关于混凝土结构设计的探讨

摘要：本文阐述了混凝土结构设计的原则，分析了混凝土结构设计中存在的问题，介绍了混凝土结构设计改进的措施。

关键词：混凝土；结构设计；探讨

中图分类号：TU7文献标识码：A 文章编号：

混凝土结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，在这过程中出现任何的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全隐患。因此，我们设计人员应按规范相应的构造要求严格执行，才真正确保设计质量的安全。

1 混凝土结构设计的原则

1.1 整体性

混凝土结构设计的整体性是指把各个部分组成一个整体，研究整体的功能和设计规律，从整体和部分中发现整体的特征。

1.2 结构性

在混凝土结构设计过程中，要充分了解其结构及其各要素是非常重要的。建筑结构决定着建筑的性能和质量，影响着它在建筑中的使用和其发展情况，同时它也是性能的载体，还可以反作用于结构。混凝土结构的各要素运动的稳定性与结构息息相关。

1.3 最优化性

混凝土结构设计中存在差异整合，使建筑的各个部分合理的组合在一起，差异的部分相互互补，相互支持，相互需要，保证着整合后的性能。建筑结构的形成也离不开差异整合，充分体现了它的重要性，在设计过程中，我们要重视这一点。

1.4 动态性

混凝土结构设计的动态原则是把握系统的内外联系，以及发展趋势，动力规律、方式等方面，使混凝土在建筑中提供更好地应用，满足需求，把握时代的发展方向，跟随时代的脚步。

2 混凝土结构设计中存在的问题

混凝土在我国各项工程中应用广泛，具有可模型好、耐久耐火、造价低等特点，是非常好的建筑材料。然而，近年来，随着建筑业和水利等的发展对混凝土的需求不断加大，且对混凝土结构的应用跨度和高度都不断地增大，但由于混凝土容易出现裂缝，且受季节限制，致使混凝土在结构设计的过程中出现了很多问题。

2.1 基础设计

2.1.1 工程实地勘察报告缺错漏

地基基础是建筑质量的保证，影响着建筑的安全以及所产生的经济效益，若地基建设出现问题，则所造成的不只是经济问题还会带来重大的人员伤亡。建筑物的基础建设过程包括勘察、设计和施工。每一个步骤都是非常重要的环节。在我国设计时常存在勘察不全面，内容含糊不清，地质勘探报告未经审查部门审核，导致建筑物建设当中存在极大的隐患。设计过程应要严格把关，对不合格的勘察报告要及时提出异议，未修改完善的勘察报告不能作为基础设计的依据。

2.1.2 未说明绝对标高的问题

设计单位在工程的设计阶段，要注意在基础图中要说明建筑所定的±0.00与工程地质勘察中绝对标高的关系。在混凝土结构设计中，一些工程未说明±0.00的绝对标高，直接影响到基础底标高的确定，为施工带来许多不必要的麻烦。

2.1.3 基础垫层与保护层

设置混凝土垫层，不但可以保证基础混凝土的浇筑质量，还可以保护钢筋。设计时，配有钢筋的柔性基础宜使用垫层，但要注意的是，垫层向外延伸的面积不能计入基础底面积。

2.1.4 基础的变形计算

（1）设计等级为甲级，乙级的建筑物，均应按地基变形设计。

（2）丙级建筑物有下列情况时，仍应作变形验算：

1）地基承载力特征值小于130kPa，且体型复杂的建筑物；

2）在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生国大的不均匀沉降时；

3）软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；

4）相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；

5）地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。

2.2 结构设计

2.2.1 柱设计

⑴框架柱的截面设计

混凝土的框架柱设计中，设计人员很容易忽视角柱的自定义计算，导致配筋率不足。在多层或高层的钢筋水泥结构中，柱的截面尺寸从下到上逐渐减小，以节约资金，合理利用。柱截面的间隔数一般在3～5层，每次每侧减少尺寸100～150比较适宜，既能满足要求，又能节约成本，有利于空间合理利用。

