混凝土的结构设计精选(九篇)
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第1篇：混凝土的结构设计范文
【关键词】长悬臂悬挑 桁架 PK和SATWE
一、工程简介
本项目为一栋地面五层、地下一层建筑，地上总建筑面积3.7万平方米，地下建筑面积1.2万平方米。由一层的商业步行街、二三层的大型连锁超市、四五层的休闲及酒店组成。
本项目采用钢筋混凝土框架结构，房屋总高度为24.00m，抗震设防类别为重点设防类别（乙类），设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，基本风压W0=0.35KN/m2 。为满足建筑功能和立面需求，本项目的东北角二层为架空，三～四层为超过8.4m的双向悬挑，二～四层东北角局部结构布置简图如下图所示：
二、结构方案选型
本项目东北角的双向长悬臂悬挑，已超出常规混凝土构件的适用范围。按一般设计思路，可采用混凝土预应力悬挑梁，该方案具有技术成熟可靠、截面可控等优点，但因预应力体量较小、施工相对较麻烦、施工工期较长且造价高等诸多弊端而被摒弃。结合本项目三～四层均为双向悬挑，且悬挑处为玻璃幕墙的特点，对本长悬臂悬挑拟采用混凝土桁架结构。
本项目三、四层X方向悬挑8624mm，Y方向悬挑8400mm，三～四层层高5400。混凝土桁架拟采用三、四层楼面梁分别作为上、下弦杆，中间设置斜向支撑。为充分利用混凝土构件的抗压强度明显高于抗拉强度的材料特性，在前期试算时，笔者对不同斜腹杆的布置方案进行比较，最终决定采用受拉斜杆数量较少的布置，即设置了一道X型斜撑、一道一字型斜撑，如下图所示：
三、结构计算
混凝土桁架为超静定结构，且各节点均为刚性连接，由于刚性节点的轴力与铰接桁架的轴力相差不大，故一般可简化成按铰接桁架计算。上下弦杆一般可简化为支撑于节点的连续梁，斜腹杆一般可简化为压弯（或拉弯）的斜撑构件。
本桁架上、下弦杆承受着楼面及墙体荷载，由于桁架矢高H（即三层层高）较高，且X、Y方向均采用桁架悬挑行成空间受力体系，所以上下弦杆及斜腹杆截面均较小。
本项目采用中国建筑科学研究院编制的PKPM进行计算，在建模时，上、下弦杆按梁单元输入，斜腹杆按斜杆输入。由于本项目的桁架仅局部设置，且相对较简单，可采用“PK”按单榀框架进行计算，X方向桁架PK计算的立面、荷载如下图所示：
PK可分别输出单榀框架弯矩、剪力、轴力、配筋等包络图（限于篇幅，本文未一一列出）。以上图中斜腹杆A为例，PK计算结果如下：
混凝土 柱 10
截面类型= 1； 布置角度= 0；计算长度： Lx= 5.40， Ly= 5.40
构件长度= 5.40； 计算长度系数： Ux= 1.00 Uy= 1.00
抗震等级： 三级
截面参数： B= 500， H= 400
设计规范： 砼规范GB 50010-2010
柱下端最大配筋对应组合号： 16， M= 15.71， N= -66.28
柱下端单侧计算配筋 As= 231.
柱上端最大配筋对应组合号： 7， M= 16.52， N= 101.99
柱上端单侧计算配筋 As= 287.
柱单侧构造配筋 As= 650.
柱抗剪最大配箍对应组合号： 1， V= 5.21， N= -89.82
柱抗剪计算配箍（按100mm间距输出）：Asv= 123.
柱抗剪构造配箍：Asvmin= 324.
抗震最大轴压比对应组合号： 54， N= -72.93 轴压比= -0.025
按此PK计算结果，斜腹杆A为构造配筋，计算配筋面积As=650mm2，若此计算结果进行构件设计， 根据《混凝土结构设计规范GB50010-2010》，按偏心受拉相关公式计算裂缝宽度，即：
，求得
不满足规范要求。斜腹杆A实际设计配筋为12Φ20，经正常使用极限状态验算，裂缝宽度满足规范要求。
为考虑桁架的整体作用，本项目也采用SATWE进行整体计算（因本项目地处6度设防区，未对长悬臂进行竖向地震力计算）。由于桁架的上下弦杆及斜腹杆均为压弯（或拉弯）构件，为准确计算出桁架杆件的轴力，将上下弦杆所在的相关楼层区域楼板定义为弹性板膜（计算显示与桁架相连的部分梁均出现较大轴力，设计时应引起重视）。X方向桁架的计算内力（立面显示）及变形图如下：
经计算发现桁架的内力分布、变形曲线与方案预期及PK计算均不符。以上图中“下弦杆B”为例，其内力及挠度图更接近于独立悬挑梁特征。据分析发现， 在使用SATWE计算时，选择“模拟施工”的加载方式，软件按楼层分层行成刚度并叠加，使得桁架的下弦杆并没与斜腹杆形成整体而孤立存在。于是，将SATWE楼层刚度及荷载加载方式改为“一次性加载”，计算后发现内力及变形曲线与方案预期一致。“一次性加载”计算后的X方向桁架计算内力（立面显示）及变形图如下：
经比较，在荷载准确、假定合理时，PK和SATWE计算的结果差异较小，均可用于指导结构设计，满足工程精度需要。桁架立面示意图如下：
四、施工图设计
基于长悬臂桁架自身的难点及特点，在施工图设计时，设计者着重注意了如下几方面：
1、为防止施工出错，设计绘图时摒弃传统的平面表示方法，对桁架悬挑绘制了三维线框透视图、立面图、大样剖面图，后期根据工程需要又补充了钢筋放样图。
2、考虑桁架弦杆承受较大轴力的特点，设计要求上、下弦杆及斜腹杆纵筋均应采用整根钢筋，不得采用机械连接或焊接连接，且钢筋在节点处均按受拉要求锚固。
3、为便于节点处钢筋的锚固和防止应力集中，在桁架的弦杆节点交汇处设置转角加腋。
4、此桁架为长悬臂，为空间受力体系，且自重较大，设计要求应在上弦杆混凝土强度达到100%后方可拆模。
五、总结
通过本项目实例，对长悬臂桁架的设计计算方法、构造措施及施工工艺进行归纳总结，可得出如下结论：
1、在条件允许的前提下，通过利用两层或多层楼层空间行成桁架，可实现混凝土构件较大跨度的悬挑，且桁架具有构件截面尺寸小、造价低、施工工艺简单等优点。
2、PKPM软件中PK、SATWE均可对常规混凝土桁架进行计算，其结果可以满足一般工程精度需求，但应注意PK未对构件进行正常使用极限状态验算，SATWE应采用合理的假定及对结果进行有效分析后方可用于工程实际。
3、桁架为超静定复杂结构，设计计算时应根据实际工程情况精心分析，取得最优的结构方案；同时，桁架的受力、变形会对周边相邻的结构构件产生影响，设计中应加强周边梁、柱等构件的分析。
参考文献：
[1]建筑结构荷载规范（GB5009-2012），中国建筑工业出版社
[2]建筑抗震设计规范（GB50011-2010），中国建筑工业出版社
第2篇：混凝土的结构设计范文
关键词：建筑工程混凝土结构设计问题探究
中图分类号：TU37文献标识码： A
前言
在我国建筑工程建设施工的过程中，混凝土已经成为了工程建设中主要的施工材料。不过，从现代化建筑行业发展的情况来看，随着社会的不断发展，人们对建筑功能的要求也越来越高，这就使得建筑结构设计的种类也在不断的增多，这就十分容易使得人们在建筑混凝土结构设计的过程中出现一些问题。下面对混凝土的结构设计进行简要探究。
