首頁(yè) > 優(yōu)秀范文 > 混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則
時(shí)間：2023-08-29 09:19:10
序論：速發(fā)表網(wǎng)結(jié)合其深厚的文秘經(jīng)驗(yàn)，特別為您篩選了11篇混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計(jì)原則范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料，歡迎隨時(shí)與我們的客服老師聯(lián)系，希望您能從中汲取靈感和知識(shí)！
【 abstract 】 : according to China's present "railway bridge design basic rules" (TB10002.1-2005), and "the railway bridge reinforced concrete and prestressed concrete structure design rules" (TB10002.3-2005) and the concrete structure design rules "(GB50010-2010), such as design specification, to design basic principles, the flexural members, eccentric loading capacity calculation method, component structure requirement, applied in engineering practice, refers for the colleague.
【 key words 】 : concrete structure, Bridges, building structure
中圖分類(lèi)號(hào)：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
一、涵身結(jié)構(gòu)
（1）結(jié)構(gòu)形式：采用平行四邊形結(jié)構(gòu)，單孔為變截面框架，雙孔為變截面連續(xù)框架。
（2）施工方法：按就地灌注法施工。
（3）截面尺寸的設(shè)計(jì)：
a、截面尺寸確定的原則及方法：框架各構(gòu)件截面高度經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較按下述原則確定：
填土高較低的涵節(jié)（高邊墻涵洞填土高較小的兩級(jí)及中、底邊墻涵洞）主要以控制設(shè)計(jì)截面上混凝土σw≤［σb］及主拉應(yīng)力σz≤［σtp-2］為條件進(jìn)行設(shè)計(jì)（［σb］、［σtp-2］分別為混凝土彎曲受壓及偏心受壓時(shí)的壓應(yīng)力與無(wú)箍筋及斜筋時(shí)主拉應(yīng)力的容許值）。
填土高較高的涵節(jié)（高邊墻涵洞填土高較大的兩級(jí)）因頂?shù)装骞Ｃ{起始截面處剪力較大，則按配置箍筋及斜筋設(shè)計(jì)，截面尺寸經(jīng)比選后選定，截面尺寸以2cm為模數(shù)。
b、截面最小尺寸的擬定：考慮施工時(shí)，質(zhì)量易于保證，本圖各孔徑的頂、底板及邊中墻截面最小厚度定為16cm，雙孔涵洞中墻厚度一般與邊墻一致。
（4）加腋：為改善角隅部分的應(yīng)力狀態(tài)，在角隅處設(shè)計(jì)直線形梗脅。
三、結(jié)構(gòu)承受的荷載：
（1）恒載：包括結(jié)構(gòu)自重、填土引起的豎向及水平力、路面鋪裝等。
a、結(jié)構(gòu)自重：鋼筋混凝土容重按25KN/m計(jì)算，加腋部分自重在加腋范圍內(nèi)簡(jiǎn)化為均布荷載。
b、頂板上路基填方的豎向壓力按《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》（TB 10002.1-2005）第4.2.3條規(guī)定計(jì)算：
p=KγH(kPa)
式中γ為填料容重，H為軌底至板頂填土高，K為系數(shù)，本設(shè)計(jì)將該豎向力分成填方重(γH)與附加豎向力((K-1)γH)兩部分考慮,并將前者視為主力,后者視為附加力進(jìn)行組合。
c、路基填方作用于邊墻的水平壓力按《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》（TB 10002.1-2005）第4.2.3條規(guī)定計(jì)算：
e=ξγH1 (kPa)
式中γ為填料容重，H1為軌底至涵洞計(jì)算截面處的填土高，ξ為系數(shù)，系數(shù)采用0.25。
d、填土容重按18KN/m計(jì)算。
（2）活載：中－活載，按《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》（TB 10002.1-2005）第4.3.4條規(guī)定計(jì)算：
a、活載作用于涵洞的豎向壓力：
qh= (kPa)
式中h為軌底以下深度；
b、活載引起的水平壓力：e=ξqh（kpa）
側(cè)壓系數(shù)ξ=0.25，不計(jì)動(dòng)力影響。
c、線數(shù)：根據(jù)填土高視不利情況分別按單、雙線計(jì)算，雙線線間距以5m計(jì)。
d、活載沖擊力：中－活載的動(dòng)力系數(shù)按《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》（TB 10002.1-2005）4.3.5計(jì)算。
e、不計(jì)制動(dòng)（牽引）力及長(zhǎng)軌作用力。
（3）其它荷載：
a、涵內(nèi)水壓力：靜水壓力按主加附設(shè)計(jì)。
b、本設(shè)計(jì)不考慮地震力的影響。
四、結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算：
（1）本圖涵身結(jié)構(gòu)計(jì)算圖式按垂直于線路方向截取單寬1m，計(jì)算跨徑按平行線路方向的框架寬度，計(jì)算邊墻寬度為平行于線路方向墻厚計(jì)算，其軸線為構(gòu)件混凝土截面中心線。
（2）地基反力按直線分布考慮。
（3）結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算采用平面桿系有限單元法，單元設(shè)為等截面直桿，對(duì)于梗脅部分單元?jiǎng)t按其兩桿端有效高度（按1：3的坡線計(jì)算）
以單孔框架為例，控制截面位置如下：
五、截面配筋計(jì)算
（1）截面設(shè)計(jì)按容許應(yīng)力法進(jìn)行?？蚣茼?shù)装灏词軓潣?gòu)件計(jì)算，不考慮軸向力影響，邊墻、中墻按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算。
（2）頂、底板按照受彎構(gòu)件進(jìn)行受力分析，強(qiáng)度按《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10002.3-2005）第5.2.5條各式計(jì)算，
a.混凝土壓應(yīng)力
b.鋼筋的拉應(yīng)力
式中鋼筋彈性模量與混凝土變形模量之比n按其它結(jié)構(gòu)項(xiàng)取值（C35混凝土為10）。HRB335鋼筋容許應(yīng)力按《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10002.3-2005）第5.2.2條取值。
（3）邊墻按照偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行受力分析，強(qiáng)度按《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10002.3-2005）第5.2.6條各式計(jì)算，并按該規(guī)定計(jì)算主拉應(yīng)力。
（4）梗脅范圍截面的剪應(yīng)力計(jì)算按照受彎構(gòu)件變高度梁剪應(yīng)力的計(jì)算方法考慮截面高度變化的影響。按《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10002.3-2005）第5.2.5條計(jì)算。
（5）鋼筋的配置根據(jù)彎距包絡(luò)圖及剪應(yīng)力圖進(jìn)行。當(dāng)構(gòu)件某截面主拉應(yīng)力（主力或主力加附加力組合下）超過(guò)《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10002.3-2005）表5.2.1[σtp-2]值時(shí),則該截面所在的半跨范圍內(nèi)按《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10002.3-2005）第5.3.14條要求設(shè)置開(kāi)口箍筋及斜筋。
以單孔框架為例，彎矩及配筋包絡(luò)圖如下：
（6）梗脅部分斜向鋼筋一般按構(gòu)造布置，但當(dāng)頂板梗脅下緣受拉時(shí)，則據(jù)其最不利豎向截面的強(qiáng)度和裂縫寬度的要求設(shè)計(jì)，其配筋率不小于鋼筋混凝土最小配筋率要求。
（7）裂縫寬度計(jì)算按《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10002.3-2005）第5.2.8條進(jìn)行，其容許值為主力時(shí)［δf］=0.20mm，為主＋附時(shí)，［δf］=0.24mm。
（8）設(shè)計(jì)涵節(jié)長(zhǎng)度順涵軸方向3～5m，縱向輔助鋼筋間距一般為20cm設(shè)置，在鈍角處頂板頂面及底板底面設(shè)加強(qiáng)鋼筋，加強(qiáng)范圍約為跨長(zhǎng)的1/5。出入口涵節(jié)按涵身一致配筋，其長(zhǎng)度在斜交角35度及以下用2.5m，在斜交角35度以上采用3.0m。涵節(jié)端面邊墻仍采用斜面。
（9）鋼筋布置，鋼筋骨架沿涵軸每1/cosα米配置8或10排，鋼筋保護(hù)層厚度由結(jié)構(gòu)所處環(huán)境，按《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10005-2010）確定，縱向鋼筋構(gòu)造布置。
六、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
1、若采用頂進(jìn)法施工，縱向鋼筋配筋率不小于3%，并應(yīng)檢算頂進(jìn)部位局部應(yīng)力，邊、中墻根剪應(yīng)力等，且在底板前后端做局部加強(qiáng)設(shè)計(jì)。
2、對(duì)于雙線或多線路基下涵洞，其線路下涵節(jié)長(zhǎng)度宜設(shè)計(jì)為5m，沉落縫宜布置在線間中央附近，以免由單獨(dú)一節(jié)涵身承受活載橫向分布線重疊部分的力。
3、同一涵節(jié)應(yīng)避免設(shè)在軟硬相差甚大的兩種地基上。
參考文獻(xiàn)
1、《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》TB 10002.1-2005
2、《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》TB 10002.3-2005
關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)規(guī)范；教學(xué)內(nèi)容
中圖分類(lèi)號(hào)：G423.04 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：
10052909（2013）04005504
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)從19世紀(jì)中葉開(kāi)始采用以來(lái)，發(fā)展極為迅速。特別是近20年來(lái)，隨著高強(qiáng)度鋼筋、高強(qiáng)度高性能混凝土（強(qiáng)度達(dá)到100 N/mm2）以及高性能外加劑和混合材料的研制使用，高強(qiáng)高性能混凝土的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍也在拓展，已從工業(yè)與民用建筑、交通設(shè)施、水利水電建筑和基礎(chǔ)工程擴(kuò)大到近海工程、海底建筑、地下建筑、核電站安全殼等領(lǐng)域，甚至已開(kāi)始構(gòu)思和實(shí)驗(yàn)用于月面建筑。隨著輕質(zhì)高強(qiáng)度材料的使用，在大跨度、高層建筑中的混凝土結(jié)構(gòu)將越來(lái)越多[1]。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是土木、水利類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要技術(shù)基礎(chǔ)課程。學(xué)習(xí)該課程的主要目的是，掌握鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)算的基本理論和構(gòu)造知識(shí)，為學(xué)習(xí)有關(guān)專(zhuān)業(yè)課程和從事鋼筋混凝土建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打下牢固的基礎(chǔ)[2]。《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)范》）是對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等工作的基本理論、技能和方法的規(guī)范要求。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程應(yīng)對(duì)《規(guī)范》作全面準(zhǔn)確的講解，根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件的發(fā)展，《規(guī)范》也會(huì)經(jīng)常被修訂和調(diào)整。因此，要學(xué)好這門(mén)課程，必須緊密結(jié)合《規(guī)范》內(nèi)容，了解《規(guī)范》修訂的背景和原則，掌握修訂、增加的內(nèi)容，才能在以后的工作中更好地執(zhí)行。2011年7月最新的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）開(kāi)始執(zhí)行。本文通過(guò)新舊《規(guī)范》的對(duì)比分析，準(zhǔn)確把握《規(guī)范》的修訂背景和原則，詳細(xì)列舉對(duì)課程學(xué)習(xí)和工程設(shè)計(jì)有重要影響和需要調(diào)整的教學(xué)內(nèi)容，對(duì)準(zhǔn)確理解和貫徹《規(guī)范》要求具有一定的指導(dǎo)意義。
一、2010版《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》修訂背景及原則
為落實(shí)“以人為本，安全第一”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則以及“節(jié)能、降耗、減排、環(huán)?！钡幕緡?guó)策，實(shí)現(xiàn)資源、能源的可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)過(guò)4年修訂，《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50010-2010） [3]
于2011年7月開(kāi)始執(zhí)行。本次《規(guī)范》的修訂主要有以下背景值得關(guān)注：（1）中國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展時(shí)期，基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模宏大，混凝土結(jié)構(gòu)在建筑業(yè)中所占比重極大；（2）混凝土結(jié)構(gòu)需要消耗大量的鋼筋和水泥，而這些材料會(huì)大量消耗資源和能源，并引起環(huán)境污染等問(wèn)題；（3）從“四節(jié)一環(huán)?！钡慕嵌龋仨毐M快解決上述問(wèn)題，而其唯一出路是使用高強(qiáng)—高性能的材料；（4）為提高建筑的安全性和防災(zāi)能力，根據(jù)“以人為本”的原則，擬提高結(jié)構(gòu)的安全度設(shè)置水平及抗災(zāi)能力；（5）為保證可持續(xù)發(fā)展，需要提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性及既有結(jié)構(gòu)的使用率。2010版《規(guī)范》，反映了近年來(lái)混凝土結(jié)構(gòu)的科研成果、技術(shù)發(fā)展以及工程經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)提高了結(jié)構(gòu)的安全水平與抗御災(zāi)害的能力，強(qiáng)化了結(jié)構(gòu)的耐久性，提高了材料的利用效率。
