摘要：在建筑物的整體設(shè)計(jì)里,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)系到建筑的功能和安全,影響著建筑物的使用壽命和效益等方面,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整體工程順利施工的基礎(chǔ)工作。本文作者對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

　　關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),建筑工程師論文發(fā)表,期刊雜志發(fā)表

　　使結(jié)構(gòu)安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、是結(jié)構(gòu)工程師的任務(wù)和責(zé)任。隨著建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，科技的快速進(jìn)步，設(shè)計(jì)逐步轉(zhuǎn)向重視建筑的功能、安全和技術(shù)因素。

　　一、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容

　　1、關(guān)于地震作用的計(jì)算：規(guī)范規(guī)定：在地震作用計(jì)算情況下要考慮扭轉(zhuǎn)耦連的影響，而規(guī)則結(jié)構(gòu)的情況下不計(jì)算扭轉(zhuǎn)耦連時(shí)，平行于地震作用力方向的兩邊要乘以放大系數(shù)， 較短邊可以乘以 1.15 的系數(shù)，長(zhǎng)些的邊應(yīng)該乘以 1.05 的系數(shù)，而扭轉(zhuǎn)剛度小時(shí)要按大于或等于1.3的系數(shù)計(jì)算，質(zhì)量、剛度不對(duì)稱分布的結(jié)構(gòu)要計(jì)入雙向水平方向的地震作用扭轉(zhuǎn)影響。

　　2、關(guān)于質(zhì)量系數(shù)的計(jì)算：在一般工程中藥采用質(zhì)量系數(shù)大于等于9，要是兩層結(jié)構(gòu)應(yīng)該采用6，都是選擇3的倍數(shù)，每層要有自由度3個(gè)。并且在計(jì)算式要對(duì)質(zhì)量振型參數(shù)進(jìn)行檢查，此參數(shù)必須大于90%，因?yàn)槿绻�在�?shí)際中達(dá)不到這個(gè)要求，則設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的安全性將無法得到保障。

　　3、關(guān)于結(jié)構(gòu)的位移、周期的計(jì)算：規(guī)范要求周期比應(yīng)該控制在大震下扭轉(zhuǎn)振型不靠前的情況，用樓層豎向最大位移來限制層間最大位移，位移比應(yīng)該取最大和平均位移比值。

　　4、關(guān)于最小地震剪重比的計(jì)算：在規(guī)范中強(qiáng)制要求各樓層剪重比不得小于規(guī)范給出的標(biāo)準(zhǔn)，如果不滿足要求需要檢查質(zhì)量系數(shù)，有效的質(zhì)量系數(shù)不夠應(yīng)該增加振型數(shù)的計(jì)算;有效質(zhì)量系數(shù)得到滿足時(shí)可能是源于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，因此要合理對(duì)結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度的分布情況。

　　5、關(guān)于柱的計(jì)算：如果彎矩設(shè)計(jì)值由水平荷載造成且超過總設(shè)計(jì)值的75%時(shí)，框架柱長(zhǎng)度按規(guī)范內(nèi) 7.3.11-1 和 -2 公式計(jì)算的小值為準(zhǔn)。

　　6、關(guān)于柱配筋方式的選定：如若整體計(jì)算則建議使用單偏壓方式，而在產(chǎn)生具體結(jié)果時(shí)再用雙偏壓進(jìn)行復(fù)核。這是由于單偏壓方式是按照規(guī)范公式計(jì)算的，而雙偏壓則是用數(shù)值積分法計(jì)算的。

　　7、關(guān)于框架結(jié)構(gòu)：要注重計(jì)算系數(shù)尤其是柱長(zhǎng)度;建議采用單偏壓配筋;如果是大截面的柱應(yīng)該設(shè)置剛域位于與梁重疊處。

