钢筋混凝土结构设计探究

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钢筋混凝土结构设计探究:浅谈建筑工程混凝土结构设计强化措施

【摘要】近年来国内建筑工程质量安全事故频发，通过在施工一线多年的从业研究发现，抓住工程设计安全这个“牛鼻子”，对于提高工程质量有着重要意义。工程设计安全是施工质量的重要保证，土木建筑工程结构设计是工程设计的重中之重，是整个建筑过程中最重要的环节。不仅关系着建筑水平的高低，还关系着人民生命财产安全和国家基础事业的发展。

【关键词】钢筋混凝土；加强设计措施；结构检测问题；解决策略

1. 外观质量检测中常见问题及相应对策

建筑外观具有直接可视性，容易被观察。普通人群通过观察建筑外观，便可评价建筑质量好坏。所以对混凝土外观质量的检测，具有重要意义。混凝土外观结构质量检测中，经常性出现露筋、空洞、疏松、裂缝和蜂窝等不同程度的损伤问题。其中最常见的就是蜂窝和裂缝。

1.1蜂窝问题的成因及对策。

当混凝土表面缺乏水分，缺少砂浆的时候，石子变得干燥，容易暴露在外，混合材料分层离析，形成一个个的蜂窝状的小孔，这就形成了钢筋混凝土外观的蜂窝问题。蜂窝问题的严重程度，应利用直尺或者百格网等有效测量工具，测量蜂窝的面积、深度和分布率。当钢筋混凝土表现出不严重的窟窿状蜂窝时，可以用 1B2的水泥调和砂浆抹面进行修整。对于较严重的蜂窝现象，必须严厉整顿，除掉表面的酥松层，将混凝土内层用水清洗干净，然后支膜，用比设计级高一级的混凝土细致浇灌、摸面。当然也可以根据实际的情况 ， 用进管压浆方法进行处理。

1.2裂p问题的成因及对策。

当钢筋混凝土干涸时，拉伸应力大于其原来拉伸强度的时候，也可以说，拉伸应力超过了拉伸的极限而造成的开裂。不同的原因，会造成不同种类的开裂。早期的开裂，会逐渐引起其内部的缺陷。然而混凝土早期的水分蒸发，是开裂的主要原因。 所以必须保证混凝土的水分比例在一定安全范围之内， 防止其收缩过度。对于已出现的裂缝，可以在混凝土便面用防水砂浆、 防水卷等做一个防水层，简捷而有效。对于局部的开裂，也可以用专用填补剂填塞。

2. 加强混凝土结构安全性设计措施

为了改善土木工程结构的安全性和耐久性，需要引起国家相关部门的注意，相关研究单位及部门应该从强化混凝土工程的耐久性方面进行研究，制定相关的技术标准及规范，以此作为监督方法。要从专业的角度对结构工程进行验收与评价，完善土建结构的检测与维护机制，对土建结构的耐久性概念及意识进行强化，用科学管理手段管理从业人员，规范工程安全性管理机制，学习借鉴国外先进的技术和经验，注重科学管理与人性化管理相结合，将管理从技术规范的强制性中解放出来，鼓励技术进步和科技创新，主管部门应该按照实事求是的原则对结构设计进行论证，将建筑结构的安全设计水平提高。因此应该在土木工程结构设计方面集思广益，参考各方面的意见和建议，确保设计更加的先进、科学，更具有可操作性。

2.1安全性设计。

（1）管理方面：在设计单位的选择上，要优先选择实力强、资质等级高、管理先进的单位，要有先进的设计方法、设计理论、设计理念等，设计人员的素质要高，要具备丰富的设计经验，这样设计的质量才能从根本上提高。

（2）设计理论：对设计计算理论及方法要熟练掌握，加强理论学习，提高设计理论素质。这一方面也是对设计人员提出的，因为设计人员的素质高度直接影响设计质量。

（3）设计计算：一般而言，设计者所考虑到的设计计算项目基本都能满足安全的需要。但往往也会因为对某一方面的遗漏造成某个项目出现事故，因此设计人员要认真对待每一个设计要点，对每一个数据都要认真的去分析和核对。

（4）详细的设计图纸：受施工人员素质差异的影响，设计者经过严格的设计程序后，呈现在施工人员面前的是设计图纸，而施工人员对图纸的领会能力存在差异，对一些细节的把握有可能出现偏差，因此，设计人员要对图纸不断的进行细化，避免因为施工人员看不懂图纸而出现不必要的工程质量问题。

