混凝土结构设计精选(九篇)
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第1篇：混凝土结构设计范文
中图分类号：TV331文献标识码： A
一、工程概况
某机场新航站楼由主楼、指廊和连廊三部分组成，地下1层、地上3层，总建筑面积约15万m2。其中:主楼长315m，宽8519~9715m，划分为C1~C3段；A指廊和B指廊的长度均为25618m，宽度均为38m，划分为A1，A2，B1，B2段；连廊长5413m，宽26m，划分为A3，B3段。
图1 主楼剖面图
二、结构体系及特点
新航站楼的主体结构为混凝土-预应力混凝土-钢拱架组合框排架结构，其中:框架柱为普通混凝土结构；框架主、次梁为有粘结预应力混凝土结构；各层顶板为无粘结预应力混凝土结构；屋盖为三角形截面钢拱架结构。主楼的基本柱网为15m@11m和15m@19m，其地下室顶板的315m@9715m超大平面内未设温度变形缝，地上各层顶板沿纵向设置2道温度变形缝，将平面分成3段，各段的纵向边缘处均为7145m跨的悬挑梁、板。指廊的基本柱网为12m@8m和12m@1615m。连廊的基本柱网为(11~1315)m@(11~15)m。
综上所述，工程的结构体系具有大空间、大跨度、相邻变跨度、大跨度悬挑和超大平面未设温度变形缝等特点。此外，为了满足建筑使用功能的要求，需要在室内净高受到严格限制的条件下，在楼盖下方吊挂各种重型设备和密集管线。因此，如何较好地解决结构构件在上述条件下的抗裂和抗变形等是设计的重点。
三、结构计算及分析
(一)结构计算参数
1)结构设计参数。本工程设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，地基基础设计等级为乙级。按照乙类建筑进行设计，框架抗震等级二级，抗震设防烈度为8度，设计地震分组为第一组，场地类别Ⅲ类。基本风压0.55kN/m2，地面粗糙度B类。基本雪压0.25kN/m2。
2)荷载与作用。包括楼面及屋面恒载、活载以及风载、雪载、地震作用。钢结构屋面永久荷载:1.0kN/m2，屋面活载:0.50kN/m2。混凝土楼面永久荷载按照实际考虑；楼面活载:3.5kN/m2(候机大厅、商店、走廊、楼梯)、2.0kN/m2(办公)、3.5kN/m2(餐厅)、2.5kN/m2(卫生间)。地震作用:按振型分解反应谱法进行计算。
3)荷载组合。按国家相关规范进行。
(二)结构计算方法
航站楼大厅和两侧指廊间设有伸缩缝，构件之间没有连接，独立形成三个结构单体。计算时分别建模分析。大厅和指廊结构均采用MidasGen结构分析软件进行线弹性三维空间整体模型分析。由于航站楼下部为混凝土结构，上部为钢结构，属于两种不同材料的组合结构类型。结构分析时，采用Midas中组阻尼的概念，对该组合结构进行分析计算。
(三)计算结果及分析
由于三个单元类似，本文仅给出大厅的计算分析过程及结果。大厅整体结构的周期如图1所示。大厅1层混凝土部分的位移比及位移角如表1所示，均满足规范要求。
1)按(1/10~1/15)l和(1/15~1/20)l的经验公式初估框架主、次梁的截面高度(l为梁跨度)，选择适当高
宽比初估框架梁截面，并建立结构计算分析模型。
2)按非预应力矩形截面框架梁计算正常使用极限状态和承载力极限状态下的控制内力，在不出现超筋
的条件下调整和确定梁的截面尺寸。
3)按预应力T形截面框架梁计算正常使用极限状态和承载力极限状态下的控制内力，并初估框架梁中
预应力筋和非预应力筋的配筋量。
4)验算预应力梁的相关指标(承载力、挠度、裂缝宽度和配筋率)并调整预应力筋和非预应力筋的配筋量比例，直至满足设计规范的相关要求。
5)根据计算确定的框架梁截面和配筋量，验算施工期间预应力框架梁的反拱情况，并调整至满足设计规范中的相关要求。
四、结构设计
(一)混凝土概况
航站楼1层为现浇混凝土框架结构，由于总长度为352m，因此，航站楼各段之间以变形缝分开，变形缝处双柱间距2.0m。各段结构特征分述如下:A段主体为1层现浇混凝土框架结构。平面尺寸27.00m×84.00m，基本柱网13.50m×12.00m，混凝土结构标高为6.035m，为后张有粘结预应力混凝土主次梁体系。B段主体为1层现浇混凝土框架结构。平面尺寸64.00m×132.00m，基本柱网13.50m×11.00m和15.00m×12.00m，混凝土结构标高为6.035m，为后张有粘结预应力混凝土主次梁体系。C段主体为1层现浇混凝土框架结构。平面尺寸27.00m×136.00m，基本柱网13.50m×12.00m，混凝土结构标高为6.035m，为后张有粘结预应力混凝土主次梁体系。
(二)后张有粘结与无粘结预应力混凝土结构
本设计在框架梁中采用了有粘结预应力混凝土结构（BPCS），次梁采用了无粘结预应力混凝土结构（UPCS）。目前，现浇预应力混凝土结构一般采用后张法，后张预应力施工分为有粘结及无粘结两种。BPCS靠灌浆实现有粘结，UPCS靠端锚建立预应力。有粘结筋的最大应力出现在最大弯矩截面处，破坏时临界截面有粘结筋的应力非常接近钢筋的极限强度fpu，无粘结筋的应力沿全长几乎相等，构件破坏时，无粘结筋的应力总是低于条件屈服点fp，0.2。预应力钢筋应力随荷载变化曲线见图2。由于无粘结筋的应力沿全长几乎保持相同，预应力钢筋的非弹性性能即构件的能量消散不能得到充分发挥，限制了UPCS在地震区框架结构中的应用。有粘结预应力结构的极限强度高，抗震性能好，适用于框架梁。无粘结预应力结构施工简单，适合数量多、吨位不大的次梁。次梁不需要抵抗地震力，可以采用无粘结预应力结构。混凝土楼盖采用不同的预应力结构，充分发挥了有粘结结构及无粘结结构的优点。
图2 预应力钢筋应力随荷载变化曲线
(三)不承受水平力的混凝土框架梁结构
不承受水平力的混凝土框架梁最适合采用后张预应力混凝土结构。后张预应力混凝土梁通常将预应力筋布置成抛物线形状，这样的力筋最适合承受竖向均布荷载。由于正反方向的水平荷载会产生支座处的正负弯矩，因此抛物线形状的力筋不适合承受水平力，一般是用抛物线形状的预应力筋抵抗竖向荷载，用直线形状的上下非预应力筋抵抗水平力。在框架结构中，非预应力筋占总用钢量70%以上，如果框架梁不受水平力，这个结构的非预应力钢筋的用量可以降至最低。国外有的不承受水平力的有粘结预应力框架梁的用钢量非常低，有的梁甚至不配纵向非预应力钢筋，设计中不计算地震力；风荷载是通过玻璃幕墙系统的桁架传至屋盖钢桁架的下弦，再传至2500mm*4500mm的巨形混凝土箱形柱，箱形柱壁厚为500mm，巨形混凝土箱形柱与混凝土楼盖脱离，使混凝土楼盖不承受水平力，而间距为54的次梁集中重使垂直荷载近似于均布荷载，非常适合采用抛物线形状的后张预应力筋，这种不承受水平力的混凝土框架结构的设计，使大跨度的混凝土框架的用钢量降至最低。
(四)单向板体系楼盖
本工程混凝土楼盖采用单向板结构。单向板方案采用18m跨度的次梁，次梁的间距为3m，沿结构单元的长向布置，利用次梁的预应力筋抵抗超长混凝土的伸缩应力。由于只有一个方向有次梁，次梁中的预应力值较大，可以有效地解决超长混凝土结构的抗裂度。主框架梁采用的是宽扁梁，一个方向的宽扁梁的梁柱节点形式比较简单。方案设计时亦考虑过采用井字楼盖的双向板方案，双向板方案的优点是利用了两个方向的框架梁受力，框架梁的负担小，楼盖的两个方向都有预应力，提高了楼盖的抗裂性能。缺点是两个方向的宽扁梁节点受力复杂，节点的用钢量多；沿结构单元长向的次梁需多配预应力筋以抵抗超长混凝土的伸缩应
力。用钢量较单向板方案多，施工也较单向板方案复杂。最后采用的是单向板方案，主框架梁截面为2000mm*1000mm，在支座处梁宽加腋至2500mm*1000mm或3000mm*1000mm，与次梁平行的框架梁为500mm*1000mm，次梁为300mm*1000mm，楼板厚120mm。
结语
目前，该航站楼施工其主体结构构件未出现裂缝， 抗裂效果良好。工程中应用预应力技术成功地解决了主体结构大空间、大跨度、相邻变跨度、超大跨度悬挑和超大平面未设温度变形缝和楼面重荷载等技术难点， 该设计方法可供同类工程预应力结构设计参考。
参考文献
[1]王春华，王国庆，朱忠义，柯长华，周钢，陈清. 首都国际机场T3号航站楼结构设计[J]. 建筑结构，2008，01:16-24.