　　二、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量控制

　　1、關(guān)于裂紋控制的問題

　　裂紋是產(chǎn)生不連續(xù)的現(xiàn)象的固體材料。多年的現(xiàn)代混凝土試驗(yàn)已充分證實(shí)在混凝土和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的微裂紋的存在下主要是骨料和水泥凈漿粘結(jié)裂紋，裂紋在水泥漿和骨材料裂紋的附著表面。斷裂損傷力學(xué)的角度來看，所謂的斷裂損傷是廣義的外部負(fù)載，細(xì)觀結(jié)構(gòu)的重大變化，所造成的微觀缺陷成胚，擴(kuò)建和匯通，導(dǎo)致宏觀經(jīng)濟(jì)性能惡化的結(jié)構(gòu)，最終形成的宏觀開裂和破壞的結(jié)構(gòu)。因此，混凝土結(jié)構(gòu)的破壞過程實(shí)際上是形成于微裂紋的擴(kuò)展。現(xiàn)代化的混凝土微觀研究還表明：微裂紋的擴(kuò)展源于材料損壞的程度，也是材料損壞的標(biāo)志，在同一時(shí)間，微裂紋也是材料固有的物理特性現(xiàn)狀。因此，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的存在有其必然性。

　　從傳統(tǒng)力學(xué)和斷裂力學(xué)方面來分析傳統(tǒng)的裂縫控制方法的應(yīng)用，主要是基于“防”的理念，來研究預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的控制方法。從傳統(tǒng)的機(jī)械的角度來看，由于預(yù)加應(yīng)力施用到混凝土梁，混凝土梁產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力的所有偏移通過外部負(fù)載(或偏移)的下邊緣被全部取消，從而避免了混凝土裂縫(或延時(shí)裂紋)，混凝土梁的全斷面(或增加參與的混凝土部分的工作)，這是相當(dāng)于提高混凝土梁的拉伸性能，高強(qiáng)度材料，以充分利用;從斷裂力學(xué)的角度來看，在混凝土材料的內(nèi)部，也存在許多微缺陷和微裂紋，這些微缺陷和微裂紋中的外部負(fù)載將繼續(xù)發(fā)展，最終形成宏觀裂紋。預(yù)先的軸向壓力施加在混凝土梁，相當(dāng)于微裂紋的表面產(chǎn)生一對(duì)非均勻的壓應(yīng)力的作用，在裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子為負(fù)。當(dāng)外部載荷的裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子和非均勻的壓應(yīng)力所產(chǎn)生的應(yīng)力強(qiáng)度因子，裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子為零的大小相等。裂紋不穩(wěn)定的傳播與外部負(fù)載增加了。在裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子達(dá)到混凝土材料的斷裂韌性，裂紋將是不穩(wěn)定的傳播。因此，源于斷裂力學(xué)研究，預(yù)先對(duì)混凝土梁施加的預(yù)加應(yīng)力，減少了在裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子的外部負(fù)載的作用，以避免混凝土裂縫視圖。

　　2、關(guān)于抗震問題的分析

　　在兩種類型的組件之間分配的地震力，應(yīng)該考慮不同時(shí)段的兩種類型的組件有關(guān)抗推剛度相對(duì)的比值變化。主要結(jié)構(gòu)系統(tǒng)即現(xiàn)在使用的鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)在鋼架和混凝土剪力墻(內(nèi)管)系統(tǒng)中，鋼筋混凝土內(nèi)筒為主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)而鋼架主要負(fù)責(zé)重力荷載，擔(dān)負(fù)一個(gè)較小的平剪切。由于剛性的鋼框架的反推遠(yuǎn)小于所述內(nèi)筒上凝固的水平地震工程經(jīng)驗(yàn)，承擔(dān)水平剪力在除了鋼框架的頂部幾層為其15%到20%，中部和下部的都約為10%至15%，相應(yīng)的樓層剪力，有些項(xiàng)目甚至只有約 5%的往復(fù)。在結(jié)構(gòu)的彈塑性的階段，墻體在地震的持續(xù)作用下生成裂紋，剛性顯著的減少將增加的鋼框架的剪切剛度退化。鋼框架由于變形，彈性極限的 1/400 以上的角度，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于約1/3000的鋼筋混凝土墻的彈性極限變形角度。水平地震作用小于塑性階段，但仍有可能承擔(dān)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于彈性階段的水平地震剪力和傾覆力矩。