（5）监督管理：对设计过程及施工过程加强监管，发现问题及时修改。对设计文件的审核完成后，进入施工阶段，设计单位要与施工单位密切配合，对接联系，及时纠正施工人员对图纸的错误理解，对施工中出现的设计以外的质量问题，设计单位要及时进行纠正，对施工人员的建议要有足够的重视。

2.2经济性设计。

（1）成本管理：通过对招投标中的方案进行比对、评比，不但要选择一个安全性高的招标单位，还要考虑其在经济性方面的优势，择优选择。这样不但可以找出最安全的设计方案，还能最大限度的节约成本。

（2）合理利用标准图：标准图的作用在于可以降低设计的工作量，降低设计错误，加快设计速度。但由于未经过计算，往往会导致成本过高，因此设计人员要对各个数据进行核算，在安全的基础上，设计出最经济的方案。

（3）多参数设计的安全积累：由于土木工程中设计的材料较多，材料尺寸、用量及布置等较为复杂，因此，必须要在满足结构强度需求的基础上，做到各构件的经济性。

（4）组织协调：协调各部门关系，以大局为重。一个工程中往往是多部门共同配合来完成的，因此各部门之间要协调好关系，积极配合，才能将工程成本大大的降低。

3. 混凝土的强度等级

混凝土的强度等级，是混凝土物理指标的综合性反映。它代表混凝土的抗压能力、抗拉能力。混凝土强度等级的检测方法常见的有三种：非破损法、破损法和综合法。混凝土强度低，往往是由于使用的原材料不符合国家规定，或者在调制、保存、浇注或者后期的保养中不符合规范所造成的。它从整体上影响建筑的质量。 对于这种情况的出现，我们必须权衡现在的强度和要求的强度，向有关单位提出申报，采取有效措施，例如从根本上加固、补强，减少建筑的荷载值或者推迟建筑承受荷载时间。我们应尽量避免这种问题的发生，在建筑开工之前对钢筋混凝土进行严格检测。如果在建筑完成之后，出现这类问题，不仅浪费人力财力，还会对人身的安全构成威胁。

4. 内部缺陷的问题及对策

大型的钢筋混凝土建筑工程，常常因为各种原因，在混凝土内部出现裂缝、孔洞等问题。这严重影响到建筑的承重能力和耐久性。所以在建筑初步完工之后，必须要进行超声波检测或者钻孔洞检测。当混凝土内部检测出缝隙或者孔洞缺陷的时候，我们常常采用水泥压浆填补法。也就是把水泥通过管道注入混凝土内部，填补空缺。钻孔：要在缺陷区钻孔，钻孔的疏密与深度根据缺陷是否严重而定。压浆：计划性分批向单孔或者群孔中压浆。 通常如果浆液进入困难，则应该测试压力，重新调整。如果浆液畅通的进，则证明压力合适。压浆时随时注意压力，以免发生崩炸等安全事故。封闭开孔：压浆完成后，要封闭开孔，通常用水泥砂浆抹平并填实、检查。结束压浆后，必须认真验查压浆的质量和效果，如果仍存在不密实或者不合格等情况，需要补压或者补强，必须确保质量。进行该项修补的时候要注意，混凝土浆液配置要比原配置提高一等级。

5. 钢筋锈蚀问题和解决策略

钢筋是混凝土的骨架，起最直接的支撑作用。结构钢筋检测是混凝土结构检测的四个重要组成部分之一。钢筋锈蚀是最常见的质量问题。它会减弱钢筋的支持力和粘合力，减小钢筋的横截面积，降低钢筋的支持力。对钢筋结构的检测，分两种方式，直观性检测和化学性检测。通俗来讲，直观性检测就是用肉眼目测钢筋的锈蚀程度。化学性检测，也就是检测各项化学指标，例如 C1-含量、碳化深度、水质分析等等。用涂层修补已经形成的锈蚀部分，并可以在钢筋表面涂防锈层或者有机高分子层，钝化钢筋表现，减少其与水分和二氧化碳的接触，降低锈蚀速度。或者在钢筋表面镀一层活泼金属，例如：锌，进行钢筋的阴极保护。为了降低锈蚀速度，也可以选择从混凝土存放环境入手，在混凝土中添加亚硝酸盐， 阻止锈蚀。增加钢筋周围的混凝土质量和厚度，从物理方面改变结构，抵挡水汽的侵入。

6. 结束语

混凝土工程结构的安全性关系到国家利益及人民群众的生命财产安全，因此要从设计阶段就开始对各个环节进行保证，这样才能保证整个工程的质量安全。混凝土是建筑工程中重要的材料。它承载力大、性能优良、被广泛地运用在各种工程上。

