混凝土结构设计总结范文

混凝土结构设计总结篇1

关键词：型钢混凝土结构 抗震性能 试验研究 理论研究

引言

地震对建筑的破坏很大，是迄今人类尚难以抵御的自然灾害。地震发生时，能够在瞬间使大量建筑物破坏甚至倒塌，并引发各种次生灾害，如火灾等，造成人员伤亡。特别使在人口密集、生命线系统工程日益复杂的现代化大城市，如发生地震，后果不堪设想。

1985年墨西哥城地震、1994年诺斯里奇地震和1995年阪神大地震等均为抗震设计和研究提供了很多的经验教训。我国是地震多发的国家，历史上曾发生过多次灾难性地震，给人民的生命和财产造成了巨大的损失[1]。我国有40％以上的地区属于7度地震烈度区，有70％的百万人口大城市处于此地震区内。20世纪以来我国经历了邢台、海城、唐山、汶川和玉树等多次地震，对地震造成的严重灾害有着深切的体验，因此要特别重视建筑结构的抗震问题，注意研究和掌握结构的抗震性能。本文总结概括了国内外对型钢混凝土结构抗震性能的研究概况，为建筑结构抗震性能的研究工作提供一点参考。

1 名称

20世纪初，西方国家的工程设计人员为提高钢结构防火性能，在钢柱外面包上混凝土，称为“包钢混凝土(Steel-encased Concrete)”，在前苏联称之为“劲性钢筋混凝土”，在日本则称之为“钢骨钢筋混凝土(Steel Reinforced Concrete)”。我国研究人员将其翻译成“劲性混凝土”、“钢骨混凝土”或“型钢混凝土”等，本文采用“型钢混凝土”这一称法。

2 型钢混凝土结构的优点

型钢混凝土结构与钢结构相比：可以节约钢材，降低造价；克服了钢结构耐火性、耐久性差及易屈曲失稳等特点，外包混凝土可防锈、防腐、防火，还可以防止钢结构局部和整体屈曲；增加结构刚度和阻尼等等。 型钢混凝土结构与钢筋混凝土结构相比：内置型钢可提高结构的承载力，减小构件断面尺寸从而增加建筑使用面积；构件的刚度、延性及耗能能力均有明显提高，适用在地震区使用；型钢骨架可承担施工荷载，这样就节省了模板，加快施工速度。

3 型钢混凝土结构设计规范

基于对型钢混凝土结构大量的试验和理论研究，各国都颁布了相应的设计规范[2]，据不完全统计，我国各行业部门从1990年至2006年颁布有9部设计规程。国内主要的型钢混凝土结构设计规范有：①型钢混凝土设计与施工规程(JCJ 101-89)，②型钢混凝土结构设计与施工规程(CECS 28-90)，③火力发电厂主厂房钢-混凝土组合结构设计暂行规定 (DJG 99-91)，④钢骨混凝土结构设计规程(YB 9082-97)，⑤钢-混凝土组合结构设计规程(DL/T 5085-1999)，⑥战时军港抢修早强型钢-混凝土组合结构技术规程(GBJ 4142-2000)，⑦型钢混凝土组合结构技术规程(JGJ 138-2001)，⑧高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ 3-2002)，⑨钢骨混凝土结构设计规程(YB 9082-2006)。

在我国，20世纪50年代，首次从前苏联引入型钢混凝土结构技术。60年代，为了节约钢材，型钢混凝土结构的研究陷于停滞状态。80年代改革开放后，随着我国高层建筑的发展，型钢混凝土结构的研究又一次兴起。系统地研究开始于1987年，冶金部建研院、西冶结构研究所进行了一系列试验。80年代末期以来，许多高校及研究院继续开展型钢混凝土结构的研究，对于其力学性能进行了大量的试验研究，探讨了各类构件的设计方法。

4 型钢混凝土结构抗震性能研究

型钢混凝土的内埋型钢可采用实腹式和空腹式，实腹式型钢混凝土具有较好的抗震性能，空腹式型钢混凝土与普通钢筋混凝土性能相比，一般来说空腹式型钢混凝土抗震性能较好。因此，目前在抗震结构中多采用实腹式型钢混凝土，内埋实腹式型钢可采用钢板焊接或直接采用轧制型钢。

本文统计了一些国内外对型钢混凝土剪力墙结构的研究，如表1所列。关于型钢混凝土结构的强度、刚度及抗震性能，欧美、日本及我国国内的学者都进行了大量的强度、低周反复和动力试验研究。关于型钢混凝土结构及构件的研究，早期多是关于柱和框架的研究，而关于型钢混凝土剪力墙、异性柱及短肢剪力墙的研究相对较晚。结合国内外的试验研究，总结出以下几个因素是影响型钢混凝土抗震性能的关键问题[3]有：轴压比、剪跨比、含钢率和型钢截面形式、配箍率、混凝土强度等等。

表1国内外对型钢混凝土剪力墙的研究

5 结语

作为一种具有较好延性的结构，型钢混凝土组合结构在我国高层建筑中已逐渐被推广采用，《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)及《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2002)中均提出采用这种组合结构来有效地改善建筑的抗震性能。因此，对该种结构进行非线性地震反应分析，研究其弹塑性时程分析是一项具有实际意义的课题，其中主要一部分任务就是要建立结构及构件恢复力计算分析模型，这是对结构非线性分析的理论基础。对钢筋混凝土基本构件的恢复力模型中的特征参数，国内外学者做了大量研究工作，可以给出它们的特征参数计算公式，而对型钢混凝土构件的特征参数目前还很少有文献直接给出计算公式。

国内外地震工程界针对型钢混凝土结构的抗震性能开展了广泛的试验研究和理论分析，提出了大量的数据及结论，对型钢混凝土结构的发展和应用起了很大作用。然而，现有的大多数数据及结论都是基于某些特定试件和试验条件下获得的，存在着各自的优点和局限性。因此，有必要对已有的数据及结论进行简要汇总和评述，以方便型钢混凝土结构在现实工程中的选用，并为今后研究提供参考。

混凝土结构设计总结篇2

结构设计选型的过程中要考虑到对裂缝的控制。首先要从早起就对裂缝进行预防控制，工程单位在设计方案阶段和施工图阶段都要树立较强的裂缝意识。对于荷载裂缝，要将其控制在规范规定的限制范围以内，要采用“抗放”结合的原则，“抗”可以对结构构件某些部位从构造合理上加强配筋、提高混凝土弹性极限拉伸，约束混凝土变形。当“抗”原则控制裂缝代价过高或者没有作用时，可以采用“放”的原则，合理设置伸缩缝、沉降缝、滑动层。

