影響。因為實際上整個地下室底板與柱下獨立基礎在上部荷載作用下,將會一起發生沉降變形,共同受力,如未考慮因此產生的附加應力,對底板而言是偏于不安全的,有可能會導致地下室底板承載能力不足而開裂。尤其對于采用天然地基的情況時,其影響則更為顯著。對于總沉降量較小的工程,可考慮在地下室底板與持力層之間采取褥墊處理措施,當然,是否采用,還要綜合考慮其他因素。另外,對于地下水位季節性變化較大的地區,應考慮高低兩種不同水位對地下室底板的不同影響,求出包絡圖,再做配筋設計。

1.2天然地基錐體獨立基礎設計問題,有的基礎設計錐體斜面坡度大于1:3,該錐體部分砼很難振搗密實,現場施工往往是砼自然堆上,采用鏟子或抹灰刀拍搗成形,其錐體部分的砼很難達到設計強度要求。因此建議優先采用階梯形獨立基礎,利于施工,才能更好地保證施工質量。

1.3柱下獨立基礎之間的拉梁,如同時又是首層維護墻的承重梁的時候,不應該再簡單地按拉梁進行設計。而且在考慮荷載時,要考慮梁上皮以上土擴散角之內的土重。

1.4對于有地下室的建筑,當地下水位較高時,在室外地坪之下的結構部分,外輪廓形狀應盡量簡潔,這樣有利于建筑防水的施工。尤其對于柱下承臺的形式,更為明顯。此時,由于柱下承臺的影響,基槽地模形狀很復雜,有很多的陰陽角和放坡,即加大了防水施工的難度,有加長了施工時間,都不利于保證質量,并且還增加工程造價。對于這種情況下,我建議大家考慮反承臺法,即統一地下室底板和承臺的下皮標高相同,承臺需要加厚部分向上作,然后地下室內部作濾水層和覆土等地面做法。這種做法的優點是,基槽地模形狀很簡單,方便施工,利于施工質量得保證,同時也縮短了施工時間。并且,內部的覆土重量也平衡掉了部分作用在底板上的水浮力,減小配筋,這種自相平衡的思路最科學。同時也提高了建筑物的抗傾覆能力。

1.5地下室底板和外墻配筋計算時,往往假設條件與實際情況不符。例如地下室外墻配筋計算:有的工程外墻配筋計算中,凡外墻帶扶壁柱的,不區別扶壁柱尺寸大小,一律按雙向板計算配筋,而扶壁柱按地下室結構整體電算分析結果配筋,又未按外墻雙向板傳遞荷載驗算扶壁柱配筋。按外墻與扶壁柱變形協調的原理分析,其外墻豎向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墻的水平分布筋有富余量。建議:除了垂直于外墻方向有鋼筋砼內隔墻相連的外墻板塊或外墻扶壁柱截面尺寸較大(如高層建筑外框架柱)之間外墻板塊按雙向板計算配筋外,其余的外墻宜按豎向單向板計算配筋為妥。

2.結構計算與分析

在結構計算與分析階段，如何準確，高效地對工程進行內力分析并按照規范要求進行設計和處理，是決定工程設計質量好壞的關鍵。由于新規范的推出對結構整體計算和分析部分相當多的內容進行了調整和改進，因此，結構工程師也應該相當地對這一階段比較常見的問題有一個清晰的認識。

2.1結構整體計算的軟件選擇。目前比較通用的計算軟件有：SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等，但是，由于各軟件在采用的計算模型上存在著一定的差異，因此導致了各軟件的計算結果有或大或小的不同。所以，在進行工程整體結構計算和分析時必須依據結構類型和計算軟件模型的特點選擇合理的計算軟件，并從不同軟件相差較大的計算結果中，判斷哪個是合理的、哪個是可以作為參考的，哪個又是意義不大的，這將是結構工程師在設計工作中首要的工作。否則，如果選擇了不合適的計算軟件，不但會浪費大量的時間和精力，而且有可能使結構有不安全的隱患存在。

2.2是否需要地震力放大，考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。該部分內容實際上在新老規范中都有提及，只是，在新規范中根據大量工程的實測周期明確提出了各種結構體系下高層建筑結構計算自振周期折減系數。

