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鋼筋混凝土結構設計探究:淺談建筑工程混凝土結構設計強化措施

【摘要】近年來國內建筑工程質量安全事故頻發，通過在施工一線多年的從業研究發現，抓住工程設計安全這個“牛鼻子”，對于提高工程質量有著重要意義。工程設計安全是施工質量的重要保證，土木建筑工程結構設計是工程設計的重中之重，是整個建筑過程中最重要的環節。不僅關系著建筑水平的高低，還關系著人民生命財產安全和國家基礎事業的發展。

【關鍵詞】鋼筋混凝土；加強設計措施；結構檢測問題；解決策略

1. 外觀質量檢測中常見問題及相應對策

建筑外觀具有直接可視性，容易被觀察。普通人群通過觀察建筑外觀，便可評價建筑質量好壞。所以對混凝土外觀質量的檢測，具有重要意義。混凝土外觀結構質量檢測中，經常性出現露筋、空洞、疏松、裂縫和蜂窩等不同程度的損傷問題。其中最常見的就是蜂窩和裂縫。

1.1蜂窩問題的成因及對策。

當混凝土表面缺乏水分，缺少砂漿的時候，石子變得干燥，容易暴露在外，混合材料分層離析，形成一個個的蜂窩狀的小孔，這就形成了鋼筋混凝土外觀的蜂窩問題。蜂窩問題的嚴重程度，應利用直尺或者百格網等有效測量工具，測量蜂窩的面積、深度和分布率。當鋼筋混凝土表現出不嚴重的窟窿狀蜂窩時，可以用 1B2的水泥調和砂漿抹面進行修整。對于較嚴重的蜂窩現象，必須嚴厲整頓，除掉表面的酥松層，將混凝土內層用水清洗干凈，然后支膜，用比設計級高一級的混凝土細致澆灌、摸面。當然也可以根據實際的情況 ， 用進管壓漿方法進行處理。

1.2裂p問題的成因及對策。

當鋼筋混凝土干涸時，拉伸應力大于其原來拉伸強度的時候，也可以說，拉伸應力超過了拉伸的極限而造成的開裂。不同的原因，會造成不同種類的開裂。早期的開裂，會逐漸引起其內部的缺陷。然而混凝土早期的水分蒸發，是開裂的主要原因。 所以必須保證混凝土的水分比例在一定安全范圍之內， 防止其收縮過度。對于已出現的裂縫，可以在混凝土便面用防水砂漿、 防水卷等做一個防水層，簡捷而有效。對于局部的開裂，也可以用專用填補劑填塞。

2. 加強混凝土結構安全性設計措施

為了改善土木工程結構的安全性和耐久性，需要引起國家相關部門的注意，相關研究單位及部門應該從強化混凝土工程的耐久性方面進行研究，制定相關的技術標準及規范，以此作為監督方法。要從專業的角度對結構工程進行驗收與評價，完善土建結構的檢測與維護機制，對土建結構的耐久性概念及意識進行強化，用科學管理手段管理從業人員，規范工程安全性管理機制，學習借鑒國外先進的技術和經驗，注重科學管理與人性化管理相結合，將管理從技術規范的強制性中解放出來，鼓勵技術進步和科技創新，主管部門應該按照實事求是的原則對結構設計進行論證，將建筑結構的安全設計水平提高。因此應該在土木工程結構設計方面集思廣益，參考各方面的意見和建議，確保設計更加的先進、科學，更具有可操作性。

2.1安全性設計。

（1）管理方面：在設計單位的選擇上，要優先選擇實力強、資質等級高、管理先進的單位，要有先進的設計方法、設計理論、設計理念等，設計人員的素質要高，要具備豐富的設計經驗，這樣設計的質量才能從根本上提高。

（2）設計理論：對設計計算理論及方法要熟練掌握，加強理論學習，提高設計理論素質。這一方面也是對設計人員提出的，因為設計人員的素質高度直接影響設計質量。

（3）設計計算：一般而言，設計者所考慮到的設計計算項目基本都能滿足安全的需要。但往往也會因為對某一方面的遺漏造成某個項目出現事故，因此設計人員要認真對待每一個設計要點，對每一個數據都要認真的去分析和核對。

（4）詳細的設計圖紙：受施工人員素質差異的影響，設計者經過嚴格的設計程序后，呈現在施工人員面前的是設計圖紙，而施工人員對圖紙的領會能力存在差異，對一些細節的把握有可能出現偏差，因此，設計人員要對圖紙不斷的進行細化，避免因為施工人員看不懂圖紙而出現不必要的工程質量問題。

（5）監督管理：對設計過程及施工過程加強監管，發現問題及時修改。對設計文件的審核完成后，進入施工階段，設計單位要與施工單位密切配合，對接聯系，及時糾正施工人員對圖紙的錯誤理解，對施工中出現的設計以外的質量問題，設計單位要及時進行糾正，對施工人員的建議要有足夠的重視。

2.2經濟性設計。

（1）成本管理：通過對招投標中的方案進行比對、評比，不但要選擇一個安全性高的招標單位，還要考慮其在經濟性方面的優勢，擇優選擇。這樣不但可以找出最安全的設計方案，還能最大限度的節約成本。