1、高层建筑结构设计原则
高层建筑结构设计原则，是高层建筑结构设计过程中需要注意的重要标准和准则，也是高层建筑设计单位提高高层建筑结构设计质量与效益的重要保障只有在一定的高层建筑结构设计原则支持下，才可以进行建筑结构设计总体来讲，高层建筑结构设计原则主要包括以下几点:
（1）基础力案合理。建筑结构基础力案是高层建筑结构设计的前提和基础，在实际的建筑结构基础力案设计中，设计单位需要根据实际施工地质条件，根据实际建筑结构施工需求进行设计同时建筑结构基础力案需要配置完善的施工地质调查报告，最大程度的发挥建筑物地基的潜力，必要的情况下设计人员还需要对地基的变形做好相应的演算另一力而，设计单位还需要对建筑物进行综合性分析，尤其是对于建筑物负荷以及上部结构类型，通过对这些综合性分析，最终选定最适合的基础力案，从而可以在提高设计质量的基础上提高设计单位经济效益
（2）计算简图适当。计算简图设计，也是高层建筑结构设计中需要注意的重要问题，主要原因在于高层建筑结构设计时需要对一些基本的数据进行计算分析，而这些计算分析都必须要建立在计算简图的基础之上只有通过计算简图基础之上的数据分析，才可以提高高层建筑结构设计的安全性以及牢靠性举例来讲，建筑物结构节点问题，建筑物结构节点并小是我们传统观念中的铰节点或者是钢节点，设计单位在进行计算简图设计时，需要对建筑物结构节点进行深入研究，提高计算简图计算精确性，进而将计算简图的误差控制在合理的范围内
（3）结构措施完善。除了基础力案合理以及计算简图适当这两大基本原则之外，还有
一条基本原则是设计单位经常忽略的，那就是结构措施完善原则设计单位在进行建筑物结构的设计时，需要注意结构组件的延展性，例如建筑物中钢筋的锚固长度等同时，设计单位还需要注意建筑物薄弱环节以及建筑物本身温度对于建筑物组件的影响，对于这两力而的问题，在实际的设计过程中，需要遵循强柱弱梁、强剪弱弯以及强压弱拉的基本原则，只有这样才可以提高高层建筑结构设计的安全性以及牢靠性
2、建筑结构设计中存在的问题
在建筑结构设计的过程中，难免会由于各种人为或非人为因素的影响，出现某些未定的设计障碍，这小仅阻碍了设计师的想法和策略，如果更加严重，还会影响建筑工程的施工进度，使得施工力的蒙受极大的经济损失接下来笔者将分析几种建筑结构设计中较容易出现的问题，以防广大建筑行业的工作者犯同样的错误。
（1）地下室设计问题。建筑结构设计中必须注重地基的稳固问题，而地基质量一般都是
与地下室的设计直接相关的，所以说地下室在建筑结构设计中占据很重要的地位，而且一日出现问题，就会造成非常严重的影响首先，地下室的设计要求是非常严格的，对于墙体的厚度、混凝土的强度、防水材料的性能以及钢筋支撑架的刚度等等都有明确的标准，但是在具体的施工过程中，却并没有引起广大施工人员的注意，对地下水位的高低和竖向荷载能力都没有经过科学的设计和测量，这样带来的直接后果是大大降低了建筑工程的质量，安全问题也难以得到保障。
（2）设计图纸问题。建筑工程的施工阶段都需要依照具体详细的施工设计图纸来进行施工，具体的施工工序和施工任务都要根据设计图纸的精细程度来决定，可以说设计图纸的好坏直接影响着一个建筑工程竣工质量的优劣但是在现代许多建筑施工团队中的建筑结构设计师并小重视设计图纸的内容.对待施工图纸的设计态度也并小严谨.有一种尽量完成任务的敷衍情绪掺杂在设计过程中，这样的设计图纸只是一份粗制滥造的涂鸦作品，对建筑工程的结构设计更谈小上精密合理总体而言，一份科学合理的设计图纸应该对结构设计的细节有细致的标注或者分析，特别是抗震指数的设计、支撑架的刚度、墙体的材料等等与建筑工程的质量息息相关的因素更是要重点说明但是当前我国的建筑工程团队中，仍然有部分的建筑结构设计极为小合理，譬如在各层梁、柱、墙的平而配筋图中，仍然采用小标准图集，地上地下的结构标高、梁柱编号、结构层高标注小清楚这些小顾后果的设计显然会影响建筑工程的施工质量
（3）浇混凝土楼板问题。由于混凝土是建筑工程中使用量最多的施工材料，所以混凝土的
施工对于建筑结构的设计具有非常重要的意义，在这力而浇混凝土楼板的质量问题则是重中之重，一日没有妥善处理就会出现许多问题，比较常见的是干缩开裂、支座负钢筋倒伏前者往往是由于温差较大，热胀冷缩而出现了崩裂问题后者则与施工人员的技术有着直接关系
（4）建筑选址问题。古语有云:万事开头难可见对于任何事情必须先有一个良好的开始打下基础，那么接下来的事情就好办了，对于建筑结构的设计也是，有一个科学合理的结构设计，先要解这个建筑项日的选址问题，如果选址小稳定，再好的建筑结构也小能保障整个建筑工程的建筑质量可见要想使建筑既安全实用又科学合理，建筑的基础选址是非常重要的如若小然就会使得建筑工程的安全系数极低，建筑质量也会非常差.对住户的生命安全有着严重威肋。
3、基础设计阶段存在的问题及解决办法
基础工程是建筑工程建设的重要环节，既影响着工程整体质量"安全，又在工程造价中占据重要位置。因此基础设计至关重要。
（1）地基承载力问题。在基础设计之前，应选择合适的土层作为基础持力层。持力层承载力决定着基础方案选型和基底面积的大小。不同持力层的承载力差异很大，造成所选基础方案可能完全不同，进而对基础造价造成极大的影响。可见选择合适的持力土层的重要性。当在持力层以下一定深度范围内存在承载力明显偏低土层时，则需按照建筑地基基础设计规范要求，进行软弱下卧层的承载力验算。以往设计中设计人员往往注意到软弱下卧层的变形验算，而忽略了其承载力的验算。当软弱下卧层的承载力不满足要求时，对工程整体的安全
性影响极大，需引起设计人员的足够重视。当下卧层承载力不满足要求时，可采用深基础（如桩基础）穿过软弱土层，或对软弱土层进行地基处理，是其承载力和变形满足要求。
（2）基础设计中的常见问题。对于不同的基础形式，所出现的问题和解决办法也各不相同。
常见问题如下：对于地下车库中的柱下独立基础，基础埋深的计算方法因各地方基础规范有不同的规定，对基础底面积大小影响较大。如辽宁省地方标准2建筑地基基础技术规范3规定，当地库底板厚度满足一定要求的情况下，独立基础的埋深可取自室外地面及室内地面计算埋深的平均值。对于平板筏板基础，上部结构刚度板底地基土的基床系数等都对筏板的计算有一定影响。设计时应将上部结构刚度传给基础，考虑基础与上部结构的共同作用，并合理选取基床系数，有效降低基础工程量。另外，基础底板及地下室的外轮廓
应尽量简洁，有利于防水工程的施工和降低造价。
结束语
混凝土结构的设计与施工关系到整个建筑工程的质量，与人们的切身利益与生命安全息息相关。混凝土结构设计是一项长期而又复杂的工作，工程师只有在实际工作中不断学习，不断创新，力求将所有因素考虑在其中，这样才能够保证混凝土结构设计的质量，保证整个建筑工程的质量。
参考文献：
[1]混凝土结构设计规范(GB500010-2010)北京.中国建筑工业出版社.