2.3振型數目是否足夠。在新規范中增加一個振型參與系數的概念，并明確提出了該參數的限值。由于在舊規范設計中，并未提出振型參與系數的概念，或即使有該概念，該參數的限值也未必一定符合新規范的要求，因此，在計算分析階段必須對計算結果中該參數的結果進行判斷，并決定是否要調整振型數目的取值。

2.4多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開計算。一段時間以來，大底盤，多塔樓的高層建筑類型大量涌現，而在計算分析該類型高層建筑時，是將結構作為一個整體并按多塔類型進行計算，還是將結構人為地分開進行計算，是結構工程師必須注意的問題。如果多塔間剛度相差較大，就有可能出現即使振型參與系數滿足要求，但是對某一座塔樓的地震力計算誤差仍然有可能較大，從而便結構出現不安全的隱患。

2.5非結構構件的計算與設計。在高層建筑中，往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內的非結構構件。對這部分內容，尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構件進行設計時，由于高層建筑的地震作用和風荷載均較大，因此，必須嚴格按照新規范中增加的非結構構件的計算處理措施進行設計。

3.梁側縱向鋼筋的配置

3.1由于目前電算程序在結構構件分析時尚不能考慮現澆樓板對梁扭轉的影響，而是由程序給出一個梁扭距折減系數，合理選用梁扭距折減系數對控制梁的扭距是很重要的，一般情況可取0.4-0.6。

3.2對跨度較大的次梁支承于主梁上時，次梁的支承端會對主梁產生較大的扭距，這時可在電算程序中指定該次梁的端支座為絞接。這種方法對解決梁在受剪扭情況下的超筋超限是非常有效的。

3.3有時雖然做了以上調整，但梁的抗扭縱筋面積仍然較大。此時應將抗扭縱筋面積分攤一部分到梁的四根角筋，其余部分面積按梁側腰筋設置，梁腰筋直徑仍以Φ12～Φ16為宜。

4.混凝土施工方面出現的問題

為滿足結構承載的要求，節約工程造價,通常在結構設計中對上、下柱或柱與粱扳的混凝土選擇不同強度等級，然而未對結構的點區域的混凝土強度作出明確說明。按施工規范要求，當梁柱的混凝土強度等級不同時，節點處應按強柱弱梁的原則，節點區域的混凝土強度等級應與柱相同。采用強度較高的混凝土，在梁柱交匯處側面設垂直施工縫是不符合規范要求的，混凝土澆筑時，應按圖在梁柱接頭周邊用鋼網或小板定位，并先澆筑梁柱接頭的混凝土，隨后澆筑梁板混凝土，這樣既不便于施工，其質量也得不到保證。因此，在結構設計時應作綜合考慮，根據實際情況將柱與梁板選擇相同的混凝土強度等級，以方便施工。

5.結語

對于建筑鋼筋混凝土框架結構的施工，有關規范雖已有詳細規定，但仍有若干問題沒有明確具體作法。這些問題在規范條文中沒有具體規定，也往往易被忽視，給工程質量留下隱患。

參考文獻：

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關鍵詞：混凝土結構；耐久性；設計

Keywords: concrete structures; durability; design

中圖分類號：TU377 文獻標識碼： A 文章編號：

一、混凝土耐久性的概念、等級、原則

（一）混凝土耐久性的概念

混凝土耐久性是指結構在規定的使用年限內，在任何一種環境作用下，都不用額外的費用加固處理直接就能保持其安全性、正常使用和可接受的外觀能力。混凝土耐久性主要包括：抗凍性、抗滲性、碳化。