⑵框架柱的箍筋肢距

柱箍筋加密区的箍筋肢距：一级抗震等级不宜大于200mm；二、三级抗震等级不宜大于250mm。箍筋肢距一般应为每肢箍筋的水平距离，不少设计人员在设计时将箍筋肢距都按不大于200mm，这样将会导致混凝土的浇筑发生困难，混凝土的浇筑必须使用导管，将混凝土引导到根部，自上而下浇灌。若箍筋肢距过小则无法使用导管，所以，我们要正确理解箍筋肢距，这样既方便施工又可以符合要求，从而较好地完成建筑任务。

2.2.2 梁的设计

⑴梁端按简支计算但实际受到部分约束

当梁端按简支计算但实际受到部分约束时，应在支座区上部设置纵向构造钢筋，其截面面积不应小于梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需截面面积的1/4，且不应少于2根，此举是为了避免出现负弯矩裂缝而采用的构造措施，设计中要给予足够的重视。

⑵侧梁纵向的钢筋配置

侧梁纵向钢筋结构对防止梁侧面的开裂具有非常重要的作用，但是一些设计人员并为意识到这一点，甚至盲目的增大其抗弯能力，严重影响抗震性能。梁侧钢筋的直径一般以Φ12～Φ16为最佳标准。在设计中应该注意避免抗扭纵筋的面积过大，及时做出相应调整。

⑶水平锚固长度

楼层框架梁在边柱非抗震设计上部纵向钢筋和抗震设计的上部及下部纵向钢筋，锚固段当柱截面尺寸不足锚固长度时，纵向钢筋应伸至节点对边向下和向上弯折15倍直径，锚固段弯折前的水平投影长度不应小于0.4la或0.4laE。设计中容易忽略。

3 混凝土结构设计改进的措施

3.1 改进钢筋锚固和连接的方式

采用基本锚固长度：根据实验表明，高强度混凝土的锚固性能被低估，当混凝土强度等级高于C60时，ft按C60取值，并且不再使用锚固性能很差的刻痕钢丝，同时当混凝土保护层厚度不大于5d时，在钢筋锚固长度范围内配置构造钢筋，并且完善机械锚固的方法。箍筋对约束受压钢筋的搭接传力很重要，根据汶川地震时柱子钢筋在搭接处破坏很严重的情况，为防止粗钢筋在搭接端头的局部挤压产生裂缝，提出了在受压搭接接头端部增加配箍的要求，今后设计及施工要注意。

3.2 提高结构构件的安全性

通过考虑配筋特征值调整钢筋最小配筋率，增加安全度，控制大截面构件的最小配筋率；当构件所需截面高度远大于承载的需求时，可调整其纵向受拉钢筋配比率；调整柱的轴压比限值、最小截面尺寸，适度的提高安全储备，增加四级抗震等级框架柱、框支柱的轴压比限值。混凝土结构材料性能劣化的因素复杂，受天气，气候等的影响较大，建筑的耐久性需根据以往的经验采取措施来解决。

3.3 新规范

3.3.1 提高结构安全储备

新规范在结构安全储备方面更加严格：斜截面受承载力公式的修改；调整混凝土构件纵向受力钢筋的最小配筋率；调整混凝土柱的轴压比限值；调整混凝土的最小截面尺寸；增加三级抗震等级剪力墙的最大轴压比；加强底层柱等等。

3.3.2 应用高性能高强度的材料

随着经济的发展，环境问题成为人们日益关注的话题，与此同时，建筑也需要实行环保政策，因此要提倡高性能高强度的钢筋，减少钢材的用量，同时促进我国结构设计的节能环保建设。通过工程实践的证明，现规范推广的HRB系列普通热轧带肋钢筋具有较好的延展性及机械连接性，对于RRB系列预热处理钢筋者来说应该合理使用，这类钢筋由高温淬水，预热处理后提高了强度，但其延展性和机械连接性却有所下降，设计者应当合理使用。

参考文献：

[1] 纪福宏，郭惠琴.混凝土结构设计中若干问题的探讨[J].山西建筑，2011，（11）.

[2] 金兰.混凝土结构设计部分问题总结[J].南北桥，2009，（04）.