1.1结构概念设计概念设计，是指在施工图阶段，对工程结构计算所需的材料性能、力学知识和结构分析方面，必须有一个正确的概念，这对实现总体设计方案，确保施工图设计质量是至关重要的。其思维方式习惯于重视横向思维、重视实践、重视综合考虑、重视改革创新、重视相对性。在结构设计选型中采用概念设计能够在一定程度上控制裂缝形成。概念设计是结构设计的中的一种新思路，能够用整体概念考虑结构总体系统和各个基本分体之间的力学关系，创造一个良好、安全和经济的结构总体方案。计算机技术和信息技术的发展使得现在结构分析常常借助于计算机运算，即结构电算。结构电算中的程序选择和应用分析都和概念设计密切相关。结构计算的过程中要简化计算模型，简化计算程序。模型要尽量符合真实受力情况，包括结构构件的空间布置、荷载的分布、结构构件的刚度、形式、约束、连接、位移变形特征等，实际结构的简化模型应与软件假定的力学模型相符。

1.2极限状态设计工业建筑结构要满足承载力极限和正常使用极限。混凝土结构最大裂缝宽度控制标准是根据环境和使用情况调制定的，普通钢筋混凝土构件内力接近30%极限荷载容易出现裂缝，这种裂缝宽度在0.05~0.1mm之间，很容易影响结构安全。很多工程的梁式结构、框架结构在自重作用下出现受拉区开裂或者剪力区主拉应力裂缝。

2现浇钢筋混凝土结构是现代工业建筑中常用的结构形式

钢筋混凝土结构裂缝主要包括：外荷载直接应力产生裂缝；外荷载作用产生结构次应力引起的裂缝；结构变形差产生的裂缝。加强建筑物刚度和强度。①采取结构加固控制。钢筋混凝土结构加固能够有利于结构强度加固、稳定性加固、刚度加固、抗裂性能加固。结构加固可以分为不改变结构受力图形和改变受力图形两种加固方法。②设置封闭圈梁和构造柱。圈梁设置在基础顶面，顶层门窗上方。圈梁的宽度等于墙厚，高度不小于120mm。所采用的混凝土强度等级不低于C15。纵向连续浇注，一次完成以形成整体结构。构造柱应设置在外墙四角和内外墙交接处，其钢筋与圈梁连接成整体。

3混凝土材料控制

3.1材料选择

选择水热化较低的水泥，检查安定性不合格的水泥。选择有利于抗拉性能的混凝土配级，减小水灰、减少坍落度、降低砂率，降低砂率增加骨料粒径，降低含泥量和杂质含量。对水平构件梁、板、墙等可以采用中低强度级混凝土，加强构造配筋。选择水热化和收缩性比较小的外加剂和掺合料。

3.2配筋设计

砂浆配合比要结合施工要求和现场材质进行准确确定，并且根据材质的变化进行及时调整。适当提高构件配筋率能够控制构件裂缝宽度。在《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）中对受拉钢筋的最小配筋率做出了明确规定：0.2和45ft/fy中较大值。对梁、板不同构件，其配筋率和钢筋间距都有明确规定，对板的受力钢筋配置，选择直径较小间距较密为原则，减少构件裂缝。

3.3加强力学裂缝控制

采取表面处理法和填充法。表面涂抹法是当裂缝细小而浅，浆材难以灌入到其中，可以采用这种方式控制裂缝。涂抹法主要应用于裂缝深度还没有达到钢筋深处，且不漏水、不伸缩的裂缝；填充法是使用使用材料进行填充的，适用于宽度较大、面积较大的裂缝。

3.4选择合适的混凝土浇筑方法

混凝土经常采用分层浇筑，这种浇筑方法能避免证混凝土裂缝的产生。还可以采用分段分层法，从混凝土底层浇筑，在浇筑2~3层里面的时候再返回去浇筑第二层，这样逐层浇筑。斜面分层法也是混凝土浇筑的一种方法，比较适合结构长度超过厚度3倍以上的情况。当整个混凝土斜面坡度小于30%时，进行连续浇筑，在下一次混凝土初凝之前将上层混凝土浇筑完毕。

3.5混凝土养护

混凝土产生开裂的一重要原因是养护部到位。混凝土等到放热高峰期过后，要进行洒水养护，养护期间要注意温度变化，保证混凝土温差控制在适当的范围之内。混凝土表面覆盖薄膜、草袋，减少混凝土表面的热扩散，为混凝土提供潮湿环境。在夏季等高温天气，很容易发生干缩裂缝，要尤其注意防干保湿。

4总结

工业建筑结构要满足生产需要根据使用功能、自身条件、环境因素等多方面进行设计和选择。尽量达到合理性和经济性。在设计的过程中还要考虑对裂缝的影响，在设计之初就做好裂缝预防措施，能够在很大程度上避免结构裂缝，保障建筑的质量。

混凝土结构设计总结篇3

[关键词]混凝土 混凝土耐久性 混凝土冻融 混凝土缺陷检测 结构耐久性

一、混凝土耐久性的概念

混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。现行国家标准《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中，明确规定混凝土结构设计采用极限状态设计方法。但现行设计规范只划分成两个极限状态，即承载能力极限状态和正常使用极限状态，而将耐久性能的要求列入正常使用极限状态之中。且以构造要求为主。混凝土的耐久性与工程的使用寿命相联系，是使用期内结构保持正常功能的能力，这一正常功能不仅包括结构的安全性，而且更多地体现在适用性上。

二、混凝土冻融作用破坏机理分析

混凝土的抗冻性是混凝土受到物理作用(干湿变化、温度变化、冻融变化等)后反映混凝土耐久性的重要指标之一。混凝土冻融作用破坏机理是混凝土在其冻融的过程中，遭受的破坏应力主要由两部分组成。其一是当混凝土中的毛细孔水在某负温下发生物态变化，由水转变成冰，体积膨胀9%，因受毛细孔壁约束形成膨胀压力，从而在孔周围的微观结构中产生拉应力；其二是当毛细孔水结成冰时，由凝胶孔中过冷水在混凝土微观结构中迁移和重分布引起的渗管压。由于表面张力的作用，混凝土毛细孔隙中的水的冰点随着孔径的减小而降低。当胶凝孔水形成冰核的温度在-78℃ 以下时，由冰与过冷水的饱和蒸汽压差和过冷水之间的盐分浓度差引起水分迁移而形成渗透压。另外胶凝不断增大，形成更大膨胀压力，当混凝土受冻时，这两种压力会损伤混凝土内部微观结构，当经过反复多次的冻融循环以后，损伤逐步积累不断扩大。发展成互相连通的裂缝，使混凝土的强度逐步降低，最后甚至完全丧失。

三、混凝土缺陷检测

（一）声发射法。声发射法是利用材料或结构受力时发出瞬态振动现象的原理，在混凝土构件表面的不同部位上放置声传感器，并将传感器与信号放大器、信号调节器和磁带记录仪等组成测量系统。当混凝土构件受力产生的应变超过其弹性极限点时就会产生小振幅弹性波，波向构件表面传播，会被放置在构件表面上的传感器探测到，根据不同探测位置上的应力波到达时间差可以确定变形点的位置，即混凝土构件由于受力而发生损伤的位置。用声发射法可以检测结构遭受损伤的程度。但是，该方法只能在结构变形和应力增加时才能应用，在静荷载下不能单独测量混凝土的损伤或破坏。