（二）混凝土耐久性的等級

1、一級耐久性

主要是針對室內干燥環境下的住宅、辦公樓等室內構件來說的，用簡單的粉刷或油漆防護就可以，也就是能夠滿足在規定的使用年限內所要求的年限。 

2、二級耐久性

主要是針對露天環境或高溫環境下的構件，在規定的使用年限內也存在著個別需要維修的狀況，維修采用的方法可能是修補或更替個別構件。

3、三級耐久性

在沿海地帶或受凍融作用的環境以及使用除冰鹽的結構，在規定的使用年限內需要經常維修的情況。

（三）混凝土的耐久性設計應該遵循的原則

在進行混凝土耐久性設計的過程中，相關的設計人員必須要先明確出這一結構的耐久性目標是什么，也就是設定的使用期限；還要確定出耐久性失效標準是什么。一般情況下，使用期限可以分成四類。對于耐久性失效標準，有多種說法。大多數觀點認為：一是以結構性能退化導致結構承載能力降低到承載能力極限狀態，稱為承載能力耐久性失效標準；另一種說法是由于耐久性能退化使結構產生了變形，從而不能夠滿足正常使用的基本需求，我們主要是以鋼筋銹蝕發展到出現混凝土沿順筋開裂作為正常使用耐久性失效標準。

二、混凝土結構耐久性的影響因素

（一）混凝土的堿――集料反應

堿――集料反應主要是指混凝土中的堿與集料中活性組分發生的化學反應，進而引起混凝土的膨脹、開裂、甚至破壞。目前，因堿――集料反應不得不拆除大壩、海堤、橋梁的事件并不在少數。混凝土的堿――集料反應必須要具備三個條件：有相當數量的堿、相應的活性集料、水分。避免混凝土的堿――集料反應可以采取以下方法：一是限制混凝土的堿含量；二是避免采用活性集料；三是摻用混合材。（二）混凝土的凍融破壞

當混凝土結構在冰點以下環境中時，混凝土內孔隙中的水將結冰，隨之會產生體積膨脹進而形成各種壓力。一旦壓力達到一定程度時，就會導致混凝土破壞。混凝土的凍融破壞最顯著的特征就是表面剝落，甚至在嚴重時還會露出石子。此外，混凝土的抗凍性能與混凝土內部的孔結構和氣泡含量多少有著直接相關，孔小破壞作用就小，封閉的氣泡多了，坑凍性也好。影響混凝土抗凍性的因素還有：孔結構、含氣量、水灰比、集料的孔隙率、混凝土的飽和度等。

（三）化學侵蝕

一般情況下，可以將化學侵蝕分成淡水腐蝕、碳酸腐蝕、一般酸性水腐蝕、硫酸鹽腐蝕等幾類。當混凝土結構處于有侵蝕性介質作用的環境中時，就會引起化學反應和物理反應，從而受到侵蝕，引起一系列破壞。當水中溶有一些酸類時，水泥石就受到溶淅和化學溶解雙重作用，加速腐蝕；淡水的沖刷，不僅能溶解水泥石中的組分，也可以使水泥石孔隙增加，密實度也隨之降低了，造成了對水泥石的嚴重破壞；碳酸在溶淅水泥石的同時，也影響了水泥石的致密度，同時也降低了水泥水化產物的穩定性。

（四）鋼筋的銹蝕

鋼筋的銹蝕主要表現為鋼筋在外部介質作用下產生的電化反應，生產了鐵銹，也造成了混凝土順筋裂縫，整體的混凝土結構受到了破壞。一方面，混凝土碳化和中性化主要是因混凝土的密實度不足，酸性氣體滲入混凝土內與氫氧化鈣作用；另一方面，鋼筋會在拉應力和腐蝕性介質的共同作用下而形成脆性斷裂，當鋼筋內部存在缺陷，鋼筋在腐蝕過程中能夠產生少量氫氣，會導致鋼筋脆化。

三、設計使用年限

普通的混凝土主要是以水泥為膠結材料，并用天然砂石做骨料，在里面加上水進行拌和，最后形成固體材料。在受到施工、環境因素的影響時，加上化學作用和物理作用，混凝土就是帶著裂縫工作的。