钢筋混凝土结构设计探究:建筑工程混凝土结构设计中的不足及应对策略探讨

摘要：我国的土木工程的发展是随着我国的经济不断发展而提升的，尤其是在近些年随着经济全球化的趋势下，在经济、科技等方面有了更多的交流，使得我国的建筑技术有了更进一步的发展。而我国的人民在经济水平提升的情况下对居住的质量有了更高的要求，这就需要我们对工程施工的每个项目和材料技术等进行研究以保证工程质量，混凝土作为土木工程最常用的一种材料，对于工程质量的影响是巨大的。我们有必要对混凝土结构的施工设计进行研究，来提升土木工程的质量。

关键词：建筑工程；混凝土结构；结构设计

1建筑工程混凝土结构设计中的不足

1.1 地基与基础设计中的问题

在混凝土结构设计中，天然地基独立基础有时因为持力层土层分布不均匀，使基础坐落在软硬不均的土层上，相邻基础沉降差过大，导致基础变形过大；由于地下室在提高建筑稳定性、地基承载力、减少地震破坏以及解决建筑埋深等方面有十分重要的作用。因此，在很多建筑工程中，经常会设置地下室。当建筑选址在山地上时，由于原始地貌水位较低，设计过程中往往会忽视建筑工程竣工后由于回填土体毛细现象，导致地下室底板及外墙承载力不足，出现墙体裂缝和底板涌水现象，给工程项目带来难以解决的问题和损失。

1.2 混凝土上部结构设计中的问题

在混凝土结构上部设计时，还存在一些问题，框架结构中抗震设防防线较少；因梁跨度大，梁截面高度就大，而框架柱截面较小，导致强梁弱柱情况出现；框架―剪力墙和剪力墙结构中，剪力墙布置不均匀，出现单肢剪力墙刚度过大，应力集中，连梁刚度过强等；高层结构中忽视零应力区等现象。这样类似问题出现，会给建筑结构的安全带来隐患。

1.3土木工程混凝土结构中问题出现的原因

原材料的生产及选购，会存在一些质检员疏忽的现象，因此也可能存在采购不合格的问题。为此进一步导致混凝土质量的降低，对本身的质量产生影响，强度性能也不足。另外是水泥的强度存在问题，这些问题是水泥混凝土中非常关键的一个环节。最后是水灰比例问题，这个比例对工程质量的影响十分显著，若是对比例没有很好的关注和控制就会出现诸多的问题。

1.4钢筋混凝土结构设计中存在的裂缝问题

（1）温度裂缝。温度裂缝主要是由于外界环境温度变化明显、温差较大，混凝土会随着外界环境温度的变化产生热胀冷缩的物理反应，导致建筑结构中出现裂缝；（2）构造裂缝。由于钢筋混凝土结构中使用的混凝土的水灰比率不规范，进行混凝土浇筑时振捣不密实以及模板滑动，导致了收缩裂缝的出现。如果脱模过早、混凝土护养工作不到位或者是支架下沉等情况也会导致钢筋混凝土结构出现裂缝；（3）结构裂缝。主要针对现浇钢筋混凝土结构来说，由于结构构件之间的刚度不尽相同，所以一些结构中容易构成刚度较弱的区域，这些地方的截面突变处，非常容易出现破损裂缝；（4）收缩裂缝。在钢筋混凝土结构的养护过程中，水泥和混凝土会出现收缩的情况，随着时间的变化逐渐变硬、碳化、脱水、变小，进一步出现各种收缩裂缝，这种情况并不会消失，在二十八天的时间内持续不断的出现，这是由水泥和混凝土自身的特点决定的。

2混凝土结构设计不足的应对策略

2.1地基对混凝土结构的控制

通过优化地基对混凝土结构的约束，也可以起到提升工程质量的作用，而优化约束主要通过内外两种措施进行：对混凝土内部的控制主要是通过控制混凝土内外温差来进行的，因为混凝土本身的内部温度就会增加混凝土的约束力，再加上外部温差，两者相加效果可就不那么简单了，这也主要是为了降低温度应力，主要措施有暖棚法、蓄水法、覆盖法等，削内增外，使混凝土的约束力减少；对混凝土的外部控制主要集中在浇筑步骤上，如在进行大面积的浇筑时若浇筑层过厚，就会使得地基对于混凝土的约束力大大增强，所以浇筑时要严格注意其厚度，也可采用滑动层技术来实现削减混凝土浇筑厚度的目的，使地基对混凝土的外部约束力进一步减小。

