1、对混凝土结构设计的探讨摘要：在建筑物的整体设计里,混凝土结构设计关系到建筑的功能和安全,影响着建筑物的使用寿命和效益等方面,混凝土结构设计是整体工程顺利施工的基础工作。本文作者对混凝土结构设计进行了探讨。 关键词：混凝土结构；结构设计 Abstract: in the design of the overall structure, the concrete structure design in relation to the architectural function and safety, affect the life of the building and the benefit,
2、 the concrete structure design is basic work for the smooth construction of the whole project. In this paper, the author discussed the concrete structure design. Keywords: reinforced concrete structure; structural design 中图分类号：文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012 使结构安全适用、经济合理、是结构工程师的任务和责任。随着建筑业的迅猛发展，科技的快速进步，
3、设计逐步转向重视建筑的功能、安全和技术因素。 一、混凝土结构设计的内容 1、关于地震作用的计算：规范规定：在地震作用计算情况下要考虑扭转耦连的影响，而规则结构的情况下不计算扭转耦连时，平行于地震作用力方向的两边要乘以放大系数， 较短边可以乘以 1.15 的系数，长些的边应该乘以 1.05 的系数，而扭转刚度小时要按大于或等于 1.3 的系数计算，质量、刚度不对称分布的结构要计入双向水平方向的地震作用扭转影响。 2、关于质量系数的计算：在一般工程中药采用质量系数大于等于9，要是两层结构应该采用 6，都是选择 3 的倍数，每层要有自由度 3 个。并且在计算式要对质量振型参数进行检查，此参数必须大于
4、 90%，因为如果在实际中达不到这个要求，则设计结构的安全性将无法得到保障。 3、关于结构的位移、周期的计算：规范要求周期比应该控制在大震下扭转振型不靠前的情况，用楼层竖向最大位移来限制层间最大位移，位移比应该取最大和平均位移比值。 4、关于最小地震剪重比的计算：在规范中强制要求各楼层剪重比不得小于规范给出的标准，如果不满足要求需要检查质量系数，有效的质量系数不够应该增加振型数的计算；有效质量系数得到满足时可能是源于结构设计不合理，因此要合理对结构质量和刚度的分布情况。 5、关于柱的计算：如果弯矩设计值由水平荷载造成且超过总设计值的 75%时，框架柱长度按规范内 7.3.11-1 和 -2 公
5、式计算的小值为准。 6、关于柱配筋方式的选定：如若整体计算则建议使用单偏压方式，而在产生具体结果时再用双偏压进行复核。这是由于单偏压方式是按照规范公式计算的，而双偏压则是用数值积分法计算的。 7、关于框架结构：要注重计算系数尤其是柱长度；建议采用单偏压配筋；如果是大截面的柱应该设置刚域位于与梁重叠处。 二、混凝土结构设计的质量控制 1、关于裂纹控制的问题 裂纹是产生不连续的现象的固体材料。多年的现代混凝土试验已充分证实在混凝土和钢筋混凝土结构中的微裂纹的存在下主要是骨料和水泥净浆粘结裂纹，裂纹在水泥浆和骨材料裂纹的附着表面。断裂损伤力学的角度来看，所谓的断裂损伤是广义的外部负载，细观结构的重大
6、变化，所造成的微观缺陷成胚，扩建和汇通，导致宏观经济性能恶化的结构，最终形成的宏观开裂和破坏的结构。因此，混凝土结构的破坏过程实际上是形成于微裂纹的扩展。现代化的混凝土微观研究还表明：微裂纹的扩展源于材料损坏的程度，也是材料损坏的标志，在同一时间，微裂纹也是材料固有的物理特性现状。因此，在钢筋混凝土结构裂缝的存在有其必然性。 从传统力学和断裂力学方面来分析传统的裂缝控制方法的应用，主要是基于“防”的理念，来研究预应力混凝土结构产生裂缝的控制方法。从传统的机械的角度来看，由于预加应力施用到混凝土梁，混凝土梁产生的拉伸应力的所有偏移通过外部负载（或偏移）的下边缘被全部取消，从而避免了混凝土裂缝（或
7、延时裂纹） ，混凝土梁的全断面（或增加参与的混凝土部分的工作） ，这是相当于提高混凝土梁的拉伸性能，高强度材料，以充分利用；从断裂力学的角度来看，在混凝土材料的内部，也存在许多微缺陷和微裂纹，这些微缺陷和微裂纹中的外部负载将继续发展，最终形成宏观裂纹。预先的轴向压力施加在混凝土梁，相当于微裂纹的表面产生一对非均匀的压应力的作用，在裂纹尖端的应力强度因子为负。当外部载荷的裂纹尖端的应力强度因子和非均匀的压应力所产生的应力强度因子，裂纹尖端的应力强度因子为零的大小相等。裂纹不稳定的传播与外部负载增加了。在裂纹尖端的应力强度因子达到混凝土材料的断裂韧性，裂纹将是不稳定的传播。因此，源于断裂力学研究，