（2）合理利用標準圖：標準圖的作用在于可以降低設計的工作量，降低設計錯誤，加快設計速度。但由于未經過計算，往往會導致成本過高，因此設計人員要對各個數據進行核算，在安全的基礎上，設計出最經濟的方案。

（3）多參數設計的安全積累：由于土木工程中設計的材料較多，材料尺寸、用量及布置等較為復雜，因此，必須要在滿足結構強度需求的基礎上，做到各構件的經濟性。

（4）組織協調：協調各部門關系，以大局為重。一個工程中往往是多部門共同配合來完成的，因此各部門之間要協調好關系，積極配合，才能將工程成本大大的降低。

3. 混凝土的強度等級

混凝土的強度等級，是混凝土物理指標的綜合性反映。它代表混凝土的抗壓能力、抗拉能力。混凝土強度等級的檢測方法常見的有三種：非破損法、破損法和綜合法。混凝土強度低，往往是由于使用的原材料不符合國家規定，或者在調制、保存、澆注或者后期的保養中不符合規范所造成的。它從整體上影響建筑的質量。 對于這種情況的出現，我們必須權衡現在的強度和要求的強度，向有關單位提出申報，采取有效措施，例如從根本上加固、補強，減少建筑的荷載值或者推遲建筑承受荷載時間。我們應盡量避免這種問題的發生，在建筑開工之前對鋼筋混凝土進行嚴格檢測。如果在建筑完成之后，出現這類問題，不僅浪費人力財力，還會對人身的安全構成威脅。

4. 內部缺陷的問題及對策

大型的鋼筋混凝土建筑工程，常常因為各種原因，在混凝土內部出現裂縫、孔洞等問題。這嚴重影響到建筑的承重能力和耐久性。所以在建筑初步完工之后，必須要進行超聲波檢測或者鉆孔洞檢測。當混凝土內部檢測出縫隙或者孔洞缺陷的時候，我們常常采用水泥壓漿填補法。也就是把水泥通過管道注入混凝土內部，填補空缺。鉆孔：要在缺陷區鉆孔，鉆孔的疏密與深度根據缺陷是否嚴重而定。壓漿：計劃性分批向單孔或者群孔中壓漿。 通常如果漿液進入困難，則應該測試壓力，重新調整。如果漿液暢通的進，則證明壓力合適。壓漿時隨時注意壓力，以免發生崩炸等安全事故。封閉開孔：壓漿完成后，要封閉開孔，通常用水泥砂漿抹平并填實、檢查。結束壓漿后，必須認真驗查壓漿的質量和效果，如果仍存在不密實或者不合格等情況，需要補壓或者補強，必須確保質量。進行該項修補的時候要注意，混凝土漿液配置要比原配置提高一等級。

5. 鋼筋銹蝕問題和解決策略

鋼筋是混凝土的骨架，起最直接的支撐作用。結構鋼筋檢測是混凝土結構檢測的四個重要組成部分之一。鋼筋銹蝕是最常見的質量問題。它會減弱鋼筋的支持力和粘合力，減小鋼筋的橫截面積，降低鋼筋的支持力。對鋼筋結構的檢測，分兩種方式，直觀性檢測和化學性檢測。通俗來講，直觀性檢測就是用肉眼目測鋼筋的銹蝕程度。化學性檢測，也就是檢測各項化學指標，例如 C1-含量、碳化深度、水質分析等等。用涂層修補已經形成的銹蝕部分，并可以在鋼筋表面涂防銹層或者有機高分子層，鈍化鋼筋表現，減少其與水分和二氧化碳的接觸，降低銹蝕速度。或者在鋼筋表面鍍一層活潑金屬，例如：鋅，進行鋼筋的陰極保護。為了降低銹蝕速度，也可以選擇從混凝土存放環境入手，在混凝土中添加亞硝酸鹽， 阻止銹蝕。增加鋼筋周圍的混凝土質量和厚度，從物理方面改變結構，抵擋水汽的侵入。

6. 結束語

混凝土工程結構的安全性關系到國家利益及人民群眾的生命財產安全，因此要從設計階段就開始對各個環節進行保證，這樣才能保證整個工程的質量安全。混凝土是建筑工程中重要的材料。它承載力大、性能優良、被廣泛地運用在各種工程上。

鋼筋混凝土結構設計探究:建筑工程混凝土結構設計中的不足及應對策略探討

摘要：我國的土木工程的發展是隨著我國的經濟不斷發展而提升的，尤其是在近些年隨著經濟全球化的趨勢下，在經濟、科技等方面有了更多的交流，使得我國的建筑技術有了更進一步的發展。而我國的人民在經濟水平提升的情況下對居住的質量有了更高的要求，這就需要我們對工程施工的每個項目和材料技術等進行研究以保證工程質量，混凝土作為土木工程最常用的一種材料，對于工程質量的影響是巨大的。我們有必要對混凝土結構的施工設計進行研究，來提升土木工程的質量。

關鍵詞：建筑工程；混凝土結構；結構設計

1建筑工程混凝土結構設計中的不足

1.1 地基與基礎設計中的問題

在混凝土結構設計中，天然地基獨立基礎有時因為持力層土層分布不均勻，使基礎坐落在軟硬不均的土層上，相鄰基礎沉降差過大，導致基礎變形過大；由于地下室在提高建筑穩定性、地基承載力、減少地震破壞以及解決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，經常會設置地下室。當建筑選址在山地上時，由于原始地貌水位較低，設計過程中往往會忽視建筑工程竣工后由于回填土體毛細現象，導致地下室底板及外墻承載力不足，出現墻體裂縫和底板涌水現象，給工程項目帶來難以解決的問題和損失。