2.2混凝土原材料和浇筑方面的控制

混凝土原材料对于保障建筑施工质量至关重要，处于基础性地位。因此，在选择材料的过程中需要强化此方面的控制，并且严格控制检测程序。生产前要对含沙量、水泥量、水灰比例做好多个环节的控制，从严格的意义上保障混凝土的施工质量。混凝土的浇筑程序也是影响质量的重要因素。混凝土的浇筑程序关乎到后期承载力的问题，因此浇筑需要使用振捣器来完成，要均匀进行点控，不能出现诸多的遗漏问题。在混凝土浇筑完成后还需要做抹压工作，并且使用保r膜及普通的塑料袋对混凝土进行有效的保护，然后定期进行洒水保湿工作，若是混凝土被晒干，那么坚韧性就会受到诸多的影响。最后，控制混凝土的温度应力。在此过程中需要减少水泥的使用，并且释放出更多的温度，适量减少混凝土的用量进而达到降低温度的目的，提升混凝土的搅拌性技术，能够让每种材料的融合性能更好，还能散热。控制和浇筑的温度也需要控制，在浇筑的过程中可能会产生非常大的热量，并且受到外部环境的影响尽量避免在高温环境下进行浇筑，也可以使用降低温度措施的办法，保障温度处于适宜范围内。

2.3混凝土的抗裂技术

混凝土在使用中经常会出现裂缝，严重影响着混凝土结构的性能和工程安全，其产生的原因一般不外乎温度应力、水化热、自缩现象等，而要提升土木工程的质量，肯定绕不开裂缝这一关。现在工程中抗裂技术的使用已经很普遍了，一般是从源头出发进行裂缝的控制，即混凝土的配备上。在混凝土配制中加入适量的添加剂是常用方法，主要是针对混凝土的自缩现象而言，加入添加剂可有效改变混凝土的自缩数值，进一步控制混凝土裂缝，但需要注意的一点就是添加剂种类的选取和添加剂添加的操作规范，必须严格按照规程行事，在适当的时机加入；除添加剂之外，无机纤维材料、金属纤维材料、有机纤维材料也是添加的重点，但它们不是作为添加剂加入，而是作为增强材料使用，目的是通过这几种材料提升混凝土的整体抗拉水平，而混凝土抗拉能力提升也就意味着裂缝的减少；第三种方法不需要添加任何东西，但需要科学地对混凝土的配制比例进行区分，因为不同配比的混凝土在性能上也会有所差异，所以需要专业人员对此进行计算，并进行设计和验证，保证混凝土的性能能够达到最优。

结束语

建筑结构设计的好坏，直接影响这后续建筑的施工以及建筑工程投入使用之后产生的经济效益，同时也关系着使用建筑人群的生命安全，以及社会影响，因此，在建筑结构的设计中一定要秉承着科学严谨的态度，合理设计，不断的通过学习和积累经验，来完善设计中出现的一些问题，以期保证建筑工程的质量，促进建筑行业的稳定发展。

钢筋混凝土结构设计探究:钢筋混凝土结构设计中的裂缝控制措施

【摘 要】钢筋混凝土是工程建设中最为常见的施工材料，其刚度、硬度、抗剪力、耐久性等都较为良好，因此在建设中用途广泛。裂缝一直是困扰钢筋混凝土的重要问题，裂缝的出现不仅对钢筋混凝土的质量造成严重影响，还形成了一些潜在的安全风险。本文将对钢筋混凝土结构设计中的裂缝危害以及裂缝类型进行具体的分析和研究，并对裂缝的控制措施进行深入探讨。为钢筋混凝土的裂缝控制提供参考。

【关键词】危害；形式；机理；存在问题；防治措施

一、裂缝对钢筋混凝土结构造成的危害

1、钢筋混凝土结构内力重新分配

钢筋混凝土在实际的建筑结构中作为整体的结构部分，但所承受的力有所不同。钢筋所承受的是拉力，混凝土承受来自结构内部与外界的双重压力。当钢筋混凝土表面出现裂缝时，在裂缝处的钢筋和混凝土的受力能效丧失。钢筋所受的应力随之增大，而混凝土结构的整体性被破坏，随着裂缝的开展，混凝土受压区高度减小，压力应不断增大，指导混凝土被压坏。

2、钢筋混凝土结构的抗剪能力下降

裂缝的出现，混凝土结构遭到破坏，由整体变成多个部分。原有的抗剪作用也被裂缝分割成多个小面积部分，使得混凝土的抗剪力较为分散，抗剪面积减小，导致混凝土结构整体的抗剪性能急剧下降。

