混凝土结构基本设计原则精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇混凝土结构基本设计原则范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：混凝土结构；教学改革；实训操作；职业能力培养

高等教育应用型本科人才土木工程专业主要培养面向社会一线需要的高技能人才，学生毕业后从事的职业有结构工程师、土建工程师、监理工程师等；混凝土结构课程是建筑工程技术专业的专业主干课，也是工程建设中大量使用的一种结构形式，对培养具备职业岗位和工种要求的基本能力、基本技能和专业综合素质有着重要的作用。按照培养“服务为宗旨、就业为导向”人才培养模式，我们对混凝土结构设计课程体系、教学内容、教学环节、教学方法和手段、实践教学等方面进行了深入的改革和大胆的实践，形成了完整的课程教学体系，取得了良好的教学效果。

一、课程改革的理念

1.服务企业，突出职业能力培养

长期以来，混凝上结构课程受本科教学模式的影响，教学大纲和教学环节围绕培养设计、兼顾施工和管理的人才目标制订，而且，在教学过程中，重课堂教学和理论知识传授，轻应用能力的培养，使得学生毕业后需要很长一段时间才能胜任岗位工作。近年来，随着我国建筑设计企业改革的不断深入，企业对本专业学生就业要求是懂得设计的基本原理，会正确应用规范、图集、能进行电算操作、直接承担施工图绘制，编辑的工作任务。因此，对混凝土结构设计课程，必须紧紧围绕建筑设计单位对一线设计人员的需求，能力与素质的要求，以突出应用能力培养为主线进行教学改革。

2.校企合作，构建“教、学、做”的教学模式

混凝土结构设计课程不仅包括混凝土结构构件的基本受力性能、设计计算理论和方法及配图的绘制，而且涵盖了大景直接涉及混凝土结构细节的构造、大样方面的内容。显然，使学生更好地掌握这些基本知识和技能，仅由专任教师在学校进行教学足不可能完全实现的。只有通过学校与企业合作，以学生完成混凝上结构工程设计的真实工作任务及其工作流程为依据，共同构建“教、学、做”的工学结合教学模式，将工程基本技能的训练贯彻到教学的伞过程，才能使学生在掌握混凝土结构基本知识的基础上，具备较强的从事职业岗位的工作能力，并获得工程设计实践经验，同时，使学生加深对社会的了解和职业的认识，正确地选择就业岗位。

二、课程体系的构建

混凝土结构课程传统的课程教学体系一般是先讲授受弯、受剪、受扭、受压及受拉构件的截面计算，然后再讲授相应的结构设计，最后集中时间进行课程设计。这种体系不仅使构件的截而计算与相应的结构设计教学内容不连续，不利于学生在混凝土结构设计的真实工作过程中系统地掌握所需的专业知识，而且实践教学只安排课程设计，时间少，内容仅为设计手工计算与施工图的绘制，缺乏对学生进行所从事的PKPM电算和平法施工图表达的训练。为此，我们根据混凝土的结构的组成和受力特点，本着便于工学结合的原则，对教学内容进行了有机地整合和序化，构建了对不同受力类型的构件及其组成的相应结构为工作任务载体的6个学习情境(见下图)。对每一个学习情境，除了讲授学生必备的混凝土结构构件设计的知识外，根据实际工程应用情况，按真实设计过程进行常用结构构件的设计计算、施工图绘制的实训指导，形成了混凝土结构原理性知识―平法电算―施工图绘制“三位一体”的“教、学、做”教学模式。

三、教学环节的组织

根据建筑设计类企业对本专业人才的要求，遵循学生职业能力的培养规律，对混凝土结构课程的每一个学习情境，采用下表所列的两阶段四步教学法组织教学。通过每个阶段的资讯、决策、计划、实施、检查、评价教学过程的实施，培养学生在真实工程环境条件下，正确地选用结构工程材料，能够进行常用结构构件的设计计算和施工图的绘制。

四、教学方法和手段的改革

在混凝剂结构课程的教学中，我们除了灵活地应用传统的教学方法和手段外，结合教学内容和教学环节，采用现场教学、工程实例教学、动手操作教学、相互评价教学等方法和现代教育技术手段进行教学，有效地提高了教学质量。

1.现场教学

在进行楼盖结构、单层厂房排架结构、框架结构以及预应力混凝土结构等教学时，利用课内、外时间组织学生到校外实训基地的工程现场，由兼职教师讲授结构的组成、布置、工程构造要求以及施工工序。直观的现场教学，不仅有利于学生更好地理解、掌握教学内容，而且也有利于增强学生的工程意识，激发学习兴趣。

2.工程实例教学

通过外伸梁、雨蓬、楼盖结构以及单层厂房排架结构等工程设计计算实例教学，使学生在理解混凝土结构构件的基本知识和原理的基础上，熟悉结构构件的计算方法和过程，提高结构施工图的绘图和识图能力，并积累一定的工程经验。

3.动手操作与相互评价教学

在专、兼职教师的指导下，学生根据实际项目工程资料进行梁、板、柱、基础等结构构件的设计计算和施工图绘制，同时组织学生分别对绘制的施工图开展相互评价。这种教学方法，不仅学生乐于实践，能够较好地了解工程设计过程，提高职业技能和综合素质水平，而且有利于培养学生的鉴别能力，进一步提高教学效率。

五、实践教学的实施

根据课程实践教学环节的设置，我们与多家建筑设计院本着合作育人、共享资源的原则共同建立了稳定的校外实训基地，同时从设计一线聘请了技术水平高、工程经验丰富、善于教学工作的校外兼职教师，为实践教学的开展奠定了良好的基础。

在实训基地，学生通过完成典型的框架、剪力墙等具体结构形式，加深了对混凝土结构职业性知识的理解，了解了工程设计类企业内部的工作流程和管理制度。教师在参加工程实践锻炼的同时，可帮助单位解决工作过程中遇到的技术难题。

篇(2)

关键词：工业建筑；混凝土结构；设计

Abstract: compared with the civil, commercial buildings, industrial building for the safety of the structure, vibrate resistance, resistance to put forward such as more strict requirements, particularly in the concrete structure design, must take effective process and technical measures, not only to improve the overall performance of the structure, but also for of the construction of the project schedule, quality, safety and cost have important influence. The author discusses industrial building engineering management experience for many years, this paper analyzes the concrete structure design of related problems, only for reference to fellow.