第3篇：混凝土的结构设计范文
关键词：钢筋混凝土；优化设计
钢筋混凝土的材料便于得到，工程造价较低，并且其力学性质良好，很适合做建筑材料。在现代化建筑中钢筋混凝土结构是最常用的，而且也是最为稳定的。随着建筑应用的越来越多，逐渐总结出一套成熟的施工设计方案。由于建筑的大部分结构都是由钢筋和混凝土构成的，为了保证建筑的安全可靠，对钢筋混凝土结构进行研究是势在必行的。只有将整个结构研究透彻才能在此基础上进行拓展和创新，实现合理优化建筑结构从而降低工程成本的目标。
1钢筋混凝土结构设计的原则
1.1钢筋混凝土结构的实用性原则
在进行钢筋混凝土结构设计时，首先要考虑的就是结构的实用性。钢筋混凝土结构设计的根本目的就是进行实际应用，没有使用价值是不会有人去建设的。设计的结构如果只满足美观忽略了实际的用途，那就是一张废纸，只有满足使用者的需求，这个建筑材有存在的意义，这个设计才有实施的必要。
1.2钢筋混凝土结构的安全性原则
钢筋混凝土结构设计过程中应该突出安全，一方面要确保钢筋混凝土结构施工过程中安全目标的实现，要为钢筋混凝土结构施工创造一个安全的环境，这是进行钢筋混凝土结构设计的必要前提。另一方面要确保钢筋混凝土结构使用的安全，力争在建筑物和钢筋混凝土结构的使用寿命中做到对安全的保证，这是对建筑功能和使用者人身安全的重要基础。
1.3钢筋混凝土结构的整体性原则
应该将钢筋混凝土结构的设计工作进一步深化，使整体性原则得到进一步落实，让整个钢筋混凝土结构达到一个性能综合、结构连续的整体，在实现对建筑物功能维护的同时，确保整个工程的统一。
2钢筋混凝土结构的设计要求
2.1钢筋混凝土结构延展性要求
钢筋混凝土有较强的硬度同时也还有一定的延展性。只有延展性和硬度能够有效的结合才能具有较强抗压性和抗形变性。所以在进行结构优化时要考虑钢筋混凝土的延展性参数，这一参数调整到位，才能提高建筑对地震等自然灾害的抵抗能力。具有一定的柔性性质才能对突发的应力变化起到缓冲作用，利用微小的形变来阻止整个建筑的倾倒、滑移甚至是坍塌。所以对于钢筋混凝土结构设计一定要科学合理，这样才能保证整体结构的延展性符合规定满足实际施工的需要。
2.2钢筋混凝土结构倾斜力要求
建筑在使用的过程中，会受到自然界因素的影响，钢筋混凝土结构会在地震等的
水平作用力下出现倾斜，进而对整个混凝土结构造成影响。在设计混凝土结构时就要结合当地的实际情况对倾斜程度进行估算，进而采取一些措施控制结构的倾斜，保持整体的稳定和连续，这一点在设计上是不容忽视的。
3优化钢筋混凝土结构设计的方法
3.1结构计算方法的优化
钢筋混凝土结构计算分析方法是结构设计优化的关键。首先是对结构体系选择的优化，主要是确定经济合理的结构型式、柱网尺寸和剪力墙布置等；其次是对结构构件进行优化，在已确定结构体系和结构布置的前提下，确定经济合理的构件截面尺寸、混凝土强度等级、钢筋强度等级和配筋量。优化设计在初始假设后，需按一定的方法通过多次分析和调整，从而获得最优的设计方案。在传统设计中，构件尺寸一般先按经验确定，然后进行强度验算。在优化设计时，应对不同构件布置方式和不同截面尺寸进行配筋计算，并作经济比较，以确定最优构件布置方式和截面尺寸。
3.2结构设计规范的理解
钢筋混凝土结构优化设计须深入地掌握相关结构设计规范，理解规范实质，并注意规范的适用范围和规范使用的配套性。在计算桩数时，荷载效应采用标准组合，对应的抗力采用单桩承载力特征值；在确定承台高度及配筋，验算材料强度时，荷载效应取基本组合，采用相应的分项系数，对应的抗力计算采用材料强度设计值。抗震墙分加强部位和非加强部位，边缘构件分约束边缘构件和构造边缘构件，这两种边缘构件的配筋相差很大，应分别按不同的构造要求进行配筋。设计优化前必须透彻地理解概念，勿盲目提高标准，以免造成设计浪费。
3.3设计参数取值的优化
为取得良好的优化效果，在设计参数取值上要进行优化。对毛坯房，要根据各地具体情况和房屋设计标准，合理考虑各功能空间的二次装修荷载。在计算墙体荷载时，应考虑实际墙体高度、长度和开洞影响，墙体高度的取值应扣除钢筋混凝土梁板的高度，墙体长度的取值应扣除钢筋混凝土墙柱的长度，并应扣除洞口面积。消防车等荷载宜按等效荷载取值。楼面活荷载按实际使用功能合理取值，并按规范规定考虑楼面活荷载的折减。正确取用抗震设防烈度、场地类别，合理确定风荷载标准值和风载体型系数，必要时可根据风洞试验确定风载体型系数。根据不同荷载组合和不同计算内容选用荷载分项系数。在进行基础设计时，当上部结构传给基础的荷载为设计值时，应将设计值转换成标准值。
3.4剪力墙
一方面，要实现剪力墙布置的对称、集中，要在重点环节做到剪力墙设置的均匀化，在变化较大的位置应该缩短剪力墙的间距，以便实现恒载的平衡。另一方面，要实现剪力墙双向的布置，提高整个钢筋混凝土结构的稳定性。
4.钢筋混凝土结构设计优化的措施
4.1钢筋混凝土结构的安全性
设计钢筋混凝土结构的过程中要将结构自身的抗震性能及外部人为因素可能造成的破坏考虑周全，切实提升钢筋混凝土结构的抗震和抗损的性能。设计钢筋混凝土结构过程中要考虑钢筋混凝土结构荷载的变化问题，实现钢筋混凝土结构的安全与稳定。
4.2钢筋混凝土结构的抗震性
设计人员要以抗震概念设计为依据，对钢筋混凝土结构体系、平立面设计、结构构件延展性等进行优化设计，以使钢筋混凝土结构的抗震能力得到有效的提升。
4.3混凝土结构的耐久性
首先，要选择质量良好的钢筋混凝土结构的材料，从稳定性能、抗侵入性能、抗裂性能等几个方面入手，选择坚固、耐久、洁净的骨料，含碱量与水化热反应较低的水泥，减少对于硅酸盐水泥与用水量的应用，并适当地将矿物掺合料加入到材料中。其次，优化钢筋混凝土结构的设计，设计人员要根据实际的使用环境，明确建筑中不同结构构件的使用界限与注意事项。最后，应用合理的钢筋混凝土结构形式，要在钢筋混凝土结构设计出混凝土保护层，并通过协调构件的截面积与表面积，避免侵蚀性物质集中停留区域的形成，同时注意高侵蚀度的环境中，混凝土墙板的通风效果，并注意配筋间距的合理设计，以减少钢筋锈蚀、保护层剥离等问题在钢筋混凝土结构的出现。
5.结论
现代的钢筋混凝土结构的施工技术已经比较成熟，在优化时并不是针对设计的参数，而是在满足施工质量的前提下缩减成本开支。想要实现这个目标就学要有扎实的专业基础知识，还需要有新技术和新设备的加入，是需要不断探索和专研的。钢筋混凝土机构设计优化涉及的环节多，不同的施工阶段要采用不同的优化方法，很多时候还需要结合实际的施工情况进行分析处理。
第4篇：混凝土的结构设计范文
关键词： 钢筋混凝土结构设计要点
一、钢筋混凝土结构设计中的常见问题
随着我国经济的飞速发展，城市面貌日新月异，一栋栋高楼大厦拔地而起。随之建筑功能的不断丰富，新颖的造型，致使工程设计越来越复杂，但目前的设计周期普遍偏短，也使设计文件中普遍存在某些质量问题，应该引起我们的重视。在此，作为一个从事结构设计专业的技术人员，通过我们最常采用的“钢筋混凝土结构”这个形式，在设计过程中，容易忽视的问题，做一个探讨。
（一）地基与基础设计过程中存在的问题
1．柱下独立基础带梁板式的地下室底板设计中，地下室底板设计中，容易忽视因建筑物沉降所引起的附加应力的影响。因为实际上整个地下室底板与柱下独立基础在上部荷载作用下，将会一起发生沉降变形，共同受力，如未考虑因此产生的附加应力，对底板而言是偏于不安全的，有可能会导致地下室底板承载能力不足而开裂。尤其对于采用天然地基的情况时，其影响则更为显著。对于总沉降量较小的工程，可考虑在地下室底板与持力层之间采取褥垫处理措施，当然，是否采用，还要综合考虑其他因素。另外，对于地下水位季节性变化较大的地区，应考虑高低两种不同水位对地下室底板的不同影响，求出包络图，再做配筋设计。
2．对于有地下室的建筑，当地下水位较高时，在室外地坪之下的结构部分，外轮廓形状应尽量简洁，这样有利于建筑防水的施工。尤其对于柱下承台的形式，更为明显。此时，由于柱下承台的影响，基槽地模形状很复杂，有很多的阴阳角和放坡，即加大了防水施工的难度，有加长了施工时间，都不利于保证质量，并且还增加工程造价。对于这种情况下，我建议大家考虑反承台法，即统一地下室底板和承台的下皮标高相同，承台需要加厚部分向上作，然后地下室内部作滤水层和覆土等地面做法。这种做法的优点是，基槽地模形状很简单，方便施工，利于施工质量得保证，同时也缩短了施工时间。并且，内部的覆土重量也平衡掉了部分作用在底板上的水浮力，减小配筋，这种自相平衡的思路最科学。同时也提高了建筑物的抗倾覆能力。
3．地下室底板和外墙配筋计算时，往往假设条件与实际情况不符。例如地下室外墙配筋计算：有的工程外墙配筋计算中，凡外墙带扶壁柱的，不区别扶壁柱尺寸大小，一律按双向板计算配筋，而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋，又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按外墙与扶壁柱变形协调的原理分析，其外墙竖向受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余量。建议：除了垂直于外墙方向有钢筋砼内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸较大(如高层建筑外框架柱)之间外墙板块按双向板计算配筋外，其余的外墙宜按竖向单向板计算配筋为妥。
4．天然地基锥体独立基础设计问题，有的基础设计锥体斜面坡度大于1：3，该锥体部分砼很难振捣密实，现场施工往往是砼自然堆上，采用铲子或抹灰刀拍捣成形，其锥体部分的砼很难达到设计强度要求。因此建议优先采用阶梯形独立基础，利于施工，才能更好地保证施工质量。