2010版《規(guī)范》修訂的基本原則是“補(bǔ)充，完善，提高，不做大的改動(dòng)”[4]。因此，2010版《規(guī)范》的理論體系和基本框架與上一版保持一致，只是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、材料級(jí)別、設(shè)計(jì)規(guī)定等方面進(jìn)行了補(bǔ)充和調(diào)整。這一點(diǎn)對(duì)學(xué)習(xí)和掌握2010版《規(guī)范》是非常重要的。
二、根據(jù)2010版《規(guī)范》所調(diào)整的課程內(nèi)容
通過(guò)對(duì)比2010版和2002版《規(guī)范》，2010版《規(guī)范》對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本理論有重要影響的主要內(nèi)容有如下六個(gè)方面，需要在教學(xué)中進(jìn)行修訂和調(diào)整。
（1）增強(qiáng)規(guī)范的完整性，從以構(gòu)件計(jì)算為主適當(dāng)擴(kuò)展到整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)方案的重要性，增加“結(jié)構(gòu)防連續(xù)抗倒塌設(shè)計(jì)”的原則。2002版《規(guī)范》偏重截面配筋計(jì)算和構(gòu)件設(shè)計(jì)，而完整的設(shè)計(jì)應(yīng)包括結(jié)構(gòu)方案、內(nèi)力分析、截面計(jì)算、構(gòu)造措施四個(gè)層次，它們對(duì)結(jié)構(gòu)安全的影響是依次遞減的關(guān)系。2010版《規(guī)范》特別增加了“結(jié)構(gòu)方案”一節(jié)，由“構(gòu)件計(jì)算”擴(kuò)展到“結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”。強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)選型、體系組構(gòu)、構(gòu)件布置、均勻規(guī)則、傳力途徑、冗余約束、縫的分割、連接構(gòu)造、方便施工、綜合功能等要求。同時(shí)強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)固性或魯棒性（Robustness）的重要性。該項(xiàng)修訂內(nèi)容對(duì)轉(zhuǎn)變?cè)O(shè)計(jì)理念，即從傳統(tǒng)強(qiáng)調(diào)構(gòu)件設(shè)計(jì)甚至截面設(shè)計(jì)向結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變，起到了重要的推動(dòng)作用。然而由于歷史的原因，過(guò)去的規(guī)范缺少對(duì)這方面內(nèi)容的強(qiáng)調(diào)。
在高等學(xué)校的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中，應(yīng)進(jìn)行這一觀念的教育和灌輸，提高和加強(qiáng)學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)安全的認(rèn)識(shí)。
傳統(tǒng)設(shè)計(jì)只考慮“三正?！保ㄕＴO(shè)計(jì)、正常施工、正常使用）條件下，以構(gòu)件截面鋼筋屈服或混凝土壓碎作為破壞標(biāo)志，實(shí)際上這只是單一構(gòu)件的“強(qiáng)度問(wèn)題”，屬于結(jié)構(gòu)安全的較低層次。近年來(lái)發(fā)生的天災(zāi)（地震、洪水、臺(tái)風(fēng)、冰災(zāi)等）、人禍（爆炸、撞擊、火災(zāi)等）偶然作用引起的構(gòu)件解體、結(jié)構(gòu)傾覆、建筑倒塌等造成巨大的生命、財(cái)產(chǎn)損失，這才是威脅結(jié)構(gòu)安全的最大隱患[4]，應(yīng)引起重視。圖1即為網(wǎng)上流傳的上海某小區(qū)新建住宅樓由于樁基折斷造成整棟樓傾覆的照片。
（2）完善耐久性設(shè)計(jì)，調(diào)整鋼筋保護(hù)層厚度。耐久性設(shè)計(jì)按正常使用極限狀態(tài)控制，表現(xiàn)為：鋼筋混凝土構(gòu)件表面出現(xiàn)銹漬或銹脹裂縫；預(yù)應(yīng)力筋開(kāi)始銹蝕；結(jié)構(gòu)表面混凝土出現(xiàn)可見(jiàn)的耐久性損傷（酥裂、粉化等）。圖2為一銹蝕嚴(yán)重的鋼筋混凝土柱。由于影響混凝土結(jié)構(gòu)材料性能劣化的因素復(fù)雜，規(guī)律不確定性很大，目前一般建筑結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)只能用經(jīng)驗(yàn)性的方法來(lái)解決。2010版《規(guī)范》對(duì)影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的環(huán)境類(lèi)別進(jìn)行了更為詳盡的分類(lèi)。環(huán)境對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響分為：正常環(huán)境、干濕交替、凍融循環(huán)、氯鹽腐蝕四種；
對(duì)應(yīng)此四種影響，2010版《規(guī)范》提出了控制混凝土水膠比、強(qiáng)度等級(jí)、氯離子含量和含堿量的要求，刪去了2002版《規(guī)范》中對(duì)于最小水泥用量的限制，這是由于近年來(lái)膠凝材料及配合比設(shè)計(jì)的不確定性變化太大，故不再作統(tǒng)一要求；耐久性設(shè)計(jì)對(duì)服役期房屋建筑的使用提出要求，即按規(guī)定的功能正常使用，并經(jīng)常維修，定期檢測(cè)，這是保證混凝土結(jié)構(gòu)耐久性及應(yīng)有功能的必要條件。
2010版《規(guī)范》以耐久性要求定義混凝土保護(hù)層，特別是最小保護(hù)層厚度確定原則的重要變化，必須要在教學(xué)中體現(xiàn)和重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。如果仍然按照原規(guī)范、舊教材進(jìn)行授課，將給學(xué)生帶來(lái)錯(cuò)誤的概念。2010版《規(guī)范》規(guī)定最小保護(hù)層厚度是從最外層鋼筋（箍筋、構(gòu)造筋等）計(jì)算，而原《規(guī)范》則是從縱向受力鋼筋計(jì)算，這可以說(shuō)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一次重大變化。
關(guān)于混凝土保護(hù)層厚度的作用，主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：①錨固作用，握裹鋼筋，實(shí)現(xiàn)鋼筋與混凝土的變形協(xié)調(diào)；②保護(hù)作用，保護(hù)鋼筋免遭水、氧氣、酸性物質(zhì)、氯離子等有害物質(zhì)的腐蝕；③耐火作用，延長(zhǎng)鋼筋的耐火時(shí)間。在設(shè)計(jì)中，按錨固、保護(hù)、耐火要求，混凝土保護(hù)層厚度越大越好，但保護(hù)層厚度增大，截面有效高度減小，構(gòu)件的承載力降低，裂縫寬度也將加大，可見(jiàn)這是一對(duì)矛盾。因此，2010版《規(guī)范》根據(jù)環(huán)境類(lèi)別、構(gòu)件類(lèi)型，適當(dāng)提高了混凝土保護(hù)層的最小厚度。環(huán)境分三類(lèi)五檔，構(gòu)件分面（板、墻）、線（梁、柱、斜撐）兩類(lèi)，面構(gòu)件保護(hù)層厚度小，線構(gòu)件保護(hù)層厚度大。
（3）斜截面抗剪承載力計(jì)算公式的調(diào)整。2002版《規(guī)范》的受剪承載力設(shè)計(jì)公式分為集中荷載獨(dú)立梁和一般受彎構(gòu)件兩種情況，較國(guó)外多數(shù)國(guó)家的規(guī)范繁瑣，且兩個(gè)公式在臨近集中荷載為主的情況附近計(jì)算值不協(xié)調(diào)，且有較大差異，見(jiàn)圖3所示的兩條虛線。因此，2010版《規(guī)范》將兩個(gè)公式改為一個(gè)公式。但考慮到中國(guó)的國(guó)情和規(guī)范的設(shè)計(jì)習(xí)慣，且過(guò)去規(guī)范的受剪承載力設(shè)計(jì)公式分兩種情況用于設(shè)計(jì)也是可行的，此次修訂實(shí)質(zhì)上仍保留了受剪承載力計(jì)算的兩種形式，只是在原有受彎構(gòu)件兩個(gè)斜截面承載力計(jì)算公式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改整。具體做法是混凝土項(xiàng)系數(shù)不變，僅對(duì)一般受彎構(gòu)件公式的箍筋項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行了調(diào)整，由125改為10。 這意味著若要保持相同的抗剪承載力，需要增加配箍量。試驗(yàn)研究和調(diào)查對(duì)比都表明，中國(guó)規(guī)范中的抗剪承載力安全度設(shè)置水平偏低。因此，對(duì)影響安全的短板適當(dāng)加長(zhǎng)，可以提高結(jié)構(gòu)的整體安全度水平。
（4）完善受壓構(gòu)件自身受壓撓曲彎矩增大的二階效應(yīng)（P-（）的計(jì)算方法。2010版《規(guī)范》將原《規(guī)范》的偏心距增大系數(shù)方法（（-ei）改成現(xiàn)在的彎矩增大系數(shù)法（（ns-M），即通過(guò)考慮受壓構(gòu)件端彎矩增大的方法考慮構(gòu)件的撓曲二階效應(yīng)。這種修改對(duì)偏心受壓構(gòu)件的承載力計(jì)算造成較大的影響，并引起配筋的較大變化。考慮二階效應(yīng)的條件是：當(dāng)偏心受壓構(gòu)件兩端彎矩比及軸壓比都不大于0.9，且其長(zhǎng)細(xì)比也不大時(shí)，構(gòu)件的自身?yè)锨豢赡芎艽螅梢圆豢紤]自身?yè)锨A效應(yīng)，否則就應(yīng)考慮二階效應(yīng)產(chǎn)生附加彎矩的影響，《規(guī)范》對(duì)此作了具體的規(guī)定。因此，2010版《規(guī)范》關(guān)于受壓構(gòu)件承載力計(jì)算的內(nèi)容，必須進(jìn)行全面調(diào)整，原《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》教材中關(guān)于偏心受壓構(gòu)件的內(nèi)容以及例題和習(xí)題都需要重新編寫(xiě)。
（5）2010版《規(guī)范》強(qiáng)調(diào)應(yīng)用高強(qiáng)材料。這種材料能夠顯著提高構(gòu)件的承載力，但會(huì)對(duì)正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算帶來(lái)一些問(wèn)題。比如受彎構(gòu)件撓度的增加，混凝土裂縫寬度的加大，甚至?xí)兂山Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素，成為高強(qiáng)鋼筋應(yīng)用的最大障礙。因此，裂縫寬度的驗(yàn)算是本次修訂的重點(diǎn)和必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的分析對(duì)比，以及對(duì)采用400 MPa、500 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼筋配筋構(gòu)件的系統(tǒng)試驗(yàn)研究，2010版《規(guī)范》修訂采用了以準(zhǔn)永久組合降低荷載效應(yīng)和修改計(jì)算公式調(diào)整系數(shù)取值的兩條途徑解決上述問(wèn)題。對(duì)裂縫控制等級(jí)為三級(jí)的鋼筋混凝土構(gòu)件，選荷載的準(zhǔn)永久組合進(jìn)行裂縫寬度和撓度驗(yàn)算，而預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件未變。裂縫寬度計(jì)算公式也進(jìn)行了調(diào)整，鋼筋混凝土受彎和偏心受壓構(gòu)件的構(gòu)件受力特征系數(shù)由2.1調(diào)整為1.9。
（6）根據(jù)節(jié)材、減耗及性能的要求，2010版《規(guī)范》淘汰了低強(qiáng)鋼筋，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用高強(qiáng)、高性能鋼筋。并根據(jù)混凝土構(gòu)件對(duì)受力的性能要求，說(shuō)明了各種牌號(hào)鋼筋的用途。根據(jù)國(guó)家的技術(shù)政策，增加500 MPa級(jí)鋼筋的使用；推薦
400 MPa、500 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼筋作為受力的主導(dǎo)鋼筋；限制并準(zhǔn)備淘汰335 MPa級(jí)鋼筋；淘汰低強(qiáng)的235 MPa級(jí)鋼筋，代之以300 MPa級(jí)光圓鋼筋。另外，2010版《規(guī)范》明確規(guī)定，梁、柱縱向受力普通鋼筋應(yīng)采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋，梁、柱縱向鋼筋不能采用HRB335級(jí)鋼筋。因此，教材中大量采用HRB335級(jí)鋼筋的例題和習(xí)題都需要進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和調(diào)整。
三、結(jié)語(yǔ)
針對(duì)2010版《規(guī)范》的修訂內(nèi)容和修訂背景，筆者在教學(xué)中，以2010版《規(guī)范》為指導(dǎo)，重點(diǎn)增加了結(jié)構(gòu)整體性和防連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)、斜截面抗剪承載力計(jì)算公式、受壓構(gòu)件撓曲二階效應(yīng)、裂縫寬度驗(yàn)算調(diào)整和高強(qiáng)材料的推廣等內(nèi)容，以便準(zhǔn)確把握和貫徹2010版《規(guī)范》要求，確保學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
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Analysis on the teaching contents of reinforced concrete structure based on the code for design of concrete structures 2010
WANG Licheng
（School of Civil Engineering， Dalian University of Technology， Dalian 116024， P. R. China）
【摘要】本文闡述了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的重要性，分析了影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素，提出了提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的方法。
關(guān)鍵詞 混凝土結(jié)構(gòu)；耐久性
Durability design of concrete structures
Xie Zhen-ming
(Shenzhen City Comprehensive Transportation Design Institute LtdShenzhenGuangdong518000)
【Abstract】This paper describes the importance of the durability of concrete structure design, analysis of the factors affecting the durability of concrete structure, we proposed a method to improve the durability of concrete structures.