1.2 混凝土上部結構設計中的問題

在混凝土結構上部設計時，還存在一些問題，框架結構中抗震設防防線較少；因梁跨度大，梁截面高度就大，而框架柱截面較小，導致強梁弱柱情況出現；框架―剪力墻和剪力墻結構中，剪力墻布置不均勻，出現單肢剪力墻剛度過大，應力集中，連梁剛度過強等；高層結構中忽視零應力區等現象。這樣類似問題出現，會給建筑結構的安全帶來隱患。

1.3土木工程混凝土結構中問題出現的原因

原材料的生產及選購，會存在一些質檢員疏忽的現象，因此也可能存在采購不合格的問題。為此進一步導致混凝土質量的降低，對本身的質量產生影響，強度性能也不足。另外是水泥的強度存在問題，這些問題是水泥混凝土中非常關鍵的一個環節。最后是水灰比例問題，這個比例對工程質量的影響十分顯著，若是對比例沒有很好的關注和控制就會出現諸多的問題。

1.4鋼筋混凝土結構設計中存在的裂縫問題

（1）溫度裂縫。溫度裂縫主要是由于外界環境溫度變化明顯、溫差較大，混凝土會隨著外界環境溫度的變化產生熱脹冷縮的物理反應，導致建筑結構中出現裂縫；（2）構造裂縫。由于鋼筋混凝土結構中使用的混凝土的水灰比率不規范，進行混凝土澆筑時振搗不密實以及模板滑動，導致了收縮裂縫的出現。如果脫模過早、混凝土護養工作不到位或者是支架下沉等情況也會導致鋼筋混凝土結構出現裂縫；（3）結構裂縫。主要針對現澆鋼筋混凝土結構來說，由于結構構件之間的剛度不盡相同，所以一些結構中容易構成剛度較弱的區域，這些地方的截面突變處，非常容易出現破損裂縫；（4）收縮裂縫。在鋼筋混凝土結構的養護過程中，水泥和混凝土會出現收縮的情況，隨著時間的變化逐漸變硬、碳化、脫水、變小，進一步出現各種收縮裂縫，這種情況并不會消失，在二十八天的時間內持續不斷的出現，這是由水泥和混凝土自身的特點決定的。

2混凝土結構設計不足的應對策略

2.1地基對混凝土結構的控制

通過優化地基對混凝土結構的約束，也可以起到提升工程質量的作用，而優化約束主要通過內外兩種措施進行：對混凝土內部的控制主要是通過控制混凝土內外溫差來進行的，因為混凝土本身的內部溫度就會增加混凝土的約束力，再加上外部溫差，兩者相加效果可就不那么簡單了，這也主要是為了降低溫度應力，主要措施有暖棚法、蓄水法、覆蓋法等，削內增外，使混凝土的約束力減少；對混凝土的外部控制主要集中在澆筑步驟上，如在進行大面積的澆筑時若澆筑層過厚，就會使得地基對于混凝土的約束力大大增強，所以澆筑時要嚴格注意其厚度，也可采用滑動層技術來實現削減混凝土澆筑厚度的目的，使地基對混凝土的外部約束力進一步減小。

2.2混凝土原材料和澆筑方面的控制

混凝土原材料對于保障建筑施工質量至關重要，處于基礎性地位。因此，在選擇材料的過程中需要強化此方面的控制，并且嚴格控制檢測程序。生產前要對含沙量、水泥量、水灰比例做好多個環節的控制，從嚴格的意義上保障混凝土的施工質量。混凝土的澆筑程序也是影響質量的重要因素。混凝土的澆筑程序關乎到后期承載力的問題，因此澆筑需要使用振搗器來完成，要均勻進行點控，不能出現諸多的遺漏問題。在混凝土澆筑完成后還需要做抹壓工作，并且使用保r膜及普通的塑料袋對混凝土進行有效的保護，然后定期進行灑水保濕工作，若是混凝土被曬干，那么堅韌性就會受到諸多的影響。最后，控制混凝土的溫度應力。在此過程中需要減少水泥的使用，并且釋放出更多的溫度，適量減少混凝土的用量進而達到降低溫度的目的，提升混凝土的攪拌性技術，能夠讓每種材料的融合性能更好，還能散熱。控制和澆筑的溫度也需要控制，在澆筑的過程中可能會產生非常大的熱量，并且受到外部環境的影響盡量避免在高溫環境下進行澆筑，也可以使用降低溫度措施的辦法，保障溫度處于適宜范圍內。