（二）雷达法。雷达法是利用频率为100～1200MHz的电磁波扫描混凝土构件表面，当混凝土构件存在孔洞、裂缝、分层等缺陷时，雷达扫描波形图会发生改变，根据雷达扫描波形图，即可分析混凝土的缺陷。

（三）红外线热谱法。红外线热谱法又称红外扫描，是通过测量和记录混凝土结构热发射来分析判断混凝土构件缺陷的方法。当混凝土中存在裂缝或不连续时，扫描仪上将显示完好和有缺陷混凝土热发射的差异。

四、提高混凝土耐久性的措施

（一）预防钢筋的锈蚀。常用的方法有环氧涂层钢筋，采用静电喷涂环氧树脂粉末工艺在钢筋表面形成一定厚度的环氧树脂防腐涂层，这种钢筋保护层能长期保护钢筋使其免遭腐蚀。此外，在混凝土表面涂层也是简便有效的方法，但涂料应是耐碱、耐老化和与钢筋表面有良好附着性的材料。还可掺加高效减水剂，在保证混凝土拌和物所需流动性的同时，尽可能降低用水量，减小水灰比，使混凝土的总孔隙率，特别是毛细孔隙率大幅度降低。还可研究新技术，开发新产品，如耐锈钢筋、阻锈钢筋等。

（二）避免或减轻碱集料反应。混凝土碱集料反应危害很大，一旦发生很难修复。当混凝土使用有碱活性反应的骨料时，必须从配合比出发，严格控制混凝土中的总碱含量以保证混凝土的耐久性。此外，外加剂特别是早强剂带来高含量的碱，为预防碱集料反应，在设计上应对外掺剂的使用提出要求。 转贴于

（三）加强施工管理。严格控制施工配合比，搅拌必须均匀，振捣必须到位，要严格遵守养护制度，可以用表面养护剂来改善养护条件，提高保水性，加速表面硬化。混凝土构件的侵蚀病害都是从表面开始的，在混凝土终凝前做好原浆抹面压光，增强表面密实度，也可采用表面浸渍和表面涂覆的手段来降低混凝土表面渗透性。

（四）防止混凝土的冻融破坏。混凝土的组成、配合比、养护条件和密实度决定了其在饱水状态下抵抗冻融破坏的能力，目前只有加气混凝土才能有效提高混凝土的抗冻性。引气是提高混凝土抗冻性的主要参数。一般引气量4％-8％，同时，应避免采用吸水率较高的集料，加强排水以免混凝土结构被水饱和。在混凝土中掺加优质引气型高效减水剂，既能获得大量均匀分布的微小气泡，显著提高抗冻性，又能大幅度减小W／C，从而保证混凝土强度不降低，甚至有所提高。

（五）拌合及养护用水。混凝土拌合及养护用水，应考虑其对混凝土强度的影响。水灰比的大小很大程度影响混凝土强度值的大小。拌合水应检查其杂质情况，防止影响砂浆及混凝土生成时杂质影响其耐久性。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，除了对水泥石有腐蚀作用外，对钢筋的腐蚀也有影响，因此在腐蚀环境中的混凝土不宜采用海水拌制和养护。

（六）针对不同的腐蚀环境应设计不同的保护层厚度。如一类环境(室内正常环境)，设计使用年限为100年的结构混凝土应符合下列规定：混凝土保护层厚度应按规范的规定增加40％；当采取有效的表面防护措施时，混凝土保护层厚度可适当减少。混凝土结构及构件宜整体浇筑，不宜留施工缝。当必须有施工缝时，其位置及构造不得有损于结构的耐久性。

五、总结

混凝土结构的耐久性是一个涉及环境、材料、设计、施工等多种因素的复杂问题，要解决好这个问题需要进行多方面的工作。钢筋混凝土结构耐久性应由正确的结构设计、材料选择以及严格的施工质量来保证，同时应注意对其在使用阶段实行必要的管理和维护。只有这样，才能保证和提高混凝土结构的耐久性，才能保证我国建筑事业的可持续发展。

参考文献

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[2]尚勇，张凌云，朱德武. 路桥混凝土结构耐久性能主要病害研究[J]. 山东交通科技，2005，(02).

[3]刘海华，高速铁路混凝土结构耐久性措施探讨[J].铁道标准设计，2004，(05).

[4]叶国华，郑亚平. 浅谈混凝土结构的耐久性设计与施工[J]. 科技信息(科学教研)，2007，(20) .

[5]陈仲庆.提高混凝土耐久性的措施[J]. 科技资讯，2007，(14).

[6]马庆华，叶森，仝彩霞. 混凝土保护层质量对结构耐久性的影响分析[J]. 科技信息(学术版)，2006，(04).

混凝土结构设计总结篇4

【关键字】混凝土结构设计； 存在问题； 对策

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

混凝土结构具有整体性好、可模性好、耐久耐火以及造价低的优点，在我国的各项工程建设中被广泛的应用。近年来，随着混凝土材料的发展和结构设计水平的提高，混凝土结构应用跨度和高度都不断地增大。但同时，由于混凝土结构容易出现裂缝、修补困难以及受气候和季节限制的缺点，使混凝土结构在设计时容易出现一些问题。以下是对混凝土结构设计原则、存在问题以及相应对策的探讨。

一. 混凝土结构设计的原则

1.整体性

混凝土结构设计的整体性原则就是要把设计的建筑的各个组成部分作为一个整体，来研究它的构成、功能和发展规律，从整体与部分、部分与部分都是相互结合的关系中发现系统的特征及运动规律。

2.动态性

混凝土结构设计的动态性原则就是要对系统的内外联系、发展变化方向、趋势、动力、规律、活动的速度和方式等为对象进行探索，从而使建筑设计不但满足现在，还要兼顾未来，把握时代的发展方向。

3.结构性

建筑结构决定着建筑的性能，是性能的载体，性能还可以反作用与结构。建筑结构的各要素运动的稳定性及发展方向与结构密切相关，所以混凝土结构设计时，了解建筑结构以及结构的各要素尤为重要。

4.最优化性

建筑结构系统形成的过程也是差异整合的过程。差异的事物相互需要、支持与互补，为整合提供了前提和基础。混凝土结构设计就是通过对差异的整合使建筑的各个部分有机地组织在一起。

二. 混凝土结构设计中存在的问题及对策

1.基础设计

1.1无工程实地勘察报告或没有参考临近建筑物的地质勘察报告进行

建筑物的基础设计的流程包括勘察、设计以及施工。目前，在我国建筑物地基基础设计时存在地质勘探不全面、内容模糊或者没有参考临近建筑物的地质勘探报告进行的问题。地基基础是建筑质量的核心，影响带建筑安全质量及经济效益。若地基基础出现问题，造成的损失是无法估量的。

建筑地基基础设计必须要严格按照流程进行，设计单位要严格把关，杜绝无工程实地勘察报告而进行设计的情况出现。对于地质勘探报告不全面、内容模糊或者没有参考临近建筑物的，必须要求建设单位及勘探单位补勘或重新勘探。