　　因此，為了符合要求，需要調(diào)整的部分鋼架水平剪力，鋼框架混凝土結(jié)構(gòu)層框架柱的抗震要求應(yīng)不小于比底部的結(jié)構(gòu)剪切的25%或框架部分地震剪力最大值的1.8倍，兩個(gè)選擇較小的，以改善的鋼框架的承載能力，并采取措施改善混凝土內(nèi)筒的延展。

　　3、關(guān)于混凝土的加固

　　較常用的方法是：粘鋼加固法、粘貼纖維加固法、預(yù)應(yīng)力加固發(fā)、加大截面加固法、置換混凝土加固法等，這些均為直接加固方法，此外還有間接加固的一般方法如預(yù)應(yīng)力加固法和增加支承加固法等。較常用的技術(shù)是：裂縫修補(bǔ)技術(shù)、混凝土表面處理技術(shù)、托換技術(shù)、 植筋技術(shù)、 碳化混凝土修復(fù)技術(shù)等等。由于荷載作用、材料選擇或施工不當(dāng)?shù)仍�因，結(jié)構(gòu)可能遭受可擴(kuò)展性或脆性斷裂，此時(shí)應(yīng)該努力修復(fù)，并且在此之前，應(yīng)該分析裂縫的產(chǎn)生原因和影響的嚴(yán)重程度，有針對(duì)性地采取措施，以改善結(jié)構(gòu)或鋼筋，若構(gòu)件不宜修復(fù)或者加固，則應(yīng)該拆除更換。

　　三、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

　　1、結(jié)構(gòu)選型階段時(shí)，首先應(yīng)該注意結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題;其次應(yīng)注意新規(guī)則有關(guān)規(guī)定的變更情況，以免在后期工作產(chǎn)生紕漏。再者要注意結(jié)構(gòu)的超高問題，在抗震規(guī)范和高規(guī)的結(jié)構(gòu)，總高度都有嚴(yán)格的限制，在更改的新規(guī)范中，除了原來的高度限制設(shè)定為 A 級(jí)的建筑高度，還增加了結(jié)構(gòu)的建設(shè) B 級(jí)高度，因此必須嚴(yán)格注意，一旦建筑結(jié)構(gòu)高度為B類甚至超過B級(jí)高度，設(shè)計(jì)方法和措施一定會(huì)變化很大。最后是要注意嵌固端的設(shè)置，因?yàn)楦邔咏ㄖ�都�?huì)帶有兩層或以上的地下室，嵌入式固定端可以設(shè)在地下室的頂板上，或者人防頂板的地方，因此，設(shè)計(jì)師經(jīng)常會(huì)忽略一些方面，如：設(shè)計(jì)嵌固側(cè)安裝在地板上的端部的剛度比上下限、安裝的抗震等級(jí)整體一致性、計(jì)算結(jié)構(gòu)的嵌固端組、抗震縫和嵌入式固定端位置的協(xié)調(diào)問題等等，而這些方面忽略任何一個(gè)都會(huì)為后期設(shè)計(jì)埋下隱患，產(chǎn)生不可估量的后果。