當混凝土所出現的裂縫很大時，侵蝕的物質就會從裂縫中滲入到混凝土內部，再到達鋼筋表面引起銹蝕。鋼筋在被銹蝕后，有效面積就減少了，使結構承載力的強度下降了。一旦出現承載力方面的問題，有時可能是脆性破壞。總之，對混凝土的結構不僅要進行承載能力極限狀態和正常使用極限狀態的計算，還要確保在相當長的時期內達到設計規定的具體要求，這個時期就被稱為了“設計使用年限”。我國的《建筑結構可靠度設計統一標準》中已經明確規定了：設計使用年限對臨時結構是5年；易于替換的結構構件為25年；普通房屋和構筑物為50年；記念性建筑和特別重要的建筑結構為100年。因此，在混凝土結構耐久性設計中，應該以此為依據，進行重點考慮。

四、加強混凝土結構耐久性的有效措施

（一）控制施工質量

控制施工質量可以從以下幾個方面著手：混凝土結構保護層的厚度控制、混凝土結構各種孔隙的控制以及水灰比控制。選擇保護層厚度應該根據腐蝕環境的不同來設定，在正常的室內環境下，要設計使用年限為100年的結構混凝土應該確保保護層的厚度是按規范的規定增加到40%為宜，混凝土結構及構件不能留有施工縫。此外，為了保證混凝土拌和物所需流動性，減小水灰比，可以使混凝土的總孔隙率大幅度降低。

（二）原材料的選擇

水泥類材料的強度和工程性能，主要是通過水泥砂漿的凝結，硬化形成的，在選擇水泥時，要注意水泥品種的具體性能，可以選擇水化熱低，堿含量小，耐熱性，抗凍性能好的水泥來使用。此外，在選擇集料時，也要考慮其堿活性，耐蝕性和吸水性，還要改善混凝土拌合物的和易性，以便提高混凝土的耐久性。

（三）結構的日常維護

混凝土結構在使用階段，必須注意其檢測和維護。例如，建立檢測和評估體系，這樣對于惡劣環境下的工程建設便于檢查，發現問題及時修理，保證混凝土結構能夠正常的使用。此外，在使用的過程中，還應該避免結構接觸腐蝕性物質、也不要承受超重荷載，一旦出現結構破壞超過一定界限的情況，就必須查找原因進行維修。

五、結語

對于混凝土結構耐久性設計的問題還有很多方面需要我們研究，因此，需要施工和設計人員在已有的經驗和工程的實踐基礎上做好結構耐久性設計工作。

六、參考文獻

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中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：

一、前言

為了確保我們每天所生活的建筑物的穩定和安全，就需要確保建筑物的主要承重結構構件具有可靠的堅固性以及耐久性，實現安全正常的支撐作用。承重結構構件主要包括垂直構件和水平構件兩類，其中垂直構件包括樁、柱、墻等等，水平構件包括如梁、桁架、網架等等。建筑結構設計專業技術人員在進行結構設計時，需要明確具體建筑物的基本功能需求，比選多種結構方案，從中優選最經濟合理的方案，然后針對各個結構構件與結構體系，采用結構設計規范規定的安全系數，進行結構分析以及內力計算，準確分析計算各構件之間的連接方式和構造措施。

二、建筑結構設計安全度的定義

衡量建筑物結構是否安全是否可靠，我們需要看其三條性能，安全性、適用性以及耐久性，而這也是建筑結構設計的最終目標。而在建筑結構設計中，用來度量結構這三條性能的指標就叫做安全度。三條性能的具體闡述如下：

第一條，是建筑結構的安全性。最終建成的建筑物，在正常的使用條件下應當完全能夠承受可能出現的各種外荷載作用，具體包括其自重、各種機械設施設備、各類家具、各種人流以及自然風雪和氣溫變化等等，同時，在某些特殊情況下，比如地震、火災、颶風等等，也仍然能在一定程度的作用下，保持建筑物的整體穩定性，不至于輕易倒塌。

第二條，是建筑結構的適用性。最終建成的建筑物，在正常的使用情況下，應當擁有比較良好的工作性能，可以正常地發揮建筑物內部各組織的使用功能。

第三條，是建筑結構的耐久性。最終建成的建筑物，在正常的使用和維護條件下，應當實現足夠長的安全使用壽命，也就是設計使用年限。

三、安全度表示法

建筑結構設計方法不同，相應地，其安全度表示法就有所差異。自上世紀5O年代，我國的建筑結構設計方法歷經四個階段，分別是容許應力設計方法、破壞階段設計方法、極限狀態設計方法以及概率極限狀態設計方法。