1.2未说明±0．00标高与地质勘察报告中所示标高的关系

在混凝土结构设计中，一些工程设计仅交待±0．00的绝对标高或未交待±0．00标高，影响到底标高和持力层的确定，导致基础设计以及下卧层承载力不能准确地进验算。

设计单位在工程设计中，要注意若工程地质勘察报告中采用假定标高，在总说明或基础图中要说明建筑所定的±0．00与工程地质勘察报告中假定标高的数值关系；若当建筑总图和工程地质勘察报告均采用绝对标高时，就可以采用结构图纸上标注的±0．00的绝对标高值。

1.3柱下独立基础带梁板式的地下室底板设计中忽视建筑物的沉降而引起的附加应力

在建筑施工中，由于建筑物上部整体重力的沉降作用，地下室底板与柱下独立基础会产受到附加应力，从而发生沉降变形。设计人员在设计时很容易忽视附加应力，结果导致底板开裂，造成地下室建筑的安全隐患，还会影响地基的稳定性。

针对此类问题，设计人员在对建筑物的混凝土结构设计中，要考虑工程总沉降力的大小，而在地下室底板与持力层之间采取处理措施，若工程的沉降量较小，可采用褥垫的方法，来防止开裂，养护地基。

1.4未进行地基变形的验算或者验算的结果不符合要求

混凝土结构设计中，一些设计人员并未按照规定对地基变形进行演算或演算不符合要求，结果造成地基基础的安全隐患。

按照规定，甲级、乙级的建筑物设计，应按地基变形设计；丙级的建筑物设计，若采用地基处理，处理前按照《建筑地基基础设计规范》的规定进行；地基处理后仍要做变形验算。设计人员必须要认识到地基变形的危害性以及地基演算的重要性，严格按照规定进行地基变形演算。

2.上部结构设计

框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、框支剪力墙结构是混凝土结构设计中上部结构使用最多的形式。但这些结构量大面广，比较容易出现配筋不足、超配筋等情况。

2.1框架柱

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、短柱以及超短柱的剪跨比，或对短柱进行强代换，结果导致无法满足计算结果及配筋率不足的问题。

角柱是指两个方向与框架梁相连的框架住，计算时要进行自行定义，短柱是指剪跨比不大于2，以及因填充墙设置或楼梯平台梁、雨篷梁的设置形成柱净高与其界面高度之不大于4的框架柱。对于短柱而言，箍筋的间距应小于等于100 mm，箍筋体积的配筋率大于1.2％。对于剪跨比不大于2的框架柱，程序能自行判定，不能直接进行强代换，不同强度级别的箍筋均应满足计算结果。超短柱是指剪跨比小于1.5或柱净高与柱截面高度之比小于3的框架柱。设计人员在建筑混土结构设计中，要避免超短柱的出现。若无法避免，则要采取控制轴压比、添加芯柱等措施。

2.2框架梁

设计人员在混凝土结构框架梁设计绘图时，如果没有按计算结果将配筋分别原位标注在支座两侧以及跨中配筋与支座配筋之比小于0.3或0.5，而导致实际配筋比大于计算结果，违反了相关标准。在设计时，要引起足够的重视，避免此类问题的出现。

2.3连梁

连梁，就是连接两片剪力墙,当遇到中震或大震时,它会首先开裂,起到耗能作用,从而使建筑物保持一定延性的梁，连梁在框架结构设计中尤为重要。但一些设计人员在设计混凝土结构时，并未认识到连梁的重要性，甚至盲目地增大它抗弯的能力或在连梁上搭框架梁，严重影响了建筑物的抗震性能。设计人员要对连梁的作用给予足够的重视，设计时确保连梁的延性，从而在地震中不被首先破坏。

2.4框支剪力墙

混凝土结构设计中，很容易出现框支剪力墙布置不均匀，出现单肢钢度过大的剪力墙，一旦破坏，则会造成严重的后果。设计人员要注意框支剪力墙的设计中，框支梁、框支柱纵筋的各项系数都应满足有关规定的要求，并且要确保布置均匀。

【总结】

混凝土结构的质量关系到建筑的安全性能，在设计时必须要引起足够的重视，设计单位要加强监管，确保设计方案严格按照规范进行，以确保工程质量。

【参考文献】

[1]. 王飞. 温小峰，混凝土结构设计中的常见问题及解决方法[J]，2012（3）；

[2]. 刘雅丽. 周小可，混凝土结构设计中的若干问题[J]，2011,29（6）；

[3]. 安景超. 混凝土结构设计常见问题分析[J]. 城市建设理论研究（电子版），2012（11）；

[4]. 高友香. 关于混凝土结构设计中的相关问题浅析[J]. 商品与质量：建筑与发展，2012（3）；

[5]. 马成刚. 混凝土结构设计相关问题的探讨[J]. 中国科技博览，2011（1）.

混凝土结构设计总结篇5

【关键词】建筑施工；大体积混凝土；裂缝；施工技术

0.前言

在建筑工程施工中，由于大体积混凝土开裂后的裂变状态与常规体积混凝土裂缝差异较大，严重影响混凝土的抗渗透性能，且混凝土开裂渗透后可能会造成混凝土的裂变加速而造成严重的质量、安全事故。由于混凝土的裂缝一般发生在初凝阶段，因此，我们在探讨裂缝产生的原因的同时重视预防措施的作用，采取切实可行的施工技术措施来控制大体积混凝土裂缝的发生。

1.大体积混凝土裂缝产生原因分析

混凝土初凝过程中水化热所产生的温度变化和混凝土收缩的共同作用产生温度应力和收缩应力是大体积混凝土结构开裂的主要因素，混凝土“内热外冷”极易产生裂缝。

混凝土硬化过程中收缩产生裂缝也是大体积混凝土开裂的主要因素，经过实际施工经验总结发现，在设计配合比中时，混凝土中的用水量和水泥用量越高，该种配合比的混凝土的收缩就越大。

在施工组织时或混凝土拌合站，采购的水泥成分不符合要求或水泥安定性不合格是大体积混凝土裂缝产生的常见因素。

施工队伍专业化程度不够，施工作业程序不规范、施工技术措施不适当等是大体积混凝土开裂的经常发生的主要原因之一。

大体积混凝土施工特点方面的原因：大体积混凝土结构钢筋密、由于体积过大，混凝土一次浇注量大、施工时间长、施工工艺要求高、受环境影响大，工程实践证明，大体积混凝土施工难度比较大，混凝土产生裂缝的机率较多。

基础沉陷或不均匀沉降产生裂缝：沉陷裂缝的产生是由于结构地基土质不匀、松软，或回填土不实或浸水而造成不均匀沉降所致，或者因为模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动等导致混凝土出现沉陷裂缝，特别是在冬季，模板支撑在冻土上，冻土化冻后产生不均匀沉降，致使混凝土结构产生裂缝。

2.无缝施工方案设计过程(以大体积地下室混凝土底板、墙板、顶板施工为例)

