混凝土結構基本設計原則匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇混凝土結構基本設計原則范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

高等教育應用型本科人才土木工程專業主要培養面向社會一線需要的高技能人才，學生畢業后從事的職業有結構工程師、土建工程師、監理工程師等；混凝土結構課程是建筑工程技術專業的專業主干課，也是工程建設中大量使用的一種結構形式，對培養具備職業崗位和工種要求的基本能力、基本技能和專業綜合素質有著重要的作用。按照培養“服務為宗旨、就業為導向”人才培養模式，我們對混凝土結構設計課程體系、教學內容、教學環節、教學方法和手段、實踐教學等方面進行了深入的改革和大膽的實踐，形成了完整的課程教學體系，取得了良好的教學效果。

一、課程改革的理念

1.服務企業，突出職業能力培養

長期以來，混凝上結構課程受本科教學模式的影響，教學大綱和教學環節圍繞培養設計、兼顧施工和管理的人才目標制訂，而且，在教學過程中，重課堂教學和理論知識傳授，輕應用能力的培養，使得學生畢業后需要很長一段時間才能勝任崗位工作。近年來，隨著我國建筑設計企業改革的不斷深入，企業對本專業學生就業要求是懂得設計的基本原理，會正確應用規范、圖集、能進行電算操作、直接承擔施工圖繪制，編輯的工作任務。因此，對混凝土結構設計課程，必須緊緊圍繞建筑設計單位對一線設計人員的需求，能力與素質的要求，以突出應用能力培養為主線進行教學改革。

2.校企合作，構建“教、學、做”的教學模式

混凝土結構設計課程不僅包括混凝土結構構件的基本受力性能、設計計算理論和方法及配圖的繪制，而且涵蓋了大景直接涉及混凝土結構細節的構造、大樣方面的內容。顯然，使學生更好地掌握這些基本知識和技能，僅由專任教師在學校進行教學足不可能完全實現的。只有通過學校與企業合作，以學生完成混凝上結構工程設計的真實工作任務及其工作流程為依據，共同構建“教、學、做”的工學結合教學模式，將工程基本技能的訓練貫徹到教學的傘過程，才能使學生在掌握混凝土結構基本知識的基礎上，具備較強的從事職業崗位的工作能力，并獲得工程設計實踐經驗，同時，使學生加深對社會的了解和職業的認識，正確地選擇就業崗位。

二、課程體系的構建

混凝土結構課程傳統的課程教學體系一般是先講授受彎、受剪、受扭、受壓及受拉構件的截面計算，然后再講授相應的結構設計，最后集中時間進行課程設計。這種體系不僅使構件的截而計算與相應的結構設計教學內容不連續，不利于學生在混凝土結構設計的真實工作過程中系統地掌握所需的專業知識，而且實踐教學只安排課程設計，時間少，內容僅為設計手工計算與施工圖的繪制，缺乏對學生進行所從事的PKPM電算和平法施工圖表達的訓練。為此，我們根據混凝土的結構的組成和受力特點，本著便于工學結合的原則，對教學內容進行了有機地整合和序化，構建了對不同受力類型的構件及其組成的相應結構為工作任務載體的6個學習情境(見下圖)。對每一個學習情境，除了講授學生必備的混凝土結構構件設計的知識外，根據實際工程應用情況，按真實設計過程進行常用結構構件的設計計算、施工圖繪制的實訓指導，形成了混凝土結構原理性知識―平法電算―施工圖繪制“三位一體”的“教、學、做”教學模式。

三、教學環節的組織

根據建筑設計類企業對本專業人才的要求，遵循學生職業能力的培養規律，對混凝土結構課程的每一個學習情境，采用下表所列的兩階段四步教學法組織教學。通過每個階段的資訊、決策、計劃、實施、檢查、評價教學過程的實施，培養學生在真實工程環境條件下，正確地選用結構工程材料，能夠進行常用結構構件的設計計算和施工圖的繪制。

四、教學方法和手段的改革

在混凝劑結構課程的教學中，我們除了靈活地應用傳統的教學方法和手段外，結合教學內容和教學環節，采用現場教學、工程實例教學、動手操作教學、相互評價教學等方法和現代教育技術手段進行教學，有效地提高了教學質量。

1.現場教學

在進行樓蓋結構、單層廠房排架結構、框架結構以及預應力混凝土結構等教學時，利用課內、外時間組織學生到校外實訓基地的工程現場，由兼職教師講授結構的組成、布置、工程構造要求以及施工工序。直觀的現場教學，不僅有利于學生更好地理解、掌握教學內容，而且也有利于增強學生的工程意識，激發學習興趣。

2.工程實例教學

通過外伸梁、雨蓬、樓蓋結構以及單層廠房排架結構等工程設計計算實例教學，使學生在理解混凝土結構構件的基本知識和原理的基礎上，熟悉結構構件的計算方法和過程，提高結構施工圖的繪圖和識圖能力，并積累一定的工程經驗。

3.動手操作與相互評價教學

在專、兼職教師的指導下，學生根據實際項目工程資料進行梁、板、柱、基礎等結構構件的設計計算和施工圖繪制，同時組織學生分別對繪制的施工圖開展相互評價。這種教學方法，不僅學生樂于實踐，能夠較好地了解工程設計過程，提高職業技能和綜合素質水平，而且有利于培養學生的鑒別能力，進一步提高教學效率。

五、實踐教學的實施

根據課程實踐教學環節的設置，我們與多家建筑設計院本著合作育人、共享資源的原則共同建立了穩定的校外實訓基地，同時從設計一線聘請了技術水平高、工程經驗豐富、善于教學工作的校外兼職教師，為實踐教學的開展奠定了良好的基礎。

篇（2）

在泵站結構設計過程中要根據泵站的結構特點與功能構成劃分為易于計算的部分，進而建立起設計與運算的數字模型。泵站地下部分以鋼筋混凝土為建模標準，垂直壁板的計算過程中要注意長寬比，低于0.5的地下部分以單向板結構計算，大于0.5的地下部分以雙向板計算；泵站地上部分以框架結構為建模標準，要注意模型構建的合理性和結構的完整性。

1.2泵站結構荷載的計算

要根據泵站設計的基本要求和工程實際，對泵站結構進行平面計算，要重點做好泵站自重、土壓、活荷載、靜水壓力、工作荷載等與泵站結構和強度相關的計算，以便確保泵站結構符合建設的實際情況和運行的基本要求，從負荷能力與抗荷載能力上確保泵站的穩定。

1.3泵站結構設計的原則

一是，泵站結構設計要堅持適當原則，泵站結構設計應該滿足當前的工程實際和施工技術水平，以此來確保泵站結構設計的可行性，要盡量控制泵站結構的合理性，受力的明確性，真正實現泵站結構設計的安全與經濟等目標。二是，泵站結構設計要堅持安全原則，在泵站結構設計中要通盤考慮地基的穩定性、土壤性質，避免出現泵站結構施工中大量挖掘和填埋，在妥善利用地形地利的情況下，做到泵站結構的安全。三是，泵站結構設計要堅持優化選型原則，要通過泵站結構設計工作來控制整個泵站的結構尺寸，減少泵站結構出現過多的裂縫影響結構功能，同時提高泵站結構對震動、溫差、負荷的抵抗能力，確保泵站結構的強度。四是，泵站結構設計要堅持經濟性原則，泵站結構設計過程中應該結合施工當地的特點，采用因地制宜的措施與方法，控制泵站結構建設的成本，例如：在泵站結構設計中要注意到材料的選擇，通過就地取材來降低泵站結構的建設造價，從成本上進行深入的控制和合理的設計。