第2篇：混凝土结构设计范文
关键词：钢筋混凝土；多层框架结构；结构设计
中图分类号：TU375 文献标识码：A
随着我国经济的迅速发展，我国的多层建筑也在迅速的发展着，建筑结构设计思想也在不断更新。钢筋混凝土框架结构是目前应用最广泛的结构形式之一。钢筋混凝土框架结构是由楼板、梁、柱及基础4种承重构件组成的，由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。在合理的高度和层数的情况下，框架结构能够提供较大的建筑空间，其平面布置灵活，可适合多种工艺与使用功能的要求。但是在框架结构设计中，仍然存在着一些概念性和实际性的问题需要设计人员予以高度重视，以确保结构设计质量。
1. 正确选取重要的结构计算参数
结构设计计算时，除了有合理的结构方案、正确的结构计算简图外，正确选择抗震设防烈度和场地类别、合理选取电算软件中的其他各项参数也是十分重要的。
1.1 结构的抗震等级
工程设计中，各类房屋建筑首先应当根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2004）确定建筑类别。对于丙类建筑，其地震作用均按本地区抗震设防烈度计算。对于乙类建筑，《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）3.1.3 条第2 款规定：地震作用应符合本地区抗震设防烈度的要求，但是抗震措施（主要体现为抗震等级）在一般情况下，当抗震设防烈度为6-8度时，应符合本地区抗震设防烈度提高一度的要求；当为9度时，应符合比9度抗震设防更高的要求。
1.2 设计基本地震加速度
《建筑抗震设计规范》3.2.2条中规定：抗震设防烈度为7度时，设计基本地震加速度值分别为0.1g和0.15g两种，抗震设防烈度为8度时，设计基本地震加速度值分别为0.2g和0.3g两种，这与89旧规范差别较大。计算中应严格注意地震区的划分，选取正确的设计基本地震加速度值，这一项对地震作用效应的影响极大。
1.3 地震力振型组合数
对于较高层建筑，当不考虑扭转耦联时，振型数应不小于3；当振型数多于3时，宜取为3的倍数，但不能多于层数；当房屋层数不大于2时，振型数可取层数。对于不规则建筑，当考虑扭转耦联时，振型数应不小于9；结构层数较多或结构刚度突变较大时，振型数应多取，如结构有转换层，顶部有小塔楼等，振型数应大于12或更多，但不能多于房屋层数的3倍；只有定义弹性楼板且按总刚分析法分析，有必要时，才可以取更多的振型。建筑抗震设计规范在条文说明中明确指出：振型数可以取振型参与质量达到总质量90％所需的振型数。如对于某一建筑，选取的振型数为15，但振型参与质量系数只有50％，说明振型数取得不够，可能由于此建筑过于复杂或由于某些杆件不连续导致局部震动引起的，应仔细复核。
1.4 结构周期折减系数
框架结构由于填充墙的存在，使结构的实际刚度大于计算刚度，计算周期大于实际周期，因此，算出的地震作用效应偏小，使结构偏于不安全，因而对结构的计算周期进行折减是必要的，但如果折减系数取得过大也是不妥当的。对于框架结构来说，采用砌体填充墙时，周期折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0.6～0.7；砌体填充墙较少或采用轻质砌块时，可取0.9；无墙的纯框架，计算周期可以不折减。
1.5 梁刚度放大系数
结构设计计算软件的梁输入模型均为矩形截面，未考虑因存在楼板形成T 型截面而引起的刚度增大，造成结构的实际刚度大于计算刚度，算出的地震剪力偏小，使结构偏于不安全。因此计算时应将梁刚度进行放大，放大系数中梁取2.0、边梁取1.5为宜。
2.框架结构构造配筋
2.1 框架外挑梁配筋
由于占地面积的限制、使用功能的要求或结构上的原因，工程上常在框架的梁端设计挑梁。由于框架梁的荷载与外挑梁的实际荷载值不同，因而框架梁与外挑梁的断面尺寸会有所不同，而有的设计人员在绘图时只是将框架梁上的某些主筋向外挑梁延伸了事，殊不知有些主筋根本无法伸进挑梁，这些差错一般在施工时才会暴露出来，但为时已晚，许多钢筋已截断成型，这不仅影响了施工进度，而且也造成了不必要的损失。框架梁外挑梁下常设置钢筋混凝土柱。在柱的内力和配筋计算中，有些设计人员对其受力概念不清，误认为此为构造柱，并且其配筋为构造配筋，悬臂梁也未按计算配筋，这样有可能导致水平荷载作用下承载力不足，为事故的发生埋下隐患。
2.2 框架边柱柱顶配筋
对于框架结构的高层建筑，水平荷载对结构的倾覆力矩以及由此在竖向构件中所引起的轴力与建筑高度的平方成正比；顶点位移与建筑高度的4 次方成正比。水平荷载是结构设计中的控制因素。框架顶层的风荷载较大，而屋面结构荷重传给边柱的轴向总力比楼层边柱总力要小，显然柱顶有大偏心问题，顶层边柱节点出现轴向力对截面重心的偏心距大于0.5倍的柱截面高度（e0>0.5 h）。根据框架结构的构造要求，横梁上部钢筋应全部伸入柱内，且伸过横梁下边；柱内一部分钢筋伸到顶端，另一部分钢筋伸到横梁内，其根数依据计算确定且不少于2 根。设计人员在图中经常容易将边柱柱角的钢筋弯入梁内，对这类问题，缺乏实践经验的工程技术人员不易立即发现，而要等施工时才会察觉。问题的症结在于柱宽大于梁宽，柱角的纵筋要完全伸入梁内是办不到的，对这种差错应引起设计人员的重视。
2.3 框架梁、柱箍筋配置
《建筑抗震设计规范》第6.3.3条及6.3.8条对不同抗震等级的框架梁、柱箍筋加密区的最小箍筋直径和最大箍筋间距都作了明确规定。根据这些规定，工程习惯上常取的梁、柱箍筋加密区最大间距为100mm，非加密区箍筋最大间距为200mm。电算程序信息中通常也内定梁、柱箍筋加密区间距为100mm，由设计人员根据规范确定箍筋直径和肢数。但是，在程序内定的条件下，当框架梁的跨中部位有次梁或有较大的其他集中荷载作用却仅配两肢箍筋时，多数情况下，非加密区箍筋间距若仍是200mm，会使梁的非加密区配箍不足。当框架梁中由于种种原因纵向钢筋超筋时，梁端适当加大抗剪承载力对结构抗震非常有利。这也是当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，规范规定梁的箍筋直径应比最小构造直径增大2mm的原因。对于框架柱，当框架内定柱加密区箍筋间距为100mm时，在某些情况下，亦可能因非加密区箍筋间距采用200mm引起配箍不足。这里需要指出的是，梁、柱箍筋非加密区配箍验算时可不考虑强剪弱弯的要求，即剪力设计值取加密区终点处外侧的组合剪力设计值，并且不乘以剪力增大系数。
3.多层框架结构设计要求
3.1 强柱弱梁节点设计
这是为了实现在罕遇地展作用下，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矩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，以免在罕遇地展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 强剪弱弯剪力墙设计
为了提高抗震墙的变形能力，避免发生剪切破坏，对于一道截面较长的抗震墙，应该利用洞口设置弱连梁，使墙体分为小开口墙、多肢墙或单肢墙，并使每个墙段的高宽比不小于2。所谓弱连梁，是指在地震作用下各层连梁的总约束弯矩不大于该墙段总地震弯矩的20%；连梁不能太强，以免水平地震作用下某个墙肢出现全截面受拉，这是比较危险的。但是考虑到耗能，连梁又不能太弱，连梁弱到成为一般小梁时，墙肢就变成单肢墙，而单肢墙的延性很差，仅为多肢墙的一半，且单肢墙仅具有一道抗震防线，超静定次数少，在地震作用下是很不利的。