8、预先对混凝土梁施加的预加应力，减少了在裂纹尖端的应力强度因子的外部负载的作用，以避免混凝土裂缝视图。 2、关于抗震问题的分析 在两种类型的组件之间分配的地震力，应该考虑不同时段的两种类型的组件有关抗推刚度相对的比值变化。主要结构系统即现在使用的钢-混凝土混合结构在钢架和混凝土剪力墙（内管）系统中，钢筋混凝土内筒为主要抗侧力结构而钢架主要负责重力荷载，担负一个较小的平剪切。由于刚性的钢框架的反推远小于所述内筒上凝固的水平地震工程经验，承担水平剪力在除了钢框架的顶部几层为其 15到 20，中部和下部的都约为 10至 15，相应的楼层剪力，有些项目甚至只有约 5的往复。在结构的弹塑性的阶段，墙体在地
9、震的持续作用下生成裂纹，刚性显着的减少将增加的钢框架的剪切刚度退化。钢框架由于变形，弹性极限的 1/400 以上的角度，是远远大于约 1/3000 的钢筋混凝土墙的弹性极限变形角度。水平地震作用小于塑性阶段，但仍有可能承担远远大于弹性阶段的水平地震剪力和倾覆力矩。 因此，为了符合要求，需要调整的部分钢架水平剪力，钢框架混凝土结构层框架柱的抗震要求应不小于比底部的结构剪切的 25或框架部分地震剪力最大值的 1.8 倍，两个选择较小的，以改善的钢框架的承载能力，并采取措施改善混凝土内筒的延展。 关于混凝土的加固 较常用的方法是：粘钢加固法、粘贴纤维加固法、预应力加固发、加大截面加固法、置换混凝土加
10、固法等，这些均为直接加固方法，此外还有间接加固的一般方法如预应力加固法和增加支承加固法等。较常用的技术是：裂缝修补技术、混凝土表面处理技术、托换技术、 植筋技术、碳化混凝土修复技术等等。由于荷载作用、材料选择或施工不当等原因，结构可能遭受可扩展性或脆性断裂，此时应该努力修复，并且在此之前，应该分析裂缝的产生原因和影响的严重程度，有针对性地采取措施，以改善结构或钢筋，若构件不宜修复或者加固，则应该拆除更换。 三、混凝土结构设计应注意的问题 1、结构选型阶段时，首先应该注意结构的规则性问题；其次应注意新规则有关规定的变更情况，以免在后期工作产生纰漏。再者要注意结构的超高问题，在抗震规范和高规的结构
11、，总高度都有严格的限制，在更改的新规范中，除了原来的高度限制设定为 A 级的建筑高度，还增加了结构的建设 B 级高度，因此必须严格注意，一旦建筑结构高度为 B 类甚至超过 B 级高度，设计方法和措施一定会变化很大。最后是要注意嵌固端的设置，因为高层建筑都会带有两层或以上的地下室，嵌入式固定端可以设在地下室的顶板上，或者人防顶板的地方，因此，设计师经常会忽略一些方面，如：设计嵌固侧安装在地板上的端部的刚度比上下限、安装的抗震等级整体一致性、计算结构的嵌固端组、抗震缝和嵌入式固定端位置的协调问题等等，而这些方面忽略任何一个都会为后期设计埋下隐患，产生不可估量的后果。 2、基础设计阶段是应该给与相当
12、重视的方面，因为这个阶段是与后期设计工作直接相关的，它的好坏至关重要，并且是整个项目成本的决定因素，因此这个方面若是产生纰漏一定会带来不可估量的损失。在基础设计中也应注意本地规范的重要性。以地基基础设计规范作为国家的标准来看，它具有相当的权威但是却不能明确详细地规定全国各地的各种基础状况，所以当地的基础类型和设计方法的描述和指定更详细和准确，所以在基础设计时， 也要大力研究地方性标准或规范，以免更大的影响在整个结构上的设计或后期工作。由于缺乏工程设计的现场调查报告或附近的建筑物调查报告，必须根据调查-设计- 施工过程的基础上进行设计，要禁止缺乏调查的过程，若是调查不够详细、全面时，设计人员要通
13、知建设单位进行重新调查或者是额外勘探。不考虑地面变形的影响，有一些混凝土结构设计没有关注地基变形后检查，评级为 A或 B 级的结构设计应按照有关规定进行地基的变形情况进行设计，而 c级时，应该根据相关规定对地基进行处理，然后变性检验。在对下卧层的地基承载力计算时，要进行深度的修正，修正系数源于土壤。当扩散角数值符合有关规范，可以直接使用，不符合时，根据附录中的规格，采用平均应力系数来计算。选择复合地基承载力较高的土壤持力层，根据下卧层状况进行调整验算。 3、在计算和分析结构阶段，对于工程内力分析要按照规范要求的设计和加工，并且准确高效，是决定质量的关键环节。因此，新规范推出以来，已经计算和分析
14、的结构作为一个整体的一部分，有相当数量的内容调整和改进，有了更为清晰的进展。首先应该适当选择计算软件，即减少由于模型的差异性带来的结果的不同，这是设计工作的首要进程，以避免不安全的隐患存在。其次要考虑自振周期的影响，由于新规范中提及了各种体系下结构设计中计算自振周期的折减系数。最后是振型数目，在计算阶段要对其结果中的振型参与系数结果进行判断，然后决定振型数目的取值是否调整。 4、在框架-剪力墙结构中，较大的交叉楼面横梁与垂直剪力墙单面相交，按照高规 规定要减少梁的弯矩不良效果， 根据剪力墙设置壁柱，暗柱或减少截面的端部截面等等， 或者墙的厚度不符合纵向框架梁锚固钢筋的锚固长度的水平边时，应尽可能减少钢筋直径。 5、如果剪力墙结构要将角窗设置于角部时，适当的加强窗口部件。角窗处楼板上应该适当进行加厚处理，且通长配筋要双层设置进行加固，或者可以设置斜暗梁或斜向集中加固配筋，斜向钢锚入角窗的边缘上的组件，边缘构件应当适当地加固。 四、结语 总而言之，混凝土结构的设计是一个循环的长周期，并且具有专业的深度和复杂性。因此，要结合设计中总结出来的经验，不断完善设计理念，以确保整个工程的质量。 参考文献： 1刘峰，李翔.钢筋混凝土结构加固方法的比较J.中国房地产业.2011（11） 2周克荣等编著. 混凝土结构设计 M.同济大学出版社.2001.8.