大体积混凝土无缝施工设计原理：

目前大体积混凝土结构施工无缝设计是以掺加ZY膨胀剂的补偿收缩混凝土为基本材料，以设置加强带取代后浇带，达到连续浇筑超长大体积混凝土结构的施工技术。

根据混凝土结构无缝设计的要求，在施工方案设计时，将地下室混凝土底板、墙板及顶板进行分块设计以形成多个施工浇筑的单元，每个施工块中均设置有加强带。混凝土墙板、顶板的分块与底板的分块相对应设置后浇带和加强带。

膨胀加强带宽设置要根据拟浇注的大体积混凝土的实际工程特点合理设置，边缘每侧设密孔铁丝网并用钢筋加固定位，以防止加强带外混凝土流人加强带内。

大体积混凝土浇筑施工时应先浇带外混凝土，当施工浇注到加强带时改用掺量ZY膨胀剂混凝土施工。考虑到外加剂膨胀作用会使混凝土强度降低，所以应该对膨胀加强带的混凝土强度等级进行适当的提高，并加大膨胀剂用量，用这样的方法循环施工达到超长无缝结构混凝土的目的。

补偿收缩混凝土设计。根据《混凝土外加剂应用技术规范》的规定进行对掺加ZY的试件的限制膨胀率进行试验，设计并验证补偿收缩混凝土试件的微膨胀性。大体积混凝土配合比的设计。水泥采用优质的42.5Mpa普通硅酸盐水泥。

细骨料选用中砂，细度模数Mx＝2.6～2.8，表现密度2．64克／立方厘米，松散密度1410千克／立方米，紧密密度1550千克／立方米，含泥量≤3％。粗骨料为碎石，粒径为5～31.5mm连续级配，压碎指标8％ ～9.8％ ，含泥量≤3％ 。膨胀剂选用行业内知名公司生产的性能稳定的ZY膨胀剂。减水剂选用大中厂家生产的优质Ⅱ级粉煤灰。

混凝土配合比设计需要保证混凝土的泵送性能，经现场实际经验总结，管道出口处坍落度应在140～160mm之间，试块强度满足设计及规范要求。

大体积混凝土实验室设计。根据多个项目的施工经验总结，考虑混凝土在输送管道中的坍落度损失，坍落度值设计值为200～220mm，输送管道出口坍落度实际值为140～160mm，试配的每立方米混凝土材料用量如表1：(以C30、C40 为例，单位为Kg)

表1

大体积混凝土施工配合根据表l调整如下:

表2

3.施工方案及控制措施

3.1后掺少量减水剂的预备措施

如混凝土浇筑施工在高温季节，易造成混凝土坍落度损失加大，或者由于混凝土运输途中延时等问题，使浇捣速度减缓，延误了混凝土的入模时间，致使不能满足泵送要求，此时应严禁加入生水，而应采取二次掺少量的FDN21减水剂的后掺法，补偿和恢复混凝土的坍落度损失。在配合比中FDN21减水剂量为0.8％，一般该减水剂的掺量最高为l％，在后掺减水剂时只考虑在0.2％ 以内。凡后掺减水剂的运输车应快速搅拌40转以上。

3.2地下室墙体混凝土配合比及浇筑的措施

墙板混凝土配合比设计试配时，采取降低水灰比的措施以减小混凝土的收缩。底板与墙板同为C30P12，如底板的水灰比为0.47，则墙板的水灰比为0.41，混凝土的坍落度指标底板为18～20厘米，墙板坍落度指标控制在14～16厘米。

混凝土浇筑阶段，采用二次振捣的工艺，即在混凝土初凝前进行二次振捣。避免混凝土因沉降收缩而引起裂缝。

3.3地下室顶板的混凝土浇筑的控制

按照长无缝混凝土的施工方案，地下室顶板的浇筑顺序是浇筑完地下一层墙板至地下室顶板梁下口后进行地下室顶板的混凝土浇筑。在顶板的浇筑过程中主要是要控制好早期裂缝的产生，从混凝土收缩裂缝的形成时间看，裂缝往往发生在混凝土初凝到终凝这段时间内，故在施工中，将顶板二次或三次搓平、抹压，特别是初凝抹压作为控制早期收缩裂缝的一项重要控制措施，这对于控制早期裂缝是起到了至关重要的作用。

4.细部加强处理

因一般情况下外墙与边柱的配筋率不同，收缩也不相同，其连接处应根据规范和构造要求设置水平增强钢筋，防止因应力集中发生纵向裂缝。由于底板双向配筋锚人基础梁二排主筋之间，使底板与柱节点处板面混凝土保护层可能过大，故在柱边1米范围设置双向钢筋网片，防止板面出现裂缝。

外墙模板施工的对拉螺杆突出部分割掉后，用ZY掺量为10％的1：2水泥砂浆封堵；相关安装专业的各种穿外墙管道处孔洞用ZY掺量为10％ 的1：2水泥砂浆封堵，必要时做细部防水处理。

5.混凝土的养护

地下室底板、墙板、顶板全部采用了掺加ZY膨胀剂的混凝土

按照养护制度，在混凝土抹压后，能上人时即铺上麻袋片或草席，用水浇湿保养，混凝土硬化3～4小时后，底板与顶板均筑堰蓄水3～5厘米进行养护，墙板采取不问断淋水保温，采用这些养护方法不得少于14天，墙板侧模的拆除也不少于7天。以上养护措施的实施对地下室应用超长无缝结构的成功起到了非常重要的作用。

6.结语

混凝土结构设计总结篇6

【关键词】水工；混凝土结构；耐久性；研究；使用寿命；

1、引言

现阶段，随着混凝土在工程方面的广泛应用，混凝土结构耐久性成为人们关注的重点。混凝土结构耐久性和其使用寿命之间存在一定的关系，可以理解为在设计使用期限内混凝土结构保持正常功能的一种能力，这种能力涵盖了结构安全性和结构适用性以及结构的其他功能。目前而言，我国对于水工混凝土结构的耐久性能研究还比较少，本文对有关水工混凝土结构耐久性进行分析和研究，不足之处，敬请指正。

2、混凝土结构耐久性概述

混凝土结构耐久性，具体而言是指结构在一定的使用环境中，对于物理、化学以及其他导致结构材料的性能产生各种不利的影响的抵抗能力。耐久性能好的混凝土结构长时间暴露在使用环境中，具备一定的维持原本形状、使用质量的能力。换言之，耐久性和使用寿命有重要关系，耐久性好，则使用寿命长。对永久性水工建筑物进行设计时，结构耐久性是要保证的重要功能，水工混凝土结构设计过程中结构在正常使用条件下，会随着时间的推移达到预定的功能。正常而言，水工混凝土结构使用寿命要超过五十年。然而数据调查发现，由于材料问题而导致结构失效从而引发安全事故频频发生，水工混凝土耐久性成为人们关注的重点。