2泵站結構設計應該突出和把握的關鍵問題

2.1強化泵站結構混凝土防腐性能設計

設計工作中應根據泵站混凝土結構的特點做好各方面的處理和強化，做到對腐蝕作用的有效防治。一方面要做好泵站混凝土結構溶解性腐蝕的防治設計，要在設計中控制混凝土pH值，避免在pH值超標而出現腐蝕性離子的溶解，預防泵站混凝土結構外部的“泛鹼”，控制腐蝕性離子對鋼筋、混凝土結構的腐蝕，確保泵站混凝土結構的強度與耐久性。另一方面要做好泵站混凝土結構周圍土壤腐蝕的防治設計，在設計中根據土壤中存在的硫酸根、碳酸根、氯酸根離子的特點，采用化學防護和物理保護向結合的措施，確保混凝土結構的性能，控制鋼筋腐蝕的速度，做到從設計的角度實現泵站混凝土結構的高抗腐蝕性能。此外，在設計中可以應用防腐涂料來對抗混凝土腐蝕問題，例如：可以在設計中增加噴涂防腐涂料——環氧粉末，以此來達到提高泵站混凝土結構的抗滲性和防腐性，使泵站混凝土結構對鹽堿、水分、二氧化碳等腐蝕性物質的抵御能力大幅度提升，做到對混凝土結構的保證，進而從設計的角度提高了泵站結構抗腐蝕性能。最后，在設計中還可以通過規范施工技術來做到對防腐蝕性能的提升，例如規范施工環境，加強混凝土表面等方式都可以實現對腐蝕的有效防治。

2.2強化泵站結構設計施工間的配合

泵站設計牽涉的專業較多,工藝較復雜,各專業之間的配合就顯得尤為重要。工藝及通風、配電等各專業應與土建專業多溝通,例如:池壁與池壁之間、壁板與底板之間的構造加腋(八字角)要求;如水工藝不允許加腋,應向土建設計人員講明。對于各專業設備需要在板上或池壁上開洞的位置,應提前與土建設計人員溝通,避免與結構發生沖突。另外,土建設計人員應盡量滿足水工藝要求,以設計規范為依據,專業之間互相配合,對一些構造措施應區分情況,靈活掌握。設計與施工緊密相連,設計應切合施工、方便施工。例如:水池施工為便于支模及澆筑混凝土,一般在離池底及加腋以上300～500mm處留置施工縫,設計人員應考慮施工要求,在此范圍內避免設計有預留洞、預埋管、懸挑梁板等。設計應多了解新的施工工藝、新材料、新技術、新方法。

篇（3）

中圖分類號：TH137 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（b）-0204-01

泵站是城市生產生活調配水資源的重要設施，是整個市政工程中關鍵的結構與節點，在城市化發展趨勢和特點逐步顯現的今天，泵站的設計、施工成為影響城市生活與生產的關鍵性工作。在具體的泵站結構設計工作中應該從模型計算、荷載計算等主要工作出發，堅持泵站結構設計的經濟、安全和優化原則，構建泵站結構設計現代化的體系，在做好伸縮縫控制，控制好混凝土結構防腐性能，設計施工配合等關鍵性工作的基礎上，提升泵站結構設計的質量，實現對市政工程建設、城市化發展的有效支撐與保障。

1 泵站結構設計的主要工作

1.1 泵站結構的模型計算

在泵站結構設計過程中要根據泵站的結構特點與功能構成劃分為易于計算的部分，進而建立起設計與運算的數字模型。泵站地下部分以鋼筋混凝土為建模標準，垂直壁板的計算過程中要注意長寬比，低于0.5的地下部分以單向板結構計算，大于0.5的地下部分以雙向板計算；泵站地上部分以框架結構為建模標準，要注意模型構建的合理性和結構的完整性。

1.2 泵站結構荷載的計算

要根據泵站設計的基本要求和工程實際，對泵站結構進行平面計算，要重點做好泵站自重、土壓、活荷載、靜水壓力、工作荷載等與泵站結構和強度相關的計算，以便確保泵站結構符合建設的實際情況和運行的基本要求，從負荷能力與抗荷載能力上確保泵站的穩定。

1.3 泵站結構設計的原則

一是，泵站結構設計要堅持適當原則，泵站結構設計應該滿足當前的工程實際和施工技術水平，以此來確保泵站結構設計的可行性，要盡量控制泵站結構的合理性，受力的明確性，真正實現泵站結構設計的安全與經濟等目標。二是，泵站結構設計要堅持安全原則，在泵站結構設計中要通盤考慮地基的穩定性、土壤性質，避免出現泵站結構施工中大量挖掘和填埋，在妥善利用地形地利的情況下，做到泵站結構的安全。三是，泵站結構設計要堅持優化選型原則，要通過泵站結構設計工作來控制整個泵站的結構尺寸，減少泵站結構出現過多的裂縫影響結構功能，同時提高泵站結構對震動、溫差、負荷的抵抗能力，確保泵站結構的強度。四是，泵站結構設計要堅持經濟性原則，泵站結構設計過程中應該結合施工當地的特點，采用因地制宜的措施與方法，控制泵站結構建設的成本，例如：在泵站結構設計中要注意到材料的選擇，通過就地取材來降低泵站結構的建設造價，從成本上進行深入的控制和合理的設計。

2 泵站結構設計應該突出和把握的關鍵問題

2.1 強化泵站結構混凝土防腐性能設計

設計工作中應根據泵站混凝土結構的特點做好各方面的處理和強化，做到對腐蝕作用的有效防治。一方面要做好泵站混凝土結構溶解性腐蝕的防治設計，要在設計中控制混凝土pH值，避免在pH值超標而出現腐蝕性離子的溶解，預防泵站混凝土結構外部的“泛鹼”，控制腐蝕性離子對鋼筋、混凝土結構的腐蝕，確保泵站混凝土結構的強度與耐久性。另一方面要做好泵站混凝土結構周圍土壤腐蝕的防治設計，在設計中根據土壤中存在的硫酸根、碳酸根、氯酸根離子的特點，采用化學防護和物理保護向結合的措施，確保混凝土結構的性能，控制鋼筋腐蝕的速度，做到從設計的角度實現泵站混凝土結構的高抗腐蝕性能。此外，在設計中可以應用防腐涂料來對抗混凝土腐蝕問題，例如：可以在設計中增加噴涂防腐涂料――環氧粉末，以此來達到提高泵站混凝土結構的抗滲性和防腐性，使泵站混凝土結構對鹽堿、水分、二氧化碳等腐蝕性物質的抵御能力大幅度提升，做到對混凝土結構的保證，進而從設計的角度提高了泵站結構抗腐蝕性能。最后，在設計中還可以通過規范施工技術來做到對防腐蝕性能的提升，例如規范施工環境，加強混凝土表面等方式都可以實現對腐蝕的有效防治。

2.2 強化泵站結構設計施工間的配合

泵站設計牽涉的專業較多，工藝較復雜，各專業之間的配合就顯得尤為重要。工藝及通風、配電等各專業應與土建專業多溝通，例如：池壁與池壁之間、壁板與底板之間的構造加腋（八字角）要求；如水工藝不允許加腋，應向土建設計人員講明。對于各專業設備需要在板上或池壁上開洞的位置，應提前與土建設計人員溝通，避免與結構發生沖突。另外，土建設計人員應盡量滿足水工藝要求，以設計規范為依據，專業之間互相配合，對一些構造措施應區分情況，靈活掌握。設計與施工緊密相連，設計應切合施工、方便施工。例如：水池施工為便于支模及澆筑混凝土，一般在離池底及加腋以上300～500 mm處留置施工縫，設計人員應考慮施工要求，在此范圍內避免設計有預留洞、預埋管、懸挑梁板等。設計應多了解新的施工工藝、新材料、新技術、新方法。

3 結語

在具體的泵站設計工作中要強化結構設計，要以科學、合理的結構來確保泵站的整體穩定與安全運行，應該將泵站的功能、城市未來發展、施工實際等環節做到通盤考量，從方案、地基、材料、工藝等方面出發做到對泵站結構的有效強化，以此來實現泵站在結構的上的價值與意義，達到對市政工程科學化設計、合理化建設的有效支撐。

參考文獻

[1] 曲春成.污水總泵站的設計[J].水利科技與經濟，2009（3）：203-205.