Keywords: industrial architecture; Concrete structure; design

中图分类号：S611 文献标识码：A文章编号：

目前，国内建设的工业建筑主要采取混凝土结构，与传统的建筑结构形式相比，其具有较为理想的综合性能，造价也较为合理，在国内工业建筑行业得到了广泛的应用。在工业建筑混凝土结构的设计中，必须结合建筑的基本功能和使用要求，选择最为合理的结构形式，并且逐步完善细节部分的设计，从而达到预期的工业建筑建设目标。

1工业建筑结构选型的一般规定

在工业建筑混凝土结构设计中，为了保证设计方案具有可行性与经济性，必须合理确定其结构形式，国家建设主管部门相继出台了一系列的规定，对于工业建筑的结构选型作出了具体的要求，其中较为重要的几条规定如下：

1.1在常规工业建筑的结构设计中，应优先选择预应力混凝土装配式钢结构，必要时也可以采用现浇混凝土的结构形式。

1.2当工业建筑结构为柱距≤4m，跨度≤15m的单层厂房，并且满足以下两方面的要求：1）柱顶的高度≤6.5m，无吊车或者有≤2t悬挂吊车的厂房；2）吊车的起重量≤3t，轨道顶的高度≤5.4m的轻级或者中级厂房，可以结合实际情况和相关要求，优先选择砖混结构，其中砖墙起到承重作用，钢筋混凝土楼板、顶板等组成主体结构。

1.3除工业建筑的顶层外，如果楼层的总高度≤15m，各层主梁的跨度≤7.5m，楼面荷载≤1000kg/m2四层或四层以下的厂房，可以采用钢筋混凝土内框架的建筑结构形式。

1.4在大中型厂房的结构选型中，宜采用预应力结构或者装配式钢筋混凝土结构。如果厂房独立砖柱的截面≥490mm×490mm，则应采用组合砖柱或者钢筋混凝土结构。

1.5对于具有耐高温要求的工业建筑，如果建筑构件的表面温度长期≥50℃，避免采用木结构；如果建筑构件的表面温度长期≥150℃，，应尽量采用钢结构，并且采取相应的隔热与防护措施；在屋面梁、屋架、托架≥80℃，吊车梁≥60℃，以及其他建筑构件≥100℃的工业建筑中，钢筋混凝土结构设计中，其强度与弹性模量必须进行折减。

2工业建筑混凝土结构设计中应注意的问题

在工业建筑混凝土结构的设计中，需要综合考虑各方面的影响因素和技术条件，不断对于设计方案进行修改与完善，进而才能保障施工作业的有序开展和进行。结合笔者多年的工业建筑混凝土结构设计经验，总结了以下需要注意的问题：

2.1框架基础设计1）设计人员应仔细阅读与使用相关地质报告，了解地质勘察结论与计算指标的可靠性，进而判断工程建设方提出了的框架基础设计方案是否具有可行性；2）在满足变形与承载力等基本要求的前提下，尽量选择天然地基中的浅基础，综合考虑项目所在地土层的实际分布情况、物理力学性质与稳定性，以及土建筑物的形状、结构类型、地下水、荷载性质与大小等，合理进行框架基础设计。

2.2框架柱设计1）在各种内外力组合的情况下，工业建筑混凝土结构的框架柱必须满足高强度的要求，特别是在配筋计算中，应选择最为不利的方向进行框架计算，也可以在两个方向均进行计算，在确定较大方向配筋数据后，采用对称配筋的设计方案；2）为了增强工业建筑底部的整体性，减少发生位移的几率，一般采取框架柱附近合理设置基础连系梁的方法。将基础连系梁的以下部分视为底层，框架柱的高度值则是依据基础顶面、连系梁顶面而定，将实际建筑的底层视为第二层。在框架柱的设计中，底层柱配筋要选取基础顶面、连系梁顶面中最大的内力进行计算，以保证设计结果的合理性和可行性。

2.3框架梁设计1）如果工业建筑混凝土框架的主梁与次梁之间的截面相差较小，而次梁的荷载相对较大，则要在设计中适量增加附加筋。如果主梁的高度较高，而次梁的截面、荷载较小，主粱则无需增加附加筋；2）当工业建筑混凝土结构的外部梁跨度相差较小时，梁高宜采取等高的形式，尤其是外部框架梁应尽量保证高度相等。当梁底距离外窗顶的尺寸相对较小时，设计中应适当加大梁高，一般情况要做至窗顶；3）在工业建筑混凝土结构框架梁的设计中，原则上梁纵筋宜采用小直径、小间距的形式，这样更有利于结构的抗裂性能，但是必须应注意钢筋间距满足相关要求，并且与梁的断面相对应。

2.4抗裂设计

1）根据《砌体结构设计规范》、《混凝土结构设计规范》的相关规定，合理控制工业建筑混凝土结构的长度，以避免因主体结构过长，而增加局部裂缝的几率。为了有效控制由于温度收缩应力而引起的结构裂缝，可以在结构设计中适当增设伸缩缝，伸缩缝的间距一般为30mm-50mm；2）在混凝土结构浇筑方法的设计中，由于混凝土的仓面相对较大，所以，通常选用分层浇筑的方法，即在第一层浇筑完成后，浇筑第二层，直至全部施工作业项目完成；3）在工业建筑混凝土结构设计中，为了防止裂缝现象的发生，必须严格规定各种温差，其中包括内部温差、外部温差、温度徒降等容许值，上述容许温差必须结合相关理论计算结果，以及以往的工程实践经验确定。2.5抗震设计在工业建筑混凝土结构的设计中，抗震设计通常是以强度、延性为基点，特别是在单层厂房的布置中，应坚持平面与立面简单、规则、对称等基本原则。在混凝土结构的抗震设计中，应注意以下问题：1)平面布置应做到简单、规则、对称，尽量减少偏心，而且要考虑有可能出现的各种不利影响；2)尽量保证刚度中心、质量中心的重合；3)重量相对较大的框架梁、柱不宜布置于结构单元边缘，应尽量布置于距刚度中心相对较近的部位；4)尽量避免大悬挑结构；5)围护结构应尽量采用轻质材料。

