混凝土结构设计范文

混凝土结构设计篇1

关键词：航站楼；混凝土结构设计；有粘结预应力；无粘结预应力

中图分类号：TV331文献标识码： A

一、工程概况

某机场新航站楼由主楼、指廊和连廊三部分组成，地下1层、地上3层，总建筑面积约15万m2。其中:主楼长315m，宽8519~9715m，划分为C1~C3段；A指廊和B指廊的长度均为25618m，宽度均为38m，划分为A1，A2，B1，B2段；连廊长5413m，宽26m，划分为A3，B3段。

图1 主楼剖面图

二、结构体系及特点

新航站楼的主体结构为混凝土-预应力混凝土-钢拱架组合框排架结构，其中:框架柱为普通混凝土结构；框架主、次梁为有粘结预应力混凝土结构；各层顶板为无粘结预应力混凝土结构；屋盖为三角形截面钢拱架结构。主楼的基本柱网为15m@11m和15m@19m，其地下室顶板的315m@9715m超大平面内未设温度变形缝，地上各层顶板沿纵向设置2道温度变形缝，将平面分成3段，各段的纵向边缘处均为7145m跨的悬挑梁、板。指廊的基本柱网为12m@8m和12m@1615m。连廊的基本柱网为(11~1315)m@(11~15)m。

综上所述，工程的结构体系具有大空间、大跨度、相邻变跨度、大跨度悬挑和超大平面未设温度变形缝等特点。此外，为了满足建筑使用功能的要求，需要在室内净高受到严格限制的条件下，在楼盖下方吊挂各种重型设备和密集管线。因此，如何较好地解决结构构件在上述条件下的抗裂和抗变形等是设计的重点。

三、结构计算及分析

(一)结构计算参数

1)结构设计参数。本工程设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，地基基础设计等级为乙级。按照乙类建筑进行设计，框架抗震等级二级，抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第一组，场地类别Ⅲ类。基本风压0.55kN/m2，地面粗糙度B类。基本雪压0.25kN/m2。

2)荷载与作用。包括楼面及屋面恒载、活载以及风载、雪载、地震作用。钢结构屋面永久荷载:1.0kN/m2，屋面活载:0.50kN/m2。混凝土楼面永久荷载按照实际考虑；楼面活载:3.5kN/m2(候机大厅、商店、走廊、楼梯)、2.0kN/m2(办公)、3.5kN/m2(餐厅)、2.5kN/m2(卫生间)。地震作用:按振型分解反应谱法进行计算。

3)荷载组合。按国家相关规范进行。

(二)结构计算方法

航站楼大厅和两侧指廊间设有伸缩缝，构件之间没有连接，独立形成三个结构单体。计算时分别建模分析。大厅和指廊结构均采用MidasGen结构分析软件进行线弹性三维空间整体模型分析。由于航站楼下部为混凝土结构，上部为钢结构，属于两种不同材料的组合结构类型。结构分析时，采用Midas中组阻尼的概念，对该组合结构进行分析计算。

(三)计算结果及分析

由于三个单元类似，本文仅给出大厅的计算分析过程及结果。大厅整体结构的周期如图1所示。大厅1层混凝土部分的位移比及位移角如表1所示，均满足规范要求。

1)按(1/10~1/15)l和(1/15~1/20)l的经验公式初估框架主、次梁的截面高度(l为梁跨度)，选择适当高

宽比初估框架梁截面，并建立结构计算分析模型。

2)按非预应力矩形截面框架梁计算正常使用极限状态和承载力极限状态下的控制内力，在不出现超筋

的条件下调整和确定梁的截面尺寸。

3)按预应力T形截面框架梁计算正常使用极限状态和承载力极限状态下的控制内力，并初估框架梁中

预应力筋和非预应力筋的配筋量。

4)验算预应力梁的相关指标(承载力、挠度、裂缝宽度和配筋率)并调整预应力筋和非预应力筋的配筋量比例，直至满足设计规范的相关要求。

5)根据计算确定的框架梁截面和配筋量，验算施工期间预应力框架梁的反拱情况，并调整至满足设计规范中的相关要求。

四、结构设计

(一)混凝土概况

航站楼1层为现浇混凝土框架结构，由于总长度为352m，因此，航站楼各段之间以变形缝分开，变形缝处双柱间距2.0m。各段结构特征分述如下:A段主体为1层现浇混凝土框架结构。平面尺寸27.00m×84.00m，基本柱网13.50m×12.00m，混凝土结构标高为6.035m，为后张有粘结预应力混凝土主次梁体系。B段主体为1层现浇混凝土框架结构。平面尺寸64.00m×132.00m，基本柱网13.50m×11.00m和15.00m×12.00m，混凝土结构标高为6.035m，为后张有粘结预应力混凝土主次梁体系。C段主体为1层现浇混凝土框架结构。平面尺寸27.00m×136.00m，基本柱网13.50m×12.00m，混凝土结构标高为6.035m，为后张有粘结预应力混凝土主次梁体系。

(二)后张有粘结与无粘结预应力混凝土结构

本设计在框架梁中采用了有粘结预应力混凝土结构（BPCS），次梁采用了无粘结预应力混凝土结构（UPCS）。目前，现浇预应力混凝土结构一般采用后张法，后张预应力施工分为有粘结及无粘结两种。BPCS靠灌浆实现有粘结，UPCS靠端锚建立预应力。有粘结筋的最大应力出现在最大弯矩截面处，破坏时临界截面有粘结筋的应力非常接近钢筋的极限强度fpu，无粘结筋的应力沿全长几乎相等，构件破坏时，无粘结筋的应力总是低于条件屈服点fp，0.2。预应力钢筋应力随荷载变化曲线见图2。由于无粘结筋的应力沿全长几乎保持相同，预应力钢筋的非弹性性能即构件的能量消散不能得到充分发挥，限制了UPCS在地震区框架结构中的应用。有粘结预应力结构的极限强度高，抗震性能好，适用于框架梁。无粘结预应力结构施工简单，适合数量多、吨位不大的次梁。次梁不需要抵抗地震力，可以采用无粘结预应力结构。混凝土楼盖采用不同的预应力结构，充分发挥了有粘结结构及无粘结结构的优点。

图2 预应力钢筋应力随荷载变化曲线

(三)不承受水平力的混凝土框架梁结构

不承受水平力的混凝土框架梁最适合采用后张预应力混凝土结构。后张预应力混凝土梁通常将预应力筋布置成抛物线形状，这样的力筋最适合承受竖向均布荷载。由于正反方向的水平荷载会产生支座处的正负弯矩，因此抛物线形状的力筋不适合承受水平力，一般是用抛物线形状的预应力筋抵抗竖向荷载，用直线形状的上下非预应力筋抵抗水平力。在框架结构中，非预应力筋占总用钢量70%以上，如果框架梁不受水平力，这个结构的非预应力钢筋的用量可以降至最低。国外有的不承受水平力的有粘结预应力框架梁的用钢量非常低，有的梁甚至不配纵向非预应力钢筋，设计中不计算地震力；风荷载是通过玻璃幕墙系统的桁架传至屋盖钢桁架的下弦，再传至2500mm*4500mm的巨形混凝土箱形柱，箱形柱壁厚为500mm，巨形混凝土箱形柱与混凝土楼盖脱离，使混凝土楼盖不承受水平力，而间距为54的次梁集中重使垂直荷载近似于均布荷载，非常适合采用抛物线形状的后张预应力筋，这种不承受水平力的混凝土框架结构的设计，使大跨度的混凝土框架的用钢量降至最低。

(四)单向板体系楼盖

本工程混凝土楼盖采用单向板结构。单向板方案采用18m跨度的次梁，次梁的间距为3m，沿结构单元的长向布置，利用次梁的预应力筋抵抗超长混凝土的伸缩应力。由于只有一个方向有次梁，次梁中的预应力值较大，可以有效地解决超长混凝土结构的抗裂度。主框架梁采用的是宽扁梁，一个方向的宽扁梁的梁柱节点形式比较简单。方案设计时亦考虑过采用井字楼盖的双向板方案，双向板方案的优点是利用了两个方向的框架梁受力，框架梁的负担小，楼盖的两个方向都有预应力，提高了楼盖的抗裂性能。缺点是两个方向的宽扁梁节点受力复杂，节点的用钢量多；沿结构单元长向的次梁需多配预应力筋以抵抗超长混凝土的伸缩应

力。用钢量较单向板方案多，施工也较单向板方案复杂。最后采用的是单向板方案，主框架梁截面为2000mm*1000mm，在支座处梁宽加腋至2500mm*1000mm或3000mm*1000mm，与次梁平行的框架梁为500mm*1000mm，次梁为300mm*1000mm，楼板厚120mm。

结语

目前，该航站楼施工其主体结构构件未出现裂缝， 抗裂效果良好。工程中应用预应力技术成功地解决了主体结构大空间、大跨度、相邻变跨度、超大跨度悬挑和超大平面未设温度变形缝和楼面重荷载等技术难点， 该设计方法可供同类工程预应力结构设计参考。

参考文献

[1]王春华，王国庆，朱忠义，柯长华，周钢，陈清. 首都国际机场T3号航站楼结构设计[J]. 建筑结构，2008，01:16-24.

