混凝土结构设计方法及其优化措施

摘要：本文主要就混凝土结构设计原则、存在的问题以及具体的优化措施进行了分析研究。

关键词：混凝土结构；设计；原则；问题；优化措施

中图分类号：TU37文献标识码： A

一、混凝土结构设计原则与要求

1、混凝土结构设计中的设计原则

当前，在建筑设计过程中，建筑设计人员在实施混凝土结构设计主要是按照使用性、合理性与耐久性等设计原则进行的，一方面可以提高建筑设计的质量，另一方面能够使其性能更加优越，从而更好地降低施工造价，而且可以有效确保结构上的各种功能，确保其与施工设计的要求相符合。

2、混凝土结构设计中的设计要求

首先是对延展性方面的设计要求，确保建筑结构具有柔韧性，并且需要针对建筑的要求，有效防止因为地震所引起的倾斜、倒塌等状况，那么就应该合理选择建筑的结构形式。其次是建筑的倾斜力要求，在结构设计方面，可以针对结构的内在作用力和外形变化等状况，主要针对地震等水平力作用以及在自然环境中的风速风向等因素的影响。在混凝土的结构设计方面需要综合外界不同方向力的作用，确保结构设计的合理性。

二、建筑工程混凝土结构设计方法存在的问题

1、计算与分析阶段的问题

建筑施工前对于建筑结构的计算和分析，明确如何按照规范要求对工程和建筑进行结构地准确科学设计，是一个工程设计质量的关键因素。因此，工程设计人员要对设计和分析阶段比较常见的问题有一个清晰明确的认识【1】。在这一阶段，工程施工图纸和建筑结构的设计都是通过计算机软件来实现的，而由于模型的差异，每个软件对于工程人员期待的回应都是有所不同的，也许极其微量的差异就会对设计的标准产生巨大影响。如果选择软件时只考虑模型特点而忽视实际工程的结构类型，或者一味依靠经验而忽视软件的分析结果，必将造成设计阶段的纰漏。

2、技术标准和安全系数存在着差距过大的问题

在建筑工程混凝土结构设计方法中存在技术标准的偏差，技术标准不明确并且偏差过大。在建筑设计中没有制定相应的技术标准。同时又存在着安全系数的问题。根据国内现行混凝土结构设计规范要求，结构安全可靠度是“规定”荷载作用下的强度保证率。设计规范结构可靠度只是对结构构件来说的，其安全性主要取决与荷载取值，安全系数设置与荷载系数取值之间存在着较大的关系。据调查资料显示，国内规范动荷载安全系数要比美国、英国低 14%～21%，比欧洲低 7%；强度安全系数比欧美国家低大约 15%，钢材强度安全系数低 6%。比如，根据国内规范设计的柱子若动、静载之比为 1:2，因荷载、材料影响承载力较英美国家规范设计承载力大约低 35%，而较欧洲国家也低 28%。由此可见，技术标准和安全系数存在着差距过大的问题，需要解决【2】。

3、设计方法的安全检测不够

在混凝土设计方法中缺乏相应的安全检测。在设计中各步骤的安全是设计进行的关键。在每个步骤都完成后要跟进安全检测，但在设计方法中很多设计师缺乏对设计的安全检测。相关的政府也对其不够重视，出现了质量问题，为建筑带来了问题。很多设计者没有对设计仪器进行购置，设计仪器出现了不合格的现象，在根源上得不到重视让设计方法出现了问题。政府没有进行设计的安全监管和监督，使设计中安全检测出现了问题，安全监管要出台防范措施，这也是对设计方法的严格要求，防范方法做不好会导致不安全问题出现，让设计得不到安全保证，使设计变成失败，无法真正投入到运营和工作中，使设计偏离了真正的应用。

4、墙体产生裂缝

混凝土结构出现裂缝的原因是比较多的，一般混凝土的浇筑工作是一步到位的，但是由于内部和外部的温差过大，相互之间的作用力就会使得墙体出现裂缝，初期比较细小，但是如果没有及时的发现和处理的话，这个裂缝就会逐渐的变大，进而破坏了混凝土结构。

5、建筑的整体抗震性能差

我国的大部分的建筑是采用混凝土结构的，但是我国部分地区是处在地震带上，因此这种现象是极为不利的，因为地震突发时会出现剧烈的晃动、下沉、开裂等现象，这些对于混凝土结构的建筑破坏性是极大的，所以有效的提升建筑物的抗震性能是非常重要的。