3结束语

总之，在工业建筑混凝土结构的设计中，应综合考虑各方面的影响因素与技术问题，对于设计方案中的相关工艺、技术参数一定要进行认真的计算与复核，进而不断修改和完善设计方案，以保证施工作业的有序开展。

篇(3)

关键词：水工 少筋 混凝土 结构 设计 方法

一、概述

少筋混凝土结构是指配筋率低于普通钢筋混凝土结构的最小配筋率、介于素混凝土结构和钢筋混凝土结构之间的一种少量配筋的结构，简称少筋混凝土结构，也称为弱筋混凝土结构。

这类结构在水利工程设计中是难于避免的，有时，它在某些水工混凝土工程结构中处于制约设计的重要地位。从逻辑概念讲，只要允许素混凝土结构的存在，必定会有少筋混凝土结构的应用范围，因为它毕竟是素混凝土和适筋混凝土结构之间的中介产物。

凡经常或周期性地受环境水作用的水工建筑物所用的混凝土称水工混凝土，水工混凝土多数为大体积混凝土，水工混凝土对强度要求则往往不是很高。在一般水工建筑物中，如闸墩、闸底板、水电站厂房的挡水墙、尾水管、船坞闸室等，在外力作用下，一方面要满足抗滑、抗倾覆的稳定性要求，结构应有足够的自重；另一方面，还应满足强度、抗渗、抗冻等要求，不允许出现裂缝，因此结构的尺寸比较大。若按钢筋混凝土结构设计，常需配置较多的钢筋而造成浪费，若按素混凝土结构设计，则又因计算所需截面较大，需使用大量的混凝土。

对于这类结构，如在混凝土中配置少量钢筋，在满足稳定性的要求下，考虑此少量钢筋对结构强度安全方面所起的作用，就能减少混凝土用量，从而达到经济和安全的要求。因此，在大体积的水工建筑物中，采用少筋混凝土结构，有其特殊意义。

关于少筋混凝土结构的设计思想和原则，我国《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191—96)作了明确的规定。

二、规范对少筋混凝土结构的设计规定

对少筋混凝土结构的设计规定体现在最小配筋率规定上，这里将《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191—96)（下文简称规范）有关最小配筋率的规定，摘录并阐述如下：

1．一般构件的纵向钢筋最小配筋率

一般钢筋混凝土构件的纵向受力钢筋的配筋率不应小于规范表9.5.1规定的数值。温度、收缩等因素对结构产生的影响较大时，最小配筋率应适当增大。

2．大尺寸底板和墩墙的纵向钢筋最小配筋率

截面尺寸较大的底板和墩墙一类结构，其最小配筋率可由钢筋混凝土构件纵向受力钢筋基本最小配筋率所列的基本最小配筋率乘以截面极限内力值与截面极限承载力之比得出。即

1)对底板(受弯构件)或墩墙(大偏心受压构件)的受拉钢筋As的最小配筋率可取为：

ρmin=ρ0min ()

也可按下列近似公式计算：

底板 ρmin= (规范9.5.2-1)

墩墙 ρmin= (规范9.5.2-2)

此时，底板与墩墙的受压钢筋可不受最小配筋率限制，但应配置适量的构造钢筋。

2)对墩墙(轴心受压或小偏心受压构件)的受压钢筋As’的最小配筋率可取为：

ρ＇min=ρ′0min ()

按上式计算最小配筋率时，由于截面实际配筋量未知，其截面实际的极限承载力Nu不能直接求出，需先假定一配筋量经2—3次试算得出。

上列诸式中 M、N——截面弯矩设计值、轴力设计值；

e0——轴向力至截面重心的距离，eo=M／N；

Mu、Nu——截面实际能承受的极限受弯承载力、极限受压承载力；

b、ho——截面宽度及有效高度；

fy——钢筋受拉强度设计值；

γd——钢筋混凝土结构的结构系数，按规范表4.2.1取值。

采用本条计算方法，随尺寸增大时，用钢量仍保持在同一水平上。

3．特大截面的最小配筋用量

对于截面尺寸由抗倾、抗滑、抗浮或布置等条件确定的厚度大于5m的结构构件，规范规定：如经论证，其纵向受拉钢筋可不受最小配筋率的限制，钢筋截面面积按承载力计算确定，但每米宽度内的钢筋截面面积不得小于2500mm2。

规范对最小配筋率作了三个层次的规定，即对一般尺寸的梁、柱构件必须遵循规范表9.5.1的规定；对于截面厚度较大的板、墙类结构，则可按规范9.5.2计算最小配筋率；对于截面尺寸由抗倾、抗滑、抗浮或布置等条件确定的厚度大于5m的结构构件则可按规范9.5.3处理。设计时可根据具体情况分别对待。

为慎重计，目前仅建议对卧置于地基上的底板和墩墙可采用变化的最小配筋率，对于其他结构，则仍建议采用规范表9.5.1所列的基本最小配筋率计算，以避免因配筋过少，万一发生裂缝就无法抑制的情况。

经验算，按所建议的变化的最小配筋率配筋，其最大裂缝宽度基本上在容许范围内。对于处于恶劣环境的结构，为控制裂缝不过宽，宜将本规范表9.5.1所列受拉钢筋最小配筋率提高0.05％。大体积构件的受压钢筋按计算不需配筋时，则可仅配构造钢筋。

转贴于 三、规范的应用举例

例1 一水闸底板，板厚1.5m，采用C20级混凝土和Ⅱ级钢筋，每米板宽承受弯矩设计值M=220kN／m(已包含γ0、φ系数在内)，试配置受拉钢筋As。

解：1)取1m板宽，按受弯构件承载力公式计算受拉钢筋截面面积As。

αs= ==0.012556

ξ=1-=1-=0.0126

As===591mm2

计算配筋率ρ= = =0.041%

2)如按一般梁、柱构件考虑，则必须满足ρ≥ρmin条件，查规范表9.5.1，得ρ0min=0.15%，

则 As=ρ0bh0=0.15%×1000×1450=2175mm2

3)现因底板为大尺寸厚板，可按规范9.5.2计算ρmin

ρmin===0.0779%

As=ρminbh0=0.0779%×1000×1450=1130mm2

实际选配每米5Φ18（As=1272mm2）

讨论：1)对大截面尺寸构件，采用规范9.5.2计算的可变的ρmin比采用规范表9.5.1所列的固定的ρ0min可节省大量钢筋，本例为1：1130／2175=1：0.52。