在結構設計規范中，安全系數表示容許應力法的安全度，分項系數表示破壞階段法的安全度，可靠指標表示概率極限狀態法的安全度。建筑結構安全度即可靠度，與眾多因素有關，都需要進行準確分析和計算，包括建筑結構的構造規定，構件荷載標準和材料強度的標準值、結構內力分析的精確度以及構件承載力的計算公式等等，這些數據根據結構設計方法的不同而有所不同。不同的安全度表示方法，有其不同的數據標準。設計時應當根據具體的建筑物選擇恰當的設計方法和相對應的合適的安全度表示方法。

建筑結構可靠度理論也叫安全度理論，可有效地對建筑結構安全性進行分析計算。對此，我國已經實施了相關的建筑結構設計統一標準，進行建筑結構設計時，應當嚴格按照可靠度理論進行相關設計工作。可靠度理論中，是使用失效概率，以進行對結構可靠性的度量，可以將建筑結構自身的抗力和外荷載的各種作用效應互相獨立。在此理論中，把隨機過程轉化成了隨機變量，并且將經驗數據當作校準點。我國現行的建筑結構設計規范中，這一理論被成功應用其中。不過技術在不斷發展，這一理論仍然有待完善之處。在進行具體的建筑結構設計時，設計人員應當切實結合工程項目的實際情況，靈活地應用理論。

四、恰當地確定結構設計安全度

在進行建筑結構設計時，結構設計安全度的確定，也是一項很重要的任務。建筑結構設計安全度的高低，應根據建筑所在地的經濟和地理環境所決定。一般來說，安全度的高低，可視為此區域經濟、技術等各方面的綜合反映，具體包括地區經濟和資源狀況，以及建筑施工各項技術的水平高低和建筑材料的質量優劣。進行實際確定時，應當根據概率論和統計學理論作為理論基礎，參照本區域建筑的成功的經驗數據，經過多因素分析和綜合的考慮。但現實情況是，結構設計中太多依賴于結構工程師的實踐經驗，往往從結構選型、施工技術水平和建材的質量優劣等方面著手分析，一般都很少考慮工程項目所在地的經濟發展水平以及資源狀況，這樣很容易造成安全系數確定得偏高或是建筑物造價設計得偏高，最終導致一些經濟欠發達地區在財力上很難承受該工程的建設。

我國現階段，整體上施工技術水平不高，建料質量參差不齊，各地區經濟發展不平衡，現行的混凝土結構設計規范中，結構安全度剛剛能適應實際工程的需要，但與國際上通行的工程結構質量標準相比，仍有增長的空間。畢竟，國家經濟實力在不斷增強，施工技術也在不斷提高，新材料新工藝得到了極大的推廣應用，而且大跨度大空間結構是越來越多，因此，現行的結構設計安全度應當適當提高。我國混凝土結構設計規范中，與國外相關規范比，結構計算時所采用的荷載標準值和構件之間的構造要求，都低一些。

五、結構構件的耐久性問題

建筑物在其工作年限內必須實現足夠的強度，足以經受各種外來荷載的作用，充分發揮其使用功能，即使再惡劣環境因素的強力作用下，也仍然能夠繼續保持建筑物的強度和整體性。在進行建筑物結構設計時，除了需要合理準確地確定建筑結構設計安全度，還應當重視結構的耐久性，主要是混凝土結構構件的耐久性。我國，現行的相關規范中，對混凝土結構設計和施工規范有明確規定，注重于結構構件在各種荷載作用下的強度要求，但是對于建筑物在惡劣環境因素作用下的結構耐久性，卻沒有給予足夠的關注和重視。

調研報告和數據表明，諸多因素將影響混凝土結構構件的耐久性，可以將這些因素分為內部因素和外部因素兩類。

一是，內部因素，主要包括氯離子含量、混凝土的水膠比即水灰比、混凝土的強度等級、水泥用量、骨料中的堿含量和外加劑用量以及混凝土保護層厚度等；外部因素就是混凝土結構構件所處的外部環境，包括地上環境和地下環境、水上環境和水下環境，包括溫差、凍融和濕度、某些化學成分的含量、各種腐蝕性化學介質以及含酸堿地下水等等。而這其中，對混凝土結構耐久性的影響最為嚴重的，則是混凝土碳化、堿骨料反應以及鋼筋銹蝕。外部惡劣環境可謂是對混凝土碳化和鋼筋銹蝕起直接影響作用的主要因素，需要我們給予足夠的關注和重視。