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。对于多层钢筋混凝土框架结构中的多层钢筋混凝土框架结构梁应注意抗剪验算和构造，使其满足相关规范要求。
第3篇：混凝土结构设计范文
一、混凝土结构设计安全度的特征
通常情况下，建筑结构设计师设计建筑结构的终极目标是为了设计出结构合理、能够安全使用的建筑物，因此，混凝土结构设计的安全度主要包括安全性、适用性以及耐久性三个方面的特征。适用性、安全性及耐久性也是衡量一个建筑物的混凝土结构是否达到经久耐用和安全可靠的使用标准的基本标志，故统称为混凝土结构设计安全度。
1.混凝土结构设计的安全性特征结构设计安全性具体是指在正常使用的情况下，设计的建筑物混凝土结构能够承受必要的外在负荷作用，例如机械设备、结构自重、人流、家具、风雪以及气温变化等；在特殊情况下，设计的建筑物混凝土结构需要确保能够屹立不倒，例如：当遇到飓风、地震、火灾或者暴雨等突发状况时还能够保持结构稳定。
2.混凝土结构设计的适用性特征
结构设计适用性具体是指在正常使用的情况下，设计的建筑物混凝土结构能够有效发挥建筑物各个构件和各个系统所应有的使用功能。
3.混凝土结构设计的耐用性特征
结构设计耐用性具体是指在正常使用和日常维护的情况下，设计的建筑物混凝土结构能够安全使用足够长的年限。
二、加强混凝土结构设计中安全度的意义
建筑结构工程师设计建筑混凝土结构的目的就是赋予建筑混凝土结构一定的安全性能、牢固性能以及耐久性能，确保混凝土结构在规定的使用年限以内能够有效发挥其预定的各种使用功能。混凝土结构设计规范中所制定的各种计算公式和结构要求的出发点就是为了确保混凝土结构设计的安全度，因此，混凝土结构设计的安全度要求全面考虑经济、技术和政策等方面的因素。从经济的角度来看，混凝土结构设计的安全度直接体现了工程造价、投资风险以及维修费用等之间的关系，即若要增强结构设计的安全度，则必然会增加工程造价，但会相应降低投资风险和维修费用；反之，若结构设计的安全度较低，尽菅工程造价较低，但又会相应提高投资风险和维修费用。因此，合理的混凝土结构设计的安全度要求权衡工程造价和工程风险，并寻求两者间的最佳平衡点。从技术的角度来看，混凝土结构设计的安全度直接关乎选择的结构类型、力学模型以及设计概念等是否合理，需要全面考虑，切忌和多种材料直接等同处理。从政策的角度来看，选择合理的混凝土结构设计安全度不仅关乎人们的生命财产安全，甚至还会影响社会安全和政治稳定，导致国家的技术经济政策和基本经济基础发生改变。总而言之，制定和选择科学合理的混凝土结构设计安全度标准综合反映了国家的整体经济资源状况、施工设计技术水平、社会财富积累程度以及施工材料的质量水平等，意义深远。
三、我国混凝土结构设计中安全度的演变
我国建筑物的混凝土结构设计的安全度要求具体表现在设计的结构构件达到规定的安全性承载能力和建筑结构的整体牢固性两个方面。通过对现行的混凝土结构设计规范和老规范进行对比发现了以下几个方面的发展演变。
1.混凝土结构构件的承载能力
根据以往的观察和研究发现，通常影响混凝土结构设计安全性的两个主要因素是混凝土结构构件的承载能力和材料强度及荷载强度分项系数。材料强度分项系数具体是指在计算混凝土结构构件本身所固有的承载能力时，把结构构件的材料强度标准值和缩小系数相乘；而荷载强度分项系数具体是指在计算混凝土结构构件所能承受的荷载作用时，把结构构件的荷载标准值和放大系数相乘。表示系数的具体量值体现了在给定负荷标准的情况下混凝土结构构件的安全度。具体调整如下：（1)荷载方面的调整：风荷载的基本风压、地面粗糙度类别、风压高度变化系数、脉动增大系数以及脉动影响系数发生了改变；活载的具体内容也做了相应的调整。
(2)作用效应组合方面的调整：现行规范中增加了用永久荷载效应所控制的组合，还增加了永久荷载效应控制组合中的恒载分项系数的具体取值为1.35。（3)抗力方面的调整：材料的强度和分项系数都做了相应调整；板设计规范也发生了一定程度的改变；斜截面的具体承载能力设计要求也有些许调整。
2.混凝土结构的牢固性
第4篇：混凝土结构设计范文
关键词：建筑；混凝土；结构设计
混凝土结构设计是一个长期，复杂甚至循环行复的过程.任何在这过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全隐患。因此.我们设计上设计者应按规范相应的构造造求严格执行，才真正确保设计质量的安全。
混凝土是工程中用量最多的建筑材料，也是最主要的结构材料，钢筋混凝土结构已成为世界上应用最为广泛的结构形式。我国每年耗费在混凝土结构设计的费用为2300亿元以上。在人们的传统观念中总是认为钢筋混凝土结构是由最为耐久的混凝土材料浇筑而成的，虽然钢筋易腐蚀，但有混凝土保护层的保护，钢筋也不会发生锈蚀，因此，对钢筋混凝土结构的使用寿命期望值也是很高的，从而忽视了钢筋混凝土结构的耐久性和抗震性的问题，从而混凝土结构在设计时应注意的问题的研究也相对滞后，为此付出了巨大的代价。结构设计总说明着重审查设计依据条件是否正确，结构材料选用、统一构造做法、标准图选用是否正确，对涉及使用、施工等方面需作说明的问题是否已作交待。审查内容一般包括建筑结构类型及概况，建筑结构安全等级和设计使用年限，建筑抗震设防分类、抗震设防烈度（设计基本地震加速度及设计地震分组）、场地类别和钢筋混凝土结构抗震等级，地基基础设计等级，砌体结构施工质量控制等级，基本雪压和基本风压，地面粗糙度，人防工程抗力等级等7条。
1 混凝土结构设计中的裂纹问题及其控制
1.1 混凝土结构设计中的裂纹问题分析，裂纹是固体材料中的某种不连续现象。多年来，有关混凝士的现代试验完全证实了在尚未受荷的混凝土和钢筋混凝土结构中存在微裂纹，主要有骨料与水泥石的粘结面上的牯结裂纹、水泥浆中的裂纹以及骨料裂纹。而根据断裂损伤力学的观点，所谓断裂损伤是在广义的外载作用下，使材料的细观结构发生变化，引起微缺陷成胚、孕育、扩展和汇通，导致结构宏观性能的劣化，最终形成结构宏观开裂和破坏。因而混凝土结构的破坏过程实际上是微裂纹的扩展、贯通而形成的。
1.2 混凝土结构设计中的裂纹控制方法，预应力混凝土结构的裂纹控制方法主要是基于“抗”的思想，下面分别应用传统力学和断裂力学来分析传统裂纹控制方法，从传统学观点来看，由于预先给混凝土梁施加了预压应力，使混凝土梁在外部荷载作用下梁体下缘产生的拉应力全部被抵消（或部分被抵消），因而可避免混凝土出现裂纹（或推迟出现裂纹），混凝土梁可以全截面参加工作（或增加参加工作的混凝土截面），这就相当于改善了梁中混凝土的抗拉性能，而且可以达到充分利用高强材料的目的。从断裂力学观点来看，混凝土材料内部存在许多微缺陷和微裂纹，这些微缺陷和微裂纹在外部荷载作用下会不断演化、发展，最终形成宏观裂纹。预先在混凝土梁两端施加一对轴向压力，相当于在梁内微裂纹面上作用了一对非均布压应力，这时可以认为裂纹端部的应力强度因子为负值。当外载在裂纹端部产生的应力强度因子与非均布压应力产生的应力强度因子大小相等时，裂纹端部的应力强度因子为零。这时裂纹并不会失稳扩展，只有随着外载的增加，使裂纹端部的应力强度因子达到混凝土材料的断裂韧性时，裂纹才会失稳扩展。因此，从断裂力学角度来说，由于预先对混凝土粱施加预压应力，从而减小了外载作用F裂纹端部的应力强度因子，避免或是推迟了混凝土出现裂纹。
2 梁支座的结构形式分析及其设计可靠性的实现策略