2)若将此水闸底板的板厚h增大为2.5m，按规范9.5.2计算的ρmin变为：

ρmin===0.0461%

则 As=ρminbh0=0.0461%×1000×2450=1130mm2

可见，采用规范9.5.2计算最小配筋率时，当承受的内力不变，则不论板厚再增大多少，配筋面积As将保持不变。

例2 一轴心受压柱，承受轴向压力设计值N=9000kN；采用C20级混凝土和I级钢筋；柱计算高度l0=7m；试分别求柱截面尺寸为b×h=1.0m×1.0m及2.0m×2.0m时的受压钢筋面积。

解：1) b×h=1.0m×1.0m时，轴心受压柱承载力公式为：

N≤φ(fcA+fy′As′)

==7＜8，属于短柱，稳定系数φ=1.0，

As′===3809mm2

ρ′===0.38%

由规范表9.5.1查得ρ0min′=0.4%，对一般构件，应按ρ0min′配筋

As′=ρ0min′A=0.4%×106=4000mm2

2) b×h=2.0m×2.0m时，若仍按一般构件配筋，则

As′=0.4%×2.0×2.0×106=16000mm2

现因构件尺寸已较大，可按规范9.5.3计算最小配筋率：

ρmin′=ρ0min′()

式中因实际配筋量As′尚不知，故需先假定As′计算Nu。

①假定As′=4000mm2。

Nu=fy′As′+ fyAs

=210×4000+10×4.0×106=40.84×106 N

ρmin′=ρ0min′()

=0.4%()=0.106%

As′=ρ0min′A=0.106%×4.0×106=4231mm2

②假定As′=4231mm2。

Nu=210×4231+10×4.0×106=40.89×106 N

ρmin′=0.4%()=0.1056%

篇(4)

关键词：高层建筑；混凝土；优化设计；方法

中图分类号：TU97 文献标识码：A

在现代建筑中，混凝土结构以其强度高、耐久性好、坚固抗震等优点获得了广泛的应用，并且近年来一些新材料、新技术的逐步应用，在很大程度上提高了混凝土结构的施工效率，减少了施工成本，但是在建筑设计中依然存在一些不合理的现象，因此必须进行优化，才能促进建筑行业的可持续发展。

一、高层建筑混凝土结构的基本要求和类型。

建筑因其高低的不同，它承受力的大小和方向也是不同的。对高层建筑来说，建筑结构承受力的方向同时有水平和竖向两种力的作用。这与低层建筑是不同的，低层建筑结构承受的力方向主要是竖向的荷载，水平力的作用对结构的影响不大。[1]水平荷载不仅仅在高层建筑中是一种主要的荷载，而且它和竖向荷载相互影响，相互作用，共同对建筑施加影响，成为混凝土就够设计中主要考虑的因素。

考虑到高层建筑的这些特点，在混凝土的选用上就需要提高混凝土的质量和数量。首先，我们要对混凝土出厂前进行相关的技术处理，目的是减少水泥的水化热作用，这样可以降低混凝土自身的温度，保证其质量。其次，施工前必不可少的要进行一些必要的应急准备措施，以防在施工时出现意想不到的情况，以确保精心组织、精心施工，万无一失地完成任务。最后，在施工当中，最好采用预拌泵送混凝土，加大对混凝土施工细节的注意，比如混凝土施工缝等。我们讨论的混凝土结构优化设计以及节约建筑成本，都应该在达到高层建筑混凝土结构的基本要求的基础之上进行。

目前我国采用的高层建筑混凝土结构按照时间的发展顺序主要以下几种[2]：

1、钢筋混凝土结构：

与钢结构相比，钢筋混凝土结构的优点在于整体性好、耐高温性强、舒适度较好、抗腐蚀强、成本低、刚度大、维护方便等。现在，随着我国混凝土技术的发展和混凝土理论（高强混凝土、钢管混凝土、钢混凝土、轻混凝土）的发展，我国的钢筋混凝土的发展已经达到了成熟阶段。在我国钢筋混凝土材料受到了很高的重视，应用在很大一部分高层建筑中。

2、组合结构：

相对于钢筋混凝土来说，组合结构更具优点。这些优点主要在于节约钢材、减少污染、提高科技含量、加快施工进程等。所以，对于高层建筑来说，组合结构可以在一定程度上取代钢筋混凝土结构，这就较少了高层建筑的横向和纵向的压力。不仅如此，组合结构在冶金、造船、电力、交通等方面也逐步开始得到应用。

3、新型结构：

相对于钢筋混凝土结构和组合结构，新型结构体系的区分标准是筒体的组成方式。新型结构体系主要有三种类型：框筒体系、筒中筒体系、多束筒体系。之所以称之为新型结构主要是因为与传统的单片平面结构相比，筒体结构可以承受更多的荷载力。在我国，筒体结构的应用并不少见，主要应用的高层建筑的特点是功能多、用途多、楼层高、层数多等。

二、高层建筑混凝土结构设计特点

与多层建筑的结构设计不同，高层建筑的结构设计需要考虑的因素更多，设计中所涉及到的问题更为复杂，设计难度更大。这是因为高层建筑不但增大了对地基基础的荷载与强度要求，同时其自身的结构构件柱、墙、梁、板的承载能力、抗震能力也都需要得到保证，只有这样才能确保建筑自身的稳定性与安全性[3]。

1、水平侧向力是影响高层建筑结构设计中关于变形设计的主要影响因素。高层建筑受到的水平力主要为日常的风荷载及地震荷载作用下产生的水平地震力。与普通多层建筑相比，高层建筑的结构中更需要考虑到侧向力对建筑结构的影响，这是因为高层建筑受到水平荷载会产生较大的水平位移，影响到建筑结构的整体稳定性和舒适性。因此在结构设计中要尤其注意考虑到这一点。