5．柱下独立基础之间的拉梁，如同时又是首层维护墙的承重梁的时候，不应该再简单地按拉梁进行设计。而且在考虑荷载时，要考虑梁上皮以上土扩散角之内的土重。
（二）上部结构设计过程中存在的问题
1．框剪结构，剪力墙的布置要均匀，不要出现单肢刚度过大的剪力墙，以免应力过于集中，一旦破坏，将构成严重影响。而且，与之相关联的基础，连梁等构件的设计难度都会加大。刚度较大的第一级别的剪力墙(同一级别的剪力墙是指刚度相近，比值小于2时的墙肢)，其墙肢数不应少于4肢。另外，当遇到中震时，我们应考虑第一级别的剪力墙进入塑性后，还应有小级别的剪力墙来维持建筑物变形不致过大，产生次生灾害。这就是多道设防的概念。但当遇到大震时，小级别的剪力墙也进入塑性阶段后，建筑物基本已经破坏了。此时，我们应该通过我们的设计有选择地让梁破坏，从而保证柱子的完整性，来保证建筑不倒，或缓倒，以争取时间，减少人员的伤亡。这就是我们说的延性设计。
2．框剪结构的连梁设计很重要，但我们看到，目前很多设计在这个环节上做的并不好。有的是因为重视不够，有的是应为认识不足。现在我把我在这方面的经验简单介绍一下。首先，什么是连梁呢?简单的说，就是那些连接两片剪力墙，当遇到中震或大震时，它会首先开裂，起到耗能作用，从而使建筑物保持一定延性的梁。只有满足了这种情况，才是连梁，或者说我们才有意义把它按连梁进行设计。根据它的特性，我们就应该设计时注意几点，第一，不要盲目地增大它抗弯的能力，否则会使连梁延迟破坏，起不到及时耗能的作用，致使其他重要构件破坏，使结构失去延性。第二，我国现行结构规范中规定，连梁上不许搭框架梁。我觉得这句话说得不严谨，更准确的定义应该是，不准搭重要的竖向承重构件。因为我们设计连梁会在遇到中震或大震时，首先开裂，所以它的抗剪能力也会急剧下降，如果此时它还承受着很大的竖向荷载，就会引起连锁破坏。
3．坚持钢筋混凝土结构延性设计的基本原则：强柱弱梁，强剪弱弯，强大节点。由于地震作用，框架梁、柱的弯矩增大很多，而框架梁端弯矩为竖向荷载和地震作用产生的弯矩之和，其增大比例相对柱要小很多，由于钢筋的超强效应过大，因而造成框架节点处梁受弯承载力大于相对应柱正截面承载力而出现柱铰。另外，当结构采用现浇板时，结构分析计算时考虑板的作用而加大梁刚度，梁设计配筋时却没有考虑板钢筋的作用，再者设计人员人为加大梁配筋，这对于框架节点无疑是雪上加霜，因而框架结构“弱柱强梁”的破坏形态就产生了。所以，我们在设计时，不要盲目加大框架梁支座处的上部钢筋，但应适当柱子的配筋。
4．在悬挑的挑梁的端头，应设置构造柱，把每层的挑梁联系起来，并按受拉构件要求，设计构造柱。这样做的优点是，通过构造柱，协调了挑梁的变形，即使出现局部超载的情况，也可以把力传到其他层上，共同承担，从而变相的提高了结构安全度。另外也加大了对外维护墙的约束，防止墙体外闪。
二、建筑结构设计方案的选择
在建筑结构设计中，不同方案的选择及不同建筑材料的选用对工程造价会有较大影响，像基础类型选用、进深与开间的确定、层高与层数的确定、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。下面就主要结构部分进行举例说明。
基础：基础结构的造价与工程所在地的地质条件密切相关，其工期约占整个建筑物主体工程的25%－30%，造价约占总造价的10％－20％，基础工程的重要性显而易见。所以设计时应重视地质勘察报告的交底工作，选择合理的基础型式，控制基础的截面尺寸与埋深。这对整座住宅楼工程造价的控制起到了积极作用。
柱网布局与柱子：柱网布局是确定柱子的行距(跨度)和间距(每行柱子相邻两柱间的距离)的依据。一般来讲，柱网尺寸在6－12m之间，柱距小则传力路线短，上部结构节省材料，但可能基础费用高，因而柱网布局是否合理，对工程的结构造价有很大的影响。此外，柱子截面形状及大小的选择也对工程造价有着直接的影响。
梁：矩形截面梁是最普通的受弯构件，在设计时常被使用，但材料利用率很低。一是因为靠近中和轴的材料应力较低;二是梁的弯矩沿梁长是变化的。由于等截面梁大部分区段应力低，材料得不到很好利用，只有在轴心受力时，材料利用率才可提高。因此，设计时可采用平面桁架代替矩形梁，平面桁架相当于掏空的梁，将梁中多余的材料掏去，这样既经济，自重又可减轻。它还可发展为空间网架，材料的利用率就能大幅提高。
近年随着经济建设的发展，钢结构在民用建筑上的应用越来越多，随着钢结构在实际工程的应用经验和设计理论研究的日益广泛，及钢结构生产厂家不断推出新的钢结构产品，钢结构在多层民用建筑上的应用日渐增长，在不降低结构安全指标的基础上，即可降低梁高、板厚，减轻结构自重和地震作用，又可获得较大的建筑空间，满足建筑使用的要求，相对钢筋砼具有较高的经济价值。
三、结束语
由于钢管混凝土的合理受力性能，施工简便，可加速工期并取得一定经济效果，因此已广泛用于各种建构筑物及桥梁工程。当然，根据其受力特点，主要用于以轴力为主尤其是以轴压为主的构件更显其优越性。由于工程中各种类型构件均有，受力复杂，因此使用时应根据构件受力特点，可与钢结构、钢筋混凝土结构及其他组合结构结合使用，使各自发挥本身的特长而构成字昆合结构而不可勉强地一定采用某种单一的结构体系。建筑结构设计质量，密切关系到人民生命财产的安全，责任重大。而且结构专业是一个既有深度又有广度的专业，我们必须在工作中，不断地学习、总结，才能有所进步，才能成为一名合格的工程师。这也是我把我在设计过程中的一些认识写出来的原因，希望与同行们一起讨论、共同提高。
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第5篇：混凝土的结构设计范文
关键词：钢筋混凝土；结构设计；探讨
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
1 结构受力分析
对于一个建筑物的最初的方案设计，建筑师考虑更多的是它的空问组成特点，而不是详细地确定它的具体结构。
建筑物底面对建筑物空间形式的竖向稳定和水平方向的稳定都是非常重要的，由于建筑物是由一些大而重的构件所组成，因此结构必须能将它本身的重量传至地面，结构的荷载总是向下作用于地面的，而建筑设计的一个基本要求就是要搞清楚所选择的体系中向下的作用力与地基土的承载力之间的关系，所以，在建筑设计的方案阶段，就必须对主要的承重柱和承重墙的数量和分布作出总体设想。
对于低层、多层和高层建筑，竖向和水平向结构体系的设计基本原理都是相同的，但是，随着高度的不断增加。竖向结构体系成为设计的控制因素，其原因有两个：其一，较大的垂直荷载要求有较大的柱、墙或者井筒；其二，侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多。
与竖向荷载相比，侧向荷载对建筑物的效应不是线性增加的，而随建筑高度的增高迅速增大。例如，在所有条件相同时，在风荷载作用下，建筑物基底的倾覆力矩近似与建筑物高度的平方成正比，而其顶部的侧向位移与高度的四次方成正比，地震的作用效应更加明显。在高层建筑中，问题不仅仅是抗剪，而更重要的是整体抗弯和抵抗变形，可见，高层建筑的结构受力性能与低层建筑有很大的差异。
2 结构选型
对于高层结构而言，在工程设计的结构选型阶段，结构工程师应该注意以下几点；
2.1 结构的规则性问题
新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范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，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
2.2 结构的超高问题
在抗震规范与高规中。对结构的总高度都有严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑，因此。必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。
在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题。导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。
2.3 嵌固端的设置问题。由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
2.4 短肢剪力墙的设置问题。在新规范中，对墙肢截面高厚比为5－8的墙定义为短肢剪力墙。且根据实验资料和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。
3 地基与基础设计
地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面，不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，同时，也是因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素，因此，在这一阶段，所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。
在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。由于我国占地面积较广，地质条件相当复杂，作为国家标准，仅仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定，因此，作为建立在国家标准之下的地方标准。