3、钢筋混凝土结构的刚度减小

当钢筋混凝土结构中所产生的裂缝较大、较深时，那么在裂缝截面的中性轴将随之发生位移，使得钢筋混凝土结构的变形机率增大，刚性减小，并随着裂缝的发展趋势而逐渐发生变化。

4、钢筋混凝土结构的疲劳度下降

钢筋混凝土中裂缝的产生不仅对整体的结构刚度产生影响，还对缩小钢筋混凝土结构的受力范围。由于钢筋混凝土长期处于拉力与压力的双重作用下，裂缝则会使结构的疲劳寿命受损，使得钢筋混凝土的疲劳度大大降低。

5、钢筋混凝土结构的强度降低

裂缝的出现会使得钢筋混凝土结构中的钢筋部分暴露在空气中，空气中大量的水分会使得钢筋表面被锈蚀碳化，还会改变混凝土的受力条件。长此以往，钢筋表面会被锈蚀，而混凝土会因此变质，使得钢筋混凝土结构的强度和刚性受到严重影响，如不能及时发现处理，将会严重影响建筑物的质量和运行安全性。

二、钢筋混凝土裂缝的种类及形式

1、钢筋混凝土裂缝的种类

第一，结构裂缝

结构裂缝是钢筋混凝结构中较为常见的一种裂缝形式。由于结构当中不同构件之间所产生的应力有所不同，因此在应力和刚度较为薄弱的区域，通常是在结构的截面处，较容易出现结构裂缝。如建筑物墙角处及钢筋混凝土楼板的板端处。

第二，温度裂缝

温度裂缝在钢筋混凝土结构中最为多见。由于混凝土具有热胀冷缩的特性，在受到外界温度的影响时，很容易出现干缩或膨胀的现象，这种裂缝在建筑的表面较为常见。

第三，构造裂缝

构造裂缝的形成对钢筋混凝土结构的影响较为严重。其裂缝产生的原因是由于在混凝土材料的配比中，水灰的比重过大，以及材料铺设出现松动和脱落，或是在混凝土的浇筑和振捣操作中没有按照规定的标准进行质量控制。另外，养护工作不到位、过早结束脱模工作等都会使钢筋混凝土结构出现构造裂缝。

第四，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～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、钢筋混凝土裂缝的形式

第一，45o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45o，因此被称为45o斜裂缝。

第二，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。

第三，不规则裂缝裂缝呈散叶状或龟裂状，一般出现在建筑结构项层部位。在钢筋混凝土结构的跨中及端部也会出现。

三、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，钢筋混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。

四、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，而后者则是保证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，设计人员往往是你计算你的梁，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。

五、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。

3、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削弱。

六、结语

钢筋混凝土结构裂缝是工程中常见的质量通病，但它的出现并非与荷载作用有直接的关系，大量的研究表明，裂缝的出现是由于结构自身的变形所引起的，要想尽量减少结构裂缝的出现，就必须在结构设计过程当中综合考虑各方面的因素，严格遵守相关设计规范及准则，当前预应力钢筋混凝土的出现，已经使得钢筋混凝土结构能够设计成为不开裂的形式，但如何进一步做好钢筋混凝土结构设计裂缝控制的工作，还是一个值得深入探讨的课题。

钢筋混凝土结构设计探究:关于建筑工程混凝土结构设计注意事项的探讨

【摘要】建筑工程结构设计不仅关系着建筑工程质量，还关系着人们的日常生活。做好建筑工程的结构设计，能够保证工程结构的合理科学，提高建筑工程的质量。本文阐述了建筑工程混凝土结构设计的要点以及建筑工程混凝土结构设计的特点与原则，对建筑结构设计的注意事项进行了探讨分析。

【关键词】建筑工程；混凝土；结构设计； 要点；特点；原则；注意事项

一、建筑工程混凝土结构设计要点

1、结构选型。结构选型需要考虑结构规则性问题、结构超高问题以及嵌固端设置问题。建筑的结构规范新旧版本有着很大的不同，在新规范中，对于结构的限制条件也有所增加。并且，新规范明文规定建筑不应采用严重不规则的设计方案。因此，结构工程师需要在执行新规范时多注意不同之处，避免施工设计时处于被动状态。建筑结构的总高度在抗震规范以及高度规范当中都有着严格的限制，新规范中对于超高问题有了新的规定，增加了除了a级高度建筑以外的b级高度建筑。所以在进行结构选型时需要注意控制超高问题。建筑往往带有地下室，因此结构设计工程师需要对嵌固端设置进行重视。