2.3混凝土的抗裂技術

混凝土在使用中經常會出現裂縫，嚴重影響著混凝土結構的性能和工程安全，其產生的原因一般不外乎溫度應力、水化熱、自縮現象等，而要提升土木工程的質量，肯定繞不開裂縫這一關。現在工程中抗裂技術的使用已經很普遍了，一般是從源頭出發進行裂縫的控制，即混凝土的配備上。在混凝土配制中加入適量的添加劑是常用方法，主要是針對混凝土的自縮現象而言，加入添加劑可有效改變混凝土的自縮數值，進一步控制混凝土裂縫，但需要注意的一點就是添加劑種類的選取和添加劑添加的操作規范，必須嚴格按照規程行事，在適當的時機加入；除添加劑之外，無機纖維材料、金屬纖維材料、有機纖維材料也是添加的重點，但它們不是作為添加劑加入，而是作為增強材料使用，目的是通過這幾種材料提升混凝土的整體抗拉水平，而混凝土抗拉能力提升也就意味著裂縫的減少；第三種方法不需要添加任何東西，但需要科學地對混凝土的配制比例進行區分，因為不同配比的混凝土在性能上也會有所差異，所以需要專業人員對此進行計算，并進行設計和驗證，保證混凝土的性能能夠達到最優。

結束語

建筑結構設計的好壞，直接影響這后續建筑的施工以及建筑工程投入使用之后產生的經濟效益，同時也關系著使用建筑人群的生命安全，以及社會影響，因此，在建筑結構的設計中一定要秉承著科學嚴謹的態度，合理設計，不斷的通過學習和積累經驗，來完善設計中出現的一些問題，以期保證建筑工程的質量，促進建筑行業的穩定發展。

鋼筋混凝土結構設計探究:鋼筋混凝土結構設計中的裂縫控制措施

【摘 要】鋼筋混凝土是工程建設中最為常見的施工材料，其剛度、硬度、抗剪力、耐久性等都較為良好，因此在建設中用途廣泛。裂縫一直是困擾鋼筋混凝土的重要問題，裂縫的出現不僅對鋼筋混凝土的質量造成嚴重影響，還形成了一些潛在的安全風險。本文將對鋼筋混凝土結構設計中的裂縫危害以及裂縫類型進行具體的分析和研究，并對裂縫的控制措施進行深入探討。為鋼筋混凝土的裂縫控制提供參考。

【關鍵詞】危害；形式；機理；存在問題；防治措施

一、裂縫對鋼筋混凝土結構造成的危害

1、鋼筋混凝土結構內力重新分配

鋼筋混凝土在實際的建筑結構中作為整體的結構部分，但所承受的力有所不同。鋼筋所承受的是拉力，混凝土承受來自結構內部與外界的雙重壓力。當鋼筋混凝土表面出現裂縫時，在裂縫處的鋼筋和混凝土的受力能效喪失。鋼筋所受的應力隨之增大，而混凝土結構的整體性被破壞，隨著裂縫的開展，混凝土受壓區高度減小，壓力應不斷增大，指導混凝土被壓壞。

2、鋼筋混凝土結構的抗剪能力下降

裂縫的出現，混凝土結構遭到破壞，由整體變成多個部分。原有的抗剪作用也被裂縫分割成多個小面積部分，使得混凝土的抗剪力較為分散，抗剪面積減小，導致混凝土結構整體的抗剪性能急劇下降。

3、鋼筋混凝土結構的剛度減小

當鋼筋混凝土結構中所產生的裂縫較大、較深時，那么在裂縫截面的中性軸將隨之發生位移，使得鋼筋混凝土結構的變形機率增大，剛性減小，并隨著裂縫的發展趨勢而逐漸發生變化。

4、鋼筋混凝土結構的疲勞度下降

鋼筋混凝土中裂縫的產生不僅對整體的結構剛度產生影響，還對縮小鋼筋混凝土結構的受力范圍。由于鋼筋混凝土長期處于拉力與壓力的雙重作用下，裂縫則會使結構的疲勞壽命受損，使得鋼筋混凝土的疲勞度大大降低。

5、鋼筋混凝土結構的強度降低

裂縫的出現會使得鋼筋混凝土結構中的鋼筋部分暴露在空氣中，空氣中大量的水分會使得鋼筋表面被銹蝕碳化，還會改變混凝土的受力條件。長此以往，鋼筋表面會被銹蝕，而混凝土會因此變質，使得鋼筋混凝土結構的強度和剛性受到嚴重影響，如不能及時發現處理，將會嚴重影響建筑物的質量和運行安全性。

二、鋼筋混凝土裂縫的種類及形式

1、鋼筋混凝土裂縫的種類

第一，結構裂縫

結構裂縫是鋼筋混凝結構中較為常見的一種裂縫形式。由于結構當中不同構件之間所產生的應力有所不同，因此在應力和剛度較為薄弱的區域，通常是在結構的截面處，較容易出現結構裂縫。如建筑物墻角處及鋼筋混凝土樓板的板端處。

第二，溫度裂縫

溫度裂縫在鋼筋混凝土結構中最為多見。由于混凝土具有熱脹冷縮的特性，在受到外界溫度的影響時，很容易出現干縮或膨脹的現象，這種裂縫在建筑的表面較為常見。

第三，構造裂縫

構造裂縫的形成對鋼筋混凝土結構的影響較為嚴重。其裂縫產生的原因是由于在混凝土材料的配比中，水灰的比重過大，以及材料鋪設出現松動和脫落，或是在混凝土的澆筑和振搗操作中沒有按照規定的標準進行質量控制。另外，養護工作不到位、過早結束脫模工作等都會使鋼筋混凝土結構出現構造裂縫。