3、水工混凝土结构耐久性失效原因分析

总结分析发现，导致水工混凝土结构耐久性失效的原因有两种，包括内因和外因。其中内因是指结构在运行过程中由于材料物理、化学、力学等性能变化而产生问题，包括混凝土强度、保护层厚度、结构缺陷、水泥标号、骨料活性等；外因是指附近环境产生的影响，具体包括环境温度、湿度、二氧化碳含量、侵蚀性介质等。实际上，耐久性差一般是内因和外因结合在一起产生的结果，当然结构缺陷、设计不当、施工不良以及维修不当也是重要原因。具体而言，耐久性失效原因包括以下几个方面：

3.1 混凝土低强度风化

水利工程中大多数混凝土结构在较长一段时间内都是室外环境，混凝土因为风化作用而造成强度下降，甚至会影响到后期使用性能。

3.2 碱-骨料反应

碱-骨料反应是由于混凝土微孔中水泥等可溶性碱溶液和骨料之间发生的一种反应，而导致界面上生成一种体积膨胀的晶体，从而造成混凝土的体积变大，甚至会产生胀裂破坏的情况。实际上，碱-骨料反应可以细分为碱-硅酸反应和碱-碳酸盐反应，前者生成的是碱硅酸盐凝胶，后者是碱和骨料中微晶体白云石产生反应，而在附近洁净生长，导致骨料膨胀开来。

3.3 渗漏溶蚀

水工混凝土结构长期处于渗透压力的作用下，而产生渗透通道，或者是产生裂缝溶出蚀，从而导致混凝土使用寿命下降。

3.4 冻融破坏

混凝土在寒冷地区会因为水化结硬而导致其内部产生孔隙，孔隙中水分冻结成冰而使其体积变大，从而产生结构损伤，如果混凝土孔隙溶液中含有氯离子，那么冻融破坏程度将加大。

3.5水质侵蚀

水工混凝土结构不可避免要和水荷载发生接触，如果水质被污染则会对混凝土产生侵蚀作用。

3.6 冲刷磨损和空蚀

水流动的速度比较快会对混凝土结构产生冲刷磨损，亦或者因为结构表面不太平整，在混凝土表面产生真空，导致混凝土剥落的情况。

3.7混凝土碳化和钢筋锈蚀

混凝土碳化和钢筋锈蚀是影响结构耐久性的重要因素，主要是因为混凝土发生碳化，以及其中的氯离子等介质而对钢筋产生影响。

3.8 裂缝和止水失效

混凝土抗拉强度不足，荷载作用过程中受弯构件产生裂缝；湿度变化，养护不当等，都会产生混凝土裂缝，继而使得结构耐久性失效。

4、提高水工混凝土结构耐久性的对策

（1）把好材料关，注意施工质量控制，比如说使用环境中有硫酸盐侵蚀，最好选择抗硫酸盐水泥；如果抗冻要求则尽量选择大坝水泥和硅酸盐水泥，适当添加引气剂；如果是水位频繁变化的混凝土则切忌使用火山灰硅酸盐水泥。骨料要对杂质含量进行适当控制，尤其是要防止碱-骨料反应的产生。施工质量控制中尤其要注意混凝土级配、运输、振捣、养护等过程中遵循相关施工标准和规范。

（2）注意混凝土最低强度级别，要符合相关规范；混凝土最大水灰比方面，小于0.3则钢筋产生锈蚀的可能性降低；混凝土最小水泥用量要高出规范中标准值；混凝土抗渗性方面，混凝土密实程度和水灰比有直接关系，混凝土抗渗性的提高可以采用添加加气剂、减水剂的方法；混凝土抗冻等级方面要按照规范要求中冻融循环次数、水分饱和度等对水泥、掺合料进行选择，针对于暴露在侵蚀性介质中的结构，尽量选择抗侵蚀性的水泥，比如抗硫酸盐水泥等；钢筋混凝土保护层要具备一定厚度，确保浇捣密实，养护得当；结构配筋和型式方面，设计过程中要有利于排水，防止水气凝聚。

（3）综合考虑混凝土体积收缩产生的影响，针对于顶部有拉杆设计的混凝土U型渡槽，槽壳内产生横向内力，正常而言要考虑两个方面：一是因为混凝土体积收缩而产生的结构多余内力；二是因为设计荷载作用而产生的结构内力。二者结合在一起综合考虑，为结构配筋提供理论依据。

（4）混凝土结构耐久性的提高，最关键还是要建立和完善相关规范和管理制度的落实，现阶段在水利工程设计及施工过程中，往往忽略了混凝土强度，然而工程实践证明，强度和耐久性并非存在直接关系，强度符合标准，然而却未必抗冻，也未必耐侵蚀。所以在设计及施工规范中要完善和耐久性有关的条款。截止到目前水利水电部门也未建立完整而又系统的水质侵蚀规程，也没有抗空蚀、抗钢筋锈蚀的规章制度，所以设计部门、施工单位等对于水工混凝土结构耐久性的提高没有规章制度可以遵循。

5、结语

综上所述，随着社会经济的发展，水利水电工程的规模逐渐增大，人们对于水工混凝土结构耐久性也有了新的认识。但是我国幅员辽阔，各地水利水电工程面临的使用环境不一样，因此水工混凝土结构耐久性的要求也存在差异，因此要总结相关经验，加强混凝土结构耐久性研究工作，本文对有关水工混凝土结构耐久性进行研究和探讨，以期对于水工建筑物耐久性能的提升，起到一定的促进作用。

参考文献

[1] 张琳琳，顾冲时，王嘉琪.重大水工混凝土结构健康综合诊断结构体系研究[J].红水河. 2003（04）

[2] 杨道富.水工混凝土结构病害机理评估体系研究[J].人民黄河. 2004（09）

[3] 郑永杰，辛宝美，蒋殿顺.水工混凝土结构裂缝成因预防和处理的一般方法[J].内蒙古水利. 2005（02）

[4] 李雪红，叶燕华.水工混凝土结构裂缝主要成因挖掘的粗集方法[J].东南大学学报（自然科学版）. 2006（S2）

[5] 许涛，侯建国，安旭文.关于《水工混凝土结构设计规范》轴心受压和小偏压构件相关问题的探讨[J]. 武汉大学学报（工学版）. 2008（S1）

混凝土结构设计总结篇7

【关键词】地铁；混凝土；开裂；防治

1引言

地铁是人类利用地下空间的一种有效形式。地铁工程属大体积地下工程，技术复杂，投资巨大，百年大计，混凝土除强度等级要满足结构要求外，还必须考虑混凝土，结构的耐久性和可靠性，渗漏就是一个重要的控制环节。如何防治地铁工程渗漏已成为科研、设计、施工单位研究的重要课题。从现浇混凝土结构渗漏机理来分析：主要原因是由于混凝土自身的孔隙、裂缝、施工缝造成的，而裂缝的危害最大，因此，对混凝土结构的开裂原因及防治措施的研究就成为一个重要课题。