2、概念设计。基于建筑工程结构的抗震能力，在结构设计过程中需要设计人员在设计时采用结构概念设计。这种设计方式对建筑师以及结构设计师有很高的要求，必需严格地遵守结构概念设计的规范规程以及各项规定，设计过程中需要对建筑结构进行全面的分析，不能仅仅依靠计算来进行设计。在进行结构体系设计时，需要对结构选型以及平面布置的规律提高重视程度，选用具有较好的抗震能力以及抗风性能，并且经济性较高的结构类型，并要对结构进行计算简图的设计，保证结构的地震力有合理的传递，并保证在两个主轴方向有相近的动力特性。另外，概念设计可以保证建筑受到中等级地震后可以通过修复继续使用，而在遇到高等级地震时可以保证不倒。为保证"中震可修，大震不倒"的目标，需要专家对设计提出具体指标，对建筑的稳定性以及弹性进行完善的设计。

二、建筑工程混凝土结构设计的特点与原则

1、建筑工程混凝土结构设计的特点。（1）建筑结构刚度的适宜性。随着建筑的高度的不断增长、侧向位移较大的建筑越来越多。因此，在建筑设计中，不但结构强度的要求非常重要，也不能忽视结构的适用性，确保了结构的合理振动频率、控制水平层位移。（2）结构应具有良好的延性。相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。建筑结构的耐震主要取决于结构的承载力和变形能力两个因素。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免建筑在大震下倒塌，必须在满足必要强度的前提下，通过优良的概念设计和合理的构造措施，来提高整个结构、特别是薄弱层（部位）的变形能力，来保证结构具有足够的延性。因此，在结构设计中应综合考虑这些因素，合理设计，使结构具有足够的强度、适宜的刚度、良好的延性。（3）侧向力的把握。在建筑结构设计过程中，侧向力已成为结构形变及内部结构发生变化的主要影响因素，无论是民用建筑还是在建筑，所有在自重、雪活荷载和负荷、负荷力，再加上风、地震和力水平影响都会作用在结构上，水平荷载内力和位移逐渐增加，因此水平荷载和地震力是其主要的控制因素。

2、建筑工程混凝土结构设计的原则.（1）结构性。在混凝土结构设计过程中，要充分了解其结构与各要素是非常重要的。建筑结构决定着建筑的性能和质量，同时它也是性能的载体，还可以反作用于结构。（2）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。（3）整合性。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。 （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，使混凝土在建筑中得到更好地应用。

三.建筑工程混凝土结构设计的注意事项

1、结构体系的注意事项。结构体系的选择应从建筑、结构、施工技术条件、建材、经济等各专业综合考虑。结构的规则性问题。规范在这方面有相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，采用强制性条文明确规定"建筑不应采用严重不规则的设计方案。"因此，结构工程师在遵循规范规定上必须格外注意，避免后期施工图设计阶段工作的被动。结构的超高问题。在抗震规范与高规中，对结构总高度都有严格限制，除将原来的限制高度设定为A级高度建筑外，还增加了B级高度建筑，因此，必须对结构高度严格控制，一旦结构为B级高度建筑或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。

2、设缝的注意事项。温度伸缩缝、沉降缝、防震缝是建筑结构设计中较重要的构造措施。对温度伸缩缝，其影响因素很多，规范用规定结构伸缩缝的最大间距来控制，还规定了最大间距宜适当减小和适当放宽的情况，应根据实际工程的具体情况执行相关条文。沉降缝由于同一建筑物中各部分基础显著的沉降差产生，在设计中，通常用"放"、"抗"、"调"等办法解决，即设沉降缝、采用刚度大的基础、调整各部分基础形式或施工顺序。防震缝在规范中有明确规定，但应据实际情况适当放宽或缩小。

3、侧向位移限值的注意事项。高层建筑结构的水平位移随着高度增长而迅速变大，为防止位移过大，规范对顶点位移和层间位移都作了限制。控制顶点位移u/h的主要目的是保证建筑内人体有舒适感和防止房屋在罕遇地震时倒塌。但控制房屋在罕遇地震时倒塌与否的条件是结构极限变形能力而不是u/h限值。另外，为使结构具有较好的防倒塌能力，应在结构计算中考虑相关效应。控制层间位移u/h的主要目的是防止填充墙、装饰物等非结构构件的开裂和损坏。

4、扭转的注意事项。建筑三心为几何形心、刚度中心、结构重心，在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用发生扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能使建筑物做到三心合一。在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简单平面形式。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简单平面形式，当需要采用不规则L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构平面布置时，应尽可能使结构处于对称状态。