第四，收縮裂縫混凝土結構在養護過程中會逐漸的硬化、碳化及脫水，這一過程一直持續，即使達到28天齡期也不會停止，這一特性是水泥基混凝土的固有特性，再加上混凝土硬化時發生化學反應再失掉～部分水分，因此整個過程中均有混凝土收縮的現象出現，此時就會形成各種收縮裂縫。

2、鋼筋混凝土裂縫的形式

第一，45o斜裂縫此種裂縫通常出現在建筑物墻角處，與水平面成夾角45o，因此被稱為45o斜裂縫。

第二，長裂縫此種裂縫常出現在建筑物的樓面板及屋面板的上表面，是由于房間內預埋管線造成的混凝土裂縫，一般寬度較小，肉眼幾不可見。

第三，不規則裂縫裂縫呈散葉狀或龜裂狀，一般出現在建筑結構項層部位。在鋼筋混凝土結構的跨中及端部也會出現。

三、鋼筋混凝土裂縫的限制范圍

有關混凝土的現代實驗已經證明了鋼筋混凝土結構在使用之前就已經存在著微裂縫，混凝土結構的裂縫破壞就是這些微裂縫的擴展，因此鋼筋混凝土結構產生裂縫具有必然性，所以在實際使用中，鋼筋混凝土結構出現有限制的裂縫是允許的，各國對鋼筋混凝土構件的裂縫寬均有寬度限值的規定，如美國ACI規定的混凝土裂縫限制值為：干燥空氣中0.4mm，潮濕空氣中為0.3mm；而我國的則是干燥空氣中為0.3mm，潮濕空氣中為0.2mm。一般的，混凝土出現微小裂縫時，只要修補措施做的適當，并不會影響結構的使用功能，另外，寬度在0.2mm以內的裂縫是可以自行愈合的，其愈合的原因是混凝土中的氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳反應生成碳酸鈣，既而再與氫氧化鈣結晶沉淀在裂縫內，結果就使得裂縫自行密實，猶如愈合一樣，但愈合的前提條件是裂縫中不能有水的流動，水的流動會克服晶體之間的結合力并將沉淀的晶體帶走，因此，對于一些地下鋼筋混凝土結構，做好減水及防水措施對于防止混凝土裂縫的出現就顯得極為重要。

四、當前鋼筋混凝土結構裂縫控制設計方面存在的問題

1、未重視結構設計原則當前我國規范規定的結構設計原則為：建筑結構的設計必須要滿足承載力極限狀態及正常使用極限狀態，前者是保證建筑結構不會發生破壞及失穩等破壞的極限標準，而后者則是保證建筑結構不出現超過正常使用狀態的變形、裂縫以及可靠、耐久等其它影響正常使用的極限標準。當前許多設計人員只注重滿足承載力極限狀態，而正常使用極限狀態卻往往被忽視。

2、簡化計算，導致與實際受力不符很多的設計人員在計算鋼筋混凝土結構時，為求簡單，往往將復雜受力體系簡化為簡單的結構，如將雙向板當單向板計算，這樣計算出的配筋往往與實際的受力情況不符，導致結構構件局部產生裂縫。

3、忽視了結構設計的整體性由于現在設計的分工，設計人員往往是你計算你的梁，我設計我的柱，忽視了結構本身的整體性及協調性，建筑結構的設計是一個整體性的設計，在計算以及配筋時，必須考慮到結構與結構之間、構件與構件之間的變形協調問題，同時，相臨結構構件在角邊處的應力影響現象也要重視。

五、鋼筋混凝土結構的裂縫控制在結構設計方面的對策

1、合理簡化結構體系根據實際情況，對復雜的結構體系進行合理簡化，運用概念設計理念，對實際存在而又被忽略的變形及受力要在計算配筋時加以考慮，對于結構易出現裂縫部位，可根據經驗采取適當的措施進行預防。

2、結構的形狀及布置要盡量規則結構的形狀及布置不規則時，由于各方向上結構的剛度不一，因此產生的變形也不盡相同，在結構的剛度薄弱處易形成裂縫。因此在設計時應盡量保證結構形狀以及結構布置的規則性。

3、對板類構件裂縫控制采取防治措施對于易出現裂縫的屋面及樓面鋼砼構件，在結構設計時可采用預應力混凝土，在樓面板預埋管線時，對管線進行支架固定，在管線交叉處要采用專門設計的接線盒以減少鋼筋混凝土板的剛度削弱。

六、結語

鋼筋混凝土結構裂縫是工程中常見的質量通病，但它的出現并非與荷載作用有直接的關系，大量的研究表明，裂縫的出現是由于結構自身的變形所引起的，要想盡量減少結構裂縫的出現，就必須在結構設計過程當中綜合考慮各方面的因素，嚴格遵守相關設計規范及準則，當前預應力鋼筋混凝土的出現，已經使得鋼筋混凝土結構能夠設計成為不開裂的形式，但如何進一步做好鋼筋混凝土結構設計裂縫控制的工作，還是一個值得深入探討的課題。

鋼筋混凝土結構設計探究:關于建筑工程混凝土結構設計注意事項的探討

【摘要】建筑工程結構設計不僅關系著建筑工程質量，還關系著人們的日常生活。做好建筑工程的結構設計，能夠保證工程結構的合理科學，提高建筑工程的質量。本文闡述了建筑工程混凝土結構設計的要點以及建筑工程混凝土結構設計的特點與原則，對建筑結構設計的注意事項進行了探討分析。