结构计算是结构设计的基础，计算结果是结构设计的依据，设计中选择合适的计算假定、计算简图是得到正确计算结果的关键。当前结构设计程序中往往把与剪力墙相交的框架梁粱支座看作固定支座，这种假定不是在任何情况下都是正确的。当框架梁与剪力墙正面垂直相交，且剪力墙对梁的约束能力较弱时，很难实现固定支座的假定，此时宜将梁支座形式人为调成铰接支座，否则计算结果将与实际不符。在结构设计中，对与剪力墙相交的框架梁，其支座形式要慎重对待，具体工程应视框架梁与剪力墙的相对刚度及相交位置、方向，正确判断剪力墙对梁的约束能力，近而较为准确地确定框架梁支座形式。对于提高混凝土结构的设计可靠度，在材料强度等级不变的情况下会增加材料用量，增加造价，用高强材料替代低强材料，可有效地降低成本。混疑土结构中，水平受力构件如粱、板，主要以钢筋的抗力为主，提高钢筋级别效益较好，设计中应优先采用新规范提倡的主导钢筋HRB400（III）级钢筋；竖向受力构件如墙、柱，主要以混凝土的抗力为主，提高混凝上等级效益较好。
3 混凝土结构设计存在的其他问题分析
3.1 混凝土结构设计中的抗震问题分析地震力在两类构件之间分配，应考虑不同时段两类构件抗推刚度相对比值的变化。钢一混凝土混合结构中现在采用的主要结构体系为钢框架一混凝土剪力墙（内筒）体系，其中钢筋混凝土内筒为主要抗侧力结构。钢框架主要承担重力荷载，承担较小的水平剪力。在水平地震作用下，有工程经验表明，由于钢框架的抗推刚度远小于混凝土内筒，钢框架承担的水平剪力除顶部几层可为楼层剪力的15%～20%，中部及下部约为相应楼层剪力的10%～l 5%，有的工程甚至仅有5%左右。在往复地震动的持续作用下，结构进入弹塑性阶段时，墙体产生裂缝后，内简的抗推刚度大幅度降低，刚度退化将加大钢框架的剪力。钢框架由于弹性极限变形角为1/400以上，远大于约为l/3000的钢筋混凝土墙体弹性极限变形角。虽然此时的水平地震作用要小于塑性阶段，但钢框架仍有可能要承担比弹性阶段大得多的水平地震剪力和倾覆力矩。因此，为符合结构裂而不倒的要求，需要调整钢框架部分的承担的水平剪力，规程抗震要求钢框架一混凝土结构各层框架柱所承担的地震剪力不应小于结构底部总剪力的25%和框架部分地震剪力最大值的1.8倍二者的较小值，以提高钢框架的承载力，并采取措施提高混凝土内筒的延性。
3.2 结构设计过程要确定适宜的层间位移限值，我国有关混合结构的规程正在修编，高层建筑钢结构规程没有列出对钢一混凝土结构的设计规定.但对以钢筋混凝土结构为主要抗侧力构件的结构，高层建筑混凝土规程，则提出其侧移限值的要求，规定为等同于相当高度的钢筋混凝土高层建筑结构体系的要求。确定适宜的层间侧移和顶点侧移限值是该结构体系规程的重要内容之一。“高钢规程”没有列出对钢一混凝土结构的设计规定，但对有混凝士剪力墙的钢结构，规定应符合《钢筋混凝土高层建筑设计与施上规程》JGJ3―9l的要求。现行的“混凝土高规”规定的层间位移限值，对于钢一混凝土结构常不易符合要求。修编中的“混凝土高规”（第二稿），将包含对钢一混凝土结构设计规定的内容，关于钢一混凝士结构的层间位移限值，将规定为等同于相当的钢筋混凝土高层建筑结构体系的要求。此外，修编中的“混凝土高规”，关于层间位移限值将对现行混凝土高规”JGJ3―9l有所放松，并以此确定适宜的限值。
参考文献：
[1] 纪福宏，郭惠琴.混凝土结构设计中若干问题的探讨[J].山西建筑，2011，（03）.
[2] 郑文忠，张格明，王英.对混凝土结构设计中三个问题的思考[J].工业建筑，2010，（11）.
第5篇：混凝土结构设计范文
【关键词】 水利工程；优化加强；混凝土结构；水工混凝土
前言
水工建筑多是用于容纳水及调节水的一些设施，首先要有好的结构设计，才能更好的完成项目施工、验收。但在水工混凝土结构的设计阶段还存在着一定的问题，比如耐久性差、适用性不佳等问题，这些问题的存在严重影响到了生产的正常进行，因此提高质量势在必行[1]。以下针对水利工程结构设计的一些问题进行讨论。水工混凝土结构具有一些自身的特点。①它的结构尺寸大，跨度相对较小；②它所需要的配筋率会小于一般的混凝土结构设计中的最小值，不过数量仍然很大；③由于大体积的混凝土结构水泥水化热大，当外界有温度变化时，会发生一些温度裂缝，需要配置较多的温度钢筋；④有的结构需要完全浸入水中，或者处于承压的状态，甚至冻融等，它的耐久性相对差一些[2]；⑤非杆件体系不利于进行极限强度理论配筋分析计算。
水工结构有很多目前仍然无法计算出的因素，所以温度作用、载荷效应不准确等因素影响到工程的质量。混凝土开裂后，强度无法保证，少筋混凝土理论将会失去效果[3]。
1.水工混凝土结构材料
目前工程应用中，水工建筑多采用的是混凝土，而混凝土结构则是主要包括碎石、砂、水泥等原材料。水泥的水化反应主要是由于碎石灰中含有的有害物质超标，结果使混凝土的结构强度下降，影响到骨科与水泥胶体的黏结。这个时候可以加入早强剂或是粉煤灰，来提高混凝土的流动性，从而减少水化热。
2.水工混凝土结构设计基础
2.1水工混凝土结构极限
水工混凝土的结构极限可以分为承载能力与正常使用两种极限状态。水工混凝土的承载力极限状态是指结构材料强度超过了破坏的最大承载力，或由于变形严重而导致的不能继续承载。在使用水工建筑作为挡水结构时，要将受压破坏极限值来作为设计根据。设定最低的应力限值，使最大的拉力要低于此值。所以在水工混凝土结构设计中要确定好应力约束极限状态，来测定混凝土的不连续点，减少裂缝的产生。
2. 2 裂缝的控制
裂缝控制是水工混凝土结构设计中的重要环节。水利工程中，多数结构都是受裂缝要求控制，而不只是承载力的控制。要通过一些办法来减少裂缝的出现。要确定出容许裂缝的宽度，要根据当地的潮湿环境、荷载性质以及水压力的变化等参数来进行确定，综合考虑。一般而言，不同的安全等级的水工建筑，耐久性指标也会不同。现代工程中，裂缝的控制适用于一些标准弯拉构件上，在水工建筑结构中多数使用的是非常规的杆件，所以如何控制好裂缝的宽度是水工混凝土结构设计中的难点与要点。对裂缝的设定要根据钢筋混凝土构件的裂性评估后结论，根据断面的作用力变形情况所导致的裂纹开度制定相应的标准。另外，要注意在实际的使用中，混凝土与钢筋的极限状态来进行设计。
2.3 以水闸为例的伸缩缝预留
水闸结构相对简单，一般由水工结构与建筑结构两部分组成。首先关于闸板的伸缩性设计，水闸的结构分为上产的机房与桥头，在水闸设计规范中，对分段的长度有着一定的要求，土基的分估长度约30m。
当建筑物较长时，为了因为气温原因导致的裂缝，需要在以下2种情况中使用：
1）建筑物长期不符合相应的标准。建筑结构类型发生了较大变化。
2）建筑平面丰富复杂。
从整体上看，下部的结构主要是为了上部的结构的可靠性，伸缩缝可以在下部与上部同时设置，当上部的结构长度不符合要求时，上部构件完全可以整体结构。
3.水闸设计问题
水闸工程设计在水工混凝土结构设计中也是非常重要的环节。在水利工程应用中，水闸使用多，它的排水与止水都将决定着水工建筑的使用寿命。所以要对水工建筑的消力池排水孔、侧墙排水孔以及止水伸缩缝等问题进行细致研究。
3.1 消力池排水孔设计
消力池底部的排水孔关系到水闸排水的问题。在水平护担的后半部设定排水孔的目的是将底部的渗透压力降低一定程度，排水孔下方应该铺设滤层。水流在流出闸后，会流入到消力池的底板上，将会在陡坡的末端与底板的交接处形成收缩水深，这时的动能与流速都会很大，如果在这样的位置设置排水孔，通过细粒结构在底部的作用，受到低压强与高流速的影响，有可能会从孔中吸出，长久下去，将会把底板底部完全掏空。所以为了让底板下面的水量可以从垂直排水孔中排出，应该在后半段设置垂直排水孔，从而减少渗透压力作用。
3.2 侧墙排水孔
为了排出渗水，要在单向的水流闸口下游的侧墙与护坡上设置排水孔，并配有反滤层。同时为了避免侧墙渗露，增强抗冲的能力，可以在进口侧墙的位置同时设置有排水孔。让上游的水直接通过孔渗到墙的后面。
3.3 止水伸缩缝
对于多空间的闸室底板需要沿着垂直水流的方向分段，设置沿水流方面的永久缝，这些是为了避免混凝土的干缩、地基沉降以及温度引起的裂缝等对水工混凝土结构的影响。在水利建筑水闸工程中，止水伸缩缝会因为材料、设计的原因出现渗漏的问题，这大多数是由于施工引起的问题。