[2]隋庆海. 关于超大航站楼建筑设缝问题的调查与研究[J]. 建筑钢结构进展，2011，05:30-36+43.

混凝土结构设计篇2

关键词：异形柱框架；异形柱框架一剪力墙；柱肢；节点核心区

近年来，由于甲方对住宅设计方面要求过高而导致异形柱被广泛应用，因此设计者也越来越重视对异形柱体系的研究及应用。异型柱结构体系具有以下主要优点：（1）由于异形柱结构是采用T形、L形、十字形等柱截面形式，柱肢与填充墙等厚，框架梁宽也同墙厚，室内不出现棱角；（2）围护墙通常是非承重的轻质隔墙，原则上允许任意穿墙打洞，甚至拆除重砌，这样能使房间布置更为灵活；（3）在小高层结构设计中，对比剪力墙结构，经济效益较好。

1 柱的平面布置要合理

合理的结构布置，无论是在抗震设计还是非抗震设计中都具有非常重要的意义，结构的平面和竖向布置宜简单、规则、均匀，这就需要结构与建筑协调配合，兼顾建筑功能与结构布置的合理性。关于结构布置中对规则性的要求，《混凝土异形柱结构技术规程》（JGJ 149一一2006）提出：异形柱结构宜采用规则的结构设计方案，抗震设计的异形柱结构应符合抗震概念设计的要求，不应采用特别不规则的结构设计方案。

异形柱结构并不要求全部柱截面均为非矩形截面。在实际工程设计中，应根据结构的平面布置和受力特点，结合具体的建筑平面布置成L形、T形和十字形柱。平面和高度上的刚度要均匀布置，减小结构在地震过程中的扭转影响，防止出现薄弱层。另外，柱截面配筋具有明显的不对称性，试验表明就单个异形柱构件而言，其延性有较大缺陷。但是，采用合理的结构布置形式，比如相互对称的异形柱就能优缺点互补，具有良好的结构延性。异形柱的肢厚较薄，其中心线宜与梁中心线对齐，尽量避免由于二者中心线偏移对受力带来的不利影响，平面节点处（轴线交叉点处）应尽可能设置框架柱，以避免主次梁搭接。

2 关于结构计算

异形柱的混凝土强度等级不小于C25和不大于C50，这是由于异形柱截面尺寸薄，混凝土强度等级小于C25的话可能达不到其与钢筋之间保证粘结的要求。强度等级为C50以上的异形柱构件未列入《混凝土异形柱结构技术规程》（JGJ 149--2006）。无论是抗震设计还是非抗震设计，在竖向荷载、风荷载、多遇地震作用下混凝土异形柱结构的内力和变形分析，按我国现行规范体系，均应采用弹性方法计算，但在截面设计时则需考虑材料的弹塑性。异形柱的柱肢截面的肢高与肢厚比限制在不大于4的范围，与矩形柱相比，其柱肢一般相对较薄。按空间模型进行结构分析时，柱与梁均考虑弯曲、剪切、及扭转变形，二者的差异是，柱还应考虑轴向变形，而梁一般不需考虑轴向变形，仅当有必要考虑楼板平面内变形时才考虑轴向变形。

框架结构中的填充墙属于非结构构件，但框架结构中填充墙体的存在，会大大增加结构的整体刚度，从而减小结构的自振周期，增大结构地震作用的影响。为反映这种影响，可采用折减系数对结构的计算自振周期进行折减。

3 设计中应注意的几个问题

（1）柱轴压比控制在抗震设计中，对框架结构、框架一剪力墙结构，柱的延性对于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起着十分重要的作用。异形柱在单调荷载，特别在低周反复荷载作用下，粘结破坏较矩形柱严重。轴压比对异形柱的抗裂和抗剪能力影响较大，是影响柱破坏形态的重要因素。由试验结果分析，柱的延性随着轴压比的增大而急剧下降，在高轴压比情况下，增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小，因而轴压比大小的控制对柱的延性影响至关重要，此外，试验和模拟计算表明，纵向受力钢筋也发挥较大作用，特别是轴压比较大时，处于各肢内折角处的纵筋的作用不容忽视，一定要作为受力钢筋处理。异形柱结构剪力中心与截面形心不重合，剪应力使混凝土柱肢出现裂缝，产生腹剪破坏，加上异形柱多属短柱，这些导致异形柱脆性明显，使异形柱的延性普遍低于矩形柱。由于异形柱的轴压比是根据结构体系、截面形式、剪跨比、箍筋间距与纵筋直径比s/d，箍筋直径d、抗震等级确定的，所以PKPM程序无法判断每个柱的轴压比具体限值，只有在轴压比超过矩形柱轴压比时，程序才会报告轴压比超限，因此，异形柱的轴压比需要设计者逐一对每个异形柱进行手工核对。

（2）要避免梁柱节点核心区受剪承载力不足的情况，根据《混凝土异形柱结构技术规程》5.3.5，框架梁柱节点核心区组合的剪力设计值的计算公式，我们需从以下几个方面着手：1）减小柱的计算高度。2）增加梁柱节点处梁的截面有效高度。3）减小节点左右两侧梁端弯矩设计值。我们在利用PKPM等设计软件对结构建模分析的时候，往往为了减少截面类型或者操作方便，通常在柱布置的时候进行了柱子的转角，这时候Vj所显示的超限方向就要根据原截面定义的X、Y方向对应复核，而不是根据生成的图形去判断方向X、Y。当然我们不能单一的为了某个节点不出现超限而只针对节点设计，我们应该要做的首先是对结构整体梁柱结构刚度均匀布置，避免刚度突变。节点构造由于异形柱截面宽度较小，因而在节点处应严格加强构造措施，以保证结构有较好的延性，达到“强节点强锚固”的抗震要求。通过限制异形柱各肢端部纵向钢筋直径来保证纵向钢筋骨架具有良好的垂直度；采取柱的纵向钢筋贯穿中间节点和端点，杜绝节点核心区内接头，配置异形柱箍筋等措施保证达到延性要求。

（3）柱与基础的连结，由于异形柱截面形心比矩形柱难以确定，同时建筑物的基础埋深还经常有所不同，这样在基础梁与基础之间难免会形成短柱，对抵抗水平力极为不利。所以，设计中通常将这段短柱设为矩形柱，这样矩形柱与基础梁连成整体，可以有效地减小水平力，同时也给施工带来方便。

4 结语

混凝土结构设计篇3

关键词：超长钢筋混凝土结构产生裂缝原因无缝设计工程应用

中图分类号： TU375 文献标识码： A 文章编号：

随着建筑行业的迅猛发展，超长钢筋混凝土结构的应用越来越多。由于各方面的因素，超长钢筋混凝土结构常出现裂缝。混凝土裂缝会严重影响混凝土结构的可靠性。

一、产生裂缝的原因

随着经济的高速发展，我国的建筑业也随之有着日新月异的发展。同时，随着技术水平的进步，超长钢筋混凝土结构也越来越多的被应用到各种类型的建筑中。但是随之而来的超长钢筋混凝土结构裂缝问题也逐渐严重，裂缝问题绝对不能忽视，它会带来一系列的问题：轻则产生细小裂缝，影响建筑物的美观，出现漏水渗水的问题，重则可能会发展成为大的裂缝，甚至会影响建筑物的整体稳定性，可能会导致建筑物的坍塌。