[2] 方春.大型泵站的技術改造[J].安徽水利水電職業技術學院學報，2009（2）：55-56.

篇（4）

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

中圖分類號：S611 文獻標識碼：A文章編號：

目前，國內建設的工業建筑主要采取混凝土結構，與傳統的建筑結構形式相比，其具有較為理想的綜合性能，造價也較為合理，在國內工業建筑行業得到了廣泛的應用。在工業建筑混凝土結構的設計中，必須結合建筑的基本功能和使用要求，選擇最為合理的結構形式，并且逐步完善細節部分的設計，從而達到預期的工業建筑建設目標。

1工業建筑結構選型的一般規定

在工業建筑混凝土結構設計中，為了保證設計方案具有可行性與經濟性，必須合理確定其結構形式，國家建設主管部門相繼出臺了一系列的規定，對于工業建筑的結構選型作出了具體的要求，其中較為重要的幾條規定如下：

1.1在常規工業建筑的結構設計中，應優先選擇預應力混凝土裝配式鋼結構，必要時也可以采用現澆混凝土的結構形式。

1.2當工業建筑結構為柱距≤4m，跨度≤15m的單層廠房，并且滿足以下兩方面的要求：1）柱頂的高度≤6.5m，無吊車或者有≤2t懸掛吊車的廠房；2）吊車的起重量≤3t，軌道頂的高度≤5.4m的輕級或者中級廠房，可以結合實際情況和相關要求，優先選擇磚混結構，其中磚墻起到承重作用，鋼筋混凝土樓板、頂板等組成主體結構。

1.3除工業建筑的頂層外，如果樓層的總高度≤15m，各層主梁的跨度≤7.5m，樓面荷載≤1000kg/m2四層或四層以下的廠房，可以采用鋼筋混凝土內框架的建筑結構形式。

1.4在大中型廠房的結構選型中，宜采用預應力結構或者裝配式鋼筋混凝土結構。如果廠房獨立磚柱的截面≥490mm×490mm，則應采用組合磚柱或者鋼筋混凝土結構。

1.5對于具有耐高溫要求的工業建筑，如果建筑構件的表面溫度長期≥50℃，避免采用木結構；如果建筑構件的表面溫度長期≥150℃，，應盡量采用鋼結構，并且采取相應的隔熱與防護措施；在屋面梁、屋架、托架≥80℃，吊車梁≥60℃，以及其他建筑構件≥100℃的工業建筑中，鋼筋混凝土結構設計中，其強度與彈性模量必須進行折減。

2工業建筑混凝土結構設計中應注意的問題

在工業建筑混凝土結構的設計中，需要綜合考慮各方面的影響因素和技術條件，不斷對于設計方案進行修改與完善，進而才能保障施工作業的有序開展和進行。結合筆者多年的工業建筑混凝土結構設計經驗，總結了以下需要注意的問題：

2.1框架基礎設計1）設計人員應仔細閱讀與使用相關地質報告，了解地質勘察結論與計算指標的可靠性，進而判斷工程建設方提出了的框架基礎設計方案是否具有可行性；2）在滿足變形與承載力等基本要求的前提下，盡量選擇天然地基中的淺基礎，綜合考慮項目所在地土層的實際分布情況、物理力學性質與穩定性，以及土建筑物的形狀、結構類型、地下水、荷載性質與大小等，合理進行框架基礎設計。

2.2框架柱設計1）在各種內外力組合的情況下，工業建筑混凝土結構的框架柱必須滿足高強度的要求，特別是在配筋計算中，應選擇最為不利的方向進行框架計算，也可以在兩個方向均進行計算，在確定較大方向配筋數據后，采用對稱配筋的設計方案；2）為了增強工業建筑底部的整體性，減少發生位移的幾率，一般采取框架柱附近合理設置基礎連系梁的方法。將基礎連系梁的以下部分視為底層，框架柱的高度值則是依據基礎頂面、連系梁頂面而定，將實際建筑的底層視為第二層。在框架柱的設計中，底層柱配筋要選取基礎頂面、連系梁頂面中最大的內力進行計算，以保證設計結果的合理性和可行性。

2.3框架梁設計1）如果工業建筑混凝土框架的主梁與次梁之間的截面相差較小，而次梁的荷載相對較大，則要在設計中適量增加附加筋。如果主梁的高度較高，而次梁的截面、荷載較小，主粱則無需增加附加筋；2）當工業建筑混凝土結構的外部梁跨度相差較小時，梁高宜采取等高的形式，尤其是外部框架梁應盡量保證高度相等。當梁底距離外窗頂的尺寸相對較小時，設計中應適當加大梁高，一般情況要做至窗頂；3）在工業建筑混凝土結構框架梁的設計中，原則上梁縱筋宜采用小直徑、小間距的形式，這樣更有利于結構的抗裂性能，但是必須應注意鋼筋間距滿足相關要求，并且與梁的斷面相對應。

2.4抗裂設計

1）根據《砌體結構設計規范》、《混凝土結構設計規范》的相關規定，合理控制工業建筑混凝土結構的長度，以避免因主體結構過長，而增加局部裂縫的幾率。為了有效控制由于溫度收縮應力而引起的結構裂縫，可以在結構設計中適當增設伸縮縫，伸縮縫的間距一般為30mm-50mm；2）在混凝土結構澆筑方法的設計中，由于混凝土的倉面相對較大，所以，通常選用分層澆筑的方法，即在第一層澆筑完成后，澆筑第二層，直至全部施工作業項目完成；3）在工業建筑混凝土結構設計中，為了防止裂縫現象的發生，必須嚴格規定各種溫差，其中包括內部溫差、外部溫差、溫度徒降等容許值，上述容許溫差必須結合相關理論計算結果，以及以往的工程實踐經驗確定。2.5抗震設計在工業建筑混凝土結構的設計中，抗震設計通常是以強度、延性為基點，特別是在單層廠房的布置中，應堅持平面與立面簡單、規則、對稱等基本原則。在混凝土結構的抗震設計中，應注意以下問題：1)平面布置應做到簡單、規則、對稱，盡量減少偏心，而且要考慮有可能出現的各種不利影響；2)盡量保證剛度中心、質量中心的重合；3)重量相對較大的框架梁、柱不宜布置于結構單元邊緣，應盡量布置于距剛度中心相對較近的部位；4)盡量避免大懸挑結構；5)圍護結構應盡量采用輕質材料。