對于建筑工程和港口、橋梁等基礎設施工程，其使用壽命和結構耐久性都十分重要。在對港口、橋梁、水利和建筑工程等混凝土結構工程，進行耐久性設計時，應當嚴格按照國家相關的規范規定，切實滿足各項系數要求，確保此類工程在工作年限內的安全使用。

六、結語

建筑結構設計專業技術人員，在進行結構設計的時候，必須根據建筑物的基本功能要求，結合具體實際情況，在多種方案中，進行比選分析，擇優選擇出最經濟、最合理的結構設計方案，然后要針對每個結構構件以及結構體系，進行合理的結構分析和準確的內力計算，最后還需要各構件之間的連接方式和構造措施進行正確分析和精準計算。在設計時，切記采用結構設計規范中所規定的各項安全系數，以切實保證建筑物結構構件和整體建筑能夠安全使用。

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篇（9）

 

在工業廠房中經常遇見帶平臺的工業廠房，常見于輕工業廠房及火力發電廠主廠房，此類結構的基本特征為上部為帶吊車的排架結構，下部平臺為框架結構，常稱為框排架結構，其結構基本形式圖1，圖2所示。論文寫作，初參數法。

圖1 橫向框架布置圖

圖2 柱網布置圖

設計此類結構時，對于結構縱向，結構的基本形式是框架結構，按常規框架計算方法即可實現，而對于結構橫向，結構形式為框架和排架兩種結構形式的組合，設計時問題就比較復雜，需進行仔細考慮，下文主要就橫向框架的計算進行說明。

1.橫向框架內力計算

本文按以下簡圖(圖3，圖4)進行說明，H1，H2為下部框架的層高，H3為上部排架的下柱的高度，H4為上部排架的上柱高度，本文中把兩個邊柱稱為排架柱，內部柱稱為框架柱，實際工程中，有平臺梁和排架柱剛接和鉸接兩種情況，所以給出兩種情況下的簡圖。

圖3 計算簡圖一圖4 計算簡圖二

各種荷載的取值在規范中有比較明確的說明，對于一般設計人員不存在問題，按照彈性方法計算內力，現在的計算機普及，常規設計軟件也都可以比較準確的實現。

有了內力計算配筋時，對于排架和框架，梁配筋的計算一致的，而混凝土結構柱的設計現在都基本都習慣再按η-l0法計算，η-l0法在計算時需要設計人員確定各段柱計算長度。混凝土規范明確給出了排架結構和框架結構中柱計算長度的確定方法，兩種結構為不同的方法，對于排架和框架組合在一起的結構形式規范則沒有給出確定方法，所以計算長度的設計就成為框排架結構設計的關鍵。論文寫作，初參數法。論文寫作，初參數法。

2.排架柱計算長度確定

內部框架柱，由于結構形式為規則的框架結構，計算長度按照混凝土結構設計規范《GB50010-2002》的7.3.11條有關框架柱的規定確定取值即可，下面主要說明兩邊排架柱的計算長度確定，按梁和柱兩種不同的連接方式分別進行說明（圖3，圖4）。論文寫作，初參數法。

2.1平臺梁與排架柱剛接，簡圖一（圖3）

此時排架柱的H1和H2段，可以認為是底部框架的一部分，可依照混凝土結構設計規范7.3.11條有關框架柱規定進行取值。

篇（10）

混凝土結構可以就地取材，造價低，可塑性強，耐久性好，比較適合我國的國情。解放以前，舊中國經濟技術落后，沒有自己的標準規范。沿海和大城市中建造的混凝土結構都是直接引用國外規范進行設計、施工。隨著我國大規模基本建設的發展以及經濟增長模式的轉變，各類大型復雜、功能特殊的結構越來越多，同時還面臨著既有建筑的結構耐久性、抗災性等問題。因此規范將不斷修訂，為修訂規范而進行的試驗研究也將持續進行，從而混凝土結構理論也將得到發展。