引起超长钢筋混凝土结构裂缝的原因主要有：

（一）由温度原因产生的裂缝

物质普遍具有热胀冷缩的性质，尤其是在混凝土结构中，热胀冷缩表现的尤为明显。当外界温度发生变化时，混凝土结构会产生变形。这是因为混凝土中有多种物质，每种物质随着温度变化的程度也不一样。这个变形就会对混凝土结构产生一种作用力，当这种作用力的强度大于混凝土结构本身的抗拉强度时，就会挣脱混凝土的拉力，产生裂缝。在建筑工程中，这种裂缝是比较常见的。这种裂缝的特点大多出现在建筑表面，因为在表面的温度变化是最大的。相应的，这种裂缝就比较浅，只发生在建筑表面，很少会出现在建筑体的深处。

（二）由沉陷原因产生的裂缝

近年来，经常会听到地基变形或者塌陷引起的建筑事故。一方面是存在工程问题，即在设计施工时就存在问题，另一方面是地下水的严重被透支以及环境恶化造成的影响。其实，地基沉陷引起的大的建筑事故被人们注意到了，更多的时候，地基引起的是严重的裂缝。

当地基出现沉陷（尤其是沉陷不均匀的时候），建筑的结构被强迫产生变形，导致结构物中部件与部件之间产生相互的作用力，从而使结构构件之间开裂。并且，更严重的是，地基的沉陷会不断发展，这就导致裂缝会进一步扩大。由于地基沉陷产生的变形一般比较严重，作用力也比较大，此时产生的裂缝宽度都比较大，一般是45度。并且，出现裂缝就经常会具有贯穿性。

（三）由材料原因所引起的裂缝

1.在选取骨料时，骨料的颗粒越小，那针片的含量就越大。混凝土结构中，灰所占的比重越大，就会增多水的含量，那么热胀冷缩引起的收缩量就越大，越容易引起裂缝。

2.含泥量的增大，也会造成混凝土的收缩量的增大。粗细料的大小差别太大，就会引起颗粒集配不良好，这样也容易增大混凝土的热胀冷缩，产生裂缝。

3.一些添加剂，掺合料的选择不恰当，或者添加的量不恰当，也会增加混凝土的收缩。

4. 水泥的品种原因也是一个重要原因。常见的水泥品种主要有矿渣硅酸水泥、硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、矾土水泥、快硬水泥等。这些水泥之所以不同，主要是因为结构成分物质含量的不同。这就要求工程师在设计时，根据不同的具体建筑、外景环境、承担压力等实际情况来选择合适的水泥品种。

5.水泥的等级及混凝土的强度等级也会对是否产生裂缝带来影响。水泥等级、细度对混凝土裂缝影响很大。混凝土的强度等级越高，混凝土就越脆，越容易开裂，出现缝隙。

二、超长钢筋混凝土结构不设缝设计方法研究

为了保证使用超长钢筋混凝土结构的建筑的安全性可靠性，超长钢筋混凝土结构不应当出现裂缝，对超长钢筋混凝土结构不设缝设计一般可以采取两种方案：预应力混凝土和补偿收缩混凝土（微膨胀混凝土），本文就这两个方案进行了深入的研究和比较。

（一）补偿收缩混凝土（微膨胀混凝土）在不设缝设计中的应用

以前通常使用后浇带的方式来预防裂缝。即混凝土结构建成之后，再在容易产生裂缝的地方浇上一些特殊材质防止开裂。这种方法有着先天的弊病：例如无法避免渗水问题、延长工期，增加成本。在这种情况下，微膨胀混凝土技术就被提了出来。

基于微膨胀混凝土的超长钢筋混凝土结构不设缝设计可以减小冷缩和干缩对结构的影响，提高了结构的性能。在设计过程中，要求微膨胀混凝土各配料的比例要严格计算，施工时要对混凝土进行保养，结构混凝土在3～14d内膨胀性能可以得到有效发挥。在温度降低时，混凝土就在热胀冷缩的作用下开始收缩。

（二）预应力混凝土在不设缝设计中的应用

微膨胀混凝土的应用可以抵消超长钢筋混凝土结构的热胀冷缩带来的影响，有效的减少了出现裂缝的可能。但是，在后期温度稳定后再出现裂缝的情况，微膨胀混凝土就无计可施了。在这种情况下，在不设缝的设计中就考虑到了预应力混凝土。

三、超长钢筋混凝土结构不设缝设计的工程实例

某公司一期项目办公大楼的纵向长度为100米，横向长度为50米，其柱网的规格为10×10米。该建筑物的主体为两层，局部建筑为3层，整栋建筑物的楼面荷载为4.0kN/m2,屋面的荷载为2.0 kN/m2,纵向梁之间的间距为2.5米，纵向梁的截面尺寸为750×300毫米，其简易计算图如图1所示。

图1 纵向梁的简易计算图

A=100×2200+750×300=4.45×105mm2

Y=(700×100×2200+375×750×300)/ 4.45×105=535.7mm

Y的最终取值为535 mm

本建筑中的预应力筋总长度L为100、50毫米，它表现为两端开拉，混凝土的强度为C40。利用ψj15的松弛度较低强度较高的钢铰线，其fptk为1860兆帕，摩擦系数k为0.004，u为0.12，张拉的控制应力为0.7，fptk为1300N/mm2，弹性模量Eps为1.95x105 N/mm2，Ap为139.98mm2。

（1）钢筋内缩引起的损失以及张拉端锚具变形为19.4N/mm2。

（2）孔道壁与预应力筋之间的摩擦损失为236.8N/mm2。

（3）预应力钢筋中的松弛应力损失为32.5N/mm2。

（4）建筑结构的总损失值为975.4 N/mm2，平均损失值为1.2273N/mm2。

在对建筑结构进行实际设计的过程中，由于边梁的截面面积相对较小，因此最好选择3―ψj15的松弛度较低，强度较高的钢铰线。

四、总结

本文探讨了超长钢筋混凝土结构不设缝设计的两种方法，从分析的结果中我们可以发现，微膨胀的混凝土可以对温差引起的拉压力以及早期收缩进行补偿。随着工程师们的研究不断深入，必定会有更多新方法被不断提出。

参考文献：

[1] 蔡昊.超长钢筋混凝土结构无缝施工新技术的工程实践[J].建材与装饰,2012,(14)：74-76.

[2] 曾力军.浅析混凝土裂缝的原因、预防和处理[J].江西建材,2007,(03)：33-35.

混凝土结构设计篇4

1钢筋混凝土建筑结构设计概述

钢筋混凝土建筑结构主要是指由钢筋材料和混凝同组成的建筑结构。钢筋混凝土建筑结构承担着房屋建筑的大部分重力，因此其建筑结构设计对于整个房屋建筑工程的稳定性有着非常重要的影响。混凝土的结构抗压能力较好，钢筋的延展性较好，钢筋混凝土将两者有效地结合起来，极大地提高了房屋建筑工程的结构强度。另外，钢筋混凝土建筑结构还具有良好的防火性能，工程施工成本较低，被广泛的应用于现代化建筑工程中。

2钢筋混凝土建筑结构设计的现状

2．1地基稳定性不足房屋建筑钢筋混凝土结构设计，受到地基稳定性不足的影响，表现出结构缺陷，始终无法达到结构设计的标准。地基对钢筋混凝土结构的影响，主要体现在两方面:第一，地基承载不足，房屋建筑的地基无法承受钢筋混凝土的重量，容易出现沉降、偏移;第二，地基受力分配不平衡，导致钢筋混凝土结构处于风险状态中，直接影响房屋建筑的内部受力，毁坏钢筋混凝土的结构。

2．2框架结构不全面钢筋混凝土的框架结构无法在房屋建筑中起到支撑作用，部分框架结构点存在质量缺陷。例如:某房屋建筑在框架结构方面，缺乏角度、横梁控制，导致框架结构与钢筋混凝土结构设计无法达到配合状态，满足不了该建筑的结构需求，最终该框架结构需要重新设计，既消耗人力、物力，又影响到房屋建筑的成本控制。

2．3预应力分配不均匀预应力问题在钢筋混凝土结构中比较常见，基本是由结构设计的数据、受力等因素引起，干扰钢筋混凝土的受力分析，无法标准分配预应力。钢筋混凝土结构设计中的预应力问题，需借助科学的计算和专业的分配，才可达到平衡分配的状态。