【Key words】Concrete structures;Durability
1. 前言
（1）長(zhǎng)期以來(lái)，人們受混凝土是一種耐久性能良好的建筑料這一認(rèn)識(shí)的影響，忽視了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題，造成了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究的相對(duì)滯后，并為此付出了巨大的代價(jià)。
（2）國(guó)內(nèi)外大量調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，引起混凝土結(jié)構(gòu)耐久性失效的原因存在于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工及維修的各個(gè)環(huán)節(jié)。雖然在許多國(guó)家的設(shè)計(jì)規(guī)范中都明確規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性要求，但是，這一宗旨并沒(méi)有充分地體在具體設(shè)計(jì)條文中，致使在以往的乃至現(xiàn)在的工程設(shè)計(jì)中普遍存在重視強(qiáng)度設(shè)計(jì)而輕視耐久性設(shè)計(jì)的現(xiàn)象。我國(guó)1989年頒布的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》和1985年頒布的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》涉及結(jié)構(gòu)耐久性的內(nèi)容很少，除了一些保證結(jié)構(gòu)耐久性的構(gòu)造措施的一般規(guī)定之外，只對(duì)影響混凝土耐久性的裂縫寬度加以控制。
（3）經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐后，在2004年頒布的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》增加了混凝土耐久性設(shè)計(jì)的內(nèi)容，特別是《耐久性設(shè)計(jì)與施工指南CCES01》提出了混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)不同設(shè)計(jì)年限及相應(yīng)的極限狀態(tài)和不同的環(huán)境進(jìn)行類(lèi)別及其作用等級(jí)進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)的概念。明確提出了環(huán)境作用下混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)與施工的基本原則與要求，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念上的重大突破，是工程結(jié)構(gòu)科學(xué)的重大技術(shù)進(jìn)步，對(duì)提高工程質(zhì)量具有指導(dǎo)意義。
2. 影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素
2.1混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是指結(jié)構(gòu)對(duì)氣候作用、化學(xué)侵蝕、物理作用或任何其他破壞過(guò)程的抵抗能力。由于混凝土的缺陷（例如裂隙、孔道、汽泡、孔穴等），環(huán)境中的水及侵蝕性介質(zhì)就可能滲入混凝土內(nèi)部，產(chǎn)生碳化，凍融，銹蝕作用而影響結(jié)構(gòu)的受力性能。并且結(jié)構(gòu)在使用年限內(nèi)還會(huì)受到各種機(jī)械物理?yè)p傷（腐損，撞擊等）及沖刷、溶蝕、生物侵蝕的作用?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性問(wèn)題表現(xiàn)為：混凝土損傷（裂縫、破碎、酥裂、磨損、溶蝕等）；鋼筋的銹蝕，脆化、疲勞、應(yīng)力腐蝕；以及鋼筋與混凝土之間粘結(jié)錨固作用的削弱等三個(gè)方面。從短期效果而言，這些問(wèn)題影響結(jié)構(gòu)的外觀和使用功能；從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，則會(huì)降低結(jié)構(gòu)安全度，成為發(fā)生事故的隱患，影響結(jié)構(gòu)的使用壽命。
2.2影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的因素十分復(fù)雜，主要取決于以下四個(gè)方面：
（1）混凝土材料的自身特性；
（2）混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量；
（3）混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件；
（4）混凝土結(jié)構(gòu)的使用條件和防護(hù)措施。
2.3混凝土材料的自身特性和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量是決定其耐久性的內(nèi)因。混凝土的材料組成，如水灰比、水泥品種和數(shù)量，骨料的種類(lèi)與級(jí)配都直接影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性?；炷恋娜毕荩ɡ缌芽p，氣泡，空穴等）都會(huì)造成水分和侵蝕性物質(zhì)滲入混凝土內(nèi)部，與混凝土發(fā)生物理化學(xué)作用，影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。
2.4混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件和防護(hù)措施，是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的外因。外界環(huán)境因素對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞是環(huán)境因素是對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物理化學(xué)作用的結(jié)果。環(huán)境因素引起的混凝土結(jié)構(gòu)損傷或破壞主要有：
（1）混凝土的碳化：
混凝土的碳化是指混凝土中氫氧化鈣與滲透進(jìn)混凝土中的二氧化碳和其它酸性氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程。一般情況下混凝土呈堿性，在鋼筋表面形成堿性薄膜，保護(hù)鋼筋免遭酸性介質(zhì)的侵蝕，起到了“鈍化”保護(hù)作用。碳化的實(shí)質(zhì)是混凝土的中性化，使混凝土的堿性降低，鈍化膜破壞，在水分和其它有害介質(zhì)侵入的情況下，鋼筋就會(huì)發(fā)生銹蝕。
（2）氯離子的侵蝕：
氯離子對(duì)混凝土的侵蝕是氯離子從外界環(huán)境侵入已硬化的混凝土造成的。海水是氯離子的主要來(lái)源，北方寒冷的冬季向道路、橋面灑鹽化雪除冰都有可能使氯離子滲入混凝土中。氯離子對(duì)混凝土的侵蝕屬于化學(xué)侵蝕，對(duì)結(jié)構(gòu)的危害是多方面的，但最終表現(xiàn)為鋼筋的銹蝕。
（3）堿骨料反應(yīng)：
堿-骨料反應(yīng)一般指水泥的堿和骨料中的活性硅發(fā)生反應(yīng)，生成堿-硅酸鹽凝膠，并吸水產(chǎn)生膨脹壓力，造成混凝土開(kāi)裂。堿-骨料反應(yīng)引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞程度，比其他耐久性破壞發(fā)展更快，后果更為嚴(yán)重。堿-骨料反應(yīng)一旦發(fā)生，很難加以控制，一般不到兩年就會(huì)使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯開(kāi)裂，所以有時(shí)也稱(chēng)堿骨料反應(yīng)是混凝土結(jié)構(gòu)的“癌癥”。
(4) 凍融循環(huán)破壞：
滲入混凝土中的水在低溫下結(jié)冰膨脹，從內(nèi)部破壞混凝土的微觀結(jié)構(gòu)。經(jīng)多次凍融循環(huán)后，損傷積累將使混凝土剝落酥裂，強(qiáng)度降低。
(5) 鋼筋銹蝕：
鋼筋腐蝕是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性和使用壽命的重要因素。混凝土中鋼筋腐蝕的首要條件是混凝土的碳化和脫鈍，只有將覆蓋鋼筋表面的堿性鈍化膜破壞，加之有水分和氧的侵入，才有可能引起鋼筋的腐蝕。鋼筋腐蝕伴有體積膨脹，使混凝土出現(xiàn)沿鋼筋的縱向裂縫，造成鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力破壞，鋼筋截面面積減少，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力降低，變形和裂縫增大等一系列不良后果，并隨著時(shí)間的推移，腐蝕會(huì)逐漸惡化，最終可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的完全破壞。值得注意的是，幾乎所有侵蝕混凝土和鋼筋的作用都需要有水作介質(zhì)。另一方面，幾乎所有的侵蝕作用對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞都與侵蝕作用引起的混凝土膨脹，并都與最終的混凝土開(kāi)裂有關(guān)。而且當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂后，腐蝕速度將大大加快?；炷两Y(jié)構(gòu)的耐久性將進(jìn)一步惡化。在影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的諸多因素中，鋼筋銹蝕危害最大，鋼筋銹蝕與混凝土碳化有關(guān)，混凝土保護(hù)層碳化是鋼筋銹蝕的前提，水分、氧氣的存在是引起鋼筋銹蝕的必要條件。因此，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的根本途徑是增強(qiáng)混凝土密實(shí)度，防止或控制混凝土開(kāi)裂，阻止水分的侵入；加大混凝土保護(hù)層的厚度，防止由于混凝土保護(hù)層碳化引起鋼筋鈍化膜的破壞。
3. 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)原則
3.1混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性取決于混凝土材料的自身特性和結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境，與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)管理密切相關(guān)。綜合國(guó)內(nèi)外研究成果和工程經(jīng)驗(yàn)，一般是從以下三個(gè)方面解決混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性：
（1）采用高耐久性混凝土，增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度，提高混凝土自身抗破損能力；
（2）加強(qiáng)排水和防水層設(shè)計(jì)，改善混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境作用條件；
（3）改進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中包括加大混凝土保護(hù)層厚度；加強(qiáng)構(gòu)造鋼筋，防止控制裂縫發(fā)展；采用具有防腐保護(hù)的鋼筋（例如：體外預(yù)應(yīng)力筋，無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋，環(huán)氧涂層鋼筋等）。
3.2結(jié)構(gòu)混凝土耐久性的基本要求。
（1）提高混凝土自身的耐久性是解決混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的前提和基礎(chǔ)?；炷恋哪途眯灾饕Q于混凝土的材料組成，其中水灰比，水泥用量，強(qiáng)度等級(jí)均對(duì)耐久性有較大影響。2004年頒布的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》在總則中增加耐久性設(shè)計(jì)內(nèi)容，明確規(guī)定了不同使用環(huán)境下，結(jié)構(gòu)混凝土的基本要求，對(duì)影響混凝土耐久性的最大水灰比、最小水泥用量、最低強(qiáng)度等級(jí)、最大氯離子含量和堿含量做出了限制規(guī)定，并規(guī)定應(yīng)根據(jù)所處環(huán)境進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)混凝耐久性的基本要求應(yīng)符表1的要求：
（2）為此，除了選擇級(jí)配良好的集料和精心施工保證混凝土充分搗實(shí)和水泥充分水化外，水灰比是影響混凝土密實(shí)性的最重要的條件。為了保證混凝土有足夠的耐久性，控制最低水泥用量也很重要的，因?yàn)閱挝凰嘤昧枯^高的混凝土，混凝土拌合物比較均勻，可減少混凝土搗實(shí)中出現(xiàn)的局部缺陷?；炷量箖鋈诘哪芰εc其含氣量有密切關(guān)系，因此，有抗凍要求的結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)摻入適量的引氣劑。
3.3加大鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度。
混凝土碳化是鋼筋銹蝕的前提。就一般情況而言，只有保護(hù)層混凝土碳化，鋼筋表層鈍化膜破壞，鋼筋才有可能銹蝕。因此，加大鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度，是保護(hù)鋼筋免于銹蝕，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最重要的措施之一。2004年頒布的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》給出的鋼筋最小混凝土保護(hù)層厚度列于表2。
3.4加強(qiáng)構(gòu)造配筋，防止和控制混凝土裂縫。
混凝土結(jié)構(gòu)的任何損傷與破壞，一般都是首先在混凝土中出現(xiàn)裂縫，裂縫是反映混凝土結(jié)構(gòu)病害的晴雨表。反過(guò)來(lái)，裂縫的存在會(huì)增加混凝土滲透性，提拱了使侵蝕破壞作用逐步升級(jí)，混凝土耐久性不斷下降的渠道。當(dāng)混凝土開(kāi)裂后，侵蝕速度將加大加快，形成導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的進(jìn)一步退化的惡性循環(huán)。因此，防止和控制混凝土的裂縫，對(duì)提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性是十分重要的?？刂苹炷恋牧芽p，除按規(guī)范要求，控制正常使用極限狀態(tài)的工作裂縫以外，更重要的是要采取構(gòu)造措施，控制混凝土施工及使用過(guò)程大量出現(xiàn)的非工作裂縫。2004年頒布的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》突出強(qiáng)調(diào)了加強(qiáng)水平防縮鋼筋和箍筋在控制裂縫中的作用，提高了水平防收縮鋼筋的配筋率和箍筋間距的限制。
3.5提高后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋管道壓漿質(zhì)量的措施。
后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋管道壓漿質(zhì)量是影響預(yù)應(yīng)力混凝土梁耐久性的關(guān)鍵之一。2004年頒布的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，預(yù)應(yīng)力鋼筋管道壓漿所用水泥漿的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于30MPa，其水灰比為0.4～0.5，為減少收縮，可通過(guò)試驗(yàn)摻入適量膨脹劑?！赌途眯栽O(shè)計(jì)與施工CCES01》認(rèn)為，預(yù)應(yīng)力筋的銹蝕會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的突然破壞，事先不易發(fā)現(xiàn)，在耐久性設(shè)計(jì)中必須特別重視，并宜采用多重的防護(hù)手段。對(duì)于可能遭受氯鹽侵蝕的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力筋、錨具、連接器等鋼材組件宜采用環(huán)氧涂層或涂鋅，后張預(yù)應(yīng)力體系的管道必須具有密封性能，不應(yīng)使用金屬的螺旋管，宜采用有良好密封性能的高密度塑料波形管，管道灌漿材料和灌漿方法要事先通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，盡可能降低漿體硬化后形成的氣孔，并采用真空灌。必要時(shí)還可以在灌漿材料中摻入適量的阻銹劑。
3.6加強(qiáng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防水設(shè)計(jì)。
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的防水層具有重要的防護(hù)作用，必須精心設(shè)計(jì)與施工。橋如面鋪裝層應(yīng)采用密實(shí)性較好的C30以上等級(jí)的混凝土，混凝土鋪裝層內(nèi)應(yīng)設(shè)置鋼筋網(wǎng)，防止混凝土開(kāi)裂。采用復(fù)合纖維混凝土和在混凝土中摻入水泥基滲透結(jié)晶材料(賽柏斯)，都能收到較好的防水效果。橋面鋪裝層頂面應(yīng)設(shè)置防水層，特別是連續(xù)梁（或懸臂梁）的負(fù)彎矩段更應(yīng)十分重視防水層設(shè)計(jì)。加強(qiáng)泄水管設(shè)計(jì)，應(yīng)特別注意泄水管周邊的構(gòu)造細(xì)節(jié)處理。加強(qiáng)伸縮縫處的排水設(shè)計(jì)，防止水分從伸縮縫處滲入梁內(nèi)。
4. 結(jié)語(yǔ)
中圖分類(lèi)號(hào)：TU318+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
現(xiàn)代高層建筑出現(xiàn)在19世紀(jì)，1960年以后，建筑材料、結(jié)構(gòu)體系和施工技術(shù)的不斷發(fā)展，進(jìn)入了大量建造50層以上高層建筑的時(shí)代。高層建筑結(jié)構(gòu)的材料主要是鋼筋混凝土和鋼。除了全部采用鋼材的鋼結(jié)構(gòu)和全部采用鋼筋混凝土材料的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外，同時(shí)采用兩種材料做成的混合體結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)在近年來(lái)也得到了廣泛應(yīng)用。但考慮到建設(shè)成本、維護(hù)成本、可模性等因素，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)仍然會(huì)作為高層建筑的主要結(jié)構(gòu)類(lèi)型。
一、高層建筑的特點(diǎn)
何謂高層建筑，其高度測(cè)量起始位置和終止位置在何處，世界上均無(wú)統(tǒng)一規(guī)定。在我國(guó)，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-2010）（下簡(jiǎn)稱(chēng)《高規(guī)》）規(guī)定：10層及10層以上或總高度超過(guò)28m的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其他民用建筑混凝土結(jié)構(gòu)為高層建筑。
相較于低層結(jié)構(gòu)以豎向荷載為控制因素，在高層結(jié)構(gòu)中，水平荷載往往成為了設(shè)計(jì)中的控制因素，建筑物的高度與荷載效應(yīng)的關(guān)系一般為：N=f（H），M=f（H2），=f（H4）。由此可知，隨著高度的增大，位移增大最快，矩次之，軸力再次之。構(gòu)件截面層次的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)層次的剛度和穩(wěn)定性是高層建筑設(shè)計(jì)的核心控制指標(biāo)。
在地震區(qū)，要求高層建筑有良好的抗震性能。在地震作用下結(jié)構(gòu)具有良好的塑性變形能力。具體應(yīng)使高層建筑達(dá)到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的要求。
高層建筑的設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，包括概念設(shè)計(jì)、構(gòu)件設(shè)計(jì)、構(gòu)造措施、維護(hù)保養(yǎng)手段等。如果將其與人做對(duì)比，那么概念設(shè)計(jì)無(wú)疑是高層建筑的DNA，決定了建筑物先天條件；構(gòu)件設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施，類(lèi)似人的后天成長(zhǎng)和學(xué)習(xí)；與人類(lèi)一樣，維護(hù)保養(yǎng)可以使建筑物更長(zhǎng)久更安全地服役。
二、抗震概念設(shè)計(jì)的含義
因其豐富內(nèi)涵，概念設(shè)計(jì)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有相當(dāng)重要的作用，盡管多年以來(lái)在高層建筑結(jié)構(gòu)的教育和培訓(xùn)中受到普遍重視，但當(dāng)前結(jié)構(gòu)工程師對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件的依賴(lài)和面向應(yīng)用的高等教育模式又往往將其淡化了。結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)并非強(qiáng)調(diào)計(jì)算方法和計(jì)算的準(zhǔn)確性，它強(qiáng)調(diào)的是一種抗震設(shè)防理念在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)每一步驟中具有體現(xiàn)，包括方案設(shè)計(jì)階段、初步設(shè)計(jì)階段和施工圖設(shè)計(jì)階段等，它是結(jié)構(gòu)工程師水平的體現(xiàn)。
概念設(shè)計(jì)是根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、震害現(xiàn)象和工程經(jīng)驗(yàn)提煉、總結(jié)出的基本設(shè)計(jì)原則和理念，是一種定性設(shè)計(jì)。
三、概念設(shè)計(jì)的目的和重要作用
在進(jìn)行建筑抗震設(shè)計(jì)時(shí)，原則上應(yīng)滿足二階段三水準(zhǔn)的設(shè)計(jì)原則。第一階段的設(shè)計(jì)，通過(guò)計(jì)算保證強(qiáng)度要求和變形要求。第二階段的設(shè)計(jì)，通過(guò)彈塑性層間側(cè)移驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的彈塑性變形，實(shí)現(xiàn)“大震不倒”的第三水準(zhǔn)抗震設(shè)防要求。我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范主要通過(guò)良好的抗震構(gòu)造措施來(lái)實(shí)現(xiàn)“中震可修”的第二水準(zhǔn)要求。概念設(shè)計(jì)在總體上把握抗震設(shè)計(jì)的基本原則，以滿足抗震設(shè)防要求。概念設(shè)計(jì)的重要性還在于現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)方法存在以下問(wèn)題：（1）地震影響的不確定性；（2）地震作用計(jì)算方法的近似性；（3）結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方法的近似性。
四、抗震概念設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容
《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）（下簡(jiǎn)稱(chēng)《抗規(guī)》）對(duì)抗震概念設(shè)計(jì)作了全面具體的規(guī)定，使概念設(shè)計(jì)更容易理解，也使更多的設(shè)計(jì)人員便于掌握和運(yùn)用概念設(shè)計(jì)。規(guī)范明確了概念設(shè)計(jì)包含的3個(gè)基本內(nèi)容：（1）重視結(jié)構(gòu)的規(guī)則性；（2）選擇合理的結(jié)構(gòu)體系；（3）結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性設(shè)計(jì)。
五、概念設(shè)計(jì)的核心準(zhǔn)則及其保證措施
（一）核心準(zhǔn)則
“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”――防止節(jié)點(diǎn)核心區(qū)破壞先于構(gòu)件；“強(qiáng)柱弱梁”――防止結(jié)構(gòu)塑性鉸先在柱內(nèi)出現(xiàn)，要求柱的抗彎能力高于梁的抗彎能力；“強(qiáng)剪弱彎”――防止構(gòu)件發(fā)生剪切破壞，要求構(gòu)件受剪承載力高于受彎承載力。
（二）保證措施
保證措施有兩個(gè)方面：一是合理選擇確定結(jié)構(gòu)屈服水準(zhǔn)（也可以說(shuō)承載能力）的地震作用。這個(gè)地震作用通常小于或明顯小于設(shè)防烈度地震，但它必須與結(jié)構(gòu)的延性能力相協(xié)調(diào)。二是制定有效的抗震構(gòu)造措施使結(jié)構(gòu)確實(shí)具備所需要的保持豎向承載力條件的非彈性變形能力。這兩個(gè)方面在《高規(guī)》中有詳細(xì)的規(guī)定。如：《高規(guī)》第3.9節(jié)（抗震等級(jí)）的要求，我國(guó)規(guī)范對(duì)鋼筋混凝土延性等級(jí)的劃分以烈度區(qū)為主要依據(jù)，但還要考慮各類(lèi)結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及同一類(lèi)結(jié)構(gòu)中不同組成部分對(duì)延性的不同需求，因此《高規(guī)》建立了“抗震等級(jí)”（即抗震措施的等級(jí)）的概念，并將其劃分為一、二、三、四級(jí)。這樣，只需規(guī)定各抗震等級(jí)對(duì)應(yīng)的內(nèi)力調(diào)整和構(gòu)造措施，所有不同類(lèi)型結(jié)構(gòu)在不同抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)下的對(duì)應(yīng)抗震手段就都清楚了?？傊?，《高規(guī)》中許多條文都是概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容，都與“三強(qiáng)三弱”密切相關(guān)。
六、加強(qiáng)抗震概念設(shè)計(jì)的建議
（1）結(jié)構(gòu)工程師不應(yīng)被設(shè)計(jì)軟件束縛，應(yīng)該對(duì)概念設(shè)計(jì)有清晰認(rèn)識(shí)，通過(guò)概念設(shè)計(jì)使建筑結(jié)構(gòu)更合理；對(duì)《高規(guī)》及《抗規(guī)》應(yīng)加強(qiáng)學(xué)習(xí)理解，對(duì)各條規(guī)范內(nèi)涵應(yīng)注意把握，對(duì)規(guī)范條文的邏輯聯(lián)系應(yīng)加強(qiáng)體會(huì)。在實(shí)踐中，保證對(duì)各條概念設(shè)計(jì)條文的正確執(zhí)行；（2）結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)當(dāng)善于模仿、學(xué)習(xí)、創(chuàng)新，善于從別人的結(jié)構(gòu)方案中獲得新的靈感；（3）建筑師也應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，掌握基本的建筑力學(xué)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念，在方案階段就盡力保證建筑結(jié)構(gòu)布局和造型的美觀合理，并注意與結(jié)構(gòu)工程師配合溝通，避免出現(xiàn)因溝通不暢導(dǎo)致的項(xiàng)目進(jìn)展阻滯。
結(jié)語(yǔ)
高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)遵循如下的流程：方案選擇、概念設(shè)計(jì)荷載水平計(jì)算各種工況下結(jié)構(gòu)內(nèi)力及變形計(jì)算第一次內(nèi)力調(diào)整荷載組合第二次內(nèi)力調(diào)整構(gòu)件設(shè)計(jì)及剛度驗(yàn)算。概念設(shè)計(jì)貫穿了整個(gè)設(shè)計(jì)流程，尤其是在結(jié)構(gòu)選型和布置階段，嚴(yán)格執(zhí)行概念設(shè)計(jì)足以幫助建筑結(jié)構(gòu)擁有良好的先天安全與穩(wěn)定優(yōu)勢(shì)，在后續(xù)構(gòu)件設(shè)計(jì)及剛度驗(yàn)算時(shí)更容易滿足和通過(guò)。概念設(shè)計(jì)也是體現(xiàn)一個(gè)結(jié)構(gòu)工程師水平高低的重要方面。無(wú)論是教學(xué)、科研還是工程實(shí)踐，概念設(shè)計(jì)都應(yīng)該是重點(diǎn)和核心內(nèi)容。
參考文獻(xiàn)
[1] JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].