结束语

城市化建设的快速推进，使得建筑体型规模越来越大，对结构设计人员的要求越来越高。而建筑主要都采用钢筋混凝土结构，这种结构有着较高的强度以及荷载能力，可以保证建筑的结构稳定，因此对其进行研究分析具有重要的现实意义。

钢筋混凝土结构设计探究:谈高层混凝土结构设计中的问题及对策

摘 要：随着人口的不断增加，高层建筑在我国得到了长足的发展，高度也不断的增加。本文介绍了高层建筑设计的特点，建筑的类型和功能的复杂性，结构体系的多样性以及这些问题中存在着混凝土结构设计的问题，并给出相应问题的解决方法和策略。

关键词：高层建筑；混凝土结构设计；策略

引 言

社会责任和行业发展的需要，不断的对高层建筑结构的设计和施工提出了更高的要求，作为高层建筑的灵魂的钢筋混凝土结构设计无疑成为了重中之重的任务。为了更好的发挥高层建筑的优势，保证高层建筑的安全施工，应提高钢筋混凝土的结构的设计和管理，对设计中存在的问题要给出相应的解决方案，关键的问题更要做到全盘考虑。在设计中应突出设计内涵，把握整体机构，才能更好的完成设计目标。故本文对高层混凝土结构设计中的问题进行分析和解决。

1 高层建筑结构设计的特点

1.1 水平载荷的影响

高层楼房的自身重力加上楼面所要承受的载荷，在竖直的构件中的弯矩和轴向力是与楼房的高度成正比的；在由水平载荷对结构所引起的倾覆力矩、竖直方向构件产生的轴力与楼房的高度的平方成正比。竖直方向载荷在高楼层上一般为一定值，水平方向的风载荷其值是在结构动力特性的作用下或有很大幅度上的变化。

1.2 不容忽视的轴向变形

竖直方向的载荷在高层建筑中的数值很大，往往能够产生很大的轴向压力变形，这种结果的影响常常是跨中正向的弯矩、端支座负向弯矩变大；连续梁中间的支座点的负弯矩值减小。

1.3 侧移成为控制指标

在与普通低楼房不一样的是，由侧向力产生的结构侧移，会影响到建筑结构的整体稳定性，使其成为高层建筑混凝土结构设计的重要因素。跟随着楼房的层层增加，水平方向上的载荷压力下的侧移变形也急剧增加，因此，在结构设计中要考虑把侧移控制在某一范围之内。

1.4 结构延性是重要设计指标

一种说法是，高层建筑的结构刚度越大，其承载的能力越强，抗震的能力也越好。事实并非如此，刚度大，则质量大，质量大则造价高。为了将建筑的刚度控制在一定范围之内，需要使结构设计具有一定的柔性，即延展性。保证其在外力地震力的作用下，进入塑性变形，避免倒塌。这就要求高层建筑的钢筋混凝土结构应当具备延展性，同时具有承载能力。

2 结构选型问题

2.1 设计原则

如图1所示，为实际施工中的钢筋混凝土结构选型和内力分析图。设计人员在设计高层建筑混凝土结构时必须遵循四个原则[1]。①为保证高层建筑在计划的使用年限内的混凝土结构稳定性和安全性的适用性原则；②使用年限能应避免出现较大范围内的混凝土裂缝的安全性原则；③保证安全和质量要求的年限的耐久性原则；④必须达到相关规定性的稳定性原则。

2.2 结构的规则性问题

随着方法的不断创新和引进国外的大批经验，新的规则也相应的出现变化，增添了许多的限制条件。比如说在平面的规则性信息和嵌固端上下层刚度比方面。并且新规中明文规定了的强制性条文增多，比如说建筑不应采用很不规则的设计方案，故在设计方面，工程师应遵循新规中的这些严格限制和改变很多的条件，防止以后施工阶段工作中的被动。

2.3 结构的超高问题

新的规范是在旧的抗震规范的基础上对高度做了严格的修订，一方面把原来的限制高度设置为A级高度，另一方面增加了B级高层建筑。若是建筑高度达到了或者说超过了B级建筑高度，我们必须改变设计的方法，采取必要的措施。防止由于结构高度的变更而忽视的工程中会出现的问题，这样就会产生工程施工图审查通不过的情况，更为严重的会导致重新设计施工图，有时候还会需要重新开专家会议，这样一来对造假和工程的工期和整体的布局都产生了重大影响和损失。例如，超高建筑物的主楼体系选用3.6m的厚的现浇钢筋混凝土筏板。

