混凝土结构设计中的思考

摘 要：目前以混凝土为原材料的建筑已成为市场主流，而决定一栋建筑品质优良程度的，除了混凝土以外，结构也占了很大一部分，本文就以市场中主要流行的几种混凝土结构做出比较，以求在实践中能更好的运用。

关键词：混凝土；结构；素混凝土；钢筋混凝土；预应力混凝土

中图分类号：TU37文献标识码：A

前言

混凝土结构是指把混凝土当做主要材料的工程结构，它主要包括了素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土等。这三种混凝土结构各有各的优劣，下面主要介绍在何种情况下应用何种结构的混凝土最为合适。

各种混凝土结构简略介绍

（一）素混凝土：素混凝土相对于预应力混凝土、钢筋混凝土而言。它是钢筋混凝土结构中一项重要的组成部分，将水泥、砂、石子、矿物参合料等用一定比例混合后经过一定配比加水制成。普通混凝土干表观密度为1900～2500kg/m3，是用石作骨料、天然砂制成的。而当构件配筋率小于钢筋混凝土纵向受力钢筋的最小配筋百分率之时，便视为素混凝土结构。素混凝土具有一定的抗压强度，而抗拉强度却比较低。

（二）钢筋混凝土：钢筋混凝土结构是将钢筋和混凝土按一定比例拌制而成的一种结构。钢筋用来承受拉力，混凝土用来承受压力。钢筋混凝土具有材料坚固、使用耐久性好、防火性能突出、比钢结构更加节省钢材并且比钢结构成本更为低廉等优点。钢筋混凝土分两种：(1)整体式的钢筋混凝土结构。在施工的现场架设出模板并配置钢筋，再浇捣混凝土制成。(2)装配式的钢筋混凝土结构。用在工厂或者施工的现场预先制成钢筋混凝土构件，再在现场拼装而成。20世纪90年代以来，我国钢材量不断的提高，钢筋混凝土组合结构在我国建筑行业中得到了迅速的发展，并且随着建筑的造型和建筑的功能要求越来越多样化。

（三）预应力混凝土：预应力混凝土讲的是在混凝土结构的构件承受荷载前，利用张拉配在混凝土里，高强度的预应力钢筋使混凝土受到一定的挤压，挤压后产生的预压应力便可以抵销外荷载引起的一大部分或者全部拉应力，这也就提高了混凝土结构构件的抗裂程度。这样，预应力混凝土一方面由于不出现裂缝或者裂缝宽度小，它比普通钢筋混凝土的截面刚度要大一些，变形要小一些；另一方面预应力将构件或结构产生的变形与外荷载产生变形的方向相反（称为“反拱”），因而可抵销后者的一部分变形，使之较容易满足混凝土结构对变形的要求，所以将预应力混凝土用在建造大跨度结构的建筑中使用效果会相当的好。

预应力混凝土和钢筋混凝土的运用

（一）预应力混凝土：在20世纪70年代时，新西兰就将预应力混凝土结构抗震研究成果列入了国家抗震设计规范中，还提出了“抗地震荷载的延性预应力混凝土框架的设计与细节处理建议条款和说明”，主要的规定和要求有：（1）全预应力混凝土结构的设计地震荷载应比普通混凝土框架增加20%，对于部分预应力混凝土框架，增加的地震荷载可以在0~20%间用插入法选用（2）高于二层的预应力混凝土框架，应具有通过在梁中行程塑性铰而以弯曲形式耗散地震能量的能力。对于二层以上的框架柱，不应在同一楼层柱上、下端同时出现塑性铰。不久之后，国际预应力混凝土协会也提出了一项建议“预应力混凝土抗震设计建议”，在这个建议中，详细的说明了抗震结构形式的选择、特征地震荷载和地震分析的方法。并详细的叙述了抗震设计的要点：(1)为了确保塑性铰位置合适以及塑性铰具有足够的转动能力，应考虑影响延性的下列因素：①限制受拉钢筋的含量，满足戈≤0．25h，当采用能够保证足够延性的其它措施时，可适当放宽要求；②在弯矩变号处，要求延性最大，钢筋应设置在靠近两侧的最外边缘处，而不是集中在中性轴附近，以增加构件的延性；③临界截面应当配有约束箍筋，尤其是该截面有较大的弯矩和剪力作用时；④轴向受压荷载会大大减小预应力混凝土构件的延性；⑤截面设计弯矩至少等于开裂弯矩的1．3倍。(2)在计算设计剪力时，应考虑材料可能超强。考虑超强后的弯矩可取按材料特征强度计算的抗弯能力的1．15倍。(3)柱子的设计原则是，应具有比其它构件更强的安全储备，柱子同样必须满足延性的要求。在柱子抗剪设计时，应将柱子的端部区视为塑性铰区。(4)梁柱节点设计时，节点的强度应不小于其所连接构件的强度，并应在整个节点核心区范围内，沿柱的纵筋周围配置箍筋。

（二）钢筋混凝土结构：钢筋混凝土结构在建筑工程中的应用范围很广，许多工程结构都可使用钢筋混凝土来建造。在工业和民用建筑、桥梁、隧道、矿井以及水利海港等土木工程领域中都得到了充分的御用。钢筋混凝土结构在原子能工程、海洋工程和机械制造业的一些特殊场合也有使用，例如反应堆压力容器等，它将钢结构中许多难于解决的技术问题都解决了。

混凝土结构的缺点

（一）钢筋混凝土结构的缺点：钢筋混凝土结构的缺点是表面容易损伤，易缺棱掉角。当模板表面没有涂抹隔离剂的时候或者磨板表面没有清理干净沾有混凝土的时候，容易出现这种状况。当然，模板不平，混凝土强度偏低，拆模方式不够规范也容易出现这种状况。还有就是钢筋混凝土的内部有时并不密实。造成这种现象的原因大多是板缝处跑浆的结果。

（二）预应力混凝土结构的缺点：预应力混凝土制作工艺复杂，质量要求比较高，需要配备专业的队伍和专门的设备。而且预应力反拱不易控制，它会随着混凝土徐变增大，并且影响使用的效果。此外开工费用大，成本高也是一大难题。

五、结语

本文浅析了钢筋混凝土和预应力混凝土的优缺点，希望在今后的生活中可以指导各位用于实践。

参考文献：

［1］《预应力混凝土结构设计原理》(ISBN 7-114-03759-7).

［2］《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）.