三、优化混凝土结构设计的具体措施

1、在设计中尽量优化混凝土与钢筋使用比例

建筑建设需要耗费较多的混凝土、钢等材料，若混凝土和钢的强度过大，势必会造成建筑材料总造价过高，同时加大其它构件的造价，从而降低建筑建设的经济效益。因此，混凝土的结构设计人员应当对高强度的混凝土与钢筋的使用进行合理的优化控制。

2、提高技术标准，加强安全系数

在建筑设计方法中要提高技术标准和安全系数，在设计前首先要对技术标准进行相关计划，紧跟技术标准走，技术标准的设计不要过大，也不可过小。跟着规范走，才能使设计不偏离实际同时要加强安全系数。安全系数不过关会使其他一切都为零，在设计中要突出安全的设计。要达到安全的效果可以聘请相关的设计专家制定符合标准的技术，并根据设计的技术标准制定相应的安全系数。要根据相关的产业的要求对建筑的防治自然灾害和人为的灾害进行相应的预防，有的建筑需要防水，在建筑过程中要加强对水的防范，还要加强防震的要求，建筑一定要通过地震检测，真正意义上做到安全系数第一位、技术水平过硬的原则，为建筑服务。

3、合理设计混凝土框架柱

考虑到各种内力和外力组合作用这一因素，工业建筑混凝土结构的框架柱应当满足高强度的要求，尤其是在配筋计算过程中，应当采取最为不利的方向来进行框架计算，或是在两个方向分别进行计算，然后确定出较大方向的配筋数之后，再采取对称配筋的设计方法进行另一个方向的配筋设计。此外，为使工业建筑底部的整体性有所增强，并进一步减少位移发生的几率，可以在框架柱附近设置连系梁，在采取这种方法进行设计时，可将连系梁以下的部分当做底基层，框架柱本身的高度值则可以按照基础顶面和连系梁顶面来进行确定。同时可将实际建筑结构的底层当做第二层，底层柱配筋则应当选取基础顶面或是连系梁顶面最大的内力进行计算，这样能够进一步确保计算结果的可行性和合理性【3】。

4、加强结构设计中耐久性

首先要确保混凝土材料的质量。设计人员需要在确保混凝土材料的质量与基本性能的前提下，主要从结构的稳定性、抗侵入性、抗裂性等几个方面入手，所选的骨料需要具有坚固、耐久、洁净的特征，含碱量和水化热反应较低的水泥，减少对于硅酸盐水泥与用水量的应用，并将矿物掺合料适当地加入到材料中。其次要优化结构设计。建筑中混凝土结构主要包括多个构件，每一个构件所处的环境都具有差异性，这就决定了不同构件具备的耐久性寿命也会有所不同，所以，设计人员需要按照实际环境，明确建筑中不同结构构件的使用界限和注意事项。比如是屋面、阳台和女儿墙的设计，这些部位的梁柱构件，耐久性寿命要比室内低，需要确定这些部件维修设定的合理性或更换的时间。再者要结构构造形式进行合理设计。设计人员需要按照建筑的具体侵蚀环境和设计使用年限，设计厚度在20m m ～70m m 之间的混凝土保护层，并通过协调构件的截面积与表面积，避免侵蚀性物质集中停留区域的形成，同时注意高侵蚀度的环境中，混凝土墙板的通风效果，并注意配筋间距的合理设计，以减少钢筋锈蚀、保护层剥离等问题的出现。

5、加强抗震设计

首先，平面布置要遵循对称、规则以及简单的原则，防止偏心现象的出现，并将各种不利因素都要充分考虑在内。其次，一定要确保质量中心、刚度中心的重和。再者，在结构单元边缘处不能够布置重量大的框架梁柱，需要把框架梁柱布置在与刚度中心部位相近的地方。最后还要防止大悬挑结构设计。

结束语

总之，混凝土结构设计是关系着整个建筑发展的关键，只有不断优化混凝土结构设计，才能更好的保障建筑质量，促进其更好地发展和进步。

参考文献：

[1]李玉卓，孟凡友.混凝土结构设计方法[J].城市建设理论研究,2014(13).

[2]姜凯. 浅谈混凝土结构设计的若干问题[J]. 民营科技,2014,03:124.