所以在现场施工过程中，要对水泥渣、油渍进行清理干净，否则将会导致与混凝土的结合达不到要求，出现渗漏的问题。所以要将模板上的脱模剂安排在模板安全的前面，同时注意要在工作面外进行。为了避免止水片上出现针孔等问题导致止水缝发生渗漏的问题，在安装时，要确保它的性能、规格满足设计要求。除此之外，需要注意的是止水缝如果采用与母材相似的材料进行焊接时，要保证焊接质量。如果因为混凝土的振捣导致的混凝土浇筑不良，会对工程产生影响，所以需要谨慎进行振捣，操作人员要具有一定的经验。由于混凝土有着良好的和易性，来保证与振捣密实相符合。止水伸缩缝渗漏以预防为主要，规范操作。
结语
现代施工中，水利工程占比越来越多，加强水工建筑结构的设计非常有必要性，它的质量影响到整个工程的质量。由于该技术发展还不够完善，所以还面临着一些问题，只有把这些问题进行处理，综合考虑，提高安全性、耐久性，选择合适的混凝土原料，加强止水闸与裂缝的防范设计，提出安全监测，对于工程的使用都有重要的意义。随着工程技术的发展，会有更多的方法与途径可以解决目前在水工混凝土结构设计中的问题，相信在未来的工程应用中，水工将能够为国民经济的发展带来更大的作用，发挥出更大的能力。
参考文献
[1]王建伟.不同规范的钢筋混凝土梁钢筋用量对比分析[J].人民黄河，2011，33（03）：93-95.
第6篇：混凝土结构设计范文
【关键词】：混凝土结构设计抗裂设计抗裂措施
中途分类号：[TQ178] 文献标识码：A文章编号：
0、引言
混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题，它是长期困扰着建筑工程技术人员的技术难题。关于混凝土强度的微观研究以及大量工程实践所提供的经验都说明：结构物的裂缝是不可避免的，裂缝是一种人们应该接受的材料特征。混凝土裂缝产生的原因很多，基本上裂缝的发生与混凝土原材料、设计、施工的环境条件和施工工艺、结构的使用和维护等密切相关。结构设计是首位，不仅要保证设计的结构具有足够的强度和强度储备，而且针对不同的结构应采取相应的抗裂措施。
1、混凝土抗裂性能评估原理
混凝土的非荷载变形开裂，与长期干燥收缩变形密切相关，因此混凝土的抗干缩开裂性能需要长期的观察和测试，无法获得即时结果以满足实际应用的要求。但混凝土早期塑性收缩裂缝与后期混凝土干缩裂缝的产生及其抗拉强度密切相关。许多研究者认为，混凝土结构非荷载变形裂缝的产生在相当程度上由早期的微缺陷导致。混凝土是典型的非均质材料，本身就存在大量的微缺陷，而由于施工养护不当，早期塑性裂缝的产生将大大增加混凝土中微裂纹的数量，这些微裂纹提高了混凝土内部的应力集中系数，降低了混凝土的抗拉强度。伴随混凝土后期干燥收缩的发展，这些微裂纹在内外应力的作用下，将不断发展为更大的裂纹，以至最终形成贯通的毛细孔和裂缝，由不可视裂缝发展为可视裂缝。因此，在一定意义上，混凝土的早期塑性收缩及由此产生的塑性微裂缝决定了混凝土后期裂缝的产生和抗裂能力。
采用加快混凝土失水速度的方法，考察混凝土塑性收缩开裂情况，可以较客观反映混凝土的长期抗裂性能。同时，试验方法简单易行，试验条件容易稳定，相对评价混凝土长期收缩开裂采用的圆环试验、开裂试验架等方法，测试周期短，也方便对不同混凝土的抗裂性能进行精确评价。
2、抗裂设计的安全度
工程建筑抗裂设计的安垒度应从工程的重要性．工程的超长规模以照经济条件考虑。据此，我们可以将工程建筑抗裂设计的安全度要求分为三级：低要求，中等要求，高要求。由于使用者对工程建筑的要求越来越高，业主应考虑工程出现裂缝后的影响。做出判断，选定合适的抗裂设计安全度要求。
2.1临时建筑或不超长的混凝土工程―――低要求(50～75％)对这些工程可以按普通棍凝土要求设计，施工，可以币用膨胀剂或纤维，但对防渗有要求时，则耍用适当的防水剂或膨胀剂。
2.2一般的超长结构物――中等要求(75～90％)对这些工程可用膨胀混凝土或用纤维混凝土．适当致后浇带。
2.3对重要的构筑物或特别超长结构物(1‰以上)――高要求(90一95％)对这类工程可用纤维复合膨张混凝土，这样可以确保工程结构物的安全不开裂)。
3、结构设计时采用的抗裂措施
1)混凝土原材料的选择。
要控制混凝土的开裂，需要从原材料的选择出发，原材料选择的正确与否，直接影响到混凝土的开裂。由于混凝土自身的特性，水灰比过大，水泥用量大，外掺剂保水性差，粗骨料少，用水量大，振捣不良，环境气温高，表面失水大(养护不良及吸水砖模)等都能导致蝮性收缩表面开裂。自20世纪初起，为了减小水化放热产生的影响，开始采用掺火山灰的办法，30年代又开发出低热水泥。利用加大粗骨料粒径、非常低的水泥用量、预冷拌合物原材料、限制浇筑层高和管道冷却等措施，进一步获得了降低水化温峰、抑制热裂缝的效果。因此从选择水化热低的水泥，控制水灰比，减少水泥用量和用水量，添加适当的外加剂等措施以控制混凝土的开裂。例如，超长的地下室结构外墙应选用补偿收缩混凝土，即在混凝土中掺入UEA，HEA等微膨胀剂，以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值不小于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。普通硅酸盐水泥外掺粉煤灰可有效控制早期和长期收缩开裂。以下为墙面的抗裂设计图：
2)提高结构自身承载力。
在结构设计过程中，有时虽然梁板的承载力和挠度均在规范允许之内，但相对承载力较小，由于承载力的降低会引起混凝土的开裂。因此，混凝土结构设计时，要考虑到混凝土的劣化，混凝土强度必须有一定安全储备，才能保证结构有足够的安全性和耐久性。
3)减小地基的不均匀沉降。
因为建筑物地基的不均匀沉降而引起的结构裂缝的事例不多，位于采空区的建筑物易发生。此时需加强基础的整体性，以减小地基不均匀沉降对结构的影响，比如独立基础时设置拉梁，而且在有些工程中开裂还非常严重。此时建议在拉梁两端各设一道后浇带，如果地质条件较好可设一道或不设。
4)地下室墙体裂缝的控制。
a.采取“抗裂”的设计原则，控制裂缝发生。在墙板顶部和腰部设两道暗梁，并适当增设暗柱，以起到“模箍作用”；适当增加墙板钢筋，尤其是水平构造筋的配筋率应适量提高。
b墙体与大柱连接处截面尺寸应缓慢变化，以避免温差梯度的突变，建议采用下面类似做法，以防止收缩应力变化产生裂缝。
c.为了防止墙体早期砼出现收缩裂缝，在墙体中设置适当数量的后浇带，后浇带设置间距15～25m，留置宽度800-1000mm，保留时间为40～60天，在建施工的一幢27层高层建筑，地下室墙板施工已近两年，未出现裂缝。墙板留置后浇带就是减少约束，释放温度收缩应力，给墙体有一定的伸缩自由。
d.平面形状特征为外墙直线段少，直线段长度短，且构造柱基本上与墙体分开，墙体外约束及强约束基本上没有，内部约束大都为有利伸展的曲线分布，这也是墙体未出现裂缝的重要因素之一。
e.进行砼配合比的试配试拌，采用水化热低收缩性小早期强度高的硅酸盐水泥作胶结料，粗骨料级配好，中粗砂含泥量小，掺早强缓凝型泵送剂，严格控制砼水灰比和搅拌时间，为墙体施工提供高质量的砼拌料。
5)设置后浇带。
后浇带是为在现浇钢筋混凝土结构施工过程中，克服由于温度、收缩等而可能产生有害裂缝而设置的临时施工缝。后浇带通常根据设计要求留设。并保留一段时间（若设计无要求则至少保留28天）后再浇筑，将结构连成整体。随着社会的发展，超长建筑越来越多，而且很多因为建筑功能和美观不让设伸缩缝，这便需要结构专业采取措施来解决混凝土的收缩应力和温度应力引起的结构变形和裂缝。一般做法即是设置后浇带：每隔30～40m设置一道，在45d～60d后浇筑。
4.结束语