3钢筋混凝土建筑结构设计要点

3．1建筑钢筋混凝土结构选型设计的要点高层建筑钢筋混凝土结构选型设计具有技巧性和科学性的双重特点，必须在高层建筑钢筋混凝土结构选型设计做好如下几方面工作:1)提升高层建筑钢筋混凝土结构的规则性，特别要注意高层建筑钢筋混凝土结构平面和立面的规则性，同时要提升整个高层建筑钢筋混凝土结构的艺术性。2)在高层建筑钢筋混凝土结构嵌固端设计中应该考虑到上下层刚度，降低整个高层建筑钢筋混凝土结构的风险和隐患。3)在高层建筑钢筋混凝土结构选型设计过程中应该减少短肢剪力墙设计的频率，提升高层建筑钢筋混凝土结构的整体性，进而优化高层建筑钢筋混凝土结构建设的整个过程。4)合理设计高层建筑钢筋混凝土结构的高度，控制高层结构的组成和高程，做到对工期和造价目标在设计阶段的严密控制。

3．2科学处理钢筋混凝土结构的刚度近年来，我国国民经济快速发展，城市人口越来越多，与此同时城市的土地资源日益紧张，各个地区的高层房屋建筑工程开始蓬勃发展，和占地面积同样的低层或者多层建筑相比，高层房屋建筑工程的利用率更高，能够有效地节约城市资源，受到广大建筑企业的青睐。高层房屋建筑工程的竖向高度较高，因此对于建筑结构的要求也较高，因此要科学处理钢筋混凝土结构的刚度，提高高层房屋建筑工程的承载能力，结合高层房屋建筑工程施工现场的实际情况，如果当地的土质性能较好，可以在满足建筑结构强度要求的基础上，减少使用剪力墙，最大程度地节约施工成本。

3．3提高高层建筑耐久功能加强高层建筑耐久性设计也很重要，在钢筋混凝土结构设计方案中，要重点考虑混凝土结构的耐久性，确保其在规定使用年限内能够正常使用。但在现实中，很多设计方案不能达到这一要求，主要原因是设计时忽略了环境等因素对建筑的影响，造成建筑可靠指数下降。所以，在设计高层建筑钢筋混凝土结构时，需要全面考虑材料、造价等方面因素，确保所设计的结构用料少、造价低。

3．4框架构造设计建筑钢筋混凝土结构设计中，必须解决好框架构造设计，建筑的大跨度结构内较为常见，连接钢筋混凝土结构，能够提高房屋建筑结构的稳定水平。框架构造是混凝土结构设计的关键点，建筑单位在此项结构设计中，需着重考虑框架构造的长度设计，严禁超过规定范围，如果超过范围，可采取补缝措施，后期在框架连接处适当密实缝隙，平衡长度设计，以避免出现失衡偏重，强化框架构造设计的连接力度。

3．5预应力分配设计预应力是房屋钢筋混凝土建筑结构设计的力度数值，平衡分担结构设计中的内力分布，预应力分配设计与结构固定存在直接关系。预应力分配设计时，需要解决力度滞后的问题，消除预应力的后期影响。例如:高层、重型等建筑结构，对预应力分配的需求度比较大，实际设计中还需考虑应力、内部变力等因素，综合完成预应力分配，促使钢筋混凝土建筑结构具备受力平衡的优势，以防偏度受力加重影响，干扰房屋建筑的结构受力。

3．6抗震构造设计因为我国建筑物抗震标准不高，对抗震结构而言，很难处理好其结构设计和抗震烈度间的关系，所以在高层建筑抗震结构设计中，抗震结构设计要有一定弹性，这样的高层建筑结构设计更加稳定和安全。我国建筑构造规定的安全度和抗震计算方法很低，同时在轴压比、配筋率和梁柱承载力匹配程度等抗震延性上，缺少严格的规定。因此需要重视建筑整体投资中结构设计造价，并且在高强度区域要有严格的构造措施和抗震方法，以提高建筑结构的安全性和稳定性。

3．7做好钢筋混凝土结构裂缝控制对于钢筋混凝土结构的结构裂缝要加强薄弱部位的强化，避免墙角、转弯、端板处因应力而产生的裂缝，从形式、结构和功能上确保钢筋混凝土结构的安全。对于钢筋混凝土结构的温度裂缝要加强对温度、干湿度的控制，避免出现温度积累、温差过大等问题的产生，提升混凝土施工的技术含量，做到对温度裂缝的技术预防和施工控制。对于钢筋混凝土结构的收缩裂缝要在设计的环节中明确养护方式和技术，预防外力因素对钢筋混凝土结构自然收缩的加剧作用，做到设计过程中对钢筋混凝土结构的有效防范。

4结语

钢筋混凝土建筑结构改善了传统混凝土建筑结构的很多缺点，有效地提高了房屋建筑的抗拉能力、抗压能力和结构强度，因此一个稳定、科学的钢筋混凝土建筑结构对于整个房屋建筑工程的安全性和稳定性有着重要的影响。

混凝土结构设计篇5

（晋城市建筑设计院山西晋城048000）

【摘要】随着社会和经济的快速发展，人们对于房屋建筑的外形美观以及功能实用等方面有了更高的要求，而且呈现多造型，功能多样化的趋势。于此同时在钢筋混凝土工程中也遇到了众多的实际问题。为了能够有效解决这些问题，本文作者结合自己多年来的设计经验，简单叙述了在进行房屋建筑混凝土结构设计过程中应该遵循的相关原则以及要求，同时提出了一些应对措施，期望能够为混凝土设计工作提供一定的参考价值。

关键词 钢筋混凝土；结构设计；房屋建筑；保障措施

Design of concrete structures housing construction

Wang Bo

（Jincheng Institute of Architectural DesignJinchengShanxi048000）

【Abstract】With the rapid development of society and economy， people in the building’s appearance and practical functions and other aspects of a higher demand， but also has many other， functional diversification trend. At the same time in the reinforced concrete engineering are encountered in many practical problems. In order to solve these problems， this paper based on the author’s experience for many years， the simple description of the principles that should be followed in the housing building concrete structure design process and requirements， and puts forward some corresponding countermeasures， in hope of providing some reference value for the concrete design.

【Key words】Reinforced concrete；Structure design；Building construction；Safeguard measures

1. 概述

不言而喻，钢筋混凝土在房屋建设过程中有着极其重要的地位，钢筋混凝土构成了房屋建筑的整体结构构件，因此在进行房屋结构设计过程中，应当认识到钢筋混凝土的重要性。然而在实际的结构设计过程中，不同的设计人员由于自身知识的限制以及学习能力的影响，在进行钢筋混凝土构件的设计过程中，在相关设计文件以及政策方面有着不同的理解，这样就会带来不同的设计处理方法，很容易出现设计问题。因此十分有必要对混凝土结构设计的方法和原则进行着重阐述。

2. 钢筋混凝土结构设计的发展历史

（1）混凝土结构设计理论对建筑结构物的可靠性与经济性有重要的影响。自从19世纪末混凝土结构在建筑工程中应用以来，随着生产实践的经验积累和科学研究的不断深入，混凝土结构的设计理论也在不断地发展。

（2）最早的混凝土结构设计理论是采用以弹性理论为基础的容许应力计算法。这种方法要求混凝土结构构件在规定的标准荷载作用下，按弹性理论计算的应力不大于规定的容许应力。容许应力是由材料强度除以安全系数求得的，安全系数则根据经验和主观判断来确定。由于混凝土结构构件并不是一种弹性体，而是有着明显的塑性性能。因此，这种以弹性理论为基础的计算方法不能正确地反映混凝土结构构件的实际应力状态，也就不能正确地计算出混凝土结构构件的承载力。

（3）20世纪30年代，出现了破坏阶段计算方法。这种方法考虑了材料塑性性能对结构构件承载力的影响，要求按材料平均强度计算的承载力必须大于计算的最大荷载产生的内力。计算的最大荷载是由规定的标准荷载乘以单一的安全系数得出的。安全系数仍是根据经验和主观判断来确定的。