中圖分類(lèi)號(hào)：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
Abstract: The design principles and requirements of the concrete structure is analyzed, the basic method of design of concrete structures, and from the safety, shock resistance, durability starting structure to clarify the structural optimization measures to promote high-rise buildings of concrete structures Optimal design of improvement.
Keywords: concrete structure; basic design methods; design optimization measures
一、引言
在我國(guó)建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中存在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全系數(shù)差距過(guò)大，設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程中人為的錯(cuò)誤，耐久性設(shè)計(jì)方法存在問(wèn)題，設(shè)計(jì)方法中安全檢測(cè)出現(xiàn)問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題提出以下措施，提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)安全系數(shù)，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的耐久性和材料的耐久性，加強(qiáng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的質(zhì)量監(jiān)管，提高設(shè)計(jì)方法中的安全檢測(cè)，相信通過(guò)我們的努力，會(huì)使問(wèn)題得到解決，提高混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的實(shí)施和應(yīng)用。
二、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則與要求
1.設(shè)計(jì)原則
當(dāng)前時(shí)期，設(shè)計(jì)人員對(duì)高層建筑中的混凝土實(shí)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須遵循適用性、安全性、耐久性以及可靠性幾個(gè)方面的原則，以保證此項(xiàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能均達(dá)到預(yù)計(jì)要求。
2.設(shè)計(jì)要求
1)延展性。高層建筑的結(jié)構(gòu)柔性比低層的樓房要高，一旦遭遇地震等問(wèn)題，會(huì)發(fā)生更大幅度的作用變形，若要避免建筑在地震等作用下發(fā)生倒塌變形等問(wèn)題，就必須在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，使其結(jié)構(gòu)具備足夠的延展性能。
2)側(cè)向力。目前，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形等問(wèn)題，主要受到地震的水平作用力及外部環(huán)境中的風(fēng)力等因素的影響，層數(shù)的不斷增多會(huì)帶動(dòng)水平作用力的持續(xù)加大。所以，在設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，必須要充分地將這些側(cè)向力的影響考慮在內(nèi)。
3) 剛度要求。高層建筑面臨著眾多的水平作用力影響，容易出現(xiàn)較大幅度的側(cè)向位移，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須在保證其具有足夠強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，同時(shí)使其具備合理的剛度及自振頻率，進(jìn)而將樓層水平位移控制于允許范圍。
三、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法
1 完善單元結(jié)構(gòu)的布局設(shè)計(jì)
獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)，是高層建筑中的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容，此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作適合采用簡(jiǎn)單、規(guī)則的平面形式，但平面的整體長(zhǎng)度與突出部分的長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)控制于適宜的范圍，且具備均勻分布的承載力與剛度，同時(shí)，豎向結(jié)構(gòu)適合采取均勻、規(guī)則的形式，以保證建筑的外挑與內(nèi)收問(wèn)題得到有效的控制。要達(dá)到這一目標(biāo)，混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)者，應(yīng)當(dāng)在制定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的階段，便努力地將概念設(shè)計(jì)的理念與知識(shí)作為參考，使建筑的適用性與美觀度等要求在得到滿足的基礎(chǔ)上，通過(guò)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)的平面與豎向布局盡可能地實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、均勻與規(guī)則性，保證其結(jié)構(gòu)剛度與承載力的合理分布，避免建筑獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元出現(xiàn)過(guò)于集中的塑性變形或應(yīng)力。
2 優(yōu)化高強(qiáng)的混凝土與鋼筋使用
高層建筑建設(shè)需要耗費(fèi)較多的混凝土、鋼等材料，若混凝土和鋼的強(qiáng)度過(guò)大，勢(shì)必會(huì)造成建筑材料總造價(jià)的超限，同時(shí)加大其他構(gòu)件的造價(jià)，從而降低建筑建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)高強(qiáng)度的混凝土與鋼筋的使用進(jìn)行合理的優(yōu)化控制。以軟土地基上的高層建筑設(shè)計(jì)為例，該結(jié)構(gòu)地基受到的荷載較高，設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)優(yōu)化高強(qiáng)度的混凝土以及鋼筋的使用，使建筑中各構(gòu)件的截面尺寸得到合理優(yōu)化，從而減輕建筑的結(jié)構(gòu)自重，使建筑的基礎(chǔ)工程建設(shè)難度得到大幅度的削減，降低工程的地基處理工作造價(jià)。再以位于震區(qū)的高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，建筑的自重與地震作用程度成正比例關(guān)系，設(shè)計(jì)人員通過(guò)將高強(qiáng)度的混凝土與鋼筋的使用量減少，可以在減輕其梁、板、墻、柱等構(gòu)件自重的基礎(chǔ)上，降低地震的作用力，進(jìn)而保證建筑結(jié)構(gòu)的安全程度，使建筑的整體安全度得以提升。
3 合理設(shè)計(jì)剪力墻平面結(jié)構(gòu)
建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，還需要充分地重視剪力墻結(jié)構(gòu)的平面布局問(wèn)題，以保證建筑整體結(jié)構(gòu)受力的均勻性，并使建筑在側(cè)向力的影響下出現(xiàn)的位移控制于允許狀態(tài)。具體來(lái)講，剪力墻平面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要為以下幾個(gè)方面:1) 以建筑的各項(xiàng)基本結(jié)構(gòu)功能為依據(jù)，在滿足這些功能的前提下，盡可能地使剪力墻的布置實(shí)現(xiàn)相對(duì)的集中化與均勻化，對(duì)具有較高的恒載或者平面形式變化較大的部位設(shè)計(jì)剪力墻，應(yīng)當(dāng)盡量縮小其間距。2) 以建筑的主軸方向或者是其他方向?yàn)榛鶞?zhǔn)，對(duì)剪力墻進(jìn)行雙向的布置，且墻肢截面適合為具備較小的側(cè)向剛度的簡(jiǎn)單規(guī)則的形式，在設(shè)計(jì)中還要盡量地減少對(duì)短肢剪力墻的使用。
四、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施
1. 提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)安全系數(shù)
在建筑設(shè)計(jì)方法中要提高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全系數(shù)，在設(shè)計(jì)前要先對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)計(jì)劃，緊跟技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)走，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)不要過(guò)大，也不可過(guò)小。要達(dá)到安全的效果，并根據(jù)設(shè)計(jì)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定相應(yīng)的安全系數(shù)。具體來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)人員可以從以下幾個(gè)方面開(kāi)展結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計(jì):1) 設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在保證建筑各項(xiàng)功能的同時(shí)，通過(guò)考慮結(jié)構(gòu)自身的抗震性能及外部人為因素可能造成的結(jié)構(gòu)破壞，有目的地將高層建筑的抗震等級(jí)提升。同時(shí)，還要從整體上，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性與牢固度，避免將磚砌體承重或者裝配式的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于高層的公用屬性較高的建筑中，而要優(yōu)先選取現(xiàn)澆的鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)。2) 設(shè)計(jì)人員要從建筑建設(shè)過(guò)程中及投入應(yīng)用后的各個(gè)方面入手，綜合考慮其荷載變化的狀況，盡可能地將建筑結(jié)構(gòu)的荷載標(biāo)準(zhǔn)值與構(gòu)件承載力設(shè)置出較大的彈性裕度，并且為樓面等部位進(jìn)行額外的增加荷載的設(shè)計(jì)，以保證建筑在各級(jí)的地震與火災(zāi)等災(zāi)害中，都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于自身結(jié)構(gòu)安全的維護(hù)。
2. 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的耐久性和材料的耐久性
在設(shè)計(jì)的方法中要加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)和材料的管理，加強(qiáng)材料的選擇，材料的質(zhì)量一定要過(guò)關(guān)，只有這樣才能保證結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)方法過(guò)關(guān)。使用的材料要經(jīng)過(guò)檢測(cè)方可實(shí)用，結(jié)構(gòu)的混凝土的量一定要到，并且鋼筋及混凝土的質(zhì)量一定要達(dá)標(biāo)，只有這樣才能保證結(jié)構(gòu)耐久性。設(shè)計(jì)中要對(duì)結(jié)構(gòu)的耐久性和材料的耐久性制定相關(guān)的規(guī)程，讓質(zhì)量有規(guī)程保證，切記沒(méi)有規(guī)矩不成方圓。耐久性是設(shè)計(jì)的要求，同樣是質(zhì)量上的要求，要服從大局，讓設(shè)計(jì)方法完美無(wú)缺。
3.加強(qiáng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的質(zhì)量監(jiān)管
在建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中要加強(qiáng)設(shè)計(jì)工程中的質(zhì)量監(jiān)管。政府要投入相關(guān)的精力去完成。在設(shè)計(jì)中政府就應(yīng)宣傳質(zhì)量過(guò)關(guān)的要求，并隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)督，并用相關(guān)的工程質(zhì)量法作為監(jiān)督的背景，投入到相關(guān)的執(zhí)法中。同時(shí)設(shè)計(jì)人員也應(yīng)減少人為的錯(cuò)誤和差錯(cuò)，要以相關(guān)職業(yè)道德和職業(yè)操守為基礎(chǔ)去完成每一次設(shè)計(jì)工作。要加強(qiáng)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的積累，向經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)者學(xué)習(xí)，并加強(qiáng)自我鍛煉。同時(shí)設(shè)計(jì)公司要對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)師進(jìn)行了解，清楚他們擅長(zhǎng)的工作，讓它們?cè)谧约荷瞄L(zhǎng)的領(lǐng)域工作，公司應(yīng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，對(duì)質(zhì)量不合格的人員進(jìn)行懲戒，并對(duì)質(zhì)量合格的優(yōu)秀員工進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)，做到一碗水端平，對(duì)質(zhì)量水平切記不能放寬要求，在相關(guān)的質(zhì)量監(jiān)管中把設(shè)計(jì)方法的高質(zhì)量設(shè)計(jì)更好的應(yīng)用到每一次的設(shè)計(jì)中，做到用質(zhì)量提高實(shí)際生產(chǎn)率，讓質(zhì)量帶動(dòng)設(shè)計(jì)方法。
4.提高設(shè)計(jì)方法的安全檢測(cè)
在設(shè)計(jì)方法中要提高安檢，每一步驟都要經(jīng)過(guò)相應(yīng)的安全檢查，政府也要輔助進(jìn)行安檢。在公司安檢后，政府也要相應(yīng)的進(jìn)行復(fù)查，讓安檢萬(wàn)無(wú)一失不存在任何的問(wèn)題。設(shè)計(jì)方法中的安全檢查是不可缺少的一個(gè)步驟，要加強(qiáng)安全措施，對(duì)不符合安全措施的設(shè)計(jì)要從開(kāi)始就加以杜絕。安檢是設(shè)計(jì)完成不可缺少的一步，也是關(guān)鍵的步驟，要編入設(shè)計(jì)流程。在政府和設(shè)計(jì)者的雙管齊下監(jiān)督下會(huì)讓安全檢測(cè)得到保證，為設(shè)計(jì)方法的正確投入做出貢獻(xiàn)。
五、結(jié)語(yǔ)
建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的不斷優(yōu)化為建筑注入了更多的血液，相信在問(wèn)題的解決中和不斷的探索中，我國(guó)的建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法將得到更高層次的優(yōu)化，讓建筑事業(yè)得到補(bǔ)充和延續(xù)，讓我國(guó)的政治經(jīng)濟(jì)文化事業(yè)在建筑的強(qiáng)化下得到高度發(fā)展，讓設(shè)計(jì)帶動(dòng)建設(shè)，讓建設(shè)帶動(dòng)其他產(chǎn)業(yè)，共同蓬勃發(fā)展
參考文獻(xiàn)
混凝土結(jié)構(gòu)可以就地取材，造價(jià)低，可塑性強(qiáng)，耐久性好，比較適合我國(guó)的國(guó)情。解放以前，舊中國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)落后，沒(méi)有自己的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。沿海和大城市中建造的混凝土結(jié)構(gòu)都是直接引用國(guó)外規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工。隨著我國(guó)大規(guī)?；窘ㄔO(shè)的發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式的轉(zhuǎn)變，各類(lèi)大型復(fù)雜、功能特殊的結(jié)構(gòu)越來(lái)越多，同時(shí)還面臨著既有建筑的結(jié)構(gòu)耐久性、抗災(zāi)性等問(wèn)題。因此規(guī)范將不斷修訂，為修訂規(guī)范而進(jìn)行的試驗(yàn)研究也將持續(xù)進(jìn)行，從而混凝土結(jié)構(gòu)理論也將得到發(fā)展。