【關鍵詞】建筑工程；混凝土；結構設計； 要點；特點；原則；注意事項

一、建筑工程混凝土結構設計要點

1、結構選型。結構選型需要考慮結構規則性問題、結構超高問題以及嵌固端設置問題。建筑的結構規范新舊版本有著很大的不同，在新規范中，對于結構的限制條件也有所增加。并且，新規范明文規定建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。因此，結構工程師需要在執行新規范時多注意不同之處，避免施工設計時處于被動狀態。建筑結構的總高度在抗震規范以及高度規范當中都有著嚴格的限制，新規范中對于超高問題有了新的規定，增加了除了a級高度建筑以外的b級高度建筑。所以在進行結構選型時需要注意控制超高問題。建筑往往帶有地下室，因此結構設計工程師需要對嵌固端設置進行重視。

2、概念設計。基于建筑工程結構的抗震能力，在結構設計過程中需要設計人員在設計時采用結構概念設計。這種設計方式對建筑師以及結構設計師有很高的要求，必需嚴格地遵守結構概念設計的規范規程以及各項規定，設計過程中需要對建筑結構進行全面的分析，不能僅僅依靠計算來進行設計。在進行結構體系設計時，需要對結構選型以及平面布置的規律提高重視程度，選用具有較好的抗震能力以及抗風性能，并且經濟性較高的結構類型，并要對結構進行計算簡圖的設計，保證結構的地震力有合理的傳遞，并保證在兩個主軸方向有相近的動力特性。另外，概念設計可以保證建筑受到中等級地震后可以通過修復繼續使用，而在遇到高等級地震時可以保證不倒。為保證"中震可修，大震不倒"的目標，需要專家對設計提出具體指標，對建筑的穩定性以及彈性進行完善的設計。

二、建筑工程混凝土結構設計的特點與原則

1、建筑工程混凝土結構設計的特點。（1）建筑結構剛度的適宜性。隨著建筑的高度的不斷增長、側向位移較大的建筑越來越多。因此，在建筑設計中，不但結構強度的要求非常重要，也不能忽視結構的適用性，確保了結構的合理振動頻率、控制水平層位移。（2）結構應具有良好的延性。相對于較低樓房而言，高樓結構更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。建筑結構的耐震主要取決于結構的承載力和變形能力兩個因素。為了使結構在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免建筑在大震下倒塌，必須在滿足必要強度的前提下，通過優良的概念設計和合理的構造措施，來提高整個結構、特別是薄弱層（部位）的變形能力，來保證結構具有足夠的延性。因此，在結構設計中應綜合考慮這些因素，合理設計，使結構具有足夠的強度、適宜的剛度、良好的延性。（3）側向力的把握。在建筑結構設計過程中，側向力已成為結構形變及內部結構發生變化的主要影響因素，無論是民用建筑還是在建筑，所有在自重、雪活荷載和負荷、負荷力，再加上風、地震和力水平影響都會作用在結構上，水平荷載內力和位移逐漸增加，因此水平荷載和地震力是其主要的控制因素。

2、建筑工程混凝土結構設計的原則.（1）結構性。在混凝土結構設計過程中，要充分了解其結構與各要素是非常重要的。建筑結構決定著建筑的性能和質量，同時它也是性能的載體，還可以反作用于結構。（2）整體性。混凝土結構設計的整體性是指把各個部分組成一個整體，研究整體的功能和設計規律，從整體和部分中發現整體的特征。（3）整合性。混凝土結構設計中存在差異整合，使建筑的各個部分合理的組合在一起，差異的部分相互互補，相互支持，相互需要，保證著整合后的性能。建筑結構的形成也離不開差異整合，充分體現了它的重要性。 （4）動態性。混凝土結構設計的動態原則是把握系統的內外聯系，以及發展趨勢，動力規律、方式等方面，使混凝土在建筑中得到更好地應用。

三.建筑工程混凝土結構設計的注意事項

1、結構體系的注意事項。結構體系的選擇應從建筑、結構、施工技術條件、建材、經濟等各專業綜合考慮。結構的規則性問題。規范在這方面有相當多的限制條件，例如：平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，采用強制性條文明確規定"建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。"因此，結構工程師在遵循規范規定上必須格外注意，避免后期施工圖設計階段工作的被動。結構的超高問題。在抗震規范與高規中，對結構總高度都有嚴格限制，除將原來的限制高度設定為A級高度建筑外，還增加了B級高度建筑，因此，必須對結構高度嚴格控制，一旦結構為B級高度建筑或超過了B級高度，其設計方法和處理措施將有較大的變化。

2、設縫的注意事項。溫度伸縮縫、沉降縫、防震縫是建筑結構設計中較重要的構造措施。對溫度伸縮縫，其影響因素很多，規范用規定結構伸縮縫的最大間距來控制，還規定了最大間距宜適當減小和適當放寬的情況，應根據實際工程的具體情況執行相關條文。沉降縫由于同一建筑物中各部分基礎顯著的沉降差產生，在設計中，通常用"放"、"抗"、"調"等辦法解決，即設沉降縫、采用剛度大的基礎、調整各部分基礎形式或施工順序。防震縫在規范中有明確規定，但應據實際情況適當放寬或縮小。