2.4 嵌固端的设置问题

高层建筑物常常会有两到三层的人防和地下停车场，嵌固端的位置一般会设置在人防的顶端，但是也有可能设置在地下停车场的顶端[2]。在嵌固端的问题上，往往结构工程师会忽略嵌固端设置后导致的一些问题。例如：嵌固端上下层抗震的等级要保持统一性；楼板的设计和上下层的刚度比限制要保持一致性；在整体性上计算时，嵌固端的位置和结构抗震缝要协调。任何一个小小的设计忽视，都会给后期的工作埋下大量修改和返工的隐患。

2.5 短肢剪力墙的设置问题

设计人员在对高层建筑的短肢剪力墙进行设计时，应注意剪力墙的平面结构布局对结构承载力的均匀程度的冲击，对短剪力墙的应用的原则是能少用尽量少用，甚至不用。因为在新规中，对短肢剪力墙在高层中的应用增加了很多的限制，为防止以后工作的麻烦尽量少用。一是可以通过将剪力墙进行高度的集中化和均匀设计对剪力墙的平面结构进行优化，另一方面把高层建筑的基准作为参考，对剪力墙进行双向布置。例如，一方面使用的是全高密间距100mm，另一方面提高构件受剪承载力和受压承载力。

3 地基基础设计

工程师都非常重视地基的基础设计问题，若是地基存在着严重的缺陷，不仅仅影响的是工期问题，还会直接影响工程造价。沉降问题是首要考虑的问题，为防止不均匀的沉降对结构设计以及施工带来的灾害，较长的建筑物通常会在建筑平面的转折处和高度差异很大的位置设置沉降缝，其作用就是把建筑物分别分割成几个部分，使各个部分在设计中不受影响。天然地基是不能满足高层建筑的承载要求的，因为高层建筑的载荷往往是很大的。基础压力的设计值等于或者不超过地基承载能力的5%时，可以通过提高上部的结构刚度实现。当基础压力的设计值超过地基承载能力的5%时，可以通过扩大基础底面积和减少上部的载荷等方法。我国幅员辽阔，对地基的承载能力要求也是不同的。例如内蒙古的包头等城市多采用的是有石屑、煤灰和水泥加水拌合而成。所以在地基基础类型学习和设计方法处理时，仅仅一本《地基基础设计规范》是往往不能够满足要求的，地方性的地基基础设计和经验描述更值得我们去深深的研究。

4 结构计算与分析问题

4.1 结构安全性

结构设计中必须要考虑以人为本的安全性的问题，由于高层建筑人口居多，密度较大。在天灾人祸面前，一旦设计的不够合理，则会带来严重的灾难后果。在保证高层建筑整体的功能和质量的前提下，最大程度的去减低灾难程度。在设计中一是要考虑建筑结构的承载能力和材料的最大承载力进行比较计算。二是将结构的自振性和环境的因素考虑在内。提高自身结构安全性，减少混凝土的使用量，最大程度减少自身的重量。

4.2 混凝土结构耐久性

设计人员要尽可能的去采用一些稳定性和抗入侵性都很强的混凝土进行施工，这样在材料的选择上做了自身结构性的最优选择[3]。在具体设计过程中，要考虑到不同的构件所处的环境进行差异化的设计和材料的选用，使用45mm的混凝土保护层，保证其能延长使用年限。

4.3 抗震性

地震对高层建筑的威胁是最大的，设计中要高度重视抗震性，减少一些不对称结构的设计，一些展翼过长的设计也应该根据实际的情况设计，尽可能的科学规划和布局平面结构。确保自身的重量和结构强度的和谐分布。在计算设计时是否需要地震力的放大，考虑到建筑隔墙影响，在新规中增加了振型参与系数的概念。故而对计算结果进行分析的时候，是否要调整振型数目、各地的地震周期需要分开计算。在施工中需增大框架梁在恒活荷载作用下的的跨中正弯矩，此参数取1.1～1.2。

4.4 非结构构件的计算与设计

建筑美观或功能要求的非主体承重的一些非结构构件，以及高层建筑的顶部的装饰构件。通常按照新规中的非结构构件进行设计。

5 总 结

高层钢筋混凝土的结构设计是一个复杂的、庞大的甚至需要不断修改的设计，任何的纰漏和差错都是有可能使整个设计过程变得复杂和繁琐，甚至带来不可挽回的损失。本文从高层建筑的设计特点和设计原则出发，分析了高层建筑中的不稳定因素和对这些问题的解决方式。提高了建筑的稳定性和安全性，延长建筑的使用年限。