1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，從學(xué)術(shù)上講可以有多種，施行百家爭(zhēng)鳴，然而對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)起控制作用的卻是國(guó)家頒布的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)方法。采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。對(duì)承載能力極限狀態(tài)，采用分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)表達(dá)式。材料標(biāo)淮強(qiáng)度采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。其中對(duì)混凝土標(biāo)號(hào)做出了更為明確和科學(xué)的定義，在極限平衡理論的基礎(chǔ)上引進(jìn)了平截面假定，使基本構(gòu)件(彎、拉、壓)的正截面強(qiáng)度計(jì)算模型，建立起有較明確概念的計(jì)算體系。增加了鋼筋混凝土構(gòu)件抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容。其中包括地震作用下構(gòu)件和韋點(diǎn)的截面強(qiáng)度設(shè)計(jì)和保證變形要求的配筋構(gòu)造，以適應(yīng)廣大地震區(qū)建筑的需要。進(jìn)一步完善了構(gòu)造要求，如從耐久性角度調(diào)整了保護(hù)層厚度，從變形角度調(diào)整了最小配筋率，根據(jù)粘結(jié)錨固理論與國(guó)產(chǎn)鋼筋外形，以錨固長(zhǎng)度為基淮，調(diào)整了不同狀態(tài)下的鋼筋錨固、搭接、延伸長(zhǎng)度。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范將為實(shí)現(xiàn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法體系的目標(biāo)完成重要的基礎(chǔ)工作，使我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平提高到一個(gè)新的高度。
2 混凝土結(jié)構(gòu)科研方式的改進(jìn)
首先要提倡研究的原創(chuàng)性科研的精髓在于其原創(chuàng)性，探索未知領(lǐng)域的研究成果必須具有新意。即對(duì)傳統(tǒng)認(rèn)知的突破，甚至否定。不能苛求新的思維盡善盡美，應(yīng)采取寬容態(tài)度允許其逐漸完善。減少無(wú)原創(chuàng)性的重復(fù)研究，更應(yīng)杜絕抄襲行為或各種竊取公有知識(shí)而壟斷專(zhuān)利、標(biāo)準(zhǔn)的不正當(dāng)行為。其次要減少盲目的低水平重復(fù)。目前為解決學(xué)位、職稱(chēng)等功利目的而進(jìn)行的科研及發(fā)表的論文數(shù)量不少，大多是沒(méi)有明確目標(biāo)的，空泛議論或低水平重復(fù)。這類(lèi)研究多憑想象建立不可靠的基本假定。然后進(jìn)行繁瑣的推導(dǎo)，得出似是而非的結(jié)論。既無(wú)理論上的意義又沒(méi)有工程價(jià)值，浪費(fèi)了寶貴的科研資源。再就是加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究，應(yīng)充分意識(shí)到這種現(xiàn)象可能造成的長(zhǎng)期不利影響。應(yīng)重視基礎(chǔ)理論研究，并及時(shí)給予充分的經(jīng)費(fèi)和人力支持。還要提高工程應(yīng)用研究水平、提倡深入淺出的成果表達(dá)、提倡學(xué)術(shù)爭(zhēng)鳴和討論。
3 混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)
混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的研究與應(yīng)用在我國(guó)作為一個(gè)新興的學(xué)科領(lǐng)域得以迅猛發(fā)展僅僅是近十來(lái)年的事?；炷两Y(jié)構(gòu)加固技術(shù)是結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)、評(píng)價(jià)、維修、加固或改造等技術(shù)的總稱(chēng)，包括結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)、結(jié)構(gòu)可靠度評(píng)估技術(shù)和結(jié)構(gòu)加固方法等方面的內(nèi)容。本文將著重研究混凝土結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)方面的問(wèn)題。我國(guó)先后編制適合于混凝土結(jié)構(gòu)加固的相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，這些專(zhuān)業(yè)的加固標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范初步形成了混凝土結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)我國(guó)該領(lǐng)域的發(fā)展和各種最新科研成果的推廣應(yīng)用起到了積極作用?；炷两Y(jié)構(gòu)加固技術(shù)還存在很多問(wèn)題，但是經(jīng)過(guò)十幾年的快速發(fā)展已經(jīng)初步形成了規(guī)模體系，很多混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)經(jīng)過(guò)了大量的深化研究和工程的實(shí)際應(yīng)用，證明了其加固的安全性和使用性?，F(xiàn)階段混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)主要是針對(duì)結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性的加固處理，己經(jīng)比較成熟的提高低強(qiáng)度混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力加固的基本方法主要有增大截面法、粘碳纖維和鋼板法、外包鋼法、置換混凝土加固法等。
4 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全度與規(guī)范
對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的安全度設(shè)置水平，最早源于從事高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)科研和推廣應(yīng)用工作。由于現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范業(yè)已采用了可靠度設(shè)計(jì)理論，其在規(guī)范中的計(jì)算表達(dá)形式又與多安全系數(shù)方法相似，在實(shí)用上姑且將它理解為多安全系數(shù)也并無(wú)不可。至于尚未使用的規(guī)范宜適當(dāng)放慢“統(tǒng)一”步伐，實(shí)在難以使用的更不宜通過(guò)行政手段去統(tǒng)一?？煽慷壤碚撨€在發(fā)展，這方面的學(xué)術(shù)討論希望能夠深入開(kāi)展下去。提高結(jié)構(gòu)的安全性能需要從結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)布置、材料選擇等多個(gè)方面做出努力,以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性、延性和耐久性,提高其抵御不測(cè)之災(zāi)和防止倒塌、特別是抵抗連續(xù)倒塌的能力。也許基于概念設(shè)計(jì)的這些措施，對(duì)于增進(jìn)結(jié)構(gòu)安全更為有效且更符合經(jīng)濟(jì)節(jié)約的原則。
我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范經(jīng)歷了三個(gè)不同的發(fā)展階段。
4.1 引進(jìn)規(guī)范的早期應(yīng)用
舊中國(guó)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)未有本國(guó)自己的設(shè)計(jì)規(guī)范。那時(shí)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法均屬容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法。解放后，我國(guó)在一窮二白的基礎(chǔ)上展開(kāi)了大規(guī)模經(jīng)濟(jì)建設(shè)。在當(dāng)時(shí)的條件和環(huán)境下，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上直接采用蘇聯(lián)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。
4.2 規(guī)范自主化的最初探索
早于1961年原建工部和原國(guó)家建委就已著手組織編制我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，由于起步晚，缺乏自己的基礎(chǔ)資料和必要的科研工作，這本規(guī)范的設(shè)計(jì)方法仍只能在蘇聯(lián)55年規(guī)范的基礎(chǔ)上做少量修改和對(duì)名詞術(shù)語(yǔ)做必要推敲。但這次實(shí)踐，對(duì)我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的發(fā)展是十分有益的，邁出了重要的一步。
4.3 結(jié)構(gòu)理論及規(guī)范的逐步完善
提高水平，形成體系的階段。完善的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和規(guī)范體系的形成，從根本上講依賴(lài)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)科學(xué)術(shù)技的發(fā)展，是把各種環(huán)境條件與鋼筋混凝土的性能關(guān)系以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)上升到規(guī)律性認(rèn)識(shí)的過(guò)程，這就需要扎實(shí)的、系統(tǒng)的科研工作。中國(guó)建筑科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)所連續(xù)組織了三批鋼筋混凝土規(guī)范科研課題。通過(guò)這三批科研課題，使建國(guó)以來(lái)長(zhǎng)期處于薄弱或空白狀態(tài)的量大面廣的工程技術(shù)問(wèn)題，得到了解決或初步解決，獲得了一大批珍貴的關(guān)系到工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性與可靠性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，大大提高了我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論水平，同時(shí)也增強(qiáng)了引進(jìn)與消化國(guó)外先進(jìn)設(shè)計(jì)方法的能力。
5 混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向
5.1 試驗(yàn)研究將未來(lái)的發(fā)展的一個(gè)支撐
半個(gè)多世紀(jì)以來(lái),我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)理論及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了從無(wú)到有，逐步發(fā)展完善的歷程。隨著我國(guó)大規(guī)模基本建設(shè)的發(fā)展以及經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式的轉(zhuǎn)變，各類(lèi)大型復(fù)雜、功能特殊的結(jié)構(gòu)越來(lái)越多，同時(shí)還面臨著大量低安全度的既有建筑和結(jié)構(gòu)耐久性、抗災(zāi)性等問(wèn)題。因此規(guī)范將不斷修訂，為修訂規(guī)范而進(jìn)行的試驗(yàn)研究也將持續(xù)進(jìn)行，從而混凝土結(jié)構(gòu)理論也將得到發(fā)展。
5.2 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方向的調(diào)整
傳統(tǒng)以單一構(gòu)件(板、梁、柱、墻等)進(jìn)行的試驗(yàn)研究，結(jié)論有很大的局限性，難以反映由這些構(gòu)件組成結(jié)構(gòu)體系(樓蓋、框架等)的真正受力狀態(tài)及規(guī)律，若以結(jié)構(gòu)組件或結(jié)構(gòu)體系的方式進(jìn)行試驗(yàn)，則可更真實(shí)地反映其受力狀態(tài)；構(gòu)件間的連接構(gòu)造是傳統(tǒng)試驗(yàn)研究中比較薄弱的環(huán)節(jié)，且對(duì)結(jié)構(gòu)安全有著重要的影響，應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究；加強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗災(zāi)性能的試驗(yàn)研究，提高試驗(yàn)研究的分析水平，要提倡先分析后試驗(yàn)，多分析少試驗(yàn)。基本假定應(yīng)有可靠的依據(jù)，機(jī)理分析應(yīng)深入透徹，應(yīng)充分利用已有的試驗(yàn)資料；應(yīng)用非線性有限元及概率統(tǒng)計(jì)等手段，提高試驗(yàn)和分析水平；通過(guò)試驗(yàn)研究開(kāi)發(fā)約束混凝土的巨大潛力，具有實(shí)際工程意義。
6 結(jié)語(yǔ)
混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的研究與應(yīng)用在我國(guó)作為一個(gè)新興的學(xué)科領(lǐng)域得以迅猛發(fā)展僅僅是近十來(lái)年的事。隨著該領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用和研究工作的深入發(fā)展，我國(guó)先后編制適合于混凝土結(jié)構(gòu)加固的相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，這些專(zhuān)業(yè)的加固標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范初步形成了混凝土結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)我國(guó)該領(lǐng)域的發(fā)展和各種最新科研成果的推廣應(yīng)用起到了積極作用，大大促進(jìn)了我國(guó)在該領(lǐng)域的發(fā)展。我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)理論及規(guī)范從無(wú)到有，逐漸豐富和完善，完全依靠獨(dú)立自主的科研試及工程實(shí)踐積累。目前我國(guó)大規(guī)?；O需結(jié)構(gòu)理論及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的持續(xù)發(fā)展，轉(zhuǎn)變科研形式，調(diào)整研究方向極為重要。
參考文獻(xiàn)：
中圖分類(lèi)號(hào)：TU984 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
引言
在建筑設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中，對(duì)結(jié)構(gòu)變形縫的預(yù)控，通常的作法是：設(shè)置沉降縫以解決因地基不均勻沉降產(chǎn)生的建筑結(jié)構(gòu)變形，設(shè)置伸縮縫以防止混凝土收縮產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫，設(shè)置防震縫以滿足建筑的抗震要求，而現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010－2010）作出了“如有充分依據(jù)和可靠措施，本規(guī)范表中的伸縮縫最大間距可適當(dāng)增大，混凝土澆筑采用后澆帶分段施工”的規(guī)定，為解決地下室建筑結(jié)構(gòu)中地基差異沉降、混凝土收縮、增大伸縮縫間距、減少永久性變形縫等問(wèn)題提供了路徑及規(guī)范依據(jù)。本文依據(jù)相關(guān)規(guī)范，結(jié)合工程實(shí)踐，就地下室鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)后澆帶的應(yīng)用問(wèn)題作些分析探討。
1、后澆帶的主要功能
1.1 解決沉降差
高層建筑和裙房的結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為整體，但在施工時(shí)用后澆帶將兩部分暫時(shí)斷開(kāi)，待主體結(jié)構(gòu)施工完畢，已完成大部分沉降量（50%以上）以后再澆注連接部分的混凝土，將高低層連為整體。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮基礎(chǔ)在兩個(gè)階段不同的受力狀態(tài)，分別進(jìn)行強(qiáng)度校核。連為整體后的計(jì)算，應(yīng)考慮后期沉降差引起的附加內(nèi)力。這種做法要求地基土較好，房屋的沉降能在施工期間內(nèi)基本完成。同時(shí)還可以采取以下調(diào)整措施：
1）調(diào)壓力差。主樓荷載大，采用整體基礎(chǔ)降低土壓力并加大埋深，減少附加壓力；低層部分采用較淺的十字交叉梁基礎(chǔ)，增加土壓力，使高低層沉降接近。
2）調(diào)時(shí)間差。先施工主樓，待其基本建成，沉降基本穩(wěn)定，再施工裙房，使后期沉降基本相近。
1.2 減小溫度收縮影響
新澆混凝土在硬化過(guò)程中會(huì)收縮，已建成的結(jié)構(gòu)受熱要膨脹，受冷則收縮。混凝土硬化收縮的大部分將在施工后的1～2個(gè)月內(nèi)完成，而溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)的作用則是經(jīng)常的。當(dāng)其變形受到約束時(shí)，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部就產(chǎn)生溫度應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)在構(gòu)件中出現(xiàn)裂縫。留出后澆帶后，施工過(guò)程中混凝土可以自由收縮，從而大大減少了收縮應(yīng)力?；炷恋目估瓘?qiáng)度可以大部分用來(lái)抵抗溫度應(yīng)力，提高結(jié)構(gòu)抵抗溫度變化的能力。
2． 地下室后澆帶的設(shè)置原則