3結束語

篇（5）

（一）設計原則

現階段，設計人員在設計高層建筑混凝土結構設計時，必須遵循其設計原則，以保障混凝土結構的穩定性和安全性。

1、適用性。主要是指混凝土結構設計必須以高層建筑計劃使用年限為前提，保證高層建筑在計劃的使用年限中的穩定性和安全性。

2、安全性。主要是指混凝土結構設計必須保障高層建筑在使用年限中的安全性，避免出現較大范圍的混凝土裂縫等。

3、耐久性。主要是指高層建筑在是使用年限內，必須保障混凝土結構的耐久性，保障高層建筑工程的質量安全和正常使用。

4、可靠性。主要是指高層建筑在使用年限內，必須達到相關規定的穩定性、安全性和耐久性，有利于延長高層建筑的使用年限。

（二）設計要求

1、延展性。高層建筑混凝土結構的延展性主要作用是在遇到一些地質災害時，能夠有效的避免高層建筑出現較大幅的變形或是坍塌等問題。

2、側向力。隨著層數的不斷增加，其高層建筑的水平作用力會不斷的增加，其側向力會發生變化。在高層建筑的結構設計中，需要重視其結構內力、變形等問題，將地震作用、外部環境等因素的影響予以考慮。

3、剛度要求。由于高層建筑容易受到水平作用力的影響，比較容易出現側向位移的變化。在混凝土結構的設計中，在保證混凝土結構強度的同時，還需要保障混凝土的剛度、自振頻率，最大程度的將水平位移的變化控制在允許范圍內。

二、高層建筑結構中混凝土結構的具體設計方法

（一）單元結構布局設計的完善

高層建筑的結構設計的主要內容是對各個單元結構進行獨立設計。單元結構設計通常應用于一些建筑結構比較簡單、規則的平面設計，在設計過程中，需要注意適當的控制平面結構中的整體、突出部分的長度，確保各個部分的承載力和結構強度均勻。在豎向結構的設計中，通常采用一些比較均勻、規則的設計，能夠有效的控制建筑外觀與內部結構之間的問題。

在其設計過程中，設計人員需要制定結構設計方案，以現有的設計理念和設計專業知識作為依據，以高層建筑實用性、安全性和美觀作為前提保障，對混凝土結構進行優化設計，保障其各個單位結構在水平方向和豎直方向的結構強度、承載力等均勻合理的分布。

（二）高強混凝土與鋼筋使用的優化

混凝土和鋼筋是高層建筑的主要施工原料，在具體的設計過程中，需要保障在高層建筑質量的前提下，對高強度的混凝土和鋼筋的使用進行相關的優化，減少混凝土和鋼筋的使用量，提高資源的配置效率。

例如，在地殼運動較活躍的地區進行高層建筑設計時，設計人員應該明確高層建筑的重量越大，地震的作用程度就越劇烈，在保障高層建筑的質量的前提下，對其進行優化設計，盡量的減少混凝土和鋼筋的使用量，降低振動作用程度，提高其建筑結構的穩定性和安全性，延長其使用年限。

（三）對剪力墻平面結構設計的合理化

設計人員在對高層建筑混凝土結構進行優化設計時，還需要重視剪力墻平面結構布局對高層整體建筑結構承載力均勻程度的影響。在進行剪力墻平面結構的優化設計時，主要是通過以下幾點：一是將高層建筑的基本結構功能作為其設計的依據，最大程度的將剪力墻進行集中化和均勻化設計;二是將找準高層建筑的設計基準，對剪力墻進行雙向布置，盡可能的減少使用一些短肢剪力墻。

三、高層建筑中混凝土結構優化設計策略

（一）結構安全性

高層建筑的人群密度較高，在災難發生時，不方便逃生，其災難后果比一般的建筑要嚴重很多。在具體的設計過程中，設計人員必須重視混凝土結構的設計，并采取相關的優化策略，最大程度的降低災難程度。其結構安全性優化策略：一是在保證高層建筑的整體功能和質量的前提下，將能夠影響高層建筑結構穩定性、結構自振性和環境因素予以考慮，盡可能的減少混凝土和鋼筋的使用量;二是需要綜合的考慮高層建筑的承載力，應該將建筑結構承載標準與施工材料的最大承載力進行相關的計算，最大程度的減少高層建筑的自身重量，提高其自身的結構安全性。

（二）抗震性

地震對高層建筑的穩定性具有很大的威脅，在設計過程中，設計人員需要重視高層建筑的抗震性。在具體的設計過程中，設計人員盡可能的選擇平面布局比較簡單規則的，減少一些不對稱或是過長延伸翼的使用，多使用一些對稱的結構，對高層建筑的整體結構進行科學合理的規劃設計，確保高層建筑的自身重量和結構強度能夠均勻的分布，提高其抗震性。

（三）耐久性

耐久性主要體現在其混凝土結構的耐久性，其優化策略主要表現在以下幾個方面：

1、混凝土材料的選擇。設計人員需要在保障混凝土質量和基本性能的前提下，盡可能的選用一些在穩定性、抗入侵性等方面強的混凝土進行高層建筑的施工，在具體的施工過程中，可以添加一些外加劑增強混凝土自身結構的穩定性。

2、優化結構設計。在具體的設計過程中，需要充分的考慮不同構件所處的環境差異，將其混凝土結構的設計進行差異化的設計和材料的選用，保障其結構的穩定性，延長建筑的使用年限。

3、結構構造設計合理化。設計人員需要結合建筑的使用年限和環境特點，設計并使用45毫米厚的混凝土保護層，減少對高層建筑混凝土、鋼筋的腐蝕程度，提高其整體結構的穩定性，延長使用年限。

四、結論

混凝土結構設計對高層建筑的質量具有至關重要的影響。本文從高層建筑中混凝土結構設計的原則和要求出發，對具體的設計方法進行相關的分析，提出了幾點優化策略，提高高層建筑的穩定性、安全性和抗震性，延長其使用年限。

篇（6）

預應力結構具有厚大的幾何尺寸，通常情況下，預應力大梁截面寬度在400～600mm的范圍內，大部分梁高超過1000mm，預應力結構不但有著輕巧美觀、耐久性高、受力性能好、跨域能力大等基本特征，同時還具有節約能源、節約材料、經濟等優勢，在各個在建工程中均獲得較為廣泛的應用[1]。但是預應力混凝土結構在投入使用后，均會由于張拉工藝不合理、混凝土材料、施工支撐體系不合理、截面設計尺寸不合理等原因導致出現裂縫等質量問題，對結構使用周期產生一定的影響。因此，如何有效控制預應力混凝土結構的裂縫問題，并完善其抗裂設計，是相關工作人員、設計人員面臨的主要難題。

一、預應力混凝土裂縫的控制對策

在控制預應力混凝土結構裂縫質量問題的過程中，要根據相關規范要求進行裂縫寬度的設計，且對周邊環境條件、混凝土結構的相關性綜合考慮，掌握荷載與結構狀態的相關性，從根本上減少對裂縫控制產生的影響。

（一）加強混凝土配比設計

設計人員在進行預應力混凝土結構配比設計時，應該對各方面因素影響混凝土裂縫的情況進行全面考慮，若構件具有較大的截面尺寸，需要對混凝土配合比進行合理、正確的設計，確保水泥的實際用量得以減少，從而降低水灰比，滿足降低混凝土體積收縮的要求。