混凝土的裂缝问题是一个普遍存在而又难于解决的工程实际问题，混凝土裂缝产生的原因也很多，在结构设计过程中就需要根据不同的结构形式和不同的结构构件预判可能出现的裂缝，再根据不同的可能出现的裂缝采取相应的预防措施。只有从设计、施工到建筑的使用和维护的每个环节对混凝土结构的裂缝问题引起足够的重视并采取正确的预防措施，才能更有利于保证建筑物的承载能力、安全性和耐久性。
【参考文献】：
【1】GB50010―2010，混凝土结构设计规范【S】．
【2】冯乃谦，顾睛霞，郝挺宇．混凝土结构的裂缝与对策【M】．北京：机械工业出版社．2008．
第7篇：混凝土结构设计范文
关键词：浅析；建筑；混凝土；结构设计
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
建筑结构设计规范是国内结构设计的法规，是建筑结构做到技术先进、安全适用、经济合理的指导文件。为了更好的遵循这一法规，对结构设计规范应该熟悉，更应该正确理解，保证土建结构设计质量。
1 结构材料选择
1.1混凝土结构设计规范
在设计工作中，在对混凝土的强度等级的理解与应用存在以下两方面的问题与争议：
1.1.1规范4.1.2条规定：钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15。与此条相呼应在4.1.3条和4.1.4条中不再列入了C10混凝土的强度标准值、设计值。这里存在一个对上述规范条文的正确理解与应用的问题，这就是作为基础垫层的素混凝土是否可以采用C10混凝土，是否也必须采用C15混凝土。对这一问题存在很广泛的争议。在某些工程中对基础垫层的混凝土采用C10后，不仅有的监理公司的监理人员对此置疑，甚至有的图纸审查人员也表示反对，都认为这违反了规范的要求，要求改正为C15。混凝土垫层采用C10等级的混凝土，如改为C15级混凝土没有必要而且增加造价造成经济上的浪费。分歧的原因是置疑的人员没有正确理解规范的条文，因为规范的4.1.2条是指钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15，而作为垫层的混凝土是素混凝土不属于钢筋混凝土，垫层混凝土的作用是保护地基土在施工中不扰动，同时为基础的施工创造有利的工作条件，C10混凝土完全可以达到。
1.1.2规范4.1.4条例表规定了各个强度等级的混凝土的轴心抗压强度设计值。其中有一个注释，因是用小字表达常被设计人员忽视，这个注是指当轴心受压及偏心受压构件的截面长边或直径小于300mm，则表中的混凝土强度设计值应乘以系数0.8。该注释是不能忽视的，因为当构件的截面尺寸越小，混凝土构件的缺陷带来的强度损失越大。
1.2 砌体结构设计规范(GB 50003-2001)
在砌体结构设计规范中，对结构材料选择的规定方面容易忽视的主要是第6.2.2条对地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间的墙，所用材料的最低强度等级提出的要求，其目的是为了保证结构的耐久性。例如对于地基土很潮湿的砌体，砖至少要求MU15，砂浆必须是水泥砂浆而且不低于M7.5。但在实践中很多设计人员单从砌体的强度要求出发采用MU10砖、M5水泥砂浆。这是违背规范要求的，应予改正以保证结构的耐久性。此外，上述这一要求不仅针对地面以下砌体，还针对地面以上的潮湿房间，例如卫生间等。
2 结构构造要求
2.1砌体结构伸缩缝的最大间距
在建筑设计中，为了防止或减轻房屋在正常使用条件下，由于温差和砌体干缩引起的墙体竖向裂缝，应在墙体中设置伸缩缝。在砌体结构设计规范(GB 50003-2001)中第6.3.1条规定了砌体房屋伸缩缝的最大间距，例如钢筋混凝土屋盖当屋面设有保温层或隔热层时，伸缩缝的最大间距为50m。我国很多房屋长度在40m～50m的砌体房屋，按上述规定没有设置伸缩缝，但不少房屋还是出现了温度裂缝，有的甚至比较严重。原因在于设计人员没有全面理解该规范条文。首先该规定是针对烧结普通砖的，对于目前墙体改革中新使用的混凝土砌块等房屋，该规范已强调由于混凝土有干缩性，应该将伸缩缝的最大间距乘以0.8系数，也就是说应将伸缩缝的最大间距调整为50m×0.8=40m。其次该规范在注释中还强调了对于白天和夜晚温差较大地区，伸缩缝的最大间距应予以适当减小，因此，对于我国昼夜温差较大的地区来说，应适当减小伸缩缝的最大间距，使用烧结普通砖的上述砌体房屋，伸缩缝的最大间距应降为45m，使用混凝土砌块的上述房屋，伸缩缝的最大间距应降为35m。按调整后的伸缩缝的最大间距设计的砌体房屋再辅以其它措施后，很少再出现温度裂缝了。
2.2混凝土结构中钢筋的混凝土保护层厚度
现行混凝结构设计规范(GB 50010-2002)中，比89规范更加重视对混凝土耐久的要求，而混凝土结构的耐久性与混凝土保护层的厚度是密切相关的，因此现行规范比原规范对混凝土保护层的厚度要求有所增加。例如在一类环境柱的混凝土保护层的厚度由25mm增加到30mm。特别对于基础，混凝土保护层的厚度增加得更多，因为基础与水有接触，所处环境更为不利。但在设计实践中往往有些设计人员忽略了这一变化，因而不能满足混凝土耐久的要求，造成混凝土质量下降。
3 结构荷载取值
3.1屋面可变荷载的取值和分布
并非在屋面全跨布置可变荷载产生的内力一定最大，往往在半跨布置可变荷载时结构可能更为不利。因此对于屋架和拱壳屋面除了全跨布置可变荷载时做出计算外，还应考虑半跨布置可变荷载，并做出相应的计算，然后按最不利的情况进行设计。对屋面可变荷载的取值应十分谨慎，特别是对于屋架和拱壳屋面，因为这类屋面荷载的分布对结构的内力很敏感。例如积雪荷载应按全跨均匀分布、不均匀分布，半跨均匀分布的几种情况进行设计，这样才能保证屋面结构的安全。
3.2 基础设计时的荷载取值
在建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)中第3.0.4条明确做出了以下规定：计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的永久值组合，不应计入风荷载和地震作用。计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，分项系数均为1.0。按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。在设计实践中上述的各方面经常有设计人员没有正确执行。
3.2.1计算地基变形时将荷载取值错误地取为荷载设计值而不是荷载的准永久组合值。由于荷载的设计值大约为荷载准永久组合值的1.4～1.6倍，因此这一错误取值造成的影响更多，常常使原本地基变形不超过限值，错误的判断为地基的变形不满足设计要求。错误地将基础加深或将基础的底面积扩大，造成很大的浪费。
3.2.2在确定基础底面积或确定桩数时，荷载取值错误地取为荷载的设计值而不是荷载的标准值，由于荷载的设计值大约为荷载标准值的1.25倍左右。因此这一错误将导致约20％的浪费，对整栋建筑而言，这一浪费是相当大的。
3.2.3计算挡土墙的土压力、地基或斜坡的稳定时，（上接第680页）荷载的取值错误地将永久荷载的分项系数取1.2，将可变荷载的分项系数取1.4，而忽视了规范别说明了的分项系数均为1.0的规定。
4 结束语
在结构设计工作实践中部分结构设计人员对现行结构设计规范缺乏正确理解或常有疏忽，给工程带来安全隐患或者增加不必要的造价。在建构筑物的设计中，结构设计关系到建筑结构的安全、耐久、适用和经济等多个方面，因而结构设计工作是十分重要的。
参考文献：
[1] 砌体结构设计规范.GB 50003-2007.中国建筑工业出版社.2007.