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)后澆帶設(shè)置遵循的是“抗放兼?zhèn)?，以放為主”的設(shè)計(jì)原則，其原理是以設(shè)置臨射性變形縫的方法釋放大部分約束力。然后，用強(qiáng)度較高的膨脹混凝土填縫，既后澆帶方法以抗衡殘余的應(yīng)力。通過(guò)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)后澆帶技術(shù)措施來(lái)解決建筑結(jié)構(gòu)預(yù)控沉降或伸縮的調(diào)整方法，達(dá)到不設(shè)永久變形縫的目的。平戰(zhàn)結(jié)合防空地下室多附建于民用建筑地下，因此，防空地下室鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)后澆帶的設(shè)置必須兼顧防空地下室和地面民用建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)來(lái)統(tǒng)籌考慮設(shè)置。
2.1 設(shè)置的一般原則
后澆帶設(shè)置的位置、間距、斷面形式應(yīng)根據(jù)工程類(lèi)型、工程部位、工程地質(zhì)、基礎(chǔ)形式、結(jié)構(gòu)受力、上部結(jié)構(gòu)布置、現(xiàn)場(chǎng)施工條件等具體情況通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算來(lái)確定。防空地下室后澆帶設(shè)置通常應(yīng)遵循以下原則：
1）考慮確定設(shè)置后澆帶要解決什么問(wèn)題。主要用于解決地基沉降差的后澆帶，為后澆沉降帶；主要用于解決混凝土收縮變形的后澆帶，為后澆伸縮帶。
2）后澆帶設(shè)置位置和寬度的確定。后澆帶應(yīng)設(shè)置在結(jié)構(gòu)受力彎矩和剪力均較小以及變形較小部位。一般在梁、板跨度內(nèi)的三分之一處，且宜自上而下對(duì)齊，豎向上不宜錯(cuò)開(kāi)。后澆帶帶寬不宜小于800mm，也不宜大于1000mm，避免應(yīng)力過(guò)于集中和便于組織施工。
3）后澆帶帶內(nèi)的結(jié)構(gòu)主筋不宜在帶中斷開(kāi)，帶內(nèi)混凝土則應(yīng)遇梁斷梁，遇墻斷墻，遇板斷板，全斷面貫通設(shè)置后澆帶。
4）后澆帶帶內(nèi)混凝土強(qiáng)度的確定。后澆帶混凝土應(yīng)采用比兩側(cè)混凝土強(qiáng)度等級(jí)高一級(jí)的膨脹混凝土；澆筑時(shí)間根據(jù)后澆帶性質(zhì)由設(shè)計(jì)計(jì)算確定，同時(shí)要求混凝土不得少于28天保濕養(yǎng)護(hù)。
5）當(dāng)超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)置后澆伸縮帶時(shí)，間距一般應(yīng)控制在30-50m內(nèi)設(shè)置。當(dāng)高層建筑與裙房并設(shè)有防空地下室時(shí)，設(shè)置后澆帶宜設(shè)置在裙房一側(cè)，不得設(shè)在主樓內(nèi)，其位置應(yīng)設(shè)在主樓邊柱第二跨裙房?jī)?nèi)。并加強(qiáng)高層建筑與裙房相連部位的構(gòu)造，提高縱向鋼筋的配筋率，用以抵抗后澆帶封閉后由剩余差異沉降并引起結(jié)構(gòu)內(nèi)力。
3 混凝土結(jié)構(gòu)后澆帶的施工需注意的問(wèn)題
總結(jié)工程實(shí)踐，本文認(rèn)為在處理防空地下室鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)后澆帶施工時(shí)，應(yīng)注意的問(wèn)題。
3.1施工前的技術(shù)交底工作
1）后澆帶的平面位置，斷面形式及接縫防水處理的做法。當(dāng)施工圖紙中設(shè)計(jì)明確時(shí)，必須依照設(shè)計(jì)要求施工。當(dāng)設(shè)計(jì)不明確，施工確需設(shè)置時(shí)，必須依照防空地下室后澆帶設(shè)置的原則和規(guī)范要求，施工單位預(yù)先確定設(shè)置方案，報(bào)監(jiān)理后按設(shè)計(jì)審核確認(rèn)實(shí)施，不能施工到位時(shí)臨時(shí)決定處理。
2）后澆帶內(nèi)的結(jié)構(gòu)主筋在后澆帶內(nèi)的處理方式，是連續(xù)或是斷開(kāi)，要根據(jù)確定的處理方式，有針對(duì)性地提出處理要求，確保后澆帶帶內(nèi)的主筋滿足結(jié)構(gòu)技術(shù)要求規(guī)定。
3）對(duì)后澆帶的模板及支撐要求。后澆帶跨內(nèi)兩側(cè)的模板及支撐體系應(yīng)一次性安裝成型到位，并且使用獨(dú)立支撐系統(tǒng)，以方便后續(xù)施工。同時(shí)，必須待后澆帶混凝土澆筑并養(yǎng)護(hù)好后，方可按從上到下的順序原則
拆除模板支撐，以確保建筑結(jié)構(gòu)均衡承載受力不被破壞，混凝土表面不開(kāi)裂表面平整。
3.2 確保施工質(zhì)量
1）對(duì)混凝土澆筑前后澆帶帶內(nèi)的保護(hù)工作要求。對(duì)后澆帶部位的基礎(chǔ)、底板、墻體、頂板應(yīng)加設(shè)臨時(shí)護(hù)欄圍護(hù)，以免施工過(guò)程中不必要的垃圾、材料等的堆放，造成后澆帶處的應(yīng)力傳遞而減弱約束應(yīng)力的釋放。也可加設(shè)臨時(shí)擋水帶或集水井等，以防止后澆帶處的鋼筋污染，并及時(shí)清理后澆帶接口縫和帶中積水和建筑垃圾。
2） 做好工程所用各種原材料和混凝土配合比的檢測(cè)及試驗(yàn)，確保滿足對(duì)后澆帶的設(shè)計(jì)質(zhì)量要求。
3）后澆帶帶中的結(jié)構(gòu)主筋在帶中連續(xù)通過(guò)時(shí)，確因調(diào)整困難需要在帶中斷開(kāi)，要首選機(jī)械連接或焊接，并必須滿足同一截面的鋼筋焊接連接率不得大于50%的規(guī)范要求。在制安后澆帶跨內(nèi)鋼筋時(shí)，應(yīng)加密拉結(jié)筋、支撐筋、保護(hù)層墊塊；在澆筑兩側(cè)混凝土?xí)r要對(duì)稱(chēng)澆筑，以保證后澆帶內(nèi)主筋不走形不移位。
4） 后澆帶兩側(cè)接縫處宜采用鋼筋支架鋼絲網(wǎng)隔斷，制安鋼絲網(wǎng)片時(shí)必須繃緊鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)片與鋼筋支架必須綁扎結(jié)實(shí)、牢固，以便于施工及保證斷面企口成型。并要求在后澆帶兩側(cè)混凝土澆筑后終凝前，把流淌到帶內(nèi)的混凝土漿塊敲碎，以便后期清理干凈。
5）后澆帶接縫處止水帶的處理。防空地下室后澆帶接縫處不宜留成直槎；止水帶的埋設(shè)形式有：遇水膨脹止水帶、橡膠止水帶、鋼板止水帶等埋設(shè)。選擇鋼板止水帶止水安裝時(shí)，鋼板止水片接頭必須搭接焊接，搭接長(zhǎng)度≥50mm，搭接處四個(gè)方向需滿焊接，焊接處無(wú)渣、咬肉、氣泡等，以確保后澆帶接縫處不滲水漏水。
6）保證混凝土澆筑質(zhì)量
①帶內(nèi)混凝土必須較兩側(cè)混凝土強(qiáng)度高一個(gè)等級(jí)且具有微膨脹效應(yīng)，必須預(yù)先做好配合比試驗(yàn)并滿足設(shè)計(jì)要求，有抗?jié)B要求時(shí)還應(yīng)做抗?jié)B試驗(yàn)。控制好帶內(nèi)混凝土澆筑時(shí)間，設(shè)計(jì)明確時(shí)，按設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)沒(méi)明確時(shí)，掌握原則是：伸縮后澆帶視先澆部分混凝土澆搗完60天之后，最少不能低于40天；沉降后澆帶宜在建筑物基本完成沉降后進(jìn)行，或者根據(jù)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)施工到一定高度時(shí)，高層建筑的沉降量較小并且相對(duì)較穩(wěn)定時(shí)，預(yù)估高層與裙房之間產(chǎn)生的差異沉降量處在控制范圍之內(nèi)時(shí)，澆筑混凝土。
②澆搗后澆帶內(nèi)混凝土之前，應(yīng)做好鋼筋的除銹工作。同時(shí)，將帶內(nèi)兩側(cè)混凝土鑿毛，將帶內(nèi)雜物清理干凈，并用水沖洗施工縫，排除表面積水，兩側(cè)表面混凝土保持濕潤(rùn)24小時(shí)。在澆筑時(shí)，在界面處涂刷與帶內(nèi)混凝土內(nèi)砂漿成分相同的水泥砂漿，以確保后澆帶內(nèi)混凝土與先澆搗的混凝土連接良好。并掌控好后澆帶的環(huán)境溫度低于兩側(cè)混凝土澆筑時(shí)的環(huán)境溫度。嚴(yán)格按配合比計(jì)量進(jìn)行攪拌；混凝土應(yīng)攪拌均勻，避免產(chǎn)生局部過(guò)大過(guò)小的膨脹，影響工程質(zhì)量。
③混凝土振搗時(shí)，應(yīng)限制振搗器與模板的距離，避免強(qiáng)振與貼邊框，適當(dāng)延長(zhǎng)振搗時(shí)間，以保證混凝土的密實(shí)性，避免形成貫穿通縫。當(dāng)采用鋼絲網(wǎng)做隔斷時(shí)，鋼絲網(wǎng)片之間的接口及兩側(cè)保護(hù)層的接口必須封閉，要特別注意分層澆筑厚度和振搗器距鋼絲網(wǎng)模板的距離。有必要時(shí)可采用鋼釬搗實(shí)垂直施工縫處的混凝土，以提高混凝土密實(shí)性和抗裂性。在混凝土初凝后應(yīng)用木抹子抹平混凝土表面，并壓光數(shù)遍，減少表面裂縫產(chǎn)生。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，防空地下室工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)后澆帶的設(shè)置，是解決防空地下室結(jié)構(gòu)工程中混凝土收縮、地基差異沉降、增大伸縮縫間距、減少永久性變形縫等問(wèn)題的有效技術(shù)措施。同時(shí)，結(jié)合防空地下室結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，把握防空地下室設(shè)置后澆帶的設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定和原則，注重施工質(zhì)量和技術(shù)措施，同時(shí)，運(yùn)用技術(shù)手段，我們就能在平戰(zhàn)結(jié)合防空地下室設(shè)計(jì)施工中，有效地預(yù)控結(jié)構(gòu)變形縫的產(chǎn)生，減少工程額外的投入，確保防空地下室的防護(hù)功能不受影響，達(dá)到滿足平戰(zhàn)兩用功能的作用和效益。
一、概述
少筋混凝土結(jié)構(gòu)是指配筋率低于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的最小配筋率、介于素混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)之間的一種少量配筋的結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)稱(chēng)少筋混凝土結(jié)構(gòu),也稱(chēng)為弱筋混凝土結(jié)構(gòu)。
這類(lèi)結(jié)構(gòu)在水利工程設(shè)計(jì)中是難于避免的,有時(shí),它在某些水工混凝土工程結(jié)構(gòu)中處于制約設(shè)計(jì)的重要地位。從邏輯概念講,只要允許素混凝土結(jié)構(gòu)的存在,必定會(huì)有少筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍,因?yàn)樗吘故撬鼗炷梁瓦m筋混凝土結(jié)構(gòu)之間的中介產(chǎn)物。
凡經(jīng)?；蛑芷谛缘厥墉h(huán)境水作用的水工建筑物所用的混凝土稱(chēng)水工混凝土,水工混凝土多數(shù)為大體積混凝土,水工混凝土對(duì)強(qiáng)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(wěn)定性要求,結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的自重;另一方面,還應(yīng)滿足強(qiáng)度、抗?jié)B、抗凍等要求,不允許出現(xiàn)裂縫,因此結(jié)構(gòu)的尺寸比較大。若按鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),常需配置較多的鋼筋而造成浪費(fèi),若按素混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),則又因計(jì)算所需截面較大,需使用大量的混凝土。
對(duì)于這類(lèi)結(jié)構(gòu),如在混凝土中配置少量鋼筋,在滿足穩(wěn)定性的要求下,考慮此少量鋼筋對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全方面所起的作用,就能減少混凝土用量,從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)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(jié)構(gòu),有其特殊意義。
關(guān)于少筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想和原則,我國(guó)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL/T191—96)作了明確的規(guī)定。
二、規(guī)范對(duì)少筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)定
對(duì)少筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)定體現(xiàn)在最小配筋率規(guī)定上,這里將《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL/T191—96)(下文簡(jiǎn)稱(chēng)規(guī)范)有關(guān)最小配筋率的規(guī)定,摘錄并闡述如下:
1.一般構(gòu)件的縱向鋼筋最小配筋率
一般鋼筋混凝土構(gòu)件的縱向受力鋼筋的配筋率不應(yīng)小于規(guī)范表9.5.1規(guī)定的數(shù)值。溫度、收縮等因素對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響較大時(shí),最小配筋率應(yīng)適當(dāng)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(lèi)結(jié)構(gòu),其最小配筋率可由鋼筋混凝土構(gòu)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(nèi)力值與截面極限承載力之比得出。即
1)對(duì)底板(受彎構(gòu)件)或墩墻(大偏心受壓構(gòu)件)的受拉鋼筋A(yù)s的最小配筋率可取為:
ρmin=ρ0min ()
也可按下列近似公式計(jì)算:
底板 ρmin= (規(guī)范9.5.2-1)
墩墻 ρmin= (規(guī)范9.5.2-2)
此時(shí),底板與墩墻的受壓鋼筋可不受最小配筋率限制,但應(yīng)配置適量的構(gòu)造鋼筋。
2)對(duì)墩墻(軸心受壓或小偏心受壓構(gòu)件)的受壓鋼筋A(yù)s’的最小配筋率可取為:
ρ'min=ρ′0min ()
按上式計(jì)算最小配筋率時(shí),由于截面實(shí)際配筋量未知,其截面實(shí)際的極限承載力Nu不能直接求出,需先假定一配筋量經(jīng)2—3次試算得出。
上列諸式中 M、N——截面彎矩設(shè)計(jì)值、軸力設(shè)計(jì)值;
e0——軸向力至截面重心的距離,eo=M/N;
Mu、Nu——截面實(shí)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(qiáng)度設(shè)計(jì)值;
γd——鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)系數(shù),按規(guī)范表4.2.1取值。
采用本條計(jì)算方法,隨尺寸增大時(shí),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(duì)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(jié)構(gòu)構(gòu)件,規(guī)范規(guī)定:如經(jīng)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(jì)算確定,但每米寬度內(nèi)的鋼筋截面面積不得小于2500mm2。
規(guī)范對(duì)最小配筋率作了三個(gè)層次的規(guī)定,即對(duì)一般尺寸的梁、柱構(gòu)件必須遵循規(guī)范表9.5.1的規(guī)定;對(duì)于截面厚度較大的板、墻類(lèi)結(jié)構(gòu),則可按規(guī)范9.5.2計(jì)算最小配筋率;對(duì)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(jié)構(gòu)構(gòu)件則可按規(guī)范9.5.3處理。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)具體情況分別對(duì)待。
為慎重計(jì),目前僅建議對(duì)臥置于地基上的底板和墩墻可采用變化的最小配筋率,對(duì)于其他結(jié)構(gòu),則仍建議采用規(guī)范表9.5.1所列的基本最小配筋率計(jì)算,以避免因配筋過(guò)少,萬(wàn)一發(fā)生裂縫就無(wú)法抑制的情況。
經(jīng)驗(yàn)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(nèi)。對(duì)于處于惡劣環(huán)境的結(jié)構(gòu),為控制裂縫不過(guò)寬,宜將本規(guī)范表9.5.1所列受拉鋼筋最小配筋率提高0.05%。大體積構(gòu)件的受壓鋼筋按計(jì)算不需配筋時(shí),則可僅配構(gòu)造鋼筋。
三、規(guī)范的應(yīng)用舉例
例1 一水閘底板,板厚1.5m,采用C20級(jí)混凝土和Ⅱ級(jí)鋼筋,每米板寬承受彎矩設(shè)計(jì)值M=220kN/m(已包含γ0、φ系數(shù)在內(nèi)),試配置受拉鋼筋A(yù)s。
解:1)取1m板寬,按受彎構(gòu)件承載力公式計(jì)算受拉鋼筋截面面積As。
αs= ==0.012556
ξ=1-=1-=0.0126
As===591mm2
計(jì)算配筋率ρ= = =0.041%
2)如按一般梁、柱構(gòu)件考慮,則必須滿足ρ≥ρmin條件,查規(guī)范表9.5.1,得ρ0min=0.15%,
則 As=ρ0bh0=0.15%×1000×1450=2175mm2
3)現(xiàn)因底板為大尺寸厚板,可按規(guī)范9.5.2計(jì)算ρmin
ρmin===0.0779%
As=ρminbh0=0.0779%×1000×1450=1130mm2
實(shí)際選配每米5Φ18(As=1272mm2)
討論:1)對(duì)大截面尺寸構(gòu)件,采用規(guī)范9.5.2計(jì)算的可變的ρmin比采用規(guī)范表9.5.1所列的固定的ρ0min可節(jié)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(guī)范9.5.2計(jì)算的ρmin變?yōu)?