（4）20世纪50年代，在对荷载和材料强度的变异性进行研究的基础上，又出现了极限状态计算法，它规定了结构的极限状态，并将单一安全系数改为三个分项系数（即荷载系数、材料系数和工作条件系数），故又称为“三系数法”。“二系数法”将不同的材料和不同的荷载用不同的系数区别开来，使不同的构件具有比较一致的可靠度，而部分荷载系数和材料系数基本上是根据统计资料，用概率的方法确定的。我国1956年颁布的BJG 21-1965《钢筋混凝土结构设计规范》即采用这一方法，1974年颁布的T110-1974《钢筋混凝土结构没计规范》也是采用这种计算法，但在承载力计算中采用了半经验、半统计的单一安全系数。由上述可见，在容许应力计算法和破坏阶段计算法巾，都是采用定值的安全系数来表达结构的安全度，而这些系数主要是根据经验确定的。极限状态计算法中部分地应用了概率理论以确定荷载、材料强度的特征值（标准值）和分项系数，这是设计方法上的很大进步。

3. 钢筋混凝土建筑结构含义

（1）所谓的钢筋混凝土建筑结构，指的是在混凝土结构中配加相应的钢筋，有效提升相应受力能力的一种建筑结构，在工程中常常将薄壳结构、大模板现浇结构等承重构件设计为钢筋混凝土构件。钢筋混凝土与钢结构相比，具有的特点为节省钢材，造价水平较低。因此在房屋建筑以及工业厂房施工过程中有着较为广泛的应用。在实际工程中常见的施工方式为首先预制钢筋混凝土构件，施工过程中，运输到现场进行拼装。钢筋主要承受拉力作用，而混凝土主要承受压力作用。

（2）预应力钢筋混凝土的承载力作用原理为在混凝土的受拉区域布置一定数量的钢筋，钢筋与混凝土粘结为整体，这样才承受外力作用时候，混凝土内部产生相应的锚固作用，而钢筋则产生相应的摩擦力。承载压力原理是在混凝士受拉区域内或相应部位加人一定数；钢筋的端部加设弯钩、弯折或者在相应的锚固区焊接短钢筋或者碎钢筋才增强钢筋混凝土整体的锚固能力；钢筋与混凝土会在相应的接触面形成相应的胶结力，这样能够在彼此形成良好的化学吸附效果。当钢筋表面凹凸不平时候，会与混凝土形成相应的机械咬合力。

4. 混凝土结构的功能设计的想要求以及极限状态

4.1结构的功能要求。

结构设计基本目的是在一定的经济条件下，使结构在预定的使用期限内能满足设计所

预期的各种功能要求。结构的功能要求包括安全性、适用性和耐久性。《统一标准》规定，建筑结构必须满足下列各项功能要求：

（1） 能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用（如荷载、温度和地震等）。

（2） 在正常使用时具有良好的工作性能（例如，不发生影响使用的过大变形或振幅，不发生过宽的裂缝等）。

（3）在正常维护下具有足够的耐久性（例如，混凝土不发生户，眨重风化、脱落，钢筋不发生严重锈蚀等）。

（4）在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。

4.2混凝土结构的极限状态。

极限状态是区分结构工作状态可靠或失效的标志。在使用巾若整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。

4.2.1承载能力极限状态。

承载能力极限状态是指结构或结构构件达到最大的承载力，出现疲劳、倾覆、失稳、漂浮、连续倒塌等破坏或不适于继续承载的变形。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：

（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、漂浮、滑移等）。

（2）结构构件或连接因达到材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的塑性变形而不适于继续承载。

（3 ）结构转变为机动体系。

（4）结构或结构构件丧失稳定（如月、屈等。

4.2.2正常使用极限状态。

正常使用极眼状态是指对应于结构或结构构件达到正常使用和耐久性能的某项限值。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：

（1） 影响正常使用或外观的变形。

（2） 影响正常使用或耐久性的局部损坏（包括裂缝）。

（3）影响正常使用的振动。

（4）影响正常使用的其他特定状态。

4.3混凝土结构的设计状况。

4.3.1建筑结构设计时，应根据结构在施工和使用巾的环境条件和影响，区分以下三种设计状况：

（1）持久状况：在结构使用过程巾一定出现，且持续期很长的状况。持续期一般与设计使用年限为同一数量级。

（2）短暂状况：在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相比，持续期很短的状况，如施工和维修等。

（3）偶然状况：在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状沉，如火灾、爆炸、撞击等。

4.3.2对建筑结构的三种设计状况均应进行承载能力极限状态设计；对持久状况，尚应进行正常使用极限状态设计；对短暂状况，可根据需要进行正常使用极限状态设计。

5. 混凝土结构耐久性设计

混凝土结构在预期的自然环境的化学和物理作用下，应能满足设计工作寿命安求，即混凝土结构在正常维护下应具有足够的耐久性。因此，对混凝土结构，}涂进行承载能力极限状态计算和正常使用极眼状态验算外，尚应进行耐久性设计。

5.1设计内容。

混凝土结构应根据设计使用年限和环境类别进行耐久性设计，耐久性设计包括下列内容： （1）确定结构所处的环境类别； （2）提出材料的耐久性质量要求； （3）确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度； （4 ）满足耐久性要求响应的技术措施；（5 ）在不利的环境条件下应采取的防护措施；（6）提出结构使用阶段检测与维护的要求。对临时性的混凝土结构，可不考虑棍凝土的耐久性要求。

5.2混凝土环境类别。

根据工程经验，并参考国内外相关规范，《规范》规定，混凝土结构的环境类别划分应符合相应的规范要求。

5.3混凝土构件的设计。

影响混凝土结构耐久性的主要内因是棍凝土材料抵抗性能退化的能力。因此，从建筑材料的角度控制混凝土的质量是保证结构耐久性的根本措施。设计使用年限为5年的混凝土结构，其混凝土材料宜符合相应的规范规定。

在一类环境中，设计使用年限为100年的混凝土结构应符合下列规定：

（1）钢筋混凝土结构的最低强度等级为C30；预应力混凝土结构的最低强度等级为C40。

（2）混凝土中的最大氯离子含量为0.050% 。

（3）宜使用称碱活性骨料，当使用碱活性骨料时，混凝土中的最大碱含量为3.0Kg/m3

（4）混凝土保护层厚度应按附表18的规定增加400Ja ；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小。

（5）在设计使用年限内，应定期进行检测和维修。

6. 房屋钢筋混凝土建筑结构的设计要求

在房屋钢筋混凝上结构设计过程中，设计者往往具有不同的设计经验，因此在问题处理时候往往会采取不同的处理方法。但是无论什么设计方法都应使房屋建筑满足稳定性的结构要求。对于房屋建筑的结构设计应着重做好房屋的高宽比，巨大的倾覆力矩会在柱和基础中产生相应的拉力和压力作用。作者根据多年以来的工程实践经验，认为为了使房屋建筑达到相应的安全性和可靠性，应配合相应的施工机械和施工技术，这样才能最终满足房屋建筑的使用功能。

7. 房屋钢筋混凝土建筑结构设计措施

为了保障房屋建筑施工质量水平，应在混凝土结构设计过程中遵循下面的几个方面：

7.1地基与基础的设置。

房屋建筑的地基和基础结构的设计应该引起相关结构设计工作者的重视。具体来说，一是应重视地方性的设计规范，我国是一个幅员辽阔的国家，地域条件也不尽相同，因此在进行地基基础的结构设计时应结合当地的实际情况，同时配合地方性的设计规范，进行科学配置。

7.2要采取必要的构造措施。

对于一些跨度较大的柱网框架结构，在楼梯间位置的框架柱，由于房屋梁体以及楼梯平台的阻隔作用往往会形成几段短柱，在结构设计过程中应对这些柱进行全长箍筋加密，这样才能保证柱子的稳定性。当框架结构的外立面为带形窗时候，会在窗的上方设置相应的过梁，这样会使外框架柱形成相应的短柱，针对这种情况，应对外框架柱进行箍筋加密，进行构造加固；当框架结构的实际长度超过了规范要求值，同时建筑的功能要求不允许留缝隙时候，为了减少有害裂缝，可以使用补偿性混凝土进行浇筑，同时用较细的钢筋进行双向配置，构造间距应小于150毫米；此外对于设置后浇带的部位，也应采取必要的构造措施。