（二）重視混凝土澆筑施工

為了避免預應力混凝土出現裂縫問題，通常情況下，均是以分層對稱澆筑的方式完成混凝土澆筑施工，要及時、到位的進行振搗。如果混凝土澆筑施工具有較大的工程量，那么施工人員需要合理的控制混凝土澆筑施工的間隔時間，避免混凝土澆筑施工的凝固時間具有較大的區別，導致混凝土出現不一致的收縮變形。

（三）重視張拉施工工藝

施工人員要對預應力鋼筋錨固區域的擠壓力進行良好的控制，確保預壓總體應力得到明顯降低。為了避免預應力混凝土結構出現開裂的情況，在預應力混凝土設計時需要對混凝土強度進行考慮，必須要確保其與要求數值互相符合，通過一次預應力對結構進行張拉，防止預應力混凝土結構在使用初期出現裂縫質量缺陷。

（四）加強支撐體系施工

預應力混凝土結構會由于模板支撐體系施工不合理而出現混凝土裂縫問題，而超載預壓可以有效避免這一情況，主要是利用腳手支架在進行混凝土澆筑施工前按照施工流程的要求做好加載處理。為了防止預應力混凝土施工過程中支架出現不均勻沉降的情況，應該對支架非彈性變形進行消除。在進行超載預壓施工時要對腳手支架實際的彈性變形進行測量，通過實現啟動支架的方式滿足工程設計對腳手架施工線型的要求，避免出現混凝土裂縫問題。另外，通過拆除模板的方法進行施工時，要綜合考慮規范要求、養護時間、跨度大小等方面的現場施工情況確定拆除支架的時間，要以有序、均勻、對稱作為原則進行支架拆除的施工 [3]。

二、預應力混凝土抗裂設計要點

目前，國內外大部分工程對于預應力混凝土構件裂縫控制計算方法主要分成4種類型，具體為：第一，通過索梁分載法全面簡化以及驗算裂縫控制；第二，受拉鋼筋在消壓以及控制后會增多其應力；第三，采用預應力混凝土梁受拉邊緣對拉應力的大小進行計算，對裂縫寬度進行間接控制；第四，按照規范要求對裂縫寬度進行直接計算，且對裂縫寬度進行校驗以及核算[4]。預應力混凝土設計人員在結構設計工作中可以通過上述4種控制方法完成抗裂設計，詳細步驟如下。

（一）索梁分載法

索梁分載法主要是將預應力混凝土結構分別分成普通鋼筋混凝土結構、預應力索結構等兩種類型，兩種結構分別承擔荷載情況。通常情況下，預應力混凝土結構的裂縫寬度與普通鋼筋應力、荷載效應作用力的比例以正比呈現，采用實驗的方式對裂縫限值、普通鋼筋應力、荷載應力等三者的關系進行歸納，可以促進裂縫控制驗算過程得以簡化。另外，在設計現澆預應力混凝土實心板的工作中，若鋼筋距離以及板厚均小于200mm時，需要根據極限的承載力對配筋數量進行設計，無需對裂縫寬度進行驗算。

（二）規范法設計

根據規范GB50010-2002的要求，按照荷載效應的標準對長時間作用影響進行考慮后，得出計算最大裂縫的公司如下：

據分析該設計公式得知，預應力混凝土抗裂設計中可以對裂縫不均勻性進行考慮，但是由于在公式具體計算時相對復雜，貼別是在計算縱向受拉鋼筋應力時，相對于國外規范要求來說，在正常使用狀態下，預應力混凝土結構構件抗裂控制的設計相對嚴格。

（三）名義拉應力法

首先，名義拉應力法主要是將混凝土結構開裂的截面作為不開裂的均勻截面進行計算，從而獲得截面受拉邊緣位置最大名義接應力為，其次，通過分析大量實驗數據得知，可以確定最大裂縫允許寬度設置為，與混凝土結構受拉邊緣互相對應的允許名義拉應力設置為[]，對截面高度以及非預應力筋產生的影響進行考慮，根據裂縫寬度設置互相對應的計算允許名義拉應力公式如下：

通過分析上述公式得知，允許名義拉應力以及截面高度的修正系數以表示，和張拉工藝有一定關系的數值以表示，先張法構件以及后張法構件分別取3.0N/ram、4.0N/mm2的數值，而非預應力筋配筋率有效數值以表示，拉區非預應力筋以及未考慮截面高度影響的允許名義拉應力數值以表示。通過名義法拉應力法對預應力混凝土結構裂縫寬度進行控制與工程設計的需求互相符合，該計算方法具有簡便、快速等基本特征。但是實際采用名義拉應力法進行抗裂設計時，應該對預應力鋼筋張拉方法、非預應力鋼筋配筋率、混凝土強度等級、混凝土構件截面高度等影響原因進行綜合考慮。

（四）控制應力增量法

在控制預應力混凝土裂縫時可以通過控制消壓后受拉鋼筋應力增量的方法進行計算，但由于具體計算過程中，對具體數值計算相對復雜，因此，建立的計算公式來表示名義拉應力，確保數值的計算能夠有所簡化，與預應力混凝土抗裂設計對精度的要求互相符合。

結束語

工程建設中預應力混凝土裂縫是較為常見的質量缺陷，會嚴重影響結構的安全性以及穩定性。所以，需要分析預應力混凝土結構的基本特征，并采取針對性的措施控制裂縫質量缺陷。對預應力混凝土結構抗裂設計時，應該對工程的實際情況進行全面分析，且進行精密的計算，確保能夠與工程具體精度要求互相符合。同時，還需要在工程實踐中存在控制裂縫寬度的相關對策，促進預應力混凝土結構的使用壽命得以有效延長。

參考文獻：

[1]熊學玉，高峰，蘇小卒.預應力型鋼混凝土框架試驗研究和設計理論[J].湖南大學學報（自然科學版），2012（08）：182-183.

篇（7）

一、概述

少筋混凝土結構是指配筋率低于普通鋼筋混凝土結構的最小配筋率、介于素混凝土結構和鋼筋混凝土結構之間的一種少量配筋的結構，簡稱少筋混凝土結構，也稱為弱筋混凝土結構。

這類結構在水利工程設計中是難于避免的，有時，它在某些水工混凝土工程結構中處于制約設計的重要地位。從邏輯概念講，只要允許素混凝土結構的存在，必定會有少筋混凝土結構的應用范圍，因為它畢竟是素混凝土和適筋混凝土結構之間的中介產物。

凡經常或周期性地受環境水作用的水工建筑物所用的混凝土稱水工混凝土，水工混凝土多數為大體積混凝土，水工混凝土對強度要求則往往不是很高。在一般水工建筑物中，如閘墩、閘底板、水電站廠房的擋水墻、尾水管、船塢閘室等，在外力作用下，一方面要滿足抗滑、抗傾覆的穩定性要求，結構應有足夠的自重；另一方面，還應滿足強度、抗滲、抗凍等要求，不允許出現裂縫，因此結構的尺寸比較大。若按鋼筋混凝土結構設計，常需配置較多的鋼筋而造成浪費，若按素混凝土結構設計，則又因計算所需截面較大，需使用大量的混凝土。

對于這類結構，如在混凝土中配置少量鋼筋，在滿足穩定性的要求下，考慮此少量鋼筋對結構強度安全方面所起的作用，就能減少混凝土用量，從而達到經濟和安全的要求。因此，在大體積的水工建筑物中，采用少筋混凝土結構，有其特殊意義。