ρmin===0.0461%
則 As=ρminbh0=0.0461%×1000×2450=1130mm2
可見(jiàn),采用規(guī)范9.5.2計(jì)算最小配筋率時(shí),當(dāng)承受的內(nèi)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(shè)計(jì)值N=9000kN;采用C20級(jí)混凝土和I級(jí)鋼筋;柱計(jì)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(shí)的受壓鋼筋面積。
解:1) b×h=1.0m×1.0m時(shí),軸心受壓柱承載力公式為:
N≤φ(fcA+fy′As′)
==7<8,屬于短柱,穩(wěn)定系數(shù)φ=1.0,
As′===3809mm2
ρ′===0.38%
由規(guī)范表9.5.1查得ρ0min′=0.4%,對(duì)一般構(gòu)件,應(yīng)按ρ0min′配筋
As′=ρ0min′A=0.4%×106=4000mm2
2) b×h=2.0m×2.0m時(shí),若仍按一般構(gòu)件配筋,則
As′=0.4%×2.0×2.0×106=16000mm2
現(xiàn)因構(gòu)件尺寸已較大,可按規(guī)范9.5.3計(jì)算最小配筋率:
ρmin′=ρ0min′()
式中因?qū)嶋H配筋量As′尚不知,故需先假定As′計(jì)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
Abstract: The standard aseismatic design buildings in order to achieve the "small earthquakes not bad, the shock of repairable and of the 3-level design goal, design with the small earthquakes and the seismic elastic carrying capacity calculation of the ductility of the combined method of structure. In the current specification for on the seismic design of reinforced concrete structure, based on the analyses of the requirements, and puts forward the seismic design of reinforced concrete structures of the basic method, and finally how to improve the seismic behavior of reinforced concrete structure puts forward some Suggestions.
Key Words: architecture; reinforced concrete structure; seismic; design
中圖分類(lèi)號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
0、引言
地震作為一種常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害，它是由于地殼在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生大量的能量并釋放出來(lái)導(dǎo)致對(duì)地表的破壞的一種地質(zhì)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全球范圍內(nèi)，每年大概要發(fā)生550萬(wàn)次的各種級(jí)別的地震。導(dǎo)致地震發(fā)生的原因主要包括這樣幾種：其一，最多的一種是由于地層深處大塊的巖石由于錯(cuò)動(dòng)、破裂等而導(dǎo)致的構(gòu)造性地震；其二，由于火山爆發(fā)而誘導(dǎo)產(chǎn)生的地震；其三，地下開(kāi)挖的礦井或者是地下巖洞由于塌陷而導(dǎo)致的地震；其四，油田的注水以及水庫(kù)的泄洪等引發(fā)的地震；其五，爆炸或者是地下的核爆炸實(shí)驗(yàn)等導(dǎo)致的地震。地震的發(fā)生將給地表建筑帶來(lái)嚴(yán)重的破壞，為了保證居民的生命與財(cái)產(chǎn)安全，有必要對(duì)建筑的混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，以提高建筑的抗震能力，保證人們生命與財(cái)產(chǎn)的安全。
1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范
當(dāng)前，我國(guó)施行的是最新的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》( GB50011—2010)，它在對(duì)建筑的混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)定時(shí)，要求：在對(duì)規(guī)范進(jìn)行使用時(shí)，首先要確定規(guī)范所應(yīng)用的有效范圍和條件，之后要進(jìn)行必要的結(jié)構(gòu)計(jì)算與構(gòu)造措施，對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)與構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終使之滿足計(jì)算與構(gòu)造的基本要求?？偟膩?lái)說(shuō)，規(guī)范中要求的就是要采用小震彈性承載能力計(jì)算和抗震的延性結(jié)構(gòu)構(gòu)造相結(jié)合的方式來(lái)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，保證其抗震能力達(dá)到最優(yōu)。
2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本方法
2.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的基本途徑
我國(guó)對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)基本途徑以及概念設(shè)計(jì)是建立在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上的。它是結(jié)合地震的具體形式以及建筑的抗震設(shè)計(jì)等的相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)而形成基本的設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)途徑?？拐鸶拍钤O(shè)計(jì)是根據(jù)地震災(zāi)難和工程經(jīng)驗(yàn)等因素形成的基本設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)理念，最后結(jié)合相關(guān)必要的抗震計(jì)算以及構(gòu)造等措施。通常而言，進(jìn)行抗震的概念設(shè)計(jì)主要做到下面幾點(diǎn)：
一，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該具有科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖以及地震作用力的傳遞路徑。尤其是在進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)的布局時(shí)，尤其要避免局部構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體的坍塌等問(wèn)題；
二，建筑的外形設(shè)計(jì)必須力求簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)和規(guī)則，而且要求其質(zhì)量與剛度等的變化要均勻合理；
三，要保證建筑各個(gè)局部受力體之間要有可靠的連接，這樣可以保證地震力能夠進(jìn)行有效的傳遞；
四，對(duì)于建筑中所包含的非結(jié)構(gòu)型構(gòu)件，諸如隔墻、維護(hù)墻要與建筑的結(jié)構(gòu)主體有可靠的連接；
五，整個(gè)建筑的抗震結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中要保證其支撐系統(tǒng)在受到地震力作用時(shí)能保持良好的穩(wěn)定性。
2.2合理選取鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)體系
在對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，我們主要采用的結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)、抗震墻結(jié)構(gòu)以及框架-抗震墻結(jié)構(gòu)。
其中，框架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)自身重量輕，適合于要求房屋內(nèi)部空間較大、布置靈活的場(chǎng)合。整體重量的減輕能有效減小地震作用。如果設(shè)計(jì)合理，框架結(jié)構(gòu)的抗震性能一般較好，能達(dá)到很好的延性。但同時(shí)由于側(cè)向剛度較小，地震時(shí)水平變形較大，易造成非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。結(jié)構(gòu)較高時(shí)，過(guò)大的水平位移引起的P-效應(yīng)也較大，從而使結(jié)構(gòu)的損傷更為嚴(yán)重，故框架結(jié)構(gòu)的高度不宜過(guò)高。
抗震墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是側(cè)向剛度大，強(qiáng)度高，空間整體性能好。然而，由于墻體多，重量大，地震作用也大，并且內(nèi)部空間的布置和使用不夠靈活。此結(jié)構(gòu)比較適合于住宅、旅館等建筑，因這類(lèi)建筑墻體較多，分隔較均勻，使承重結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到較高程度的統(tǒng)一。
而框架-抗震墻結(jié)構(gòu)是將前面兩種結(jié)構(gòu)相結(jié)合，形成一種能同時(shí)承受豎向荷載與側(cè)向力的抗震結(jié)構(gòu)體系?？蚣芙Y(jié)構(gòu)易于形成較大的自由靈活的使用空間，以滿足不同建筑功能的要求；抗震墻則可提供很大的抗側(cè)剛度，以減少結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載或側(cè)向地震作用下的側(cè)向位移，有利于提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。總而言之，框架-抗震墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是在一定程度上克服了純框架和純抗震墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，發(fā)揮了各自的長(zhǎng)處，剛度較大，自重較輕，平面布置較靈活，并且結(jié)構(gòu)的變形較均勻。因此，框架-抗震墻結(jié)構(gòu)具有很寬的適用范圍，在辦公樓、旅館等公共建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。
3、提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能的策略
3.1 選擇合適的場(chǎng)地
選擇建筑場(chǎng)地時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程需要和地震活動(dòng)情況、工程地質(zhì)和地震地質(zhì)的有關(guān)資料，對(duì)抗震地段做出綜合評(píng)價(jià)。對(duì)不利地段，應(yīng)提出避開(kāi)要求；當(dāng)無(wú)法避開(kāi)時(shí)應(yīng)采取有效的措施。
3.2 結(jié)構(gòu)平立面布置要均勻、規(guī)則
建筑設(shè)計(jì)應(yīng)重視其平面、立面和豎向剖面的規(guī)則性對(duì)抗震性能及經(jīng)濟(jì)合理性的影響，宜擇優(yōu)選用規(guī)則的形體，其抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置宜規(guī)則對(duì)稱(chēng)、側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化、豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度宜自下而上逐漸減小、避免側(cè)向剛度和承載力突變。
3.3設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)
延性是指構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后，具有承載力不降低或基本不降低、具有足夠塑性變形能力的一種性能。當(dāng)設(shè)計(jì)成延性結(jié)構(gòu)時(shí)，由于塑性變形可以耗散地震能量，結(jié)構(gòu)變形雖然會(huì)加大，但結(jié)構(gòu)承受的地震作用不會(huì)很快上升。延性框架的抗震設(shè)計(jì)原則有強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)核心區(qū)、強(qiáng)錨固等，延性抗震墻的抗震設(shè)計(jì)原則有強(qiáng)墻弱梁、強(qiáng)剪弱彎、加強(qiáng)重點(diǎn)部位等等。除上述設(shè)計(jì)原則外，還要進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)。可以說(shuō)，從方案、布置、計(jì)算到構(gòu)件設(shè)計(jì)、構(gòu)造措施每個(gè)設(shè)計(jì)步驟
都貫穿了抗震概念設(shè)計(jì)的內(nèi)容。
3.4 設(shè)置多道抗震防線
在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，除了合理選擇結(jié)構(gòu)體系外，還宜設(shè)置多道抗震防線。所謂多道防線，通常指的是：第一，整個(gè)抗震結(jié)構(gòu)體系由若干個(gè)延性較好的分體系組成，并由延性較好的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接起來(lái)協(xié)同工作。第二，抗震結(jié)構(gòu)體系具有最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度，有意識(shí)地建立起一系列分布的塑性屈服區(qū)，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，一旦破壞也易于修復(fù)。
3.5 重視薄弱層（部位）及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)
在抗震設(shè)計(jì)中有意識(shí)、有目的地控制薄弱層（部位），使之有足夠的變形能力又不使薄弱層發(fā)生轉(zhuǎn)移，是提高結(jié)構(gòu)總體抗震性能的有效手段。非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的地震破壞會(huì)影響安全和使用功能，應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。處理好非結(jié)構(gòu)構(gòu)件和主體結(jié)構(gòu)的關(guān)系，可防止附加災(zāi)害，減少損失。
3.6逐步推廣抗震性能化設(shè)計(jì)
建筑的抗震性能化設(shè)計(jì)，立足于承載力和變形能力的綜合考慮，具有很強(qiáng)的針對(duì)性和靈活性。針對(duì)具體工程的需要和可能，可以對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)，也可以對(duì)某些部位或關(guān)鍵構(gòu)件，靈活運(yùn)用各種措施達(dá)到預(yù)期的性能目標(biāo)——著重提高抗震安全性或滿足使用功能的專(zhuān)門(mén)要求。
參考文獻(xiàn)：
[1] 《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011—2010
[2] 李國(guó)強(qiáng)等 《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》[J] 中國(guó)建筑工業(yè)出版社
中圖分類(lèi)號(hào)： TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
在現(xiàn)代建筑中，混凝土結(jié)構(gòu)以其強(qiáng)度高、耐久性好、堅(jiān)固抗震等優(yōu)點(diǎn)獲得了廣泛的應(yīng)用，并且近年來(lái)一些新材料、新技術(shù)的逐步應(yīng)用，在很大程度上提高了混凝土結(jié)構(gòu)的施工效率，減少了施工成本，但是在建筑設(shè)計(jì)中依然存在一些不合理的現(xiàn)象，因此必須進(jìn)行優(yōu)化，才能促進(jìn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
一、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的基本要求和類(lèi)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(duì)高層建筑來(lái)說(shuō)，建筑結(jié)構(gòu)承受力的方向同時(shí)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(jié)構(gòu)承受的力方向主要是豎向的荷載，水平力的作用對(duì)結(jié)構(gòu)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(duì)建筑施加影響，成為混凝土就夠設(shè)計(jì)中主要考慮的因素。
考慮到高層建筑的這些特點(diǎn)，在混凝土的選用上就需要提高混凝土的質(zhì)量和數(shù)量。首先，我們要對(duì)混凝土出廠前進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)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(zhì)量。其次，施工前必不可少的要進(jìn)行一些必要的應(yīng)急準(zhǔn)備措施，以防在施工時(shí)出現(xiàn)意想不到的情況，以確保精心組織、精心施工，萬(wàn)無(wú)一失地完成任務(wù)。最后，在施工當(dāng)中，最好采用預(yù)拌泵送混凝土，加大對(duì)混凝土施工細(xì)節(jié)的注意，比如混凝土施工縫等。我們討論的混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)以及節(jié)約建筑成本，都應(yīng)該在達(dá)到高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的基本要求的基礎(chǔ)之上進(jìn)行。
目前我國(guó)采用的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)按照時(shí)間的發(fā)展順序主要以下幾種[2]：
1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：
與鋼結(jié)構(gòu)相比，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于整體性好、耐高溫性強(qiáng)、舒適度較好、抗腐蝕強(qiáng)、成本低、剛度大、維護(hù)方便等?，F(xiàn)在，隨著我國(guó)混凝土技術(shù)的發(fā)展和混凝土理論（高強(qiáng)混凝土、鋼管混凝土、鋼混凝土、輕混凝土）的發(fā)展，我國(guó)的鋼筋混凝土的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了成熟階段。在我國(guó)鋼筋混凝土材料受到了很高的重視，應(yīng)用在很大一部分高層建筑中。
2、組合結(jié)構(gòu)：
相對(duì)于鋼筋混凝土來(lái)說(shuō)，組合結(jié)構(gòu)更具優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)主要在于節(jié)約鋼材、減少污染、提高科技含量、加快施工進(jìn)程等。所以，對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，組合結(jié)構(gòu)可以在一定程度上取代鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)在冶金、造船、電力、交通等方面也逐步開(kāi)始得到應(yīng)用。
3、新型結(jié)構(gòu)：