3、側向位移限值的注意事項。高層建筑結構的水平位移隨著高度增長而迅速變大，為防止位移過大，規范對頂點位移和層間位移都作了限制。控制頂點位移u/h的主要目的是保證建筑內人體有舒適感和防止房屋在罕遇地震時倒塌。但控制房屋在罕遇地震時倒塌與否的條件是結構極限變形能力而不是u/h限值。另外，為使結構具有較好的防倒塌能力，應在結構計算中考慮相關效應。控制層間位移u/h的主要目的是防止填充墻、裝飾物等非結構構件的開裂和損壞。

4、扭轉的注意事項。建筑三心為幾何形心、剛度中心、結構重心，在結構設計時要求建筑三心盡可能匯于一點，即三心合一。結構的扭轉問題就是指在結構設計過程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結構發生扭轉振動效應。為避免建筑物因水平荷載作用發生扭轉破壞，應在結構設計時選擇合理的結構形式和平面布局，盡可能使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下，高層建筑扭轉作用的大小取決于質量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結構的扭轉振動，應使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡單平面形式。在某些情況下，由于城市規劃對街道景觀的要求以及建筑場地的限制，高層建筑不可能全部采用簡單平面形式，當需要采用不規則L形、T形、十字形等比較復雜的平面形式時，應將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規范允許的范圍之內，同時，在結構平面布置時，應盡可能使結構處于對稱狀態。

結束語

城市化建設的快速推進，使得建筑體型規模越來越大，對結構設計人員的要求越來越高。而建筑主要都采用鋼筋混凝土結構，這種結構有著較高的強度以及荷載能力，可以保證建筑的結構穩定，因此對其進行研究分析具有重要的現實意義。

鋼筋混凝土結構設計探究:談高層混凝土結構設計中的問題及對策

摘 要：隨著人口的不斷增加，高層建筑在我國得到了長足的發展，高度也不斷的增加。本文介紹了高層建筑設計的特點，建筑的類型和功能的復雜性，結構體系的多樣性以及這些問題中存在著混凝土結構設計的問題，并給出相應問題的解決方法和策略。

關鍵詞：高層建筑；混凝土結構設計；策略

引 言

社會責任和行業發展的需要，不斷的對高層建筑結構的設計和施工提出了更高的要求，作為高層建筑的靈魂的鋼筋混凝土結構設計無疑成為了重中之重的任務。為了更好的發揮高層建筑的優勢，保證高層建筑的安全施工，應提高鋼筋混凝土的結構的設計和管理，對設計中存在的問題要給出相應的解決方案，關鍵的問題更要做到全盤考慮。在設計中應突出設計內涵，把握整體機構，才能更好的完成設計目標。故本文對高層混凝土結構設計中的問題進行分析和解決。

1 高層建筑結構設計的特點

1.1 水平載荷的影響

高層樓房的自身重力加上樓面所要承受的載荷，在豎直的構件中的彎矩和軸向力是與樓房的高度成正比的；在由水平載荷對結構所引起的傾覆力矩、豎直方向構件產生的軸力與樓房的高度的平方成正比。豎直方向載荷在高樓層上一般為一定值，水平方向的風載荷其值是在結構動力特性的作用下或有很大幅度上的變化。

1.2 不容忽視的軸向變形

豎直方向的載荷在高層建筑中的數值很大，往往能夠產生很大的軸向壓力變形，這種結果的影響常常是跨中正向的彎矩、端支座負向彎矩變大；連續梁中間的支座點的負彎矩值減小。

1.3 側移成為控制指標

在與普通低樓房不一樣的是，由側向力產生的結構側移，會影響到建筑結構的整體穩定性，使其成為高層建筑混凝土結構設計的重要因素。跟隨著樓房的層層增加，水平方向上的載荷壓力下的側移變形也急劇增加，因此，在結構設計中要考慮把側移控制在某一范圍之內。

1.4 結構延性是重要設計指標

一種說法是，高層建筑的結構剛度越大，其承載的能力越強，抗震的能力也越好。事實并非如此，剛度大，則質量大，質量大則造價高。為了將建筑的剛度控制在一定范圍之內，需要使結構設計具有一定的柔性，即延展性。保證其在外力地震力的作用下，進入塑性變形，避免倒塌。這就要求高層建筑的鋼筋混凝土結構應當具備延展性，同時具有承載能力。

2 結構選型問題

2.1 設計原則

如圖1所示，為實際施工中的鋼筋混凝土結構選型和內力分析圖。設計人員在設計高層建筑混凝土結構時必須遵循四個原則[1]。①為保證高層建筑在計劃的使用年限內的混凝土結構穩定性和安全性的適用性原則；②使用年限能應避免出現較大范圍內的混凝土裂縫的安全性原則；③保證安全和質量要求的年限的耐久性原則；④必須達到相關規定性的穩定性原則。

2.2 結構的規則性問題

隨著方法的不斷創新和引進國外的大批經驗，新的規則也相應的出現變化，增添了許多的限制條件。比如說在平面的規則性信息和嵌固端上下層剛度比方面。并且新規中明文規定了的強制性條文增多，比如說建筑不應采用很不規則的設計方案，故在設計方面，工程師應遵循新規中的這些嚴格限制和改變很多的條件，防止以后施工階段工作中的被動。