第8篇：混凝土结构设计范文
关键词：混凝土结构设计;理论联系实际;计算机结构设计软件
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）43-0166-02
一、本课程的特点
本课程在混凝土基本构件受力性能、设计计算方法和构造等基本理论的基础上，阐述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋等的结构设计原理，具有内容多、符号多、计算公式多、构造规定多的特点。在教学过程中需要突出重点，并注意难易结合，以便学生在深刻理解重要概念的基础上，熟练掌握设计计算的基本功。该课程同时又是一门实践性很强的课程，要求在加强课程设计等实践性教学环节的同时，指导学生逐步熟悉和正确运用我国颁布的一些结构设计规范和设计规程。诸如，《混凝土结构设计规范》（GB50010）、《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068）、《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》（JBJ3-91）、《建筑抗震设计规范》（GB50011）、《建筑结构荷载规范》（GB5009）等。课程涉及的知识点面广而且量大，同时其又是一门发展很快的学科，应及时关注该学科的新动向和新成就，以扩大学生的知识面。因此，本课程的教学具有难度大、实践性强的特点，需要老师同时具备良好的学术水平和丰富的工程设计经验。
二、目前学生存在的问题
作者就该课程的授课班级有三个，人数达100人，该课程开设时间为本科学习阶段的第6学期，每周4学时的教学时间，历时12周。根据课堂观察与平时小测验成绩，发现全身心投入学习的人数不到三分之一，于是就对该课程的认识与学习兴趣，作者在课堂上做了问卷调查。调查结果显示，存在如下几方面的问题：（1）必备的基础知识不够。该课程需要《结构力学》、《混凝土结构设计（上）》、《材料力学》等多门课程的知识做铺垫，很多学生属于从大一开始就在及格线上挣扎的状态，不具备应有的基础知识，造成学习专业必修课非常吃力的结果。（2）学习目标错位。有一部分学生本末倒置，认为考研是目标，必然要放弃课程学习的时间。为了达到考研目的，牺牲必修课程的学习，片面认为学历的重要性，不注重专业知识和基础知识的学习。（3）不具备大学学习模式的能力。从小习惯了老师“填鸭式”的应试教育，被动接受老师、家长安排，缺乏独立性、自主性，进入大学自主学习的模式，不知道该如何着手，不懂得如何构建自己的知识体系，也不懂得如何把自己培养成一个专业性的人才，为踏入社会做好充分准备。（4）对未来迷茫，具有畏难心理。不少学生认为专业知识枯涩难懂，认为本科专业的学生无法胜任专业知识要求很高的工作岗位，只求通过考试，获得文凭。对本专业方向缺乏全面了解，对社会缺乏了解，对自己的未来没有规划，没有理想，没有强烈的求知欲。大学是学生人格成熟，学习专业知识，使自己成为一名专业技术人才的阶段，也是踏入社会的一个非常关键的准备阶段。目前大学的培养模式造成大学与社会的衔接不是很紧密，也是造成学生没有足够的学习动力与学习兴趣，无法尽快融入社会的原因之一。
三、多途径提高教学质量，促进学生学习动力，培养学生技能
针对上述课程特点与学生存在的问题，作者采取以下几个措施来提高教学质量。
（一）开拓学生视野，激发学习兴趣
学生普遍存在对本专业了解甚少，对未来缺少规划，强度极高的应试训练造成思维定式，视野狭窄等问题。针对这个情况，结合作者本人一直参与不同类型的工程项目的经历，在讲授专业知识的同时，结合课堂内容，拓展知识。在学到混凝土结构体系时，让学生了解一些组合结构，如处于发展阶段的混凝土与木结构的组合，从组合模式、组合优点、组合的应用、组合需要研究的问题等入手，培养学生从感兴趣到慢慢深入思考问题的习惯。同时还介绍了另一种混合结构，即型钢混凝土组合结构体系，展示了我们课题组在100m高层设计大跨结构中应用的型钢混凝土梁，从应用背景到设计的关键点及审图意见等多方面介绍，让学生初步具备感性认识，而不完全是很抽象的理论知识。除了介绍建筑房屋，还就我们课题组一直从事的大型机电产品包装结构设计的研究，向学生展示另一个领域的结构专业知识的应用，便于学生深刻了解交叉学科的综合应用。在介绍大型机电产品包装结构设计软件的研发人员的成果时，也同时介绍了软件研发人员的另一个研究领域――BIM技术的概况，消除学生认为只能从事施工、监理、工程管理等比较狭窄的思路，帮助他们拓宽视野，激发学习兴趣。
（二）理论知识联系实际工程，力求生动有趣
作者在进入每个章节的学习之前都会列出本章需要掌握的重点知识，在讲授时突出难点、重点，并难易结合，重概念设计，轻手算细节，避免课堂上大篇幅推算公式。在讲授完理论知识体系后，再结合一个实际工程，通过对实际工程的分析、结构布置，达到综合运用理论知识，加深对理论知识理解的目的。如在学到楼盖结构的章节时，首先明确本章重点知识，然后展示了各种类型的楼盖结构的建筑实物图片、施工现状，让学生对楼盖有了初步的感性认识。再从理论上分别阐述混凝土单向板、双向板的定义、荷载传递途径、弹性理论、塑性理论、破坏模式、设计要点。接着在这些理论知识的基础上，讲述工程设计应用中简化处理的方法，并介绍采用PKPM结构设计软件单独进行板设计时的操作流程，详细讲解软件计算结果。最后介绍板的配筋施工图的表达方式与注意事项。从复杂理论到工程简化处理，到结构设计软件的应用，逐步培养学生的专业技能。最后针对我们课题组曾经设计的一栋在合肥的多层住宅建筑楼板出现裂缝的情况，介绍当初我们验算楼板配筋设计符合规范要求的详细步骤，然后分析裂缝出现的原因，并详述裂缝修补采用的加固处理方法，引导学生从理论走向实践。同时穿插一些我们在设计工程项目中发生的小故事，让学生了解实际工程，体会到设计工作的严肃性、责任性，树立学生学习的信心。与此同时，教师在讲授时要力求语言风趣幽默，避免课堂氛围压抑。
（三）采用PKPM结构设计软件就某中学教学楼进行结构分析设计，巩固、综合运用理论知识，为毕业设计打下基础
随着房地产市场的疲软，土木工程专业的学生就业也受到了很大影响。目前的形势是岗位少而且竞争激烈。因此多数学生希望在通过考试的同时，也渴望能熟练运用三维结构设计软件，并熟练掌握CAD绘图技能，一方面为下学期的毕业设计打下基础，另一方面为以后的工作做好储备。因此，在理论知识全部学习完毕以后，作者安排2～3周的时间训练学生运用结构设计软件。将课题组曾经设计的某中学教学楼作为工程实例，指导学生采用PKPM结构设计软件进行三维建模、计算、分析、完成施工图。首先是引导学生如何分析建筑图，从建筑图中获取我们结构设计需要的信息。该教学楼建筑平面布置属于不规则形状（参见图1（a）），指导学生如何将不规则结构划分为规则的结构单元（参见图1（b）），图1（b）中单元1与2完全一样，建模分析时只要建单元1或2，与单元3，一方面减少了工作量，另一方面符合结构设计力求简单、规则的要求。
将不规则单元划分为规则单元后就是选择合适的结构体系，该中学教学楼为5层建筑，因此选择混凝土框架结构体系比较经济合理;其次是指导学生根据建筑布置图的要求建立几何模型，并引导学生查看《建筑抗震设计规范》（GB50011）获知合肥市的抗震设防烈度及框架抗震等级，并阐述它们的意义与在结构设计分析中的体现;接着指导学生查阅《建筑结构荷载规范》（GB5009），正确计算荷载，再次理解恒载与活载的含义及荷载组合的方式，并将荷载准确输入到几何模型上，温习框架结构的传力途径、主要结构单元的受力特点。几何模型完成，荷载输入完毕后，即可进行结构计算和分析，指导学生合理选择参数，理解参数的含义，并对计算结果进行正确评价，依据计算结果对结构进行调整。只有通过工程实例的建模分析，有些设计技巧才能更好地掌握。
四、结论
混凝土结构设计原理是土木工程专业学生的专业基础课程，通过本课程的学习，使学生初步具有运用理论知识正确进行混凝土结构设计和解决实际技术问题的能力。所以该课程非常重要，需要重视理论知识的同时，重视实践性教学环节，重视计算机辅助设计在学生工程训练中的应用，为毕业设计打下良好的基础。
参考文献：
第9篇：混凝土结构设计范文
关键词：高层建筑、混凝土结构、结构设计
Abstract: the structure of the high-rise building function requirement building structure in normal design, construction, use and maintenance condition of function requirement have security, applicability and durability. Structure reliability is to appropriately the structural reliability level, make the structure design conforms to the advanced technology, reasonable economy, safety and to ensure the quality requirements of the applicable. How to achieve the reliability of the structure required, it must is the concrete design and construction meet the requirements. The design of concrete structures of tall building from many aspects can, more reasonable, effective cost saving.