地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确，所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规范进行深入地学习，以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。
4 结构计算与分析
在结构计算与分析阶段，如何准确，高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理，是决定工程设计质量好坏的关键。由于新规范的推出对结构整体计算和分析部分相当多的内容进行了调整和改进，因此，结构工程师也应该相当地对这一阶段比较常见的问题有一个清晰的认识。
4.1 结构整体计算的软件选择。目前比较通用的计算软件有：SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等，但是，由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以，在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件，并从不同软件相差较大的计算结果中，判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的，哪个又是意义不大的，这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。否则，如果选择了不合适的计算软件，不但会浪费大量的时间和精力，而且有可能使结构有不安全的隐患存在。
4.2 是否需要地震力放大，考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。该部分内容实际上在新老规范中都有提及，只是，在新规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数。
4.3 振型数目是否足够。在新规范中增加一个振型参与系数的概念，并明确提出了该参数的限值。由于在旧规范设计中，并未提出振型参与系数的概念，或即使有该概念，该参数的限值也未必一定符合新规范的要求，因此，在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。
4.4 多塔之间各地震周期的互相干扰，是否需要分开计算。一段时间以来，大底盘，多塔楼的高层建筑类型大量涌现，而在计算分析该类型高层建筑时，是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算，还是将结构人为地分开进行计算，是结构工程师必须注意的问题。如果多塔间刚度相差较大，就有可能出现即使振型参与系数满足要求，但是对某一座塔楼的地震力计算误差仍然有可能较大，从而便结构出现不安全的隐患。
4.5非结构构件的计算与设计。在高层建筑中，往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。对这部分内容，尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大。因此，必须严格按照新规范中增加的非结构构件的计算处理措施进行设计。
5 结束语
总之，钢筋混凝土高层结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，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因素。
参考文献：
[1] 叶献国.建筑结构弹塑性地震反应中的能量表达及应用[J].合肥工业大学学报，2008，10(5):51-53.
[2] 蒋鲁蓉.钢筋混凝土框架结构设计有关问题的初步探讨[J].山西建筑，2011.(01).
第6篇：混凝土的结构设计范文
对于体育场馆类项目，一般是采用钢网架屋面+混凝土框架柱。由于PKPM中不能建立网架构件，传统的此类项目的设计均是采用钢梁去模拟网架，这种方法的缺点是不能考虑网架与混凝土框架结构的整体受力，特别是由于网架的平面内刚度无限大，而用钢梁代替网架的话，这种屋面平面内刚度几乎等于零，因此这种计算方法与实际存在的结构受力情况完全不一致，特别是支撑网架的混凝土柱，其受力性能与实际的情况存在更大的差别，这给工程带来了很大的隐患。因此找到采用与实际结构一致的计算方法就显得尤为必要，幸运的是，好多科研单位推出了这种混凝土框架柱+网架屋面结构体系的整体计算软件，像中国建筑科学研究院的PKPM系列的SpasCAD、盈建科YJK、Midas-building、SAP2000等，这些软件均可以按照实际结构建立相应的模型，进行整体分析计算。为了简单起见，本文采用PKPM系列的SpasCAD程序，通过一个具体的工程实例来详细说明如何设计此类项目以及设计这类项目的关键注意点。
1、工程概况
射阳中学体育馆，工程面积6000平方米，两层，一层为自行车停车场，二层为篮球场，一层层高4.5米，二层层高11米，一层至二层处有一个室外楼梯，另外还有其它楼梯，柱网布置不规则，屋顶采用钢网架。地震设防烈度7°，场地类别III类，地震加速度0.15g，设计地震分组第三组。建筑的平面和剖面如图1和2所示：
图1 建筑二层平面图
图2 建筑剖面图
2、模型建立：
从图1 可以看出，左侧有两个楼梯从一层走向二层，右下部位有一个楼梯从一层走向二层，而且还有圆弧形梁，因此柱的布置不规则。为此我们在PM中将这些楼梯按照实际情况输入，通过改变梁两端的标高、节点高、设置层间梁等方法，在PM中建立结构模型。在建好混凝土框架部分的模型后，将PM输入的混凝土框架模型导入到SpasCAD中，在SpasCAD模块中选择快速建模菜单，按照区隔输入网架参数，从而自动形成网架模型，利用选择集，将网架模型按照对齐的原则平移到框架柱顶，由于本工程柱网布置不规则，所以由数据文件自动形成的网架需要做局部修改，将柱顶附近同时又不在柱上的节点移动到柱顶节点，这样便形成了整体结构模型，如图3所示：
图3 整体空间模型
3、计算分析
整体空间模型建立后，我们设置相应的参数，进行整体分析，本工程由于是钢网架屋面，柱高有11米多，而且仅是周边设柱，因此柱的安全受力就成为结构设计的关键，我们将这些柱均做800x800。由于有混凝土室外大楼梯，这些梯板是斜板，在计算时，将这些斜板均设置为弹性楼板，同时楼梯斜梁和斜板相当于支撑，对整体结构的刚度和变形有着重要的影响，因此设置弹性板后更加真实的评价这些斜向构件的实际刚度对整体结构的影响。
经过结构计算后，查看构件的计算配筋，通过多次调整，选择安全可靠的梁柱截面，查看最后的结构在各种振型下的振动图。
其三个振型的结果数据如下所示：
周期 1 及振型方向角: 0.748 103.8 Y
周期 2 及振型方向角: 0.689 13.8 X
周期 3 及振型方向角: 0.509 90.0 TORSION
从三个振动图可以看出，第一和第二振动均为平动，第三振型为转动，且根据三个振型的周期看出，第一和第二振型均是Y和X方向的纯平动，而第三振型是纯转动，说明结构布置是合理的，同时我们发现这三个振动图有一个特点就是网架的变形很小，几乎可以忽略不计，说明网架具有很大的平面内刚度，可以协调各个柱的变形，这与以前的用钢梁来代替网架这种简化计算是完全不同的，真实的反映了柱的地震响应，这样可以对柱进行针对性的设计和采取加强措施。同时从振型图中也可以看出，楼梯斜梁也跟着整体结构一起变形，说明楼梯作为支撑构件参与结构的整体振动，因此在设计时，我们还是要把楼梯构件按照实际在模型中建进去，这样才能真实的反映结构的实际受力状态。
我们对室外大楼梯的梯板按照弹性板进行分析计算，通过计算发现楼梯斜板均存在应力集中，且应力的分布很不规则，有的地方是拉应力，有的地方是压应力，非常没有规律，因此本楼梯板配筋时必须按照实际的应力，由软件自动配筋并按照构造加强而不是在PM里面按照平面结构给出的板的配筋。
由于这种结构比较复杂，柱高11米，上面支撑大跨度钢网架，下面为普通的混凝土框架结构，中间的柱在二层以上基本都抽掉了，导致竖向极不规则，根据建筑抗震设计规范的要求，我们有必要对整体结构进行整体性能分析，以评估其中旱遇地震作用下的受力性能。为了详细研究这种结构在旱震下的反应情况，我们采用push-over进行推覆分析，在推覆分析中，根据建筑抗震设计规范，地震设计分组第三组，场地类别III类，其特征周期为0.65s，我们选择两条人工地震波和一条天然波。
由于支撑网架的柱仅为周边柱，且由于柱的高度较高，因此其侧向刚度较小，我们在进行计算时，要考虑二阶效应，即P-delta效应，以考虑大变形对柱弯矩的影响。
本文中混凝土的弹塑性本构模型采用三折线模型，把这些参数都输好后进行计算，观察结构塑性铰出现的先后次序，如图4所示，从图中可以看出，支撑网架的柱底基本都出现了塑性铰，可见一旦地震来临，这些柱底弯矩很快达到其极限承载力而导致柱底屈服形成塑性铰。下面的设计将对这些柱进行单独的研究和分析。
图4 塑性铰分布图
基于性能设计的pushover推覆分析结果曲线如图5所示，从曲线中我们可以看出本工程在旱遇地震作用下的最大层间位移角为1/110，满足规范1/50的要求，说明本工程满足建筑抗震设计规范第三水准的要求，即大震不倒的性能目标要求。
图5 pushover推覆分析的性能曲线
4、结构设计