2地铁工程混凝土裂缝成因机理分析

据国内研究资料，严格意义上的混凝土裂缝包括微观裂缝和宏观裂缝。观裂缝是混凝土在硬结过程中形成的微观裂缝与微孔，可分为砂浆裂缝、黏结裂缝和骨料裂缝。混凝土未受力之前，微观裂缝主要是前两种。混凝土受力后，微观裂缝与微孔逐渐连通，形成宏观裂缝。从裂缝尺寸上讲，宽度小于0.05mm的裂缝称为微观裂缝，大于0.05mm的裂缝称为宏观裂缝。而据国内试验资料[3]，裂缝宽度小于0.1mm时具有自愈、自封现象，当裂缝宽度在0.1mm～0.2mm之间时混凝土结构虽无自封现象，但却有自愈现象。故从防渗角度而言，控制宏观裂缝的产生就成为地铁抗裂防渗的关键所在。

地铁工程混凝土与其它混凝土结构一样，宏观裂缝是在两类荷载作用下产生并扩展的。一类是由静荷载、动荷载与结构次应力组成的荷载，另一类是由温度、胀缩、不均匀沉降等因素产生的荷载。这两种荷载引起裂缝的机理是有区别的，区别在于后者产生裂缝的起因是结构首先要求变形，当变形得不到满足才引起应力，而且应力尚与结构的刚度大小相关，只有当应力超过一定数值才引起裂缝。另外，二者对地铁工程混凝土的开裂与渗漏的影响也不同。国内资料统计[4]表明：由外部荷载引起的裂缝约占15%。而由变形荷载引起的裂缝约占85%，所以，研究和解决由变形荷载引起的裂缝是解决地铁工程渗漏问题的重点。

3地铁工程混凝土开裂影响因素

总的来说，地铁工程混凝土开裂是十分复杂的系统性问题，影响开裂的因素很多，主要有四个方面：材料选择、结构设计、施工技术、环境条件。由于地铁工程混凝土属于大体积混凝土，所以环境条件对地铁混凝土开裂影响是大，尤其是温度与湿度两个环境因素。

3.1材料选择

混凝土原材料质量不良或配合比设计不当，可以引起地铁工程混凝土的开裂与渗漏。从混凝土原材料来看，水泥安定性不合格，砂石中含泥量或石粉含量过大，使用反应性骨料或风化岩，使用水化热过高的水泥等都可能引起混凝土开裂。混凝土本身不均匀也会导致其产生变形，砂浆过多会使其产生较大收缩，在水化硬化过程中产生局部的约束效应，当该应力大于混凝土的抗拉强度时，便会导致宏观裂缝的出现与扩展。

3.2结构设计

地铁结构设计一般包括结构选型、荷载计算、基坑围护结构设计、内衬设计、结构楼板和梁的设计、抗浮设计等[4]。其中结构选型包括选择浅埋式矩形箱式结构还是深埋式圆形隧道式结构等，其它几个方面的结构设计主要是估算各种荷载的大小并对各主要构件作强度与抗裂的设计。但如果选型不当或估算荷载与真实情况有较大的偏差，都会造成在选用混凝土等级和配筋设计方面出现失误，造成地铁混凝土抗裂性能不足而出现渗漏。

3.3施工技术

从我国目前研究实践的现状来看，在施工技术方面影响混凝土开裂的环节主要有混凝土的拌制、振捣、运输、浇筑、养护，还有施工缝、变形缝、伸缩缝的设置，以及泄压装置的处理等方面。具休来讲，混凝土的拌制、振捣等方面是为了改善混凝土本身的物理性质，尤其是增加其密实性，减少内部微裂缝与微孔洞，从而大大降低宏观裂缝的形成机率。施工缝等人工缝的设置主要是体现“放”的防裂抗渗原则，实质上是为了尽量降低由温度、胀缩、不均匀沉降等因素产生的第二类荷载对大体积混凝土开裂的影响。而一些泄压措施则体现了“排”的防裂抗渗原则，尤其是对于地下水压大，涌水量多的特殊环境，一般通过桩间埋设泄压管或在底板下设置排水盲沟，以静力释放地下水的浮力，这些泄压措施可使主体结构减少承受的水压，而降低混凝土结构开裂的可能性。凝土顶板两面的温度场与湿度场都有很大的差异，另外地铁在采用单侧墙结构时，其两面的温度场与湿度场也有很大的差异。由于地铁结构采用的是大体积混凝土，在凝结和硬化过程中，会释放出大量的热。在外界的温度、湿度场的差异与混凝土自身产生的热量场的共同作用下，地铁混凝土将受到第二类荷载的作用，使变形超过混凝土的极限拉伸值而产生裂缝。地铁结构属于超静定结构，在其基础为软土地基时，会因基础的不均匀沉降而使结构受到强迫变形，而使结构开裂。

4我国地铁混凝土开裂实例总结

笔者对我国地铁工程混凝土结构开裂工程实例作了总结，得出地铁混凝土开裂具有以下特点：

引起渗漏的宏观裂缝主要集中在顶板与侧墙，且顶板多于侧墙，底板开裂最少。温度高时浇筑的混凝土出现宏观裂缝的机率高于温度低时浇筑的混凝土，冬季施工出现宏观裂缝的机率高于夏季。水泥用量过大时混凝土宏观裂缝出现较多。围护结构与主体没有分开的易产生宏观裂缝。在同样施工环境下，对于区间隧道，矿山法施工段出现宏观裂缝较多，盾构和明挖段相对较少。

5地铁工程混凝土开裂综合防治

国内对如何控制地铁工程混凝土裂缝已经作了大量的研究，但缺乏一套较为全面的控制措施。笔者在目前研究的基础上，提出一套从材料、施工和结构设计三方面出发的裂缝控制措施。

5.1材料

在材料方面，应从水泥、砂石和外加剂和掺和料四个环节对裂缝进行控制。

5.1.1水泥

在水泥的选材环节上，主要从水泥品种的选择、水泥用量的确定以及水泥技术指标的要求等方面进行控制。在选择水泥品种时，应尽可能优先采用水化热低、大厂旋窑生产的优质水泥，且不宜使用早强水泥。在满足混凝土的强度和抗渗性条件下，尽量减少水泥用量是防止混凝土开裂的一条重要措施。对水泥技术指标的要求，在细度上，要求水泥不宜过细，比表面积控制在4000cm2/g为宜。此外还应控制对体积安定性有较大影响的游离石灰、三氧化硫和游离氧化镁的含量，以及水化速度快，水化热高，需水量大，体积收缩大的铝酸三钙(规范规定不超过8%)，而且还要严格控制水泥中含碱量（以Na2O计）不应大于0.6%。

混凝土结构设计总结篇8

关键词：钢筋混凝土；结构设计；优化

前言

简言之，和其他材料相比，钢筋混凝土具有较强的优势，所以在建筑工程中广泛应用。钢筋混凝土的优势不仅体现原材料上，还体现在设计方法、施工技术，制各工艺等方面。综合其优势分析，使得钢筋混凝土在结构建筑材料领域扮演的角色越来越重要。