2、结构的刚度布置需适宜。有人认为在建筑结构的设计中，结构的刚度越大则其承载能力越强，抗震性能就越好。其实不然，高层建筑的结构并非是刚度越大越好，刚度及质量越大，吸引的地震力也越大，同时造价也会提高，所以高层建筑结构需同时具备一定的柔性，这样才能增大其抗震性能，保证其在外力作用下，不会因刚度和脆性过大而发生倒塌。因此在设计中应该将建筑的刚度控制在适宜的范围内，不可过大，也不可过小。这也就要求高层建筑应当具备一定的延性，同时满足建筑的承载能力和抗震能力。

三、钢筋混凝土结构优化设计应用分析

1、工程概况

某钢筋混凝土框架——剪力墙结构建筑由四层裙楼和A、B两栋高层建筑组成，地下两层为停车库和设备用房。总建筑面积约2万m2，房屋平面布置为不规则形状[4]。

2、结构设计要求

本工程采用钢筋混凝土框架——剪力墙结构，建筑结构的安全等级为二级。地震基本烈度为7度（0.1g，第二组，特征周期0.4s），抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度（0.1g，第二组）。地基基础设计等级为乙级。上部结构和负一层的框架抗震等级为二级，剪力墙为二级结构，负二层的框架抗震等级为三级。基本风压：Wo=0.35kN/m2，地面粗糙度为B类。

3、设计优化的原则

在满足结构设计现行规范和相关规定的前提下，通过大量计算和经验分析进行优化，遵循以下原则：保证结构的安全性和正常使用；保证结构具有合理的刚度，特殊部位应有局部加强；可以减小的结构构件，应进行有效的核减。

4、结构优化设计

高层框架剪力墙结构体系中，主要是水平荷载作用下，框架和剪力墙内力分配设计，其中剪力墙的设计位置和数量就是关键。

1）结构最优设防的选择

在预测地震烈度概率分析的基础下，使用专业地震安全评价报告的数据，采用模糊综合评定分析法计算结构的模糊延性向量和模糊抗震强度，损失等级概率和震害损失的概率预估期望值，在满足最大投资期望和最大损失约束条件下，求出最优地震设防烈度值。

2）框架与剪力墙协同工作，承载力、刚度、延性能力的最佳匹配设计

框架——剪力墙结构的设计主要是结构刚度和结构延性的最佳组合。结构刚度对结构的主要影响为结构的自振周期和侧向位移，结构延性对结构的影响主要为保持承载力能力的前提下的变形能力，因此可以采用结构整体的侧向位移量来协调结构的刚度和延性，按规范对层间位移量和顶点位移总侧移的限值来控制结构的刚度和延性设计。

3）框架——剪力墙结构的优化设计

框架——剪力墙结构优化设计的原则就是优化结构的各个杆件，结构模型计算时，通过一次性完成的结构构件的输入，然后逐步优化各个杆件，以达到结构杆件合适、配筋合理，节约工程造价。

4）基础优化设计

在地下室基础的初步设计工作中，原初步设计地下室基础拟全部采用筏板基础，经审核计算后，提出纯地下室基础部分采用独立基础加抗浮底板及抗浮锚杆的做法能做到节约钢筋、混凝土。同时保证结构安全，施工简便，能达到更加节省工程造价目的。

5）强化“强柱弱梁、强剪弱弯”设计理念

框架结构的柱、剪力墙设计要引起重视，要加强设计；而梁和板的配筋不宜调大，梁的设计变量主要是截面高、宽及纵向受拉钢筋的截面积和架立钢筋的截面积，优化设计主要针对以上设计变量进行优化，因此梁的截面尽量按正常值取定，少做宽扁梁，配筋率也应控制在 1.5%左右，次梁的箍筋宜分为加密区和非加密区。

四、结束语：

通过优化设计后，本工程的最终优化的结果为：节约钢筋65t，节约资金约32万元。高层建筑混凝土结构的优化设计方法多种多样，但是不论使用哪一种方法都要建立在施工的可行性的基础之上，施工技术必须严格依照设计标准。高层建筑混凝土施工技术是科学元素和技术元素的融合和应用，它的实现过程必然需要建筑施工各环节基础技术的支持和管理理论的强化。所以，设计与施工的相辅相成才是实现合理、科学节约成本的有效措施。

参考文献：

[1]杨克家,梁兴文,张茂雨.带加强层超高层建筑结构基于能力谱法的抗震设计[J].地震工程与工程振动,2010.

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【关键词】高层建筑；混凝土；结构；稳定性

1高层建筑混凝土结构设计特点

风或水平地震作用成为影响混凝土结构内力、混凝土结构变形及建筑物土建造价的主要因素。高层建筑和低层建筑一样，承受自重、活载、雪载等垂直荷载和风、地震等水平力。在低层混凝土结构中，水平荷载产生的内力和位移很小，可以忽略不计；在多层结构中，水平荷载的效应（内力和位移）逐渐增大；在高层建筑中，水平荷载和地震力将成为主要的控制因素。

相对于较低楼房而言，高层的混凝土结构在地震作用下的变形更大一些。建筑混凝土结构的耐震主要取决于混凝土结构的承载力和变形能力两个因素。为了使混凝土结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免高层建筑在大震下倒塌，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，来提高整个混凝土结构、特别是薄弱层（部位）的变形能力，来保证混凝土结构具有足够的延性。

2高层建筑中的混凝土结构设计内涵

随着高层建筑混凝土结构应用于高层建筑越来越广泛，要想保证高层建筑混凝土结构设计达到规范规定的标准，就必须遵循一定的原则，加强高层的建筑结构的使用维护、施工及设计，原则需求主要表现在以下三个方面：

第一，安全性。在设计的合理的使用年限以内的高层建筑的结构时应该可以承担各种可能发生的突况。而且在发生了偶然事件以后，建筑物的结构必须要保持一定的稳定特性。

第二，耐久性。在设计的可以使用的年限以内，高层建筑的结构应该具有一定的耐久性。

第三，适用性。在它能够合理使用的年限以内，高层建筑结构的设计应该可以满足使用的要求，具有较好的抗振、抗裂缝或者抗变形的性能。

3 高层建筑混凝土结构稳定设计考虑因素分析

3.1侧向力

无论是高层建筑还是低层建筑，它们都承受着风、地震力和垂直载荷（如自重、雪载和活载等） 等外力。只不过低层建筑受到水平力较小，而高层建筑受到水平力随着层数的增多而不断增大。在高层建筑混凝土结构设计时，应着重考虑到水平荷载和地震力等会影响混凝土结构变形、混凝土结构内力和建筑物土建造价的主要控制因素。