7.3传力路线的设计应简化。

（1）一般而言，混凝土结构所设置的传力路线越直接，越简单，那样构件相应的工作性能越好，同时建材消耗也越少，因此在进行混凝土结构设计时候应力求平面、立面简单化。

（2）但是在进行钢筋混凝土抗震结构设计过程中，设计应使结构满足相应的抗震规范要求，即为：当地基主要受力层范围内没有软弱粘性土层时，对于高度小于8层，同时在25米以下，的民用建筑或者具有相当荷载的多层框架厂房，可以不用进行地基基础的抗震承载力的计算。

7.4碳纤维加固法的应用。

（1）在碳纤维片材的延伸长度范围之内应该通长设置一些垂直于纤维方向的压条。这些压条应该在相应的延伸锚固长度方向进行均匀布置，同时在延伸长度不应小于加固碳纤维布条带的宽度的一般。同时相应的压条的厚度不应小于受弯加固碳纤维布条厚度的一半。

（2）碳纤维加固法是一种近几年发展起来的新型混凝土结构加固技术，这种技术通常将高强度碳纤维织物或者成型板材通过改性的环氧树脂粘贴在构件的表面，进而有效增强混凝土结构的受力性能。这种混凝土加固技术的缺点为受环境温度的影响较大，同时需要进行专门的防护以及处理工作，当使用不当时，很容易发生火灾或者人为的破坏。

7.5预应混凝土加固法。

（1）这种混凝土结构加固方法能够有效改变混凝土构件的内力分布，便于卸载和加固，能够有效消除混凝土构件中常见的应力应变滞后现象。正是由于这种优点，预应力钢筋混凝土结构在重型结构、大跨度构件以及高应力、高应变构件的加固中有着较为普遍的应用。

（2）此外在进行围护结构设计时候应着重采用轻质材料，这是因为，在民用建筑以及公共建筑的平面布局之中，应使柱网按照相同的开间和跨度进行布置，这样能够有效减少边跨柱距，进而能够减少混凝土构件的弯矩，各个跨梁截面趋于一致，这样能够有效提高混凝土结构的笔整体刚度。

8. 总结

通过上文的论述和分析，我们可以得出这样的结论，即为在房屋建筑工程最基本骨架的钢筋混凝上建筑的结构设计的质量水平，会对工程的施工质量产生显著的影响作用，同时还会对业主的经济利益产生影响作用。因此在进行房屋钢筋混凝构件的结构设计时，应切实加强对于整个设计过程的质量控制工作，同时相应的施工人员应严格按照相应的设计文件进行施工，问题出现时候应积极与设计人员进行沟通交流，这样才能够充分保证房屋建筑的施工质量水平，满足房屋建筑建设的相应功能。

参考文献

［1］李杰等，钢筋混凝土房屋结构设计浅析［J］城市建设理论研究，2012（04） .

［2］蔡一鸣，框架结构申钢筋混凝土施工质量控制初探［J］.品质理论月刊2010（12）.

［3］曹长龙.，多层钢筋混凝土土框架结构设计探讨［J］科学技术与工程；2009（2）.

［4］陈云杰，从建筑结构设计谈现浇钢筋混凝土楼板的裂缝问题［J］价值工程2010（3）.

混凝土结构设计篇6

摘要：当前，我国相关规范条例在考虑混凝土结构耐久性时，缺乏对混凝土结构的耐久效果在一定时间内的变化情况，与混凝土结构耐久性及使用寿命的实际要求不符。因此，混凝土结构设计并不仅仅局限于构造设计上，而需要扩展到结构设计使用期限的可靠性上。混凝土结构的使用寿命受多方面因素的影响，要对其结构耐久性设计及寿命做出准确的预测，就需要采取有效的方法进行研究和分析。本文结合个人在土建施工过程中遇到的实际问题，以自有的实际施工经验为基础，展开下列论述，以期进一步规范建设标准，更好地控制施工质量，达到经济效益与工程质量共赢的目的。

关键词：混凝土结构 耐久性设计 寿命预测

随着社会经济发展速度加快，我国交通运输能力面临巨大的挑战和考验，促使我国近年来不断兴建交通运输工程，而且交通运输项目逐年增加，为了适应交通运输事业大发展的新形势，必须进一步强化混凝土结构的强度和耐久性，提高混凝土结构在工程项目建设中的使用寿命。本文对混凝土结构耐久性设计及寿命预测展开讨论，分析并提出增强混凝土结构耐久性和使用寿命的预测策略，不断优化建筑工程混凝土结构的质量性能，使其能够在现代建筑工程中发挥更大的作用。

一、混凝土结构质量的预防措施

第一，混凝土的性能很大程度上取决于水泥的质量和数量，在保证混凝土性能的前提下，应尽量节约水泥、降低工程造价。根据工程特点，气候和环境条件，正确选择水泥品种及强度等级，严格按照规范及设计要求，检测水泥物理性质，综合评价水泥质量的优劣，实行优胜劣汰，选择水泥供应商，确保选用水泥强度等级应与要求配制的混凝土强度等级相适应。

第二，骨料应采用级配良好，要严格按照规范及设计要求、质地坚硬、颗粒洁净的材料。加强原材料的检测频率，减少能使水泥水化、或能降低集料与水泥石粘附性，以及能与水泥水化产物产生不良化学反应的有害物质。

第三，慎用外加剂，可在不增加用水量和水泥用量的情况下，有效地改善混凝土拌合物的工作性，同时可以提高混凝土的强度和耐久性。选用混凝土外加剂以其减水率、保水性和保塑性为主要指标，在进行质量控制时，除对外加剂的常规指标进行检验外，同时对外加剂与水泥的适应性、掺加的组分进行复试，掌握其质量特性。

二、混凝土结构耐久性设计

从当前研究来看，混凝土结构耐久性的判别只是局限于其受环境影响和材料影响方面，在结构材料和结构构造方面反映的耐久性设计和使用寿命过于片面，无法直接表现出混凝土结构耐久性设计的标准要求。在我国混凝土结构耐久性规定中，也只是片面地反映混凝土耐久性的构造要求，对其时间规律下的抗力要求考虑甚少。在规范规定中，有关于混凝土耐久性设计标准的要求只是给出了特定的期限与时间之间的基本变量，与混凝土结构耐久性期限以及使用寿命的实际要求不符。因此，这种规定要求并不能反映出混凝土结构耐久性及使用寿命在预定时间内的可靠性。

当前，混凝土结构耐久性设计方法分为两种类型，首先这种设计方法来源于欧美国家，其规范规定为《CEB耐久混凝土结构设计指南》，还有我国颁布的相关规定制度。如《混凝土结构耐久性设计与施工指南》、《海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范》等。这种方法是按照开发商的意见和建议以及综合实力来考虑混凝土结构设计耐久性和使用期限的。在混凝土耐久性设计中，以其适用性为主要依据，综合考虑混凝土抗腐蚀性和保护层断裂作为耐久性的承载能力标准。这种设计方法注重混凝土材料、基本指标、部件成分以及保护层等，重点考察混凝土强度、水胶比、材料选择、外加剂等。另外，还有一种方法是根据混凝土相关试验标准为依据来确定混凝土耐久性极限状态，这种方法有效解决了混凝土施工上的难题和耐久性构造要求，主要根据环境条件及外部作用等因素来确定和满足不同的耐久性及使用期限。

三、混凝土结构寿命预测

在现代建筑中，混凝土结构的使用寿命与环境条件及施工原材料的组成性能有一定的关系，要对这种标准进行精确的计算存在一定的难度。但是，近年来，在相关试验研究与分析结果中，对混凝土结构使用寿命的预测方法提出了新的计算方法，如下。

正常寿命预测，这种预测方法是根据混凝土的碳化及置入钢筋笼的位置状态来判断的，其公式为t=t1+t2，在该公式中，t是混凝土碳化后置入结构保护层的时间，t1是指钢筋钝化膜消失，钢筋锈蚀后，直至呈开裂状态所使用的时间。在现有的研究成果中，混凝土碳化时间t与碳化比深度X平方成正比，可以得出以下公式：

t=AX2 t1=Ac2

在这两个公式中，c为保护层厚度，A为碳化系数。由此可推测出，当混凝土结构的使用年限已经有Y年后，其碳化深度为P，那么可以得出以下公式：

A=Y/P2

t=（Y/P2）.c2

经过相关计算可以表明，混凝土碳化至钢筋位置中，当钢筋锈蚀程度达到一个特定的时间，其锈蚀表层的体积就会膨胀，致使钢筋混凝土保护层出现开裂现象。由此可见，钢筋锈蚀至开裂所需时间与混凝土强度、原材料质量标准、保护层厚度以及环境条件等有着密切的联系。