關于少筋混凝土結構的設計思想和原則，我國《水工混凝土結構設計規范》(SL/T191—96)作了明確的規定。

二、規范對少筋混凝土結構的設計規定

對少筋混凝土結構的設計規定體現在最小配筋率規定上，這里將《水工混凝土結構設計規范》(SL/T191—96)（下文簡稱規范）有關最小配筋率的規定，摘錄并闡述如下：

1．一般構件的縱向鋼筋最小配筋率

一般鋼筋混凝土構件的縱向受力鋼筋的配筋率不應小于規范表9.5.1規定的數值。溫度、收縮等因素對結構產生的影響較大時，最小配筋率應適當增大。

2．大尺寸底板和墩墻的縱向鋼筋最小配筋率

截面尺寸較大的底板和墩墻一類結構，其最小配筋率可由鋼筋混凝土構件縱向受力鋼筋基本最小配筋率所列的基本最小配筋率乘以截面極限內力值與截面極限承載力之比得出。即

1)對底板(受彎構件)或墩墻(大偏心受壓構件)的受拉鋼筋As的最小配筋率可取為：

ρmin=ρ0min ()

也可按下列近似公式計算：

底板 ρmin= (規范9.5.2-1)

墩墻 ρmin= (規范9.5.2-2)

此時，底板與墩墻的受壓鋼筋可不受最小配筋率限制，但應配置適量的構造鋼筋。

2)對墩墻(軸心受壓或小偏心受壓構件)的受壓鋼筋As’的最小配筋率可取為：

ρ＇min=ρ′0min ()

按上式計算最小配筋率時，由于截面實際配筋量未知，其截面實際的極限承載力Nu不能直接求出，需先假定一配筋量經2—3次試算得出。

上列諸式中 M、N——截面彎矩設計值、軸力設計值；

e0——軸向力至截面重心的距離，eo=M／N；

Mu、Nu——截面實際能承受的極限受彎承載力、極限受壓承載力；

b、ho——截面寬度及有效高度；

fy——鋼筋受拉強度設計值；

γd——鋼筋混凝土結構的結構系數，按規范表4.2.1取值。

采用本條計算方法，隨尺寸增大時，用鋼量仍保持在同一水平上。

3．特大截面的最小配筋用量

對于截面尺寸由抗傾、抗滑、抗浮或布置等條件確定的厚度大于5m的結構構件，規范規定：如經論證，其縱向受拉鋼筋可不受最小配筋率的限制，鋼筋截面面積按承載力計算確定，但每米寬度內的鋼筋截面面積不得小于2500mm2。

規范對最小配筋率作了三個層次的規定，即對一般尺寸的梁、柱構件必須遵循規范表9.5.1的規定；對于截面厚度較大的板、墻類結構，則可按規范9.5.2計算最小配筋率；對于截面尺寸由抗傾、抗滑、抗浮或布置等條件確定的厚度大于5m的結構構件則可按規范9.5.3處理。設計時可根據具體情況分別對待。

為慎重計，目前僅建議對臥置于地基上的底板和墩墻可采用變化的最小配筋率，對于其他結構，則仍建議采用規范表9.5.1所列的基本最小配筋率計算，以避免因配筋過少，萬一發生裂縫就無法抑制的情況。

經驗算，按所建議的變化的最小配筋率配筋，其最大裂縫寬度基本上在容許范圍內。對于處于惡劣環境的結構，為控制裂縫不過寬，宜將本規范表9.5.1所列受拉鋼筋最小配筋率提高0.05％。大體積構件的受壓鋼筋按計算不需配筋時，則可僅配構造鋼筋。

轉貼于 三、規范的應用舉例

例1 一水閘底板，板厚1.5m，采用C20級混凝土和Ⅱ級鋼筋，每米板寬承受彎矩設計值M=220kN／m(已包含γ0、φ系數在內)，試配置受拉鋼筋As。

解：1)取1m板寬，按受彎構件承載力公式計算受拉鋼筋截面面積As。

αs= ==0.012556

ξ=1-=1-=0.0126

As===591mm2

計算配筋率ρ= = =0.041%

2)如按一般梁、柱構件考慮，則必須滿足ρ≥ρmin條件，查規范表9.5.1，得ρ0min=0.15%，

則 As=ρ0bh0=0.15%×1000×1450=2175mm2

3)現因底板為大尺寸厚板，可按規范9.5.2計算ρmin

ρmin===0.0779%

As=ρminbh0=0.0779%×1000×1450=1130mm2

實際選配每米5Φ18（As=1272mm2）

討論：1)對大截面尺寸構件，采用規范9.5.2計算的可變的ρmin比采用規范表9.5.1所列的固定的ρ0min可節省大量鋼筋，本例為1：1130／2175=1：0.52。

2)若將此水閘底板的板厚h增大為2.5m，按規范9.5.2計算的ρmin變為：

ρmin===0.0461%

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

可見，采用規范9.5.2計算最小配筋率時，當承受的內力不變，則不論板厚再增大多少，配筋面積As將保持不變。

例2 一軸心受壓柱，承受軸向壓力設計值N=9000kN；采用C20級混凝土和I級鋼筋；柱計算高度l0=7m；試分別求柱截面尺寸為b×h=1.0m×1.0m及2.0m×2.0m時的受壓鋼筋面積。

解：1) b×h=1.0m×1.0m時，軸心受壓柱承載力公式為：

N≤φ(fcA+fy′As′)

==7＜8，屬于短柱，穩定系數φ=1.0，

As′===3809mm2

ρ′===0.38%

由規范表9.5.1查得ρ0min′=0.4%，對一般構件，應按ρ0min′配筋

As′=ρ0min′A=0.4%×106=4000mm2

2) b×h=2.0m×2.0m時，若仍按一般構件配筋，則

As′=0.4%×2.0×2.0×106=16000mm2

現因構件尺寸已較大，可按規范9.5.3計算最小配筋率：

ρmin′=ρ0min′()

式中因實際配筋量As′尚不知，故需先假定As′計算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

篇（8）

【中圖分類號】 G642.0

前言

近年來的大學畢業生的就業壓力和用人單位對土木工程專業人才的需求，加強對學生執業能力的培養已變得極為迫切。混凝土結構課程作為土木工程專業主干課程，在整個課程體系占有舉足輕重的地位，對混凝土結構課程內容、教學方法進行適時順勢的調整和實踐是十分有必要的。基于混凝土結構課程特點及以上原因，筆者大膽嘗試，對混凝土結構課程內容及教學方法進行了改革，已取得了良好的成效。

1、課程特點及其在土木工程專業中的地位

混凝土結構課程通常按內容的性質可分為“混凝土結構設計原理”和“混凝土結構設計”兩部分。前者主要講述各種混凝土基本構件的受力性能、截面計算和構造等基本理論，屬于專業基礎課內容，具有概念多、公式多、符號多、計算量大和構造措施繁雜等特點。后者主要講述梁板結構、單層工業廠房、多層和高層房屋、公路橋梁等的結構設計，屬于專業課內容，具有系統性強，概念設計內容多等特點。

混凝土結構是理論性和工程應用性并重的一門課程，土木工程專業學生無論將來從事結構設計、施工監控、結構安全性評價、結構加固等，其實歸根結底問題的本質就在于進行不同受力形式的混凝土構件截面的設計和校核，這恰恰是混凝土結構著重解決的問題。它決定了混凝土結構作為土木工程專業核心課程的地位，對混凝土結構知識的掌握和運用也將成為學生在畢業設計和日后從事專業技術工作的一把利器。