从前文的弹性静力分析和常遇地震下的结构弹性分析看出，本工程的混凝土柱受力比较复杂，其在常遇地震作用下如同一个悬臂柱在摇摆。同时经过对整个结构进行push-over推覆分析，我们看到，最早的塑性铰出现在支撑网架柱的底端，而且最后这些柱底均出现了塑性铰，说明在旱遇地震作用下，这些柱均达到屈服状态，因此对这些柱必须进行详细的设计。为了给这些框架柱提供强大的变形耗能能力，防止其过早的屈服，我们在设计时，将柱的配筋按照实际计算结果做进一步的放大，同时对柱的箍筋进行加强，箍筋全长加密，配ø10@100，确保大震不倒。室外大楼梯的混凝土斜梁，作为整体结构的侧向支撑，在旱遇地震作用下，吸收了大量的地震力，所以也要加强，纵向钢筋比计算值放大，箍筋全长加密，以抵抗其变形的能力，其混凝土斜板，板厚做150mm，进行双层双向配筋，配ø10@100，以防止在大震情况下，梯板作为重要的逃生通道，率先破坏从而保证结构的整体安全。
由于本工程的室外楼梯大梁，相当于一个大的斜向支撑，其轴向力较大，因此其基础设计时，必须考虑其轴向拉力的影响，本工程地质较差，为桩基础，该大梁基础设计时，我们采用斜向桩，分别按照抗压和抗拔设计，取最不利的情况，最后是按照抗拔桩进行设计。
5、结论与建议
（1）体育场馆一般为混凝土柱+钢网架结构形式，我们计算时要将混凝土框架和钢网架作为一个整体建到模型中进行整体计算和分析，这样可以真实的反映结构的实际受力情况和地震反应情况。
（2) 体育场馆作为上部大空间，下面普通混凝土框架，其竖向极不规则，因此为了满足抗震规范的第三水准要求即大震不倒，必须对整体结构进行性能分析，通过pushover推覆分析来找到支撑网架的混凝土大柱在旱遇地震作用下的最大层间位移，必须确保其满足不大于1/50。同时对这些柱加强配筋，特别是箍筋，要通长加密，增加其旱遇地震下的变形能力和耗能能力。
第7篇：混凝土的结构设计范文
关键词：钢筋混凝土；多层框架；结构设计；思考
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
随着建筑造型和建筑功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，在节后设计中所遇到的各种难题也是日益增多，而作为一个结构设计者需要在遵循各种规范的前提下大胆灵活的解决一些结构方案上的难点重点并在工作中不断的总结和完善。
1 设计构造方面的问题
1.1 框架节点核芯区箍筋配置应满足要求对于规范中规定的框架柱箍筋加密区的箍筋最小体积配箍率的要求，绝大部分设计人员都能给予足够的重视，但对于《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中规定的“一、二、三级框架节点核芯区配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08且体积配箍率分别不宜小于0.6％、0.5％，0.4％。”设计中经常被忽视，尤其是柱轴压比不大时，常常不满足要求。这一规定是保证节点核芯区延性的重要构造措施，应严格遵守。
1.2 底层框架柱箍筋加密区范围应满足要求建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）中规定：“底层柱，柱根处箍筋加密区范围为不小于柱净高的1/3”这是新增加的要求，设计中应重点说明
1.3 框架梁的纵向配筋率应注意《建筑抗震设计规范》（GB50011一2001）中规定：“当框架梁梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2%时，梁箍筋最小直径的数值应比表6.3.3中规定的数值增大2mm.”在目前设计中，这一规定常被忽视，造成梁端延性不足。
1.4 框架梁上部纵筋端部水平锚固长度应满足要求《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）中规定：“框架端节点处，当框架梁上都纵筋水平直线段锚固长度不足时，应伸至柱外边并向下弯折，弯折前的水平投影长度不应小于0.4LaE.”当框架柱截面尺寸小于400×400mm时，应注意梁上部纵筋直径的选择，否则这一项要求不容易得到保证。
2 结构的抗震等级
在工程设计中，多数房屋建筑按其抗震设防分类属于丙类建筑，如民用住宅、办公楼及一般工业建筑等等，其抗震等级可根据烈度、结构类型和房屋的高度按《抗震规范》表6.1.2确定。而电讯、交通、能源、消防和医疗等类建筑以及大型体育场馆、大型零售商场等公共建筑，首先，应当根据《建筑抗震设防分标准》（GB50223-95）确定其中哪些建筑属于乙类建筑（可能还有甲类建筑，本文不涉及）。乙、丙类建筑，地震作用均按本地区抗震设防烈度计算。对于乙类建筑，一般情况下，当抗震设防烈度为6～8度时，抗震措施应符合本地区抗震设防列度提高一度的要求。所谓抗震措施，在这里主要体现为按本地区设防烈度提高一度由《抗震规范》表6.1.2确定其抗震等级。例如，位于8度地震区（如北京）的乙类建筑，应按9度由《抗震规范》表6.1.2确定其抗震等级为一级；当8度乙类建筑的高度过表6.1.2规定的范围时，还应经专门研究，采取比一级抗震等级更有效的抗震措施。如北京某大型零售商场和某三级医院的门诊楼本属乙类建筑，但设计人员错当成丙类建筑来设计，使建筑物的抗震能力为降低，不得不对设计计算做重大修改。
3 地震力的振型组合数
地震力的振型组合数，对高层建筑，当不考扭转耦联计算时，至少应取3；当振型数多于3时，宜取3的倍数，但不应多于层数；当房屋层数≤2时，振型数可取层数。对于不规则的结构，当考虑扭转耦联时，对高层建筑，振型数应取≥9；结构层数较多或结构刚度突变较大，振型数应多取，如结构有转换层、顶部有小塔楼、多塔结构等，振型数应取≥12或更多，但不能多于房屋层数的3倍；只有当定义弹性楼板，且采用总刚分析，必要时，振型数才可以取的更多。《抗震规范》指出，合适的振型个数一般可以取振型参与质量达到总质量的90％所需的振型数。SATWE等电算程序已有这种功能，可以很方便地输出这种参与质量的比值。有些设计人员不大重视电算程序使用手册的应用，选取振型数时比较随意，这是应当改进。此外，由耦联计算的地震剪力通常小于非耦联计算，仅当结构存在明显示扭转时才采用耦联计算，但在必要时应补充非耦联计算。
4 结构周期折减系数
框架结构及框架——抗震墙等结构，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，算出的地震剪力偏小，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，但对框架结构的计算周期不折减或折减系数取得过大都是不妥当的。对框架结构，采用砌体填充墙时，周期折减系数可取0.6～0.7；砌体填充墙较少或采用轻质砌块时，可取0.7～0.8；完全采用轻质墙体板材时，可取0.9。只有无墙的纯框架，计算周期才可以不折减。
5 框架梁、柱箍筋间距
《抗震规范》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做了了明确规定。根据这些规定，工程习惯上常取梁、柱箍筋加密区最大间距为100mm，非加密区箍筋最大间距为200mm。电算程序总信息中通常也内定梁、柱箍筋加密区间距为100mm，并以此为依据计算出加密区箍筋面积，由设计人员要据规范确定箍筋直径和肢数。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，非加密区箍筋间距采用200mm会使梁的非加密区配箍不足，因此建议程序内定梁箍筋改为取梁的非加密区间距200mm。这样，既可保证梁非加密区的抗剪承载力，又可适当增加梁端箍筋加密区（箍筋间距为100mm）的抗剪能力，梁的强剪性能更能充分体现。当框架梁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。这也是为什么当梁端纵向受拉钢筋配筋率大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。因此，我们也建议程序内定柱的箍筋间距改为取柱的非加密区的箍筋间距200mm。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。
6 柱部分
6.1 地上为圆柱时，地下部分应改为方柱，方便施工。圆柱纵筋根数最少为8根，箍筋用螺旋箍，并注明端部应有一圈半的水平段。方柱箍筋应使用井字箍，并按规范加密。角柱、楼梯间柱应增大纵筋并全柱高加密箍筋。幼儿园不宜用方柱。
6.2 原则上柱的纵筋宜大直径大间距，但间距不宜大于200。
6.3 柱内埋管，由于梁的纵筋锚入柱内，一般情况下仅在柱的四角才有条件埋设较粗的管。管截面面积占柱截面4%以下时，可不必验算。柱内不得穿暖气管。
6.4 柱断面不宜小于450×450，混凝土不宜小于C25，否则梁纵筋锚入柱内的水平段不容易满足0.45La的要求，不满足时应加横筋；否则在梁柱节点处钢筋太密，混凝土浇筑困难。异型柱结构，梁纵筋一排根数不宜过多，柱端部纵筋不宜过密，否则节点混凝土浇筑困难。当有部分矩形柱部分异型柱时，应注意异型柱的刚度要和矩形柱相接近，不要相差太大。
6.5 柱应尽量采用高强度混凝土来满足轴压比的限制，减小断面尺寸。
6.6 尽量避免短柱，短柱箍筋应全高加密，短柱纵筋不宜过大。
6.7 考虑到竖向地震作用，柱子的轴压比及配筋宜留有余地。
6.8 独立柱上或柱的中部（半层处）有挑梁时，挑梁长度应有限制。
7 结束语
本文针对钢筋混凝土多层框架结构设计中涉及的一些概念性、实际性问题，如:框架计算简图、抗震等级的确定，短柱设计，周期折减等,依据现行规范，运用设计理论并结合实际经验提出了相应的解决措施。
参考文献:
[1] 谢闯.浅述多层框架民用建筑结构设计常见的问题[J].山西建筑,2012,（11）.