　　2、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段是應(yīng)該給與相當(dāng)重視的方面，因?yàn)檫@個(gè)階段是與后期設(shè)計(jì)工作直接相關(guān)的，它的好壞至關(guān)重要，并且是整個(gè)項(xiàng)目成本的決定因素，因此這個(gè)方面若是產(chǎn)生紕漏一定會(huì)帶來不可估量的損失。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中也應(yīng)注意本地規(guī)范的重要性。以《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》作為國家的標(biāo)準(zhǔn)來看，它具有相當(dāng)?shù)臋?quán)威但是卻不能明確詳細(xì)地規(guī)定全國各地的各種基礎(chǔ)狀況，所以當(dāng)?shù)氐幕�礎(chǔ)類型和設(shè)計(jì)方法的描述和指定更詳細(xì)和準(zhǔn)確，所以在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)， 也要大力研究地方性標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，以免更大的影響在整個(gè)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)或后期工作。由于缺乏工程設(shè)計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查報(bào)告或附近的建筑物調(diào)查報(bào)告，必須根據(jù)調(diào)查-設(shè)計(jì)- 施工過程的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，要禁止缺乏調(diào)查的過程，若是調(diào)查不夠詳細(xì)、全面時(shí)，設(shè)計(jì)人員要通知建設(shè)單位進(jìn)行重新調(diào)查或者是額外勘探。不考慮地面變形的影響，有一些混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)沒有關(guān)注地基變形后檢查，評(píng)級(jí)為 A或B級(jí)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行地基的變形情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，而c級(jí)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)相關(guān)規(guī)定對(duì)地基進(jìn)行處理，然后變性檢驗(yàn)。在對(duì)下臥層的地基承載力計(jì)算時(shí)，要進(jìn)行深度的修正，修正系數(shù)源于土壤。當(dāng)擴(kuò)散角數(shù)值符合有關(guān)規(guī)范，可以直接使用，不符合時(shí)，根據(jù)附錄中的規(guī)格，采用平均應(yīng)力系數(shù)來計(jì)算。選擇復(fù)合地基承載力較高的土壤持力層，根據(jù)下臥層狀況進(jìn)行調(diào)整驗(yàn)算。

　　3、在計(jì)算和分析結(jié)構(gòu)階段，對(duì)于工程內(nèi)力分析要按照規(guī)范要求的設(shè)計(jì)和加工，并且準(zhǔn)確高效，是決定質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，新規(guī)范推出以來，已經(jīng)計(jì)算和分析的結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體的一部分，有相當(dāng)數(shù)量的內(nèi)容調(diào)整和改進(jìn)，有了更為清晰的進(jìn)展。首先應(yīng)該適當(dāng)選擇計(jì)算軟件，即減少由于模型的差異性帶來的結(jié)果的不同，這是設(shè)計(jì)工作的首要進(jìn)程，以避免不安全的隱患存在。其次要考慮自振周期的影響，由于新規(guī)范中提及了各種體系下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中計(jì)算自振周期的折減系數(shù)。最后是振型數(shù)目，在計(jì)算階段要對(duì)其結(jié)果中的振型參與系數(shù)結(jié)果進(jìn)行判斷，然后決定振型數(shù)目的取值是否調(diào)整。

　　4、在框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中，較大的交叉樓面橫梁與垂直剪力墻單面相交，按照《高規(guī)》 規(guī)定要減少梁的彎矩不良效果， 根據(jù)剪力墻設(shè)置壁柱，暗柱或減少截面的端部截面等等， 或者墻的厚度不符合縱向框架梁錨固鋼筋的錨固長(zhǎng)度的水平邊時(shí)，應(yīng)盡可能減少鋼筋直徑。

　　5、如果剪力墻結(jié)構(gòu)要將角窗設(shè)置于角部時(shí)，適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)窗口部件。角窗處樓板上應(yīng)該適當(dāng)進(jìn)行加厚處理，且通長(zhǎng)配筋要雙層設(shè)置進(jìn)行加固，或者可以設(shè)置斜暗梁或斜向集中加固配筋，斜向鋼錨入角窗的邊緣上的組件，邊緣構(gòu)件應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)丶庸獭?/p>

　　四、結(jié)語

　　總而言之，混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個(gè)循環(huán)的長(zhǎng)周期，并且具有專業(yè)的深度和復(fù)雜性。因此，要結(jié)合設(shè)計(jì)中總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)，不斷完善設(shè)計(jì)理念，以確保整個(gè)工程的質(zhì)量。

　　參考文獻(xiàn)：

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