3.2适宜刚度

高层建筑的侧向位移会随着高度的增加而逐渐增大，在混凝土结构设计时应考虑到混凝土结构的强度必须足够且自振频率得合理等因素，以控制水平力作用下的高层建筑的侧向位移在一定范围之内。

3.3 延性良好

高层建筑与低层建筑相比其混凝土结构要更加柔性一些，若受到相同的地震力作用也更容易变形。在混凝土结构设计时首先应满足足够的强度，其次再通过优良的概念设计和合理的构造措施提高混凝土结构整体和局部的变形能力，保证混凝土结构在进入塑性变形阶段仍具有较强的变形能力，即具有足够的延性，以避免高层建筑在大地震作用下而倒坍，造成人们财产安全损失。

4高层建筑混凝土结构稳定设计对策分析

4.1 单元结构布局设计的完善

高层建筑的结构设计的主要内容是对各个单元结构进行独立设计。单元结构设计通常应用于一些建筑结构比较简单、规则的平面设计，在设计过程中，需要注意适当的控制平面结构中的整体、突出部分的长度，确保各个部分的承载力和结构强度均匀。在竖向结构的设计中，通常采用一些比较均匀、规则的设计，能够有效的控制建筑外观与内部结构之间的问题。

4.2 高强混凝土与钢筋使用的优化

混凝土和钢筋是高层建筑的主要施工原料，在具体的设计过程中，需要保障在高层建筑质量的前提下，对高强度的混凝土和钢筋的使用进行相关的优化，减少混凝土和钢筋的使用量，提高资源的配置效率。

例如，在地壳运动较活跃的地区进行高层建筑设计时，设计人员应该明确高层建筑的重量越大，地震的作用程度就越剧烈，在保障高层建筑的质量的前提下，对其进行优化设计，尽量的减少混凝土和钢筋的使用量，降低振动作用程度，提高其建筑结构的稳定性和安全性，延长其使用年限。

4.3 对剪力墙平面结构设计的合理化

设计人员在对高层建筑混凝土结构进行优化设计时，还需要重视剪力墙平面结构布局对高层整体建筑结构承载力均匀程度的影响。在进行剪力墙平面结构的优化设计时，主要是通过以下几点：一是将高层建筑的基本结构功能作为其设计的依据，最大程度的将剪力墙进行集中化和均匀化设计。二是找准高层建筑的设计基准，对剪力墙进行双向布置，尽可能的减少使用一些短肢剪力墙。

4.4 高层建筑钢筋混凝土结构抗震功能设计

高层建筑钢筋混凝土的抗震设计是建筑设计中的关键因素之一，在进行工程图纸设计时，房屋的结构按照其抗震的设防进行分类，其中房屋抗震的等级可以依据房屋结构类型、烈度和高度来按照国家抗震规范来确定。高层房屋结构的层数多或者房屋结构的刚度突变系数较大的话，其振型数则应该多取，例如房屋结构中含有多塔结构、顶部有小塔楼、转换层等，其振型数应尽量取大于等于12的数，但是它的大小依然不可以大于房屋总共层数的3倍，除了含有弹性的楼板，而且在进行总刚性的分析时，它的振型数才可以取的更大些。

4.5 加强对高强砼和高强钢筋的合理设计

为了可以有效的降低基本设施实施的难度与工程造价，在高层建筑混凝土结构设计中，要合理的使用高强混凝土和高强度钢筋。高层建筑的总造价一般包含框架结构的基础物料、施工及材料费用等，其中影响房屋造价比较大的是构筑件截面积和用钢量，为了有效的降低建筑的用钢量可以在建筑设计的时候合理的使用高强度钢筋和高强混凝土，这样可以大幅度的节约建筑的成本。

若高层的建筑设计是在厚软的地基上面的话，由于矗立在地基上面的荷载比较大，所以应该高效合理的使用高强混凝土及高强钢筋来优化构件的截面积，用来减少结构的重量，这样可以明显的降低基本设施的实施难度和工程的造价，用来取得较好的经济效果。

4.6 加强对高层建筑构造周期性折减系数设计

在框架结构中，当采用砌体来填充墙体时，折减系数在计算周期时取0.6～0.7；当采用轻质的砌块或者墙体少时，折减系数在计算周期时取0.7～0.8；当采用轻质的墙板时，折减系数在计算周期时取0.9。除了没有墙的框架结构，其余都要进行适量的折减。

在框架结构与顶盖结构设计中，填充墙会直接使结构的实际刚度大于设计时的刚度，所以这就会导致计算周期远远大于结构的实际周期，计算出的结构剪力比较小时，这就会使房屋建筑的结构不安全，所以要把建筑物的结构计算周期进行适当的折减，只有这样建筑的效果才能有所改善。

结 语

高层建筑的混凝土结构设计是现代建筑设计的重点和难点。在对混凝土高层建筑进行结构设计时，必须严格注意，在设计中充分发挥建筑力学材料的特性，加强设计过程的优化，根据实践经验设计出结构稳定的建筑作品，减少针对给人们日常生活带来的影响，在保证人们对建筑结构稳定性的信任度，满足建筑的舒适度。

参考文献

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Abstract: Low temperature and seismic resistantis one of the structure quality criterion. China is an earthquake-prone country,it needs to consider the vast earthquake-proof. It is necessary to study the seismic performance of reinforced concrete structures in China. The article analyzes the seismic resistant design and methods of reinforced concrete structures and masonry structures . In addition,the structural steel is very sensitive to temperature. The response state of steel transits from extension to fragile when the temperature decreases. The loss of metal toughness can be observed by checking stress - strain relations at low temperature .