2、改革教學內容和教學方法

2.1 教學內容的改革

首先，將“土木工程材料”、“混凝土結構設計原理”、“混凝土結構設計”、“建筑結構抗震設計”、“高層建筑結構”等課程分別進行系列的整合和優化，避免重復，精簡混凝土結構課程內容。如將荷載和設計原則等內容從其他同類課程中抽出，單獨設一門“荷載和結構設計方法”課程；將混凝土和鋼筋的材料性能部分歸并于“土木工程材料”課程中，“混凝土結構設計原理”僅簡單介紹混凝土和鋼筋的力學性能；將構件和結構的抗震設計部分歸并于“建筑結構抗震設計”課程中；將框-剪結構、剪力墻結構、筒體結構等部分歸并于“高層建筑結構”課程中。當然，在授課過程中，我們也注重了專業課程之間的相互銜接。如在講解第2章混凝土和鋼筋的基本力學性能時，可結合前面課程《土木工程材料》對這部分的內容作以復習和補充，而學生對一些實際結構提取計算簡圖的能力則需要通過“結構力學”、“混凝土結構設計原理”、后續“房屋建筑結構設計”或“橋梁工程”等諸多專業課程學習來培養[1]。

另外，對土木工程專業的建筑結構和道橋工程方向，由于引用規范的不同導致混凝土結構設計原理的教學內容有較大的差異，如矩形截面偏心受壓構件正截面承載力計算，在《混凝土結構設計規范》和《公路橋規》中是大有不同的，具體見表1。

從表1所列內容可知：《混凝土結構設計規范》和《公路橋規》在偏心受壓構件計算時都考慮了構件縱向彎曲引起的二階彎矩的影響，即采用初始偏心距乘以一個偏心距增大系數來考慮。而在這兩個規范中取值是不同的，在結構規范中，為軸向力對截面重心的偏心距與附加偏心距之和，而在橋涵規范中未考慮附加偏心距，初始偏心距就取成。而且，在兩個規范中材料強度的表達符號也是有差別的等。

2.2 教學方法的改革

針對混凝土結構設計原理知識的“繁”、“雜”，在“教”的過程中更要注重授課的條理性、重點突出并指明規律。例如繁雜的計算公式主要來源于兩個方面：一是基于構件在不同荷載作用下的破壞機理和形態，掌握各個臨界狀態下構件截面的應力分布情況，然后基于力的平衡條件、力矩平衡條件列出力學平衡方程，進而擺脫記憶公式帶來的煩惱；而對于那些通過理論推導不能得出的半經驗半理論公式，我們將教材和規范結合，以教材為藍本分析構件破壞的影響因素，通過查規范得到相關計算方法，使學生在學習的過程中逐步熟悉如何正確使用規范。此外，對于那些瑣碎的構造要求，以實際工程的介紹配合規范相關條文的要求，使同學們更加容易理解和記憶。

3、教學效果反饋

2009年以來，基于應用型土木工程人才的培養思路，我們對混凝土結構進行了有益的考試改革。混凝土結構設計原理的考核，采用平時成績加期末考試成績的方法，平時成績主要是量化的練習、作業成績，占總成績的30%，期末考試成績占70%，形式上采用閉卷。對混凝土結構設計采用開卷形式，考試題型和形式模擬國家注冊結構工程師執業資格考試，允許學生帶入教材、規范等參考資料，使學生在學校里就體驗到日后執業考試的要求。表2是2008年（教改前）與2009年以來（教改后）教學效果的對比。

表2中的數據表明，2009年以來的教學改革和實踐取得了良好的效果。同時，由于加強了在專業課程教學中對工程軟件的學習，使同學們提前對結構設計過程中結構分析、截面設計、施工圖繪制等各個過程有了較為深刻的了解。這樣以來，一方面使學生在畢業設計中更容易入手，為部分同學考研復習取得了時間，也緩解了畢業設計時間緊、任務重和畢業生求職時間提前間的矛盾；另一方面學生的實際應用能力的強化，畢業生求職的競爭力就得以提升，實現了畢業生和用人單位的無縫連接。

參考文獻

篇（9）

2.高層建筑中的混凝土結構具體設計優化措施

1）在高層建筑中結構符合安全性①設計人員應當在保證建筑各項功能的同時，通過考慮結構自身的抗震性能及外部人為因素可能造成的結構破壞，有目的地將高層建筑的抗震構造提升。②設計人員要從建筑建設過程中及投入應用后的各個方面入手，綜合考慮其荷載變化的狀況。2）高層建筑設計中的抗震概念高層建筑的混凝土結構在應用過程中，最容易受到的破壞，便是來自于地震威脅，在進行設計的過程中，設計人員要以抗震概念設計為依據，通過進行抗震試驗得出該建筑結構的抗震等級，或者借鑒相似建筑的抗震設計經驗等，對高層建筑的結構體系、平立面設計、結構構件延展性等進行優化設計，以使建筑的抗震能力得到有效的提升。3）在結構設計中對于耐久性的把握①選擇質量良好的混凝土材料。設計人員應當在保證混凝土材料的質量與基本性能的基礎上，重點從結構的穩定性能、抗侵入性能、抗裂性能等幾個方面入手，選擇堅固、耐久、潔凈的骨料，含堿量與水化熱反應較低的水泥，減少對于硅酸鹽水泥與用水量的應用，并適當地將礦物摻合料加入到材料中。②優化結構方面的設計工作。高層建筑中的混凝土結構普遍包括多個構件，每一個構件所處的環境存在顯著的差別，這就決定了不同構件具備的耐久性壽命存在差異，因此，設計人員要根據實際的使用環境，明確建筑中不同結構構件的使用界限與注意事項。以屋面、陽臺及女兒墻的設計為例，這些部位的梁柱構件，耐久性壽命普遍低于室內，必須合理設定這些部件維修或更換的時間。③如何應用合理設計結構構造形式。設計人員根據建筑的具體侵蝕環境與設計使用年限，設計厚度在20mm～70mm之間的混凝土保護層，并通過協調構件的截面積與表面積，避免侵蝕性物質集中停留區域的形成，同時注意高侵蝕度的環境中，混凝土墻板的通風效果，并注意配筋間距的合理設計，以減少鋼筋銹蝕、保護層剝離等問題的出現。

篇（10）

中圖分類號：TU97 文獻標識碼：A

在現代建筑中，混凝土結構以其強度高、耐久性好、堅固抗震等優點獲得了廣泛的應用，并且近年來一些新材料、新技術的逐步應用，在很大程度上提高了混凝土結構的施工效率，減少了施工成本，但是在建筑設計中依然存在一些不合理的現象，因此必須進行優化，才能促進建筑行業的可持續發展。

一、高層建筑混凝土結構的基本要求和類型。

建筑因其高低的不同，它承受力的大小和方向也是不同的。對高層建筑來說，建筑結構承受力的方向同時有水平和豎向兩種力的作用。這與低層建筑是不同的，低層建筑結構承受的力方向主要是豎向的荷載，水平力的作用對結構的影響不大。[1]水平荷載不僅僅在高層建筑中是一種主要的荷載，而且它和豎向荷載相互影響，相互作用，共同對建筑施加影響，成為混凝土就夠設計中主要考慮的因素。