1 鋼筋混凝土結構設計方法

鋼筋混凝土結構設計方法，從學術上講可以有多種，施行百家爭鳴，然而對實際設計起控制作用的卻是國家頒布的鋼筋混凝土結構設計規范規定的設計方法。采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法。對承載能力極限狀態，采用分項系數設計表達式。材料標淮強度采用國際標準。其中對混凝土標號做出了更為明確和科學的定義，在極限平衡理論的基礎上引進了平截面假定，使基本構件(彎、拉、壓)的正截面強度計算模型，建立起有較明確概念的計算體系。增加了鋼筋混凝土構件抗震設計內容。其中包括地震作用下構件和韋點的截面強度設計和保證變形要求的配筋構造，以適應廣大地震區建筑的需要。進一步完善了構造要求，如從耐久性角度調整了保護層厚度，從變形角度調整了最小配筋率，根據粘結錨固理論與國產鋼筋外形，以錨固長度為基淮，調整了不同狀態下的鋼筋錨固、搭接、延伸長度。鋼筋混凝土結構設計規范將為實現鋼筋混凝土結構設計方法體系的目標完成重要的基礎工作，使我國鋼筋混凝土結構設計水平提高到一個新的高度。

2 混凝土結構科研方式的改進

首先要提倡研究的原創性科研的精髓在于其原創性，探索未知領域的研究成果必須具有新意。即對傳統認知的突破，甚至否定。不能苛求新的思維盡善盡美，應采取寬容態度允許其逐漸完善。減少無原創性的重復研究，更應杜絕抄襲行為或各種竊取公有知識而壟斷專利、標準的不正當行為。其次要減少盲目的低水平重復。目前為解決學位、職稱等功利目的而進行的科研及發表的論文數量不少，大多是沒有明確目標的，空泛議論或低水平重復。這類研究多憑想象建立不可靠的基本假定。然后進行繁瑣的推導，得出似是而非的結論。既無理論上的意義又沒有工程價值，浪費了寶貴的科研資源。再就是加強基礎理論研究，應充分意識到這種現象可能造成的長期不利影響。應重視基礎理論研究，并及時給予充分的經費和人力支持。還要提高工程應用研究水平、提倡深入淺出的成果表達、提倡學術爭鳴和討論。

3 混凝土結構加固技術

混凝土結構加固技術的研究與應用在我國作為一個新興的學科領域得以迅猛發展僅僅是近十來年的事。混凝土結構加固技術是結構進行檢測、評價、維修、加固或改造等技術的總稱，包括結構檢測技術、結構可靠度評估技術和結構加固方法等方面的內容。本文將著重研究混凝土結構的加固技術方面的問題。我國先后編制適合于混凝土結構加固的相關的標準和規范，這些專業的加固標準和規范初步形成了混凝土結構加固領域的標準體系，對我國該領域的發展和各種最新科研成果的推廣應用起到了積極作用。混凝土結構加固技術還存在很多問題，但是經過十幾年的快速發展已經初步形成了規模體系，很多混凝土結構加固技術經過了大量的深化研究和工程的實際應用，證明了其加固的安全性和使用性。現階段混凝土結構加固技術主要是針對結構的承載能力和耐久性的加固處理，己經比較成熟的提高低強度混凝土結構構件承載能力加固的基本方法主要有增大截面法、粘碳纖維和鋼板法、外包鋼法、置換混凝土加固法等。

4 混凝土結構設計安全度與規范

對于混凝土結構設計規范中的安全度設置水平，最早源于從事高強混凝土結構科研和推廣應用工作。由于現行建筑結構設計規范業已采用了可靠度設計理論，其在規范中的計算表達形式又與多安全系數方法相似，在實用上姑且將它理解為多安全系數也并無不可。至于尚未使用的規范宜適當放慢“統一”步伐，實在難以使用的更不宜通過行政手段去統一。可靠度理論還在發展，這方面的學術討論希望能夠深入開展下去。提高結構的安全性能需要從結構選型、結構構造、結構布置、材料選擇等多個方面做出努力,以加強結構的整體性、延性和耐久性,提高其抵御不測之災和防止倒塌、特別是抵抗連續倒塌的能力。也許基于概念設計的這些措施，對于增進結構安全更為有效且更符合經濟節約的原則。