2.3 結構的超高問題

新的規范是在舊的抗震規范的基礎上對高度做了嚴格的修訂，一方面把原來的限制高度設置為A級高度，另一方面增加了B級高層建筑。若是建筑高度達到了或者說超過了B級建筑高度，我們必須改變設計的方法，采取必要的措施。防止由于結構高度的變更而忽視的工程中會出現的問題，這樣就會產生工程施工圖審查通不過的情況，更為嚴重的會導致重新設計施工圖，有時候還會需要重新開專家會議，這樣一來對造假和工程的工期和整體的布局都產生了重大影響和損失。例如，超高建筑物的主樓體系選用3.6m的厚的現澆鋼筋混凝土筏板。

2.4 嵌固端的設置問題

高層建筑物常常會有兩到三層的人防和地下停車場，嵌固端的位置一般會設置在人防的頂端，但是也有可能設置在地下停車場的頂端[2]。在嵌固端的問題上，往往結構工程師會忽略嵌固端設置后導致的一些問題。例如：嵌固端上下層抗震的等級要保持統一性；樓板的設計和上下層的剛度比限制要保持一致性；在整體性上計算時，嵌固端的位置和結構抗震縫要協調。任何一個小小的設計忽視，都會給后期的工作埋下大量修改和返工的隱患。

2.5 短肢剪力墻的設置問題

設計人員在對高層建筑的短肢剪力墻進行設計時，應注意剪力墻的平面結構布局對結構承載力的均勻程度的沖擊，對短剪力墻的應用的原則是能少用盡量少用，甚至不用。因為在新規中，對短肢剪力墻在高層中的應用增加了很多的限制，為防止以后工作的麻煩盡量少用。一是可以通過將剪力墻進行高度的集中化和均勻設計對剪力墻的平面結構進行優化，另一方面把高層建筑的基準作為參考，對剪力墻進行雙向布置。例如，一方面使用的是全高密間距100mm，另一方面提高構件受剪承載力和受壓承載力。

3 地基基礎設計

工程師都非常重視地基的基礎設計問題，若是地基存在著嚴重的缺陷，不僅僅影響的是工期問題，還會直接影響工程造價。沉降問題是首要考慮的問題，為防止不均勻的沉降對結構設計以及施工帶來的災害，較長的建筑物通常會在建筑平面的轉折處和高度差異很大的位置設置沉降縫，其作用就是把建筑物分別分割成幾個部分，使各個部分在設計中不受影響。天然地基是不能滿足高層建筑的承載要求的，因為高層建筑的載荷往往是很大的。基礎壓力的設計值等于或者不超過地基承載能力的5%時，可以通過提高上部的結構剛度實現。當基礎壓力的設計值超過地基承載能力的5%時，可以通過擴大基礎底面積和減少上部的載荷等方法。我國幅員遼闊，對地基的承載能力要求也是不同的。例如內蒙古的包頭等城市多采用的是有石屑、煤灰和水泥加水拌合而成。所以在地基基礎類型學習和設計方法處理時，僅僅一本《地基基礎設計規范》是往往不能夠滿足要求的，地方性的地基基礎設計和經驗描述更值得我們去深深的研究。

4 結構計算與分析問題

4.1 結構安全性

結構設計中必須要考慮以人為本的安全性的問題，由于高層建筑人口居多，密度較大。在天災人禍面前，一旦設計的不夠合理，則會帶來嚴重的災難后果。在保證高層建筑整體的功能和質量的前提下，最大程度的去減低災難程度。在設計中一是要考慮建筑結構的承載能力和材料的最大承載力進行比較計算。二是將結構的自振性和環境的因素考慮在內。提高自身結構安全性，減少混凝土的使用量，最大程度減少自身的重量。

4.2 混凝土結構耐久性

設計人員要盡可能的去采用一些穩定性和抗入侵性都很強的混凝土進行施工，這樣在材料的選擇上做了自身結構性的最優選擇[3]。在具體設計過程中，要考慮到不同的構件所處的環境進行差異化的設計和材料的選用，使用45mm的混凝土保護層，保證其能延長使用年限。

4.3 抗震性

地震對高層建筑的威脅是最大的，設計中要高度重視抗震性，減少一些不對稱結構的設計，一些展翼過長的設計也應該根據實際的情況設計，盡可能的科學規劃和布局平面結構。確保自身的重量和結構強度的和諧分布。在計算設計時是否需要地震力的放大，考慮到建筑隔墻影響，在新規中增加了振型參與系數的概念。故而對計算結果進行分析的時候，是否要調整振型數目、各地的地震周期需要分開計算。在施工中需增大框架梁在恒活荷載作用下的的跨中正彎矩，此參數取1.1～1.2。

4.4 非結構構件的計算與設計

建筑美觀或功能要求的非主體承重的一些非結構構件，以及高層建筑的頂部的裝飾構件。通常按照新規中的非結構構件進行設計。

5 總 結

高層鋼筋混凝土的結構設計是一個復雜的、龐大的甚至需要不斷修改的設計，任何的紕漏和差錯都是有可能使整個設計過程變得復雜和繁瑣，甚至帶來不可挽回的損失。本文從高層建筑的設計特點和設計原則出發，分析了高層建筑中的不穩定因素和對這些問題的解決方式。提高了建筑的穩定性和安全性，延長建筑的使用年限。