一、钢筋混凝土建筑结构设计的现状

20世纪后期以后，在建筑工程行业，由于钢材料的不断提高，钢筋混凝土组合结构得到了发展，建筑造型和功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，都在结构设计中遇到乐各种难题。因此作为一个结构设计人员需要在遵循各种规范的条件下大胆灵活的解决这些问题。在实际设计过程中对于各结构设计人员经常遇到的这些问题，每个人的理解不同，就可能对整个设计带来相当大的区别。因此在规范条文中没有具体规定，往往容易被忽视，给工程质量留下巨大的隐患。

二、钢筋混凝土结构设计的优化措施

钢筋混凝土结构设计优化是在保证建筑使用功能和总体效果的前提下，通过结构体系的合理选择、结构布置的科学优化、结构受力的详细计算分析等，使整个钢筋混凝土结构既安全可靠，又经济合理。优化设计后的建筑结构，既满足结构设计规范要求，又使结构各构件之间达到最佳比例关系，以提高结构整体的抗震、抗风、防火等性能。根据笔者的总结归纳，钢筋混凝土结构设计优化可从五个方面来开展。

1.结构计算方法的优化

钢筋混凝土结构计算分析方法是结构设计优化的关键。首先是对结构体系选择的优化，主要是确定经济合理的结构型式、柱网尺寸和剪力墙布置等；其次是对结构构件进行优化，在已确定结构体系和结构布置的前提下，确定经济合理的构件截面尺寸、混凝土强度等级、钢筋强度等级和配筋量。在传统设计中，结构体系的确定和构件截面尺寸是凭经验假定的，然后进行分析计算，校核是否满足规范要求，是一种被动的设计方法。优化设计也需要先进行假设，但假设目的不一样，所采用的分析方法也不同，优化设计在初始假设后，需按一定的方法通过多次分析和调整，从而获得最优的设计方案。在传统设计中，构件尺寸一般先按经验确定，然后进行强度验算。在优化设计时，应对不同构件布置方式和不同截面尺寸进行配筋计算，并作经济比较，以确定最优构件布置方式和截面尺寸。如抗震等级为三级的较大跨度的梁，支座配筋较大且采用大直径钢筋时，梁面通长钢筋可采用小直径通长钢筋如2根12，与支座钢筋搭接或焊接，以减少钢筋量节约成本。

2.结构设计规范的理解

钢筋混凝土结构优化设计须深入地掌握相关结构设计规范，理解规范实质，并注意规范的适用范围和规范使用的配套性。按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）进行桩基设计时，必须注意所采用规范与参数取值的匹配性。在计算桩数时，荷载效应采用标准组合，对应的抗力采用单桩承载力特征值；在确定承台高度及配筋，验算材料强度时，荷载效应取基本组合，采用相应的分项系数，对应的抗力计算采用材料强度设计值。抗震墙分加强部位和非加强部位，边缘构件分约束边缘构件和构造边缘构件，这两种边缘构件的配筋相差很大，应分别按不同的构造要求进行配筋。设计优化前必须透彻地理解概念，勿盲目提高标准，以免造成设计浪费。

3.设计参数取值的优化

为取得良好的优化效果，在设计参数取值上要进行优化。对毛坯房，要根据各地具体情况和房屋设计标准，合理考虑各功能空间的二次装修荷载。在计算墙体荷载时，应考虑实际墙体高度、长度和开洞影响，墙体高度的取值应扣除钢筋混凝土梁板的高度，墙体长度的取值应扣除钢筋混凝土墙柱的长度，并应扣除洞口面积。消防车等荷载宜按等效荷载取值。楼面活荷载按实际使用功能合理取值，并按规范规定考虑楼面活荷载的折减。正确取用抗震设防烈度、场地类别，合理确定风荷载标准值和风载体型系数，必要时可根据风洞试验确定风载体型系数。根据不同荷载组合和不同计算内容选用荷载分项系数。在进行基础设计时，当上部结构传给基础的荷载为设计值时，应将设计值转换成标准值。

4.高性价比材料的选用

钢筋的选用。在选用钢筋强度等级时，应尽可能采用性价比高的高强度钢筋。对于配筋按强度控制的构件，应优先选用HRB400钢筋。对于按最小配筋率控制配筋的受弯构件，在现版GB50010-2010#混凝土结构设计规范$出台前大家的认知是，当混凝土强度等级大于C30时，采用 HRB400比HPB235 可降低20%用钢量；当混凝土强度等级等于C30时，采用HRB400比HPB235可降低7.5%用钢量；当混凝土强度等级小于C30时，采用HRB400与HPB235的用钢量相同。故对于按最小配筋率控制配筋的受弯构件，当混凝土强度等级大于C30时，应优先采用HRB400钢筋，而当混凝土强度等级小于C30时，宜采用价格较低的 HRB335或HPB235钢筋。现版GB50010-2010《混凝土结构设计规范》在第8.5.1条注解的第二条明确：板内受弯构件（不包括悬臂板）的受拉钢筋，当采用强度等级400MPa、500MPa的钢筋时，其最小配筋百分率允许采用0.15和 45ft/f y中的较大值，比起原规范的0.20和45ft/f y中的较大值，采用HRB400钢筋在采用C30混凝土时的最小配筋率约为0.18，在采用C25混凝土时的最小配筋率约为0.16，远小于采用 HRB235的0.2和45ft/f y中的较大值。由新规范的条文可以看出国家开始提倡采用高强度的钢筋，推广HRB400、HRB500作为主导钢筋。

混凝土的选用。常用强度等级的混凝土强度每提高一级，单价提高5%-18%；混凝土强度对柱及剪力墙轴压比的影响很明显，应优先使用高强度等级的混凝土；对梁来说，混凝土的强度等级对梁的承载力变化不大，应使用低强度等级混凝土；对板来说，虽然提高强度等级对承载力有提高，但强度等级提高后最小配筋率相应增大，楼板开裂的几率也增大，所以板应使用低强度等级的混凝土。

目前设计机构中对混凝土强度等级确定有一种认识：墙柱与梁板强度等级相差在两级以内；关于这一条在旧版规范中有，新版规范中已经去掉了，所以当墙柱混凝土强度等级很高时，梁板混凝土强度等级可以不跟随墙柱变化；但是在施工中要采取严格措施：控制梁柱节点区为高强度等级，保证高低强度等级交界区的混凝土密实性。

实际工程中混凝土强度等级的选择应该注意以下几点：①普通的结构梁板一般宜选用C251C30；②剪力墙、柱混凝土强度等级按轴压比控制，宜选用较高强度等级混凝土，并使轴压比尽量接近规定上限，同时又要使绝大部分竖向构件为构造配筋；③高层建筑墙、柱混凝土强度等级应分段选用不同强度等级。

结语

综上可知，建筑工程的结构优化是一个复杂切急需解决的的难题，结构优化带来的经济效益也是巨大的，因此，上文主要研究了钢筋混凝土结构优化设计。

参考文献：

[1]GB50010-2002混凝土结构设计规范[S].