我國鋼筋混凝土結構設計規范經歷了三個不同的發展階段。

4.1 引進規范的早期應用

舊中國的鋼筋混凝土結構設計未有本國自己的設計規范。那時，結構設計方法均屬容許應力設計法。解放后，我國在一窮二白的基礎上展開了大規模經濟建設。在當時的條件和環境下，在結構設計上直接采用蘇聯的鋼筋混凝土結構設計規范。

4.2 規范自主化的最初探索

早于1961年原建工部和原國家建委就已著手組織編制我國鋼筋混凝土結構設計規范，由于起步晚，缺乏自己的基礎資料和必要的科研工作，這本規范的設計方法仍只能在蘇聯55年規范的基礎上做少量修改和對名詞術語做必要推敲。但這次實踐，對我國鋼筋混凝土結構設計規范的發展是十分有益的，邁出了重要的一步。

4.3 結構理論及規范的逐步完善

提高水平，形成體系的階段。完善的鋼筋混凝土結構設計方法和規范體系的形成，從根本上講依賴于鋼筋混凝土結構科學術技的發展，是把各種環境條件與鋼筋混凝土的性能關系以及實踐經驗上升到規律性認識的過程，這就需要扎實的、系統的科研工作。中國建筑科學研究院結構所連續組織了三批鋼筋混凝土規范科研課題。通過這三批科研課題，使建國以來長期處于薄弱或空白狀態的量大面廣的工程技術問題，得到了解決或初步解決，獲得了一大批珍貴的關系到工程結構設計合理性與可靠性的基礎數據，大大提高了我國鋼筋混凝土結構設計理論水平，同時也增強了引進與消化國外先進設計方法的能力。

5 混凝土結構的發展方向

5.1 試驗研究將未來的發展的一個支撐

半個多世紀以來,我國混凝土結構理論及規范標準經歷了從無到有，逐步發展完善的歷程。隨著我國大規模基本建設的發展以及經濟增長模式的轉變，各類大型復雜、功能特殊的結構越來越多，同時還面臨著大量低安全度的既有建筑和結構耐久性、抗災性等問題。因此規范將不斷修訂，為修訂規范而進行的試驗研究也將持續進行，從而混凝土結構理論也將得到發展。

5.2 結構試驗方向的調整

傳統以單一構件(板、梁、柱、墻等)進行的試驗研究，結論有很大的局限性，難以反映由這些構件組成結構體系(樓蓋、框架等)的真正受力狀態及規律，若以結構組件或結構體系的方式進行試驗，則可更真實地反映其受力狀態；構件間的連接構造是傳統試驗研究中比較薄弱的環節，且對結構安全有著重要的影響，應加強這方面的研究；加強結構抗災性能的試驗研究，提高試驗研究的分析水平，要提倡先分析后試驗，多分析少試驗。基本假定應有可靠的依據，機理分析應深入透徹，應充分利用已有的試驗資料；應用非線性有限元及概率統計等手段，提高試驗和分析水平；通過試驗研究開發約束混凝土的巨大潛力，具有實際工程意義。

6 結語

混凝土結構加固技術的研究與應用在我國作為一個新興的學科領域得以迅猛發展僅僅是近十來年的事。隨著該領域技術應用和研究工作的深入發展，我國先后編制適合于混凝土結構加固的相關的標準和規范，這些專業的加固標準和規范初步形成了混凝土結構加固領域的標準體系，對我國該領域的發展和各種最新科研成果的推廣應用起到了積極作用，大大促進了我國在該領域的發展。我國混凝土結構理論及規范從無到有，逐漸豐富和完善，完全依靠獨立自主的科研試及工程實踐積累。目前我國大規模基建極需結構理論及標準規范的持續發展，轉變科研形式，調整研究方向極為重要。

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