考慮到高層建筑的這些特點，在混凝土的選用上就需要提高混凝土的質量和數量。首先，我們要對混凝土出廠前進行相關的技術處理，目的是減少水泥的水化熱作用，這樣可以降低混凝土自身的溫度，保證其質量。其次，施工前必不可少的要進行一些必要的應急準備措施，以防在施工時出現意想不到的情況，以確保精心組織、精心施工，萬無一失地完成任務。最后，在施工當中，最好采用預拌泵送混凝土，加大對混凝土施工細節的注意，比如混凝土施工縫等。我們討論的混凝土結構優化設計以及節約建筑成本，都應該在達到高層建筑混凝土結構的基本要求的基礎之上進行。

目前我國采用的高層建筑混凝土結構按照時間的發展順序主要以下幾種[2]：

1、鋼筋混凝土結構：

與鋼結構相比，鋼筋混凝土結構的優點在于整體性好、耐高溫性強、舒適度較好、抗腐蝕強、成本低、剛度大、維護方便等。現在，隨著我國混凝土技術的發展和混凝土理論（高強混凝土、鋼管混凝土、鋼混凝土、輕混凝土）的發展，我國的鋼筋混凝土的發展已經達到了成熟階段。在我國鋼筋混凝土材料受到了很高的重視，應用在很大一部分高層建筑中。

2、組合結構：

相對于鋼筋混凝土來說，組合結構更具優點。這些優點主要在于節約鋼材、減少污染、提高科技含量、加快施工進程等。所以，對于高層建筑來說，組合結構可以在一定程度上取代鋼筋混凝土結構，這就較少了高層建筑的橫向和縱向的壓力。不僅如此，組合結構在冶金、造船、電力、交通等方面也逐步開始得到應用。

3、新型結構：

相對于鋼筋混凝土結構和組合結構，新型結構體系的區分標準是筒體的組成方式。新型結構體系主要有三種類型：框筒體系、筒中筒體系、多束筒體系。之所以稱之為新型結構主要是因為與傳統的單片平面結構相比，筒體結構可以承受更多的荷載力。在我國，筒體結構的應用并不少見，主要應用的高層建筑的特點是功能多、用途多、樓層高、層數多等。

二、高層建筑混凝土結構設計特點

與多層建筑的結構設計不同，高層建筑的結構設計需要考慮的因素更多，設計中所涉及到的問題更為復雜，設計難度更大。這是因為高層建筑不但增大了對地基基礎的荷載與強度要求，同時其自身的結構構件柱、墻、梁、板的承載能力、抗震能力也都需要得到保證，只有這樣才能確保建筑自身的穩定性與安全性[3]。

1、水平側向力是影響高層建筑結構設計中關于變形設計的主要影響因素。高層建筑受到的水平力主要為日常的風荷載及地震荷載作用下產生的水平地震力。與普通多層建筑相比，高層建筑的結構中更需要考慮到側向力對建筑結構的影響，這是因為高層建筑受到水平荷載會產生較大的水平位移，影響到建筑結構的整體穩定性和舒適性。因此在結構設計中要尤其注意考慮到這一點。

2、結構的剛度布置需適宜。有人認為在建筑結構的設計中，結構的剛度越大則其承載能力越強，抗震性能就越好。其實不然，高層建筑的結構并非是剛度越大越好，剛度及質量越大，吸引的地震力也越大，同時造價也會提高，所以高層建筑結構需同時具備一定的柔性，這樣才能增大其抗震性能，保證其在外力作用下，不會因剛度和脆性過大而發生倒塌。因此在設計中應該將建筑的剛度控制在適宜的范圍內，不可過大，也不可過小。這也就要求高層建筑應當具備一定的延性，同時滿足建筑的承載能力和抗震能力。

三、鋼筋混凝土結構優化設計應用分析

1、工程概況

某鋼筋混凝土框架——剪力墻結構建筑由四層裙樓和A、B兩棟高層建筑組成，地下兩層為停車庫和設備用房。總建筑面積約2萬m2，房屋平面布置為不規則形狀[4]。

2、結構設計要求

本工程采用鋼筋混凝土框架——剪力墻結構，建筑結構的安全等級為二級。地震基本烈度為7度（0.1g，第二組，特征周期0.4s），抗震設防類別為丙類，抗震設防烈度為7度（0.1g，第二組）。地基基礎設計等級為乙級。上部結構和負一層的框架抗震等級為二級，剪力墻為二級結構，負二層的框架抗震等級為三級。基本風壓：Wo=0.35kN/m2，地面粗糙度為B類。

3、設計優化的原則

在滿足結構設計現行規范和相關規定的前提下，通過大量計算和經驗分析進行優化，遵循以下原則：保證結構的安全性和正常使用；保證結構具有合理的剛度，特殊部位應有局部加強；可以減小的結構構件，應進行有效的核減。

4、結構優化設計

高層框架剪力墻結構體系中，主要是水平荷載作用下，框架和剪力墻內力分配設計，其中剪力墻的設計位置和數量就是關鍵。

1）結構最優設防的選擇

在預測地震烈度概率分析的基礎下，使用專業地震安全評價報告的數據，采用模糊綜合評定分析法計算結構的模糊延性向量和模糊抗震強度，損失等級概率和震害損失的概率預估期望值，在滿足最大投資期望和最大損失約束條件下，求出最優地震設防烈度值。

2）框架與剪力墻協同工作，承載力、剛度、延性能力的最佳匹配設計

框架——剪力墻結構的設計主要是結構剛度和結構延性的最佳組合。結構剛度對結構的主要影響為結構的自振周期和側向位移，結構延性對結構的影響主要為保持承載力能力的前提下的變形能力，因此可以采用結構整體的側向位移量來協調結構的剛度和延性，按規范對層間位移量和頂點位移總側移的限值來控制結構的剛度和延性設計。

3）框架——剪力墻結構的優化設計

框架——剪力墻結構優化設計的原則就是優化結構的各個桿件，結構模型計算時，通過一次性完成的結構構件的輸入，然后逐步優化各個桿件，以達到結構桿件合適、配筋合理，節約工程造價。

4）基礎優化設計

在地下室基礎的初步設計工作中，原初步設計地下室基礎擬全部采用筏板基礎，經審核計算后，提出純地下室基礎部分采用獨立基礎加抗浮底板及抗浮錨桿的做法能做到節約鋼筋、混凝土。同時保證結構安全，施工簡便，能達到更加節省工程造價目的。

5）強化“強柱弱梁、強剪弱彎”設計理念

框架結構的柱、剪力墻設計要引起重視，要加強設計；而梁和板的配筋不宜調大，梁的設計變量主要是截面高、寬及縱向受拉鋼筋的截面積和架立鋼筋的截面積，優化設計主要針對以上設計變量進行優化，因此梁的截面盡量按正常值取定，少做寬扁梁，配筋率也應控制在 1.5%左右，次梁的箍筋宜分為加密區和非加密區。

四、結束語：

通過優化設計后，本工程的最終優化的結果為：節約鋼筋65t，節約資金約32萬元。高層建筑混凝土結構的優化設計方法多種多樣，但是不論使用哪一種方法都要建立在施工的可行性的基礎之上，施工技術必須嚴格依照設計標準。高層建筑混凝土施工技術是科學元素和技術元素的融合和應用，它的實現過程必然需要建筑施工各環節基礎技術的支持和管理理論的強化。所以，設計與施工的相輔相成才是實現合理、科學節約成本的有效措施。

參考文獻：