Keywords: high building, concrete structures, structural design
中图分类号： TU208.3文献标识码：A文章编号：
引言：
高层建筑在当下的城市建设中越来越普遍，而且在高层建筑的施工过程中，混凝土的应用已经成为主流。高层建筑混凝土结构的设计也就显得尤为重要，不管是安全性、实用性还是耐久性方面，高层建筑的混凝土结构设计都需要精益求精，在保证设计原则的基础上找出一个最为合适合理的方法。
一、高层建筑结构设计特点
①侧向力(风或水平地震作用)成为影响结构内力、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。
②结构应具有适宜刚度。随着高度的增加，高层建筑的侧向位移迅速增大。因此设计高层建筑时，不仅要求结构有足够的强度，而且要求结构有适宜的刚度，使结构有合理的自振频率等动力特性，并使水平力作用下的层位移控制在一定范围之内。
③结构应具有良好的延性。相对于较低楼房而言，高层结构更柔一些，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。
二、混凝土结构设计的基本原则
1.1 建筑结构的功能要求建筑结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维修条件下的功能要求，有下列三个：①安全性。建筑结构在其设计使用年限内应能够承受可能出现的各种作用。②适用性。建筑结构在其设计使用年限内应能满足预定的使用要求，有良好的工作性能，其变形、裂缝或振动等性能均不超过规定的限度等。③耐久性。建筑结构在其设计使用年限内应有足够的耐久性。
1.2 结构可靠性是指结构在规定的时间内、规定的条件下，完成预定功能的能力。但是当建筑结构的使用年限到达或超过设计基准使用期后，并不意味该结构立即报废不能使用了，而是说它的可靠性水平从此要逐渐降低了，在做结构鉴定及必要加固后，仍可继续使用。结构可靠度是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，即结构可靠度是结构可靠性的概率度量。结构可靠度的分析就是要合理地确定结构的可靠度水平，使结构设计符合技术先进、经济合理、安全适用和确保质量的要求。
三、优化高层建筑中混凝土结构的具体方法
1．高强度混凝土和高强钢筋的合理使用。建筑的总造价包括上部结构的材料、基础及施工等费用，构件的截面尺寸和用钢量对造价的影响很大，设计中合理使用高强钢筋(如梁、板筋采用三级钢)可有效降低用钢量，节约成本。如果高层建筑位于深厚软弱地基上，由于作用于地基上的荷载很大，合理使用高强度混凝土和高强钢筋，可优化构件截面尺寸，减轻结构自重，将会降低基础施工的难度和造价，取得显著的经济效果。同时，对于地震区的高楼，地震作用的大小几乎与建筑自重成正比，减轻自重能够减小结构的地震荷载，有利于提高结构的安全度。在设计中合理的使用高强度混凝土和高强钢筋，能快速、有效的减少墙、柱、梁、板等构件的截面尺寸，降低用钢量，减轻建筑自重，最终达到降低造价的目的。
2．确保建筑结构设计均匀。在高层建筑的一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀，平面长度不宜过长，突出部分长度不宜过大；高层建筑的竖向体型宜规则均匀，避免有过大的外挑和内收，结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的结构。相信大部分的结构工程师都曾遇过类似情况：当一幢高层建筑的结构平面布置和竖向布置简单、规则、均匀，那么其各项指标的校验验算会很容易满足规范的要求，反之，则需花一番苦功才能令各项指标勉强满足规范要求。结果可能是墙柱截面尺寸大得惊人，单位面积重量严重超标，不仅造价上去了，而且还影响部分建筑功能的使用。结构设计人员一定要注重概念设计，在建筑方案阶段就应积极介入，运用自己的专业知识提出建议，在满足美观、适用的前提下，尽可建筑结构的平面布置和竖向布置简单、规则和均匀。
这样一来，结构体系就会具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中。只有这样，到扩初设计和施工图设计阶段的截面尺寸优化才会有实质性的意义。
四、采用新型的高层混凝土结构设计方法
1、高层钢筋混凝土柱的设计。随着建筑物向高层发展，单个柱子承受荷载必然加大，这样的结构导致高层建筑柱子截面尺寸加大，使得建筑的有效使用面积减少。另一方面，由于层高的限制，往往造成高层建筑的若干层柱出现短柱，短柱对抗震是不利的。
2、普通钢筋混凝土柱。采用普通钢筋混凝土柱，一般在30层左右的高层钢筋混凝土建筑中就很难避免出现短柱现象。为了增强短柱的延性，目前设计中主要采取箍筋加密和设置复合箍筋的办法。同时，为了尽量减小柱截面尺寸，需尽可能地提高混凝土强度等级。
3、密排螺旋箍筋柱。采用密排螺旋箍筋柱既可提高柱子的延性，又能提高柱核心混凝土的强度。由于施工方法同于普通钢筋混凝土柱，因此，较受欢迎。在设计中如采用高强混凝土和密排螺旋箍筋将进一步减少柱的截面寸。
4、高强混凝土。在我国c50以上混凝土称为高强混凝土。在国内已有一些高层建筑使用高强混凝土，得到可观的经济效应．但目前推广应用上遇到几种困难：首先施工质量的控制，其次是开发商不愿意使用高强混凝土。其实其虽比普通混凝土价格贵一些。但由于柱子断面减小也带来的使用面积增大的经济效益。
5、钢管混凝土和型钢混凝土。钢管混凝土结构的研究在我国相对比较成熟，在高层建筑柱子的使用上有着广泛的前景，但目前还需加强两方面的工作：(1)在设计上尽量规范一些梁柱节点做法，最好有一本权威性的图集供设计人员参考：(2)是施工技术队伍的培养。型钢混凝土在我国已进行了大量的科学试验工作，但目前尚无统一的设计规程，已建的型钢混凝土柱的设计大都参照国外建筑的规范。
6、钢管混凝土和型钢混凝土。钢管混凝土结构的研究在我国相对比较成熟，在高层建筑柱子的使用上有着广泛的前景，但目前还需加强两方面的工作：(1)在设计上尽量规范一些梁柱节点做法，最好有一本权威性的图集供设计人员参考。(2)是施工技术队伍的培养，型钢混凝土在我国已进行了大量的科学试验工作，但目前尚无统一的设计规程，已建的型钢混凝土柱的设计大都参照国外建筑的规范。
7、高层建筑与裙房之间的处理。目前高层建筑和裙房之间的处理有两种观点：(1)高层钢筋混凝土结构在主楼和裙房之间。由于受力差异大等原因，需设置变形缝；(2)认为设缝会带来地下室防水、上部建筑立面处理等一系列的困难。最好是采取其它办法取消变形缝。当高层建筑位于建筑物平面中部时，且建筑物不是太长，能不设缝，尽量不设。而当高层建筑位于建筑物的边部和角部时，尤其是位于角部，应当适当设置变形缝。
结束语：
高层混凝土结构设计没有绝对最佳的标准模式，只有通过不断地探索、比较，去寻求相对的最优方式，才能逐渐的完善我们的设计，才能使我们的行业不断地追求尽善尽美的设计思想，不只盲目照搬规范和依赖计算机程序作设计，用自己的结构设计概念、经验、判断力和创造力为业主和社会设计出更好的建筑。
参考文献：
[1]陈阳显．浅析高层建筑中混凝土结构的优化设计【J】．价值工程，2010，(27)
[2]林和．高层建筑中混凝土结构裂缝成因与控制措施的探讨们．经营管理者，2010
[3]董良风．浅谈高层建筑混凝土结构的优化设计【J】．福建建筑，2010，(01)