关键词:低温;抗震;模式

Key words: low temperature;seismic resistant;mode

中图分类号:TU37 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)09-0145-01

1混凝土建筑结构抗震模式分析

1.1 地震与混凝土结构模式的关系地震是一种随机震动,很难把握其规律,这就难以准确预测。地震灾害是人类面临的严重自然灾害之一。地震具有突发性的特点,至今可预报性仍然很低。强烈地震常造成人身和财产的巨大损失。国际上按照地震的能力大小把地震分为小震、中震和大震。当小震来临,应确保所有的结构构件在抵抗地震作用力时,具有足够的强度,使其基本上处于弹性状态。并通过验算小震作用下的弹性位移共同来保证结构不坏;在中震作用下,结构的某些关键部位超过弹性强度,进入屈服,发生较大变形,达到非线形阶段,这时,就要特别提出延性要求。当中震来临的时候,因为结构具有非弹性特征,某些关键部位超过其弹性强度,进入塑性状态;当大震来临的时候,结构的非线性变形非常大,也可能发生不可修复的破坏。处于这个阶段的结构就需要通过计算它的弹塑性变形来保证结构不致倒塌。

在同一个设防烈度下,地震力降低系数越大,地震作用就越小,那么,小的地震作用设计出来的结构的屈服水准就越低,意味着结构在相应强烈程度地震下形成的非弹性变形就越大,这就要求结构具有较大的延性来保证它较大的非弹性变形的实现,因而对延性提出的要求就更高。地震力降低系数的大小实际上就决定了设计地震力取值的大小,从而决定了对延性要求的大小。

1.2 混凝土建筑结构抗震的“三水准设防目标”一般来说,混凝土建筑结构抗震要达到以下三个基本目标才是可靠的:小震不坏,中震可修,大震不倒。“三水准”对应的是三个不同水准的地震烈度。第一水准烈度称为众值烈度,比基本烈度约低一度半,50年超越概率为63%;第二水准烈度为基本烈度(一般取当地区抗震设防烈度),其50年的超越概率约为10%;第三水准烈度为预估的罕遇烈度,比基本烈度高出一度,50年的超越概率为2%~3%。

2钢筋混凝土结构抗震设计的基本步骤

钢筋混凝土结构抗震设计的基本步骤:①把握好建筑结构的“抗震概念设计”。这其中包括对结构整体的抗震设计与规划,如建筑场地的选择、地基和基础的抗震验算和抗震措施、建筑结构的平面和立面布置、抗震结构体系的确定、多道抗震防线的设置、刚度及承载力和延性的匹配等。把握好建筑结构的抗震概念设计,从根本上消除建筑结构中的抗震薄弱环节,再辅以必要的结构计算和构造措施,就有可能使设计出来的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。②必须对结构进行地震作用的计算和对结构构件进行抗震设计,使结构和结构构件既满足抗震承载力要求又满足变形要求。变形要求包括弹性变形要求和抗震规范规定的结构薄弱层的弹塑性变形要求。对结构构件抗震承载力的计算应按荷载效应的基本组合或偶然组合,采用极限状态表达式进行计算。对于弹性变形验算应取多遇地震作用标准值产生的楼层内最大弹性层间位移与计算楼层层高之比不大于弹性层间位移角限值。对于需要进行弹塑性变形验算的结构,其薄弱层弹塑性层间位移与该层层高之比应不大于规范规定的弹塑性层间位移角限值。③保证建筑结构的抗震构造措施。抗震构造措施是指根据抗震概念设计原则,一般不需要计算而对结构和非结构各部分必须采取的各种细部要求。抗震构造措施是保证混凝土结构和构件延性的必要手段。如对钢筋混凝土框架结构的梁和柱,规范对梁、柱的截面尺寸和材料的选择,对纵向钢筋的配筋率、箍筋的加密区长度、最大间距、最小直径等都有严格的要求。因此,相关的抗震构造措施在抗震设计中都必须达到全面、充分的落实和体现。

3混凝土建筑结构抗低温模式分析

抗低温也是混评判凝土建筑结构质量的一个重要标准。坐落于地震活跃的寒冷地区的钢筋混凝土桥能在冬天经受地震。如果冬天发生地震,钢筋混凝土能同时经受高应变和低温的影响。这些同时作用的影响会改变这些材料的基本的机械性能,也有可能改变这些结构的受震状态。

低温对钢的影响:钢是混凝土结构稳定性的主要因素。结构钢对温度很敏感,当温度降低时,钢的响应从延展状态向易碎状态逐渐递增过渡。金属材料韧性的丧失可以通过核查低温时的应力-应变的关系观测。当温度降低时,屈服点和极限强度点的值都会增大,而裂痕会从较低的应变值时开始。

低温下混凝土的状态也跟固化处理有关,但更重要的是受样本致冷时湿度的影响。Berkovitch也说已经发现混凝土在现场致冷至低温时的几种常规趋势,观察到抗拉强度临界递增时,抗压强度和杨氏模量也不可忽视地递增了。最后,有关通常可得到的受应变率和低温同时影响的混凝土的压缩应力―应变状态的数据很少。混凝土建筑实践已经指出,在高张拉率、低温状态,混凝土处于抗压应力―应变状态的湿度影响;4.7低温地震型刺激下,钢筋混凝土成分响应的全过程中的基本单一循环应力―应变状态的推断。张拉试验的结果表明在应变增加、温度下降时钢筋的屈服强度和抗张强度适度地增加。

参考文献:

[1]黄跃平,李兆霞.基于刚性梁实现的恒应变率试验系统[J].东南大学学报,1997.

[2]史巨元.钢的动态力学性能及应用[M].北京:冶金工业出版社,1993.

[3]过镇海.钢筋混凝土原理[M].北京:清华大学出版社,1999.

[4]许凌云,朱嫩,丁大钧.高强混凝土和密筋高强混凝土受拉应力―应变全曲线的试验研究[J].工程力学,2001.

篇(7)

关键词： 钢筋混凝土结构设计

Abstract: The steel frame structure is based on the structure of the steel make give priority to, is one of the main building structure types. Reinforced sustain tension, concrete under pressure.