第8篇：混凝土的结构设计范文
关键词：混凝土；裂缝；成因；对策
混凝土自诞生之起就在工程建设领域占有重要的地位，有关混凝土的理论和技术也非常成熟，但是混凝土结构裂缝问题现在仍然是一个广泛出现且不宜解决的问题，在施工实践中经常遇到各种各样的裂缝，严重的已经影响了结构安全和正常使用。混凝土结构裂缝产生的形式和种类很多，要从根本解决混凝土的裂缝问题，还是需要从混凝土裂缝的形成原因入手。正确判断和分析混凝土裂缝的成因是有效控制和减少混凝土裂缝产生的最有效的途径。
一、工程中常见裂缝及成因
1、与结构设计及受力荷载有关
超过设计荷载范围或设计未考虑到的作用；地震、台风作用等；构件断面尺寸不足、钢筋用量不足、配置位置不当；结构物的沉降差异；次应力作用；对温度应力和混凝土收缩应力估计不足。
2、与使用及环境条件有关
环境温度、湿度的变化；结构构件各区域温度的变化；冻融、冻胀；内部钢筋锈蚀；火灾或表明遭受高温；酸、碱、盐类的化学作用；冲击、振动影响、使用中短期或长期超载。
3、与材料性质和配合比有关
水泥非正常凝结（受潮水泥、水泥温度过高）；水泥非正常膨胀（游离CaO、游离MgO、含碱量过高）；水泥的水化热；骨料含量过大、骨料级配不良、使用了碱活性骨料或风化岩石、混凝土收缩、混凝土配合比不当（水泥用量大、用水量大、水胶比大、砂率大等）；选用的水泥、外加剂、掺合料不当或匹配不当；外加剂、硅灰等掺合料量过大。
二、防治措施
1、严格控制设计
（1）从我国现行《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）的裂缝最大宽度计算公式（8.1.2-1～4）可以看出，对受力引起的裂缝控制手段，最重要的是减小钢筋的拉应力或增大配筋面积。而采用直径较小且具有高粘结性能的钢筋也有利于裂缝控制。具有较高抗拉强度的混凝土构件其抗裂性能也较高。钢筋配置间距过大也会增大裂缝最大宽度。
（2）注意构造钢筋的直径和数量的选择，同时注意改进防裂钢筋的构造，对预埋管线、预留孔洞等做好防裂构造措施。
（3）把握好设计中的‘抗’与‘放’的原则。
所谓‘抗’就是处于约束状态下的结构，没有足够的变形余地时，为防止裂缝所采取的有力措施，而所谓‘放’就是结构完全处于自由变形无约束状态下，有足够变形余地时所采取的措施。设计不仅要考虑承载力问题，更重要的是考虑变形作用问题（温度变化、收缩作用及地基变形问题）施工期间所受的温差和湿差最大，可以采用“先放后抗”的设计原则。根据建筑的平面布置，减少约束度，如岩石基础或老混凝土基础应设置滑动层，任何柔性防水层都可兼作滑动层，合理的设置后浇带。或者是采用“抗放兼施的”以抗为主的措施，采取“跳仓法”。
（4）积极采用补偿收缩混凝土技术。
在常见的混凝土裂缝中，有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝，可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩。大面积混凝土中可掺纤维
2、严格控制混凝土材料的选用
水泥应先用水化热较低的水泥，严禁使用安全性不合格的水泥。粗骨料宜选用表面粗糙，质地坚硬的石料。级配良好，空隙率小，无碱性反应，有害物质及粘土含量不超规定。细骨料宜用颗粒较粗，空隙较小，含泥量较低的中沙。外掺料宜采用减水剂等外加剂，以改善混凝土工作性能，降低用水量，减小收缩。
3、科学控制混凝土的配料
配合比的设计，应采用低水灰比，低用水量，以减少混凝土的收缩。严禁随意增加水泥用量。配制混凝土时计量应准确，要严格控制水灰比和水泥用量，搅拌要均匀，离析的混凝土必须重新搅拌均匀后，方可浇灌。
4、严格控制钢筋的配置
钢筋的配置要严格按图纸要求施工。钢筋的品种、规格、数量的改变、代用必须考虑对构件抗裂性能的影响，并经过按要求的报批。钢筋配置的位置要正确，符合图纸要求，保护层过大或过小，都可能导致混凝土开裂、裂缝；钢筋间距过大，容易引起钢筋之间的混凝土开裂。
5、严格控制混凝土浇筑工艺
（1）做好混凝土浇捣工作。混凝土现场浇捣时，振捣捧要要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除泌水和气泡。
（2）注意混凝土的早期养护。混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果：一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩；另一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。混凝土浇捣成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。
（3）严禁现浇板上过早上人、堆料、施荷加载。因混凝土浇筑后要有一个硬化过程，才会有强度；在这个过程中，应对混凝土加以保养，不能对混凝土施加任何外力。如果在混凝土尚未有一定强度的情况下，在其上面集中堆放建筑材料或支模立撑，这样带给现浇板的不是强度，而是更多的裂缝。因此，必须做到在混凝土强度达1.2N/mm2以后，才允许在其上踩踏或安装模板及支架。
（4）严格控制板面负筋保护层厚度。现浇板负筋按设计要求都放在板上面，有梁通过或隔断时一般放置在梁钢筋上面或与梁钢筋绑扎在一起。钢筋绑扎施工，必须采取有效的措施固定负筋的位置，确保负筋在混凝土浇筑过程中不移位，不下沉，从而有效控制负筋保护层的厚度，不使板负筋保护层过厚而产生裂缝。
（5）严格控制好砂、石粒径及含泥量。现浇板应选用中粗砂，粒径在0.25-0.5mm之间的石子，砂石含泥量均不得超过1%。如砂、石粒径过细过小，含泥量过大，都会降低混凝土强度，最终会使混凝土产生裂缝。
6、科学管理
（1）应当确定科学的控制裂缝标准，合理的选择施工进度，避免在混凝土施工中过分抢工期。
（2）监督混凝土施工中制定的各项技术措施，严格执行。
（3）注意施工的季节、环境的温度湿度及气象变化，严格控制现场塌落度、防风、尽可能在较低温度环境中开盘浇筑。暴雨中不能浇灌混凝土。
总之，混凝土产生裂缝在工程实践中出现的非常多，也是建筑质量通病之一，而且裂缝一旦产生，处理起来费工费料，效果还不一定好。因此，对混凝土的裂缝应立足于“防”，根据裂缝产生的原因，采取相应的对策，从原材料的选用，配合比的设计，到混凝土的生产、运输、养护，一直到使用，都要考虑裂缝问题，把裂缝控制在国家规范和设计要求的范围之内，相信混凝土裂缝问题将会逐渐得以圆满地解决。
参考文献：
[1]高红霞，倪修全.浅谈混凝土结构裂缝预防方法[J].四川建筑，2008，31（12）：57～58.