当混凝土结构中掺和不同量的氯盐，而且在较为潮湿的环境条件下时，其钢筋锈蚀至开裂所需时间要小于混凝土置入钢筋所需时间，这种时间间隔可以忽略不计，这时就可以根据保护层碳化的完整性作为混凝土正常使用寿命：

W=t-Y=（Y/X2）.c2-Y=Y.（c2-X2）/X2

四、结语

当前，混凝土结构在现代建筑中占据着重要的地位，并在实际建筑施工中发挥着直观重要的作用。可以说，混凝土结构的质量好坏直接影响整体工程质量，提高混凝土结构耐久性，规范耐久性设计，延长混凝土结构的使用寿命，能够促进混凝土结构在未来建筑行业的发展和提高奠定了良好的基础，对现代建筑行业的不断发展和壮大具有极其重要的意义。

参考文献：

[1]高明赞，干伟忠，徐天宁.沈海高速公路温州段海湾大桥混凝土结构耐久性设计[J].公路，2010（2）.

[2]周玉，郭文瑛，王日云，等.南方沿海三代核电站非核部分混凝土结构耐久性设计参数研究[J].混凝土，2012（7）.

混凝土结构设计篇7

【关键词】钢筋混凝土；结构设计；裂缝；问题；控制措施

1 裂缝对钢筋混凝土结构造成的危害

（1）钢筋混凝土结构受力重新分配钢筋混凝土结构正常使用时，钢筋抵抗拉力，混凝土则抵抗压力，当钢筋混凝土结构开裂之后，裂缝处的钢筋与混凝土锚固失效，钢筋的应力变化极大，混凝土由整体变为破碎的各部分，上部混凝土受压区高度相对变小，压应力也急剧增长。

（2）钢筋混凝土结构的抗剪能力下降当钢筋混凝土结构开裂之后，混凝土由一个整体被分为各支离破碎的部分，混凝土的各个截面不再完整，使得起到抗剪作用的净截面面积减小，整体的抗剪能力大幅度下降。

（3）钢筋混凝土结构的刚度减小钢筋混凝土结构开裂比较严重时，裂缝截面处的中性轴上移，结构的变形加大，刚度减小，整体挠度随着裂缝的发展而激增。

（4）钢筋混凝土结构的疲劳度下降裂缝的出现不但降低了结构的整体刚度，还使得钢筋及混凝土长时间处于高应力拉压状态，降低了它们的疲劳寿命，从而降低了整体结构的疲劳度。

（5）钢筋混凝土结构的强度降低裂缝的出现致使结构中的钢筋外露，空气及水分中有腐蚀作用的成分侵入混凝土内部，引起钢筋锈蚀及混凝土质变，导致整个结构强度逐渐降低，强度的降低又会加大裂缝的扩展，最终造成结构的受力性能进一步恶化，钢筋混凝土结构的耐久性及使用性能严重下降。

2 钢筋混凝土裂缝的种类及形式

2.1 钢筋混凝土裂缝的种类

（1）结构裂缝对于现浇的钢筋混凝士结构，不同的结构构件之间刚度往往是不同的因此这就容易造成一些结构中形成相对刚度薄弱区，就是在这些相对薄弱部分及结构的截面突变处，易出现结构裂缝破坏，如建筑物墙角处及钢筋混凝土楼板的板端处。

（2）温度裂缝温度裂缝是钢筋混凝土结构中最常见的裂缝，它的形成是由于外界温度变化较大，混凝土随着温差而发生热胀冷缩，这种裂缝常出现在建筑结构的屋面层。

（3）构造裂缝造成钢筋混凝土结构出现构造裂缝的原因主要有混凝土的水灰比过大、模板的滑动、混凝土浇筑时未充分振捣等。除此之外，支架下沉、脱模过早，混凝土养护工作未做好也会造成钢筋混凝土结构出现构造裂缝。

（4）收缩裂缝混凝土结构在养护过程中会逐渐的硬化、碳化及脱水，这一过程一直持续，即使达到28天龄期也不会停止，这一特性是水泥基混凝土的固有特性，再加上混凝土硬化时发生化学反应再失掉一部分水分，因此整个过程中均有混凝土收缩的现象出现，此时就会形成各种收缩裂缝。

2.2 钢筋混凝土裂缝的形式

（1）45。斜裂缝此种裂缝通常出现在建筑物墙角处，与水平面成夹角45，因此被称为45。斜裂缝。

（2）长裂缝此种裂缝常出现在建筑物的楼面板及屋面板的上表面，是由于房间内预埋管线造成的混凝土裂缝，一般宽度较小，肉眼几不可见。

（3）不规则裂缝裂缝呈散叶状或龟裂状，一般出现在建筑结构顶层部位。在钢筋混凝土结构的跨中及端部也会出现。

3 钢筋混凝土裂缝的限制范围

有关混凝土的现代实验已经证明了钢筋混凝土结构在使用之前就已经存在着微裂缝，混凝土结构的裂缝破坏就是这些微裂缝的扩展，因此钢筋混凝土结构产生裂缝具有必然性，所以在实际使用中，钢筋}昆凝土结构出现有限制的裂缝是允许的，各国对钢筋混凝土构件的裂缝宽均有宽度限值的规定，如美国ACI规定的混凝土裂缝限制值为：干燥空气中0.4mm，潮湿空气中为0.3mm；而我国的则是干燥空气中为0.3mm，潮湿空气中为0.2mm。一般的，混凝土出现微小裂缝时，只要修补措施做的适当，并不会影响结构的使用功能，另外，宽度在0.2mm以内的裂缝是可以自行愈合的，其愈合的原因是混凝土中的氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙，既而再与氢氧化钙结晶沉淀在裂缝内，结果就使得裂缝自行密实，犹如愈合一样，但愈合的前提条件是裂缝中不能有水的流动，水的流动会克服晶体之间的结合力并将沉淀的晶体带走，因此，对于一些地下钢筋混凝土结构，做好减水及防水措施对于防止混凝土裂缝的出现就显得极为重要。

4 裂缝开裂的机理

钢筋混凝土结构在使用之前处于不受力的状态，且内部应力为零，当结构正常使用时，混凝土结构就受到约束力的作用而不能发生自由的变形，此时由于混凝土自身的收缩就导致了混凝土受到拉应力作用，混凝土在拉应力作用下发生徐变，混凝土所具有拉应力随着徐变的进行而不断下降，直至达到净拉应力值，此时，若净拉应力大干或等于混凝土结构的抗拉强度时，混凝土结构就会出现裂缝。随着混凝土的收缩，徐变，开裂的裂缝会越来越大，因此，若想减少混凝土结构的开裂，必须要降低混凝土的收缩度，做好混凝土配台比、搅拌及养护等环节。

5 当前钢筋混凝土结构裂缝控制设计方面存在的问题

（1）未重视结构设计原则当前我国规范规定的结构设计原则为：建筑结构的设计必须要满足承载力极限状态及正常使用极限状态，前者是保证建筑结构不会发生破坏及失稳等破坏的极限标准，而后者则是保正建筑结构不出现超过正常使用状态的变形，裂缝以及可靠、耐久等其它影响正常使用的极限标准。当前许多设计人员只注重满足承载力极限状态，而正常使用极限状态却往往被忽视。

（2）简化计算，导致与实际受力不符很多的设计人员在计算钢筋混凝土结构时，为求简单，往往将复杂受力体系简化为简单的结构，如将双向板当单向板计算，这样计算出的配筋往往与实际的受力情况不符，导致结构构件局部产生裂缝。

（3）忽视了结构设计的整体性由于现在设计的分工，设计人员往往是你汁算你的梁，我设计我的柱，忽视了结构本身的整体性及协调性，建筑结构的设计是一个整体性的设计，在计算以及配筋时，必须考虑到结构与结构之间、构件与构件之间的变形协调问题，同时，相临结构构件在角边处的应力影响现象也要重视。