Keywords: reinforced concrete; structure design

中图分类号： TU375文献标识码：A文章编号：

1钢筋混凝土框架结构设计方案构思需要考虑的问题

1.1 建筑布置在抗震设计中，应提倡平面和立面简单、规则、对称的原则，合理的建筑布置是最重要的。“规则”包括了对建筑的平面和立面外形尺寸、抗侧力构件布质量分布、承载力分布等诸多因素的综合要求。建筑师需和结构师互相配合，才能设计出抗震性能良好的建筑。在做钢筋混凝土结构的抗震设计时, 要注意：(1) 平面宜简单、规则、对称, 减少偏心，否则应考虑其不利影响；(2)刚度中心与质量中心尽量重合；(3)质量大的跨间不宜布置在结构单元的边缘，质量大的设备宜布置在距刚度中心较近的部位；(4)尽量少采用大悬挑结构；(5)围护结构宜采用轻质材料。

1.2 结构的传力路线应简捷明了。在荷载作用下，结构的传力路线越短、越直接，结构的工作效能越高，'所耗费的建材也就越少。

1.3 从力学观点看，在民用和公共建筑的平面布局中，应当尽量使柱网按开间等跨和进深等距（或近似于等距）布置，这样可以相应减少边跨柱距，也可以充分利用连续梁的受力特点以减少结构中的弯距，可以使各跨梁截面趋于一致，而提高结构的整体刚度。

1.4 结构方案还应结合工程地质情况和建筑功能要求综合考虑。

2钢筋混凝土框架结构设计的安全问题

结构设计的安全问题是所有从事结构设计与研究的人们一生都要面对的问题，要掌握保障结构设计安全所必须坚持的基本原则。

2.1 结构设计安全的底线应该清醒地认识到，结构科学和材料科学的发展远没有达到可以令建筑师们的浪漫设计无约无束的境地。在实际结构的建造过程中影响结构安全的因素众多，一方面，建筑结构理论归根结底是一门实验科学，理论与实际的偏差不可避免，另一方面，建造技术的发展水平和区域差异以及施工质量控制等等方面的诸多因素，都会给实际建造完成的建筑结构安全性能带来某种程度的不确定性

所以，建筑师们在通过建筑表达其美学或情感需求的时候，结构工程师们还是要给他们设定一条底线。这条底线不仅依赖于当代人类对自然界的认识水平，而且还依赖于现代结构技术与材料科学的发展水平，依赖于结构分析技术的发展水平。建筑结构设计绝不能突破基本力学准则的底线。

2.2 结构设计安全与结构设计的创造性并不矛盾实际上，对结构设计安全性的忧虑往往会束缚住我们结构设计创造性探索的步伐。结构设计的任务始终是：按照建筑的功能与美学需求确定安全、合理的结构体系；进而依据建筑结构可靠度设计有关标准所确定的原则对结构作用效应与结构抗力进行符合结构实际工作条件( 性能) 的分析；最终应做到在规定的结构设计使用年限内，在现行规范规定的各种荷载作用下，所设计的结构是安全可靠、经济合理、技术先进的。为了实现这样的使命，对结构设计安全的自始至终的关切无疑是必要的，另一方面，结构设计的创造性不但是当今建筑设计发展的必然要求，同时也是结构设计技术自身发展的要求。

3钢筋混凝土框架结构设计应从概念设计上着手注意的几个问题

3.1关于强柱弱梁节点。

这是为了实现在罕遇地震作用下，让梁端形成塑形铰，柱端处于非弹性工作状态，而没有屈服，但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁措施的强弱，也就是相对于梁端截面实际抗弯能力而言柱端截面抗弯能力增强幅度的大小，是决定由强震引起柱端截面屈服后塑性转动能否不超过其塑性转动能力，而且不致形成“层侧移机构”，从而使柱不被压溃的关键控制措施。柱强于梁的幅度大小取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小，以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布和动力特征的相应变化。因此，当建筑许可时，尽可能将柱的截面尺寸做得大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1，并控制柱的轴压比满足规范要求，以增加延性。验算截面承载力时，人为地将柱的设计弯距按强柱弱梁原则调整放大，加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高，以免在罕遇地震中进入屈服阶段不能形成塑性铰或塑性铰转移到立柱上。注意节点构造，让塑性铰向梁跨内移。

3.2关于“强剪弱弯”措施

强剪弱弯是保证构件延性，防止脆性破坏的重要原则，它要求人为加大各承重构件相对于其抗弯能力的抗剪承载力，使这些部位在结构经历罕遇地震的过程中以足够的保证率不出现脆性剪切失效。对于框架结构中的框架梁应注意抗剪验算和构造，使其满足相关规范要求。

3.3注意构造措施。

a.对于大跨度柱网的框架结构，在楼梯间处的框架柱由于楼梯平台梁与其相连，使得楼梯问处的柱可能成为短柱，应对柱箍筋全长加密。这一点，在设计中容易被忽视，应引起重视。b.对框架结构外立面为带形窗时，因设置连续的窗过梁，使外框架柱可能成为短柱，应注意加强构造措施。c.对于框架结构长度略超过规范限值，建筑功能需要不允许留缝时，为减少有害裂缝（规范规定裂缝宽度小于0.3mm），建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋，构造间距宜小于150mm，对屋面宜设置后浇带，后浇带处按构造措施宜适当加强。d.其它构造措施限于篇幅，这里不再赘述，请详见新规范。

3.4注意抗震设计。

(1)抗震设计的基点结构。抗震设计的基点是强度和延性。人们现在已经认识到可以利用钢筋混凝土结构屈服后的非弹性变形来抵抗地震，也就是将强度和延性两者相结合来抵抗地震。为保证结构的抗震能力，对结构设计而言, 如果我们给结构设定较低的承载力水准，相应地就要求结构具有较高的延性水准；如果我们给结构设定较高的承载力水准，则结构需要的延性水准就可以较低。在这个问题的具体处理上，各国的理念存在一定的差异。(2)能力设计法。能力设计法的基本思想为：为了使抗震钢筋混凝土结构在地震中形成所追求的“梁铰机构”或“梁柱铰机构”，就需要把不希望出现塑性铰或不希望先出现塑性铰(也就是不希望塑性转动过大)的部位的抗弯能力相对增强；为了不致在结构表现出所需的延性之前在结构的任何部位出现几乎没有延性的剪切失效，也需要相对增强各有关部位的抗剪能力；还需要采取必要的措施使可能形成塑性铰的部位具有足够的延性能力和必要的耗能能力。

4结语

钢筋混凝土结构是指承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的。在钢筋混凝土结构设计的过程中， 要明确结构设计对建筑物功能的要求，掌握设计中的基本原理．正确使用结构设计的各种原则，设计出结构可靠的钢筋混凝土建筑物。