[2]冯开红，范庆斌，梁战锁.工业建筑混凝土结构裂缝原因分析及预防措施[J].冶金标准化与质量，2010，40（6）：45-46.
第9篇：混凝土的结构设计范文
【关键词】高层建筑；钢筋混凝土；结构设计
伴随着高层建筑在我国的迅速发展，建筑类型与功能的愈来愈复杂，结构体系的更加多样化，高层建筑结构设计也越来越成为结构工程师设计工作的主要重点和难点之所在。但是目前尚没有对钢筋混凝土结构钢筋细部节点的设计形成一个统一的方法，从而造成在节点钢筋设计时往往会出现配筋率过大、钢筋锚固不够等现象。因此，建筑钢筋结构设计应该结合实际施工的操作困难而进行施工，从而避免涉及不当对结构本身产生的影响。
1、高层建筑钢筋混凝土结构的破坏形式
随着我国建筑科学的迅速发展，高层建筑在地震荷载的作用下，通常会产生以下几种形式的破坏：框架柱的压弯破坏、剪切破坏、弯曲裂缝；框架梁的斜截面破坏、正截面破坏、锚固破坏；板四角的斜裂缝和平行于梁的通长裂缝；因钢筋配置不合理导致框架节点核芯区破坏。现在建筑施工管理不断的规范，虽然施工时对钢筋的材质、钢筋加工质量、钢筋连接质量进行了严格的控制，但是如果施工图纸上没有对框架结构的节点进行详细设计，且没有任何的说明资料，从而造成一些节点的钢筋构造远远不能满足抗震设计的要求，导致钢筋混凝土框梁出现上述各种形式的破坏。因此，必须引起设计单位、施工单位的高度重视，必须对钢筋节点进行详细的设计，确保节点钢筋设置的合理性。
2、钢筋混凝土剪力墙结构
剪力墙结构是框架结构中梁柱由钢筋混凝土板来替代的一种构件（如下图为剪力墙有效翼缘宽度），能够很好地控制结构的水平方向力，并可以承担各种荷载所引起的内力。剪力墙结构现今是多层或高层住宅最为广泛采用的一种结构形式。它的主要作用是抵抗风、地震等的水平荷载和建筑物本身重力的竖向荷载。
3、剪力墙的截面
剪力墙的设计应该遵循：墙强梁弱，即选取连梁截面时，应使连梁先屈服于墙体（如下表为剪力墙截面最小厚度）。规范中还限制了最大剪压比，即跨高比大于2.5的连梁及剪跨比大于2的剪力墙，剪压比不应大于0.2；对跨高比小于2.5的连梁及剪跨比小于2的剪力墙，剪压比不大于0. 15。剪力墙底部加强部位的厚度一，二级不宜小于层高或无支长度的十六分之一且不应小于200mm； 三，四级不宜小于层高或无支长度的二十分之一且不应小于160mm；无端柱或翼墙时，一，二级不宜小于层高或无支长度的十二分之一，三，四级不宜小于层高或无支长度的十六分之一；一字形独立剪力墙底部加强部位不应小于220mm，其他部位不应小于180mm。剪力墙的设计计算是在竖向作用和水平受力条件下进行实际分析，得出内力后，按偏拉或偏压进行斜截面受剪承载力和正截面承载力验算。
4、剪力墙的布置及要求
根据框架剪力墙的特点（如下图所示），设计时应该双向布置剪力墙。“对称、均匀、周边、连续”是建造剪力墙必须遵循的原则，除此之外还应该注意对不同的剪力墙结构有不同的侧重点。下面，我们就来着重讨论以下几个典型的方面。
4.1 一般剪力墙的布置要求
可将长墙的高宽比例大于3，这样设置，可以使墙段成为独立墙肢或联肢墙，分别抵抗侧力，并且让墙段以弯曲变形为主，从而可以避免墙体的剪切破坏。应该根据实际情况如工程的层数、高度、平面布局等恰当的设置剪力墙，并且数量只少不多，恰好为宜，一般满足规范设计要求即可。剪力墙过少，则不能承受各方面的荷载，造成建筑物坍塌，出现危险；剪力墙数目过多，吸收的荷载力量就越大，这样不仅会造成浪费，也使很多剪力墙失去了存在的意义，不能达到设计要求。因此在实际设计中，要整体计算，综合考虑，细化局部，对建筑物进行调整计算，以设计出符合规范及实际情况要求的合格建筑结构。尽量避免墙肢长度突然变化。在沿高度方向上，剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变。门窗洞口宜上下对齐，成列布置，形成明确的墙肢和连梁，这样应力分布比较规则，又与当前普遍应用程序的计算简图较符合，设计计算结果安全可靠。错洞剪力墙和叠合错洞剪力墙的应力分布复杂，计算、构造都比较复杂和困难。因此在一、二和三级剪力墙的底部加强部位不宜采用错洞布置。此外，一、二和三级抗震设计的剪力墙全高都不宜采用叠合错洞墙。
4.2 框架-剪力墙结构剪力墙的布置要求 这种剪力墙的布置的要点是“刚心”与“质心”的统一，剪力墙的位置没有特殊要求，相对可以灵活处理，但须符合规范的具体相关规定。框架剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系；抗震设计时，结构两主轴方向均应布置剪力墙。结构在两主轴方向的刚度和承载力不宜相差过大。剪力墙洞口布置时要注意尽量避免叠合错洞墙和错洞剪力墙，因为这两种剪力墙都是不规则的，会影响剪力墙的抗震效果；布置剪力墙洞口应规则开洞，成排、规律，能够形成明确的连梁，不宜开挖过大，以免减小剪力墙的刚度。剪力墙上洞边距柱内侧即柱端不小于300毫米，即要保证柱作为建筑边缘构件的支撑作用又要约束边缘刚体构件的长度。加强剪力墙中受力大或出现塑性铰的部位。剪力墙要具备足够的延性，才能使塑性铰承受较大的力，适当加强结构，可以提高其抵抗外力破坏的功能。另外，加强部位的范围可根据实际情况适当加宽。对于长度较大的房屋建筑，为避免温度变化引起的温度应力对剪力墙结构的不利影响，不宜在房屋的顶端部位设置剪力墙。设置双向抗侧力的建筑结构形式，并且使剪力墙彼此有翼缘，不仅能有效的提高结构的塑性变形能力，还可以增加剪力墙的刚度。对于一、二级剪力墙结构，规范要求其连梁的高度不宜小于400毫米，且跨高比不宜大于5。这样才能使连梁具有较大的刚度， 就可保证良好的墙体整体性能， 并能增大承受外界及自身荷载能力。为减少地震时外力作用对柱的扭转效应，柱中线与梁中线、墙中线的距离均不宜大于柱宽的1/4，否则应通过加水平腋的方法或者以增加柱内配箍率等方法加以改善、弥补。
4.3一般框支钢筋混凝土剪力墙
部分落地剪力墙墙体宜设计成筒体，这样可以为增加抗侧和抗扭刚度。剪力墙洞口的一般布置原则是不宜在中柱上方设置门洞；宜在落地墙墙体中部设置洞口；框支钢筋混凝土剪力墙的转换梁上一层墙体最好不要设置边门洞；剪力墙的洞口最好上下对齐。抗震设计时，落地剪力墙的水平间距l应符合下述要求：当底部框支层为1～2层时，l不宜大于2b和24m；当底部框支层为3层及3层以上时，l不宜大于1.5b和20m.（b为落地墙之间楼盖的平均宽度）
5、结束语
随着现代建筑科学的迅速发展，高层建筑已经逐渐占据城市建设的主体地位，因此，高层建筑中钢筋结构设计尤为关键。但是目前尚没有对钢筋混凝土结构钢筋细部节点的设计形成一个统一的方法，从而造成在节点钢筋设计时往往会出现配筋率过大、钢筋锚固不够等现象。设计钢筋混凝土剪力墙结构时对不同的剪力墙结构有不同的设计要求。因此，在设计时如何把握好剪力墙的合理性、功能性至关重要。希望本文可以在以后的钢筋混凝土剪力墙设计和建造中能发挥出应有的作用，并且通过人类的不断探索，不断改进剪力墙的结构和设计。
参考文献：
[1]付平位.高层建筑钢筋混凝土的结构设计[J].商业文化（下半月）.2011，（08）.
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