6 钢筋混凝土结构的裂缝控制在结构设计方面的对策

（1）合理简化结构体系根据实际情况，对复杂的结构体系进行合理简化，运用概念设计理念，对实际存在而又被忽略的变形及受力要在计算配筋时加以考虑，对于结构易出现裂缝部位，可根据经验采取适当的措施进行预防。

（2）结构的尺寸设计要适当前文已经提到，温差及材料的变形均会导致钢筋混凝土结构开裂，当结构的尺寸过长时，结构因温差及材料的变形所引起的应力就会越大，此时建筑的墙体与楼板易出现横向裂缝，经统计发现，结构的应力与其长度呈非线性关系，因此在设计时必须要保证结构的尺寸满足设计规范要求，以防止或减少结构裂缝的出现。

（3）结构的形状及布置要尽量规则结构的形状及布置不规则时，由于各方向上结构的刚度不一，因此产生的变形也不尽相同，在结构的刚度薄弱处易形成裂缝。因此在设计时应尽量保证结构形状以及结构布置的规则性。

（4）对板类构件裂缝控制采取防治措施对于易出现裂缝的屋面及楼面钢砼构件，在结构设计时可采用预应力混凝土，在楼面板预埋管线时，对管线进行支架固定，在管线交叉处要采用专门设计的接线盒以减少钢筋混凝土板的刚度弱。

结语

混凝土结构设计篇8

【关键词】钢管混凝土；设计参数

引言：由于钢管混凝土优越的性能，在我国的建筑工程中得到广泛的应用。一些世界级的建筑也使用了钢管混凝土的结构，例如目前世界上最高的建筑，深圳赛格广场大厦，一共72层，高达291.6米，大厦的主体结构就是用到了钢管混凝土的结构，还有令中国人为之骄傲的重庆奉节巫山长江大桥，跨度达460米，中间最重要的曲线就是因为使用钢管混凝土才能如此坚固的。

1. 钢管混凝土在建筑工程中的具体应用

在上个世纪六十年代，钢管混凝土主要应用于居民住宅和工厂设计的建设方面。后来随着人们对于钢管混凝土的了解逐渐加深，性能的逐渐掌握，钢管混凝土的使用面也越来越广泛，现已广泛应用到电力设备工程、桥梁工程和大型工业厂房上，例如电线杆支架，电杆塔，桥柱，跨度较大柱子较高的高低屋面工业厂房。但是，目前钢管混凝土结构在高层住宅楼的应用上也取得了良好的效果。

目前我国应用较多的钢管混凝土结构是高层住宅建筑。由于我国人口众多，土地资源较为珍贵，因此住宅建筑多采为高层建筑；因此地方开发商也在争相在开发土地上建设高层建筑；我们所说的高层住宅是指10层以上或24米以上的住宅建筑，而7~12层通常称为小高层住宅。这种高层建筑就要求钢管柱子用量少，使用空间较大。一般采用H型钢柱，钢管砼柱，使用这两种钢材会大大的降低原料成本，节约建筑资金，同时这种钢管与混凝土的结合施工较为方便，因此在住宅楼的建筑工程中必将得到良好的发展空间。

2.1构件的组合可靠度

构件的组合可靠度是指对于钢管混凝土结构进行可靠度分析，然后再根据组合可靠度分析法的内容，对于钢管和混凝土分别进行承载力的计算，从而求出构件整体的可靠度数值。这种方法计算简便，而且取值较为方便，但是美中不足的是，此法在计算中会忽略混凝土与钢管之剑的内力套箍作用，从而对结果会造成一定的误差，因此这种方法最后取得的数值属于近似值。

设钢管混凝土构件的含钢量为a，那么钢管所需要承担的应力就为a∫，而混凝土所需要承担的应力为（1-a）∫。由此可以分别得出钢管和混凝土所承担的应力值。钢管所需要承担的应力值A=a∫/[a∫+（1-a）∫]，而混凝土所要承担的应力值为A‘=（1-a）∫/[a∫+（1-a）∫]，由上述两个公式可以得出钢管混凝土构件的组合可靠度为3.2A+3.7A’,通过大量的数据表明，钢管混凝土构件的可靠度数值应大于3.2，但不能小于3.7，在实际工作当中，大部分构件轴心受压时，都是受到应力产生脆性破坏，而其组合可靠度指标在国家规定中并无体现，只能按照混凝土的要求，将其强度设计值乘以可靠度修正系数，以此来维系构件能够正常使用，并保证安全性。

2.2钢管混凝土轴压构件的承载力

承载力是钢管混凝土结构应用最重要的设计参数。承载力N=k1k2Ahf，其中∮是空心钢管混凝土结构的轴压稳定系数，它是钢管混凝土结构最基本的因素。K1是混凝土渐变折减系数，k2是可靠度修正系数。而A是钢管混凝土构件的组合界面面积。

钢管混凝土的承载力是反映其究竟能承受多大的重量，是决定其功能的关键，在测量钢管混凝土构件的承载力时，要对构件进行不同位置的测量，以保证能够对构件的真实情况进行了解，同时要经过数次测量并取得平均值，保证测量的准确性。在考虑到钢管混凝土的抗震设计时，N要除以抗震调整系数，这样才能正确的反应出钢管混凝土具体的承载力。

2.3构件的抗压强度设计值

在上个世纪末，哈尔滨工业大学土木工程学院的教授运用有限元法测算出钢管混凝土结构纵向的应力和轴向应力变化的全过程曲线，从而确定出构件是由弹塑性变化阶段再逐步进入到强化阶段，并且该阶段是构件的抗压强度有效区域。经过后来大量的分析以及对于实际的探究发现，不同种类的钢材混凝土和不同含钢量都会影响弹塑性阶段和强化阶段的数值，如果在弹塑性阶段和强化阶段，某点纵向压力应变为4x103,,那么无强化阶段为极值破坏时，则小于4X103，。

实践得出以下结论，由于钢管混凝土结构含钢量有所不同，钢管混凝土轴压构件的力和应变过程曲线在应变出现极值之前就会破坏。由于构件内的混凝土是采用离心法浇灌的，且用蒸汽养生，因而管中混凝土的抗压强度偏高约10%。

对于实心和空心的混凝土构件，套箍系数会取不同值，在此，设计的套箍系数A=aF/（1.1f）,其中a=c（1-b），a为实心截面的含钢量，c为所对应的含钢率。

2.4钢管节点的要求

对于钢管的节点，首先要求节点的强度要足够大于构件的整体强度，同时节点要满足构件所要求的刚度值，节点的构造不宜过于繁杂，只要传力方便，整体性能较好就可以。其次不要在构件内设置横向穿管，加劲板和其他附件。再次所有焊在钢管构件上的连接件和金属附近，一定要在混凝土离心成型之前就要准备完成，如果在不恰当的时候进行焊接，会造成构件的连接性不强，应力承受值较低的状况。最后在对整体进行焊接时，要保证焊接处的焊接质量，整体方向要一致，焊缝质量应大于一级，检验等级应为B级以上，角焊缝的外观质量标准为3级以上。

3钢管混凝土发展现状以及趋势

虽然钢管混凝土发展时间较短，但是发展速度较为迅猛，预计将在住宅中得到广泛的应用，由目前的高层建筑逐渐过渡到小高层，多层的建筑上。在21世纪前20年，我国每年新建住宅面积5到6亿平方米，而后将每年以5亿平方米递增，今后的钢管混凝土将得到更为广阔的发展空间，所以有必要对钢管混凝土做进一步的研究工作，保证工程的安全性。首先要保证钢管混凝土与外墙板之剑的接缝处理严密，保证墙板的耐久性和钢管混凝土的配套性；其次要加强钢管混凝土的防火设计，这样才有助于进一步推广钢管混凝土的应用；最后要逐步完善钢管混凝土住宅建筑的设计理论，不同类型结构设计规范和施工操作方法，尽快编制各类构件的配套图集。

结语：

在钢管混凝土结构中，轴压构件的承载力，构件的组合可靠度，构件的抗压强度设计值以及钢管节点是最基本的设计参数，通过多年对钢管混凝土结构的分析，目前已经研制出统一的理论成果，并同时对这几种基本参数进行了简单的数值参考，在以后的建筑工程当中，要充分考虑这几种参数的关系，以保证钢管混凝土结构的安全性。

参考文献

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