相對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)，新型結(jié)構(gòu)體系的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)是筒體的組成方式。新型結(jié)構(gòu)體系主要有三種類(lèi)型：框筒體系、筒中筒體系、多束筒體系。之所以稱(chēng)之為新型結(jié)構(gòu)主要是因?yàn)榕c傳統(tǒng)的單片平面結(jié)構(gòu)相比，筒體結(jié)構(gòu)可以承受更多的荷載力。在我國(guó)，筒體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用并不少見(jiàn)，主要應(yīng)用的高層建筑的特點(diǎn)是功能多、用途多、樓層高、層數(shù)多等。
二、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
與多層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮的因素更多，設(shè)計(jì)中所涉及到的問(wèn)題更為復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度更大。這是因?yàn)楦邔咏ㄖ坏龃罅藢?duì)地基基礎(chǔ)的荷載與強(qiáng)度要求，同時(shí)其自身的結(jié)構(gòu)構(gòu)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(wěn)定性與安全性[3]。
1、水平側(cè)向力是影響高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中關(guān)于變形設(shè)計(jì)的主要影響因素。高層建筑受到的水平力主要為日常的風(fēng)荷載及地震荷載作用下產(chǎn)生的水平地震力。與普通多層建筑相比，高層建筑的結(jié)構(gòu)中更需要考慮到側(cè)向力對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響，這是因?yàn)楦邔咏ㄖ艿剿胶奢d會(huì)產(chǎn)生較大的水平位移，影響到建筑結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和舒適性。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要尤其注意考慮到這一點(diǎn)。
2、結(jié)構(gòu)的剛度布置需適宜。有人認(rèn)為在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)的剛度越大則其承載能力越強(qiáng)，抗震性能就越好。其實(shí)不然，高層建筑的結(jié)構(gòu)并非是剛度越大越好，剛度及質(zhì)量越大，吸引的地震力也越大，同時(shí)造價(jià)也會(huì)提高，所以高層建筑結(jié)構(gòu)需同時(shí)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(huì)因剛度和脆性過(guò)大而發(fā)生倒塌。因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)該將建筑的剛度控制在適宜的范圍內(nèi)，不可過(guò)大，也不可過(guò)小。這也就要求高層建筑應(yīng)當(dāng)具備一定的延性，同時(shí)滿足建筑的承載能力和抗震能力。
三、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用分析
1、工程概況
某鋼筋混凝土框架——剪力墻結(jié)構(gòu)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(chē)庫(kù)和設(shè)備用房?？偨ㄖ娣e約2萬(wàn)m2，房屋平面布置為不規(guī)則形狀[4]。
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求
本工程采用鋼筋混凝土框架——剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為二級(jí)。地震基本烈度為7度（0.1g，第二組，特征周期0.4s），抗震設(shè)防類(lèi)別為丙類(lèi)，抗震設(shè)防烈度為7度（0.1g，第二組）。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)。上部結(jié)構(gòu)和負(fù)一層的框架抗震等級(jí)為二級(jí)，剪力墻為二級(jí)結(jié)構(gòu)，負(fù)二層的框架抗震等級(jí)為三級(jí)?；撅L(fēng)壓：Wo=0.35kN/m2，地面粗糙度為B類(lèi)。
3、設(shè)計(jì)優(yōu)化的原則
在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)行規(guī)范和相關(guān)規(guī)定的前提下，通過(guò)大量計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)分析進(jìn)行優(yōu)化，遵循以下原則：保證結(jié)構(gòu)的安全性和正常使用；保證結(jié)構(gòu)具有合理的剛度，特殊部位應(yīng)有局部加強(qiáng)；可以減小的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，應(yīng)進(jìn)行有效的核減。
4、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，主要是水平荷載作用下，框架和剪力墻內(nèi)力分配設(shè)計(jì)，其中剪力墻的設(shè)計(jì)位置和數(shù)量就是關(guān)鍵。
1）結(jié)構(gòu)最優(yōu)設(shè)防的選擇
在預(yù)測(cè)地震烈度概率分析的基礎(chǔ)下，使用專(zhuān)業(yè)地震安全評(píng)價(jià)報(bào)告的數(shù)據(jù)，采用模糊綜合評(píng)定分析法計(jì)算結(jié)構(gòu)的模糊延性向量和模糊抗震強(qiáng)度，損失等級(jí)概率和震害損失的概率預(yù)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(yōu)地震設(shè)防烈度值。
2）框架與剪力墻協(xié)同工作，承載力、剛度、延性能力的最佳匹配設(shè)計(jì)
框架——剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是結(jié)構(gòu)剛度和結(jié)構(gòu)延性的最佳組合。結(jié)構(gòu)剛度對(duì)結(jié)構(gòu)的主要影響為結(jié)構(gòu)的自振周期和側(cè)向位移，結(jié)構(gòu)延性對(duì)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)整體的側(cè)向位移量來(lái)協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)的剛度和延性，按規(guī)范對(duì)層間位移量和頂點(diǎn)位移總側(cè)移的限值來(lái)控制結(jié)構(gòu)的剛度和延性設(shè)計(jì)。
3）框架——剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
框架——剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則就是優(yōu)化結(jié)構(gòu)的各個(gè)桿件，結(jié)構(gòu)模型計(jì)算時(shí)，通過(guò)一次性完成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的輸入，然后逐步優(yōu)化各個(gè)桿件，以達(dá)到結(jié)構(gòu)桿件合適、配筋合理，節(jié)約工程造價(jià)。
4）基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)
在地下室基礎(chǔ)的初步設(shè)計(jì)工作中，原初步設(shè)計(jì)地下室基礎(chǔ)擬全部采用筏板基礎(chǔ)，經(jīng)審核計(jì)算后，提出純地下室基礎(chǔ)部分采用獨(dú)立基礎(chǔ)加抗浮底板及抗浮錨桿的做法能做到節(jié)約鋼筋、混凝土。同時(shí)保證結(jié)構(gòu)安全，施工簡(jiǎn)便，能達(dá)到更加節(jié)省工程造價(jià)目的。
5）強(qiáng)化“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎”設(shè)計(jì)理念
框架結(jié)構(gòu)的柱、剪力墻設(shè)計(jì)要引起重視，要加強(qiáng)設(shè)計(jì)；而梁和板的配筋不宜調(diào)大，梁的設(shè)計(jì)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(yōu)化設(shè)計(jì)主要針對(duì)以上設(shè)計(jì)變量進(jìn)行優(yōu)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(yīng)控制在 1.5%左右，次梁的箍筋宜分為加密區(qū)和非加密區(qū)。
四、結(jié)束語(yǔ)：
通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，本工程的最終優(yōu)化的結(jié)果為：節(jié)約鋼筋65t，節(jié)約資金約32萬(wàn)元。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(chǔ)之上，施工技術(shù)必須嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。高層建筑混凝土施工技術(shù)是科學(xué)元素和技術(shù)元素的融合和應(yīng)用，它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程必然需要建筑施工各環(huán)節(jié)基礎(chǔ)技術(shù)的支持和管理理論的強(qiáng)化。所以，設(shè)計(jì)與施工的相輔相成才是實(shí)現(xiàn)合理、科學(xué)節(jié)約成本的有效措施。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu)；教學(xué)方法；設(shè)計(jì)規(guī)范；修訂內(nèi)容；技術(shù)要點(diǎn)
中圖分類(lèi)號(hào)：G6420 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2013）02-0053-05
中國(guó)建筑科學(xué)領(lǐng)域的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（或標(biāo)準(zhǔn)）大約每10年修訂一次，2002版《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]自頒布實(shí)施至今已有10余年，尤其是2008年“5.12”汶川地震和2010年“4.14”青海玉樹(shù)地震發(fā)生之后，2002版規(guī)范中關(guān)于工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論、工程結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施以及工程結(jié)構(gòu)抗震理論存在的不足更加突顯。同時(shí)，中國(guó)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論研究水平的不斷提高，新材料的不斷出現(xiàn)以及工程經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，也縮短了工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的修訂周期。2011年7月，正式頒布實(shí)施GB50010―2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]。新規(guī)范根據(jù)多年工程經(jīng)驗(yàn)和研究成果，同時(shí)考慮與國(guó)際其他發(fā)達(dá)國(guó)家混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)接軌，貫徹國(guó)家“四節(jié)一環(huán)保（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)）”政策編制而成。新規(guī)范的編制標(biāo)志著中國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論和設(shè)計(jì)水平有了新的提高；同時(shí)也對(duì)高等學(xué)校土建類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生如何結(jié)合新版規(guī)范進(jìn)行快速知識(shí)更新，高校教師如何及時(shí)改進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)課程教學(xué)方法提出了新要求[3-6]。
一、新版規(guī)范關(guān)于結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度的修訂
（一）混凝土強(qiáng)度的修訂
新版混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范刪除了2002版規(guī)范4.1.4條中注1和注2的相關(guān)規(guī)定，即關(guān)于受壓構(gòu)件尺寸效應(yīng)（現(xiàn)澆鋼筋混凝土軸心受壓及偏心受壓構(gòu)件，如截面的長(zhǎng)邊或直徑小于300 mm，則混凝土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)乘以系數(shù)0.8）和離心混凝土的有關(guān)規(guī)定。2002版規(guī)范源于前蘇聯(lián)規(guī)范，最近俄羅斯規(guī)范關(guān)于此條的規(guī)定已被取消，而離心混凝土的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)按專(zhuān)門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)取用，不再列
入，故新版混凝土規(guī)范將此項(xiàng)內(nèi)容刪除。另外，新版混凝土規(guī)范刪除了2002版規(guī)范4.1.6條中關(guān)于混凝土軸心抗壓、軸心抗拉疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，以及當(dāng)蒸養(yǎng)溫度超過(guò)60℃時(shí)，計(jì)算混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)提高20%的規(guī)定，因?yàn)楦邷卣麴B(yǎng)引起的主要問(wèn)題是裂縫，而非提高設(shè)計(jì)強(qiáng)度所能解決。
（二）鋼筋強(qiáng)度的修訂
新版混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范4.2.2條增加了強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為500 MPa的HRB500、HRBF500級(jí)高強(qiáng)鋼筋，并規(guī)定其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（fy=435MPa）與抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（f′y=410MPa）分別取不同數(shù)值。加入靠控溫軋制而具有一定延性、可焊性、機(jī)械連接性能及施工適應(yīng)性的HRBF系列細(xì)晶粒熱軋帶肋鋼筋，限制并準(zhǔn)備淘汰強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為335 MPa級(jí)熱軋帶肋鋼筋的應(yīng)用，立即淘汰強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為235 MPa的HPB235級(jí)光圓鋼筋的應(yīng)用，以HPB300級(jí)光圓鋼筋取代之。同時(shí)，規(guī)定了過(guò)渡方法，要求在規(guī)范的過(guò)渡期及對(duì)既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，235 MPa級(jí)光圓鋼筋的設(shè)計(jì)值仍按原規(guī)范取值；同時(shí)，推廣強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值400 MPa、500 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼筋作為受力的主導(dǎo)鋼筋。對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋，為了補(bǔ)充中強(qiáng)空擋，增加了強(qiáng)度等級(jí)為1 960 MPa和大直徑21.6 mm的鋼絞線，補(bǔ)充了預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋及中強(qiáng)鋼絲的有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，并淘汰了錨固性能差的刻痕鋼絲，刪除了不常用的預(yù)應(yīng)力筋的強(qiáng)度等級(jí)和直徑。
二、新版規(guī)范關(guān)于基本設(shè)計(jì)規(guī)定的修訂
為了進(jìn)一步完善2002版規(guī)范，保證結(jié)構(gòu)的安全，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性，提高混凝土結(jié)構(gòu)抗偶然作用的能力，新版混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范設(shè)計(jì)原則從以構(gòu)件設(shè)計(jì)為主擴(kuò)展到整個(gè)結(jié)構(gòu)體系，補(bǔ)充了3.2條“結(jié)構(gòu)方案”和3.6條“結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)原則”，增加了3.7條“既有結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)原則”的規(guī)定，指出結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)對(duì)建筑物安全性有著決定性影響，鑒于結(jié)構(gòu)防連續(xù)倒塌設(shè)計(jì)的難度和代價(jià)較大，一般結(jié)構(gòu)只須進(jìn)行防連續(xù)倒塌的概念設(shè)計(jì)，以定性設(shè)計(jì)的方法增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性；同時(shí)新版規(guī)范3.4.4條對(duì)構(gòu)件撓度、裂縫寬度計(jì)算采用的荷載組合進(jìn)行了調(diào)整，新增鋼筋混凝土構(gòu)件采用荷載準(zhǔn)永久組合并考慮長(zhǎng)期作用的影響，完善了承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)內(nèi)容，增加以構(gòu)件分項(xiàng)系數(shù)進(jìn)行應(yīng)力設(shè)計(jì)等方面的內(nèi)容。另外，新版混凝土規(guī)范3.4.1條第4款及3.4.6條還增加了樓蓋舒適度的要求，并規(guī)定樓蓋豎向自振頻率的限值。
三、新版規(guī)范關(guān)于承載能力極限狀態(tài)計(jì)算的調(diào)整修訂
（一）正截面承載力計(jì)算的修訂
新版混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)受彎構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算未作改動(dòng)，但對(duì)受壓構(gòu)件正截面承載力的計(jì)算改動(dòng)較大，主要是針對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的二階效應(yīng)問(wèn)題。2002版混凝土規(guī)范在考慮P-δ效應(yīng)時(shí)[7-8]，對(duì)引起結(jié)構(gòu)側(cè)移的荷載或作用所產(chǎn)生的一階彎矩Ms和不引起結(jié)構(gòu)側(cè)移的荷載產(chǎn)生的一階彎矩Mns不加區(qū)別，全部乘以增大系數(shù)ηs，即考慮P-δ效應(yīng)時(shí)結(jié)構(gòu)的彎矩為M=（Mns+Ms）ηs。新版混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范在考慮P-δ效應(yīng)時(shí)，對(duì)除排架結(jié)構(gòu)以外的框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架―剪力墻結(jié)構(gòu)及筒體結(jié)構(gòu)只增大引起結(jié)構(gòu)側(cè)移的荷載或作用所產(chǎn)生的一階彎矩Ms，不增加不引起結(jié)構(gòu)側(cè)移的荷載產(chǎn)生的一階彎矩Mns，即結(jié)構(gòu)中的彎矩為M=Mns+ηsMs。另外，對(duì)于P-δ效應(yīng)，2002版規(guī)范通過(guò)初始偏心距增大系數(shù)η來(lái)考慮P-δ效應(yīng)，而新版混凝土規(guī)范6.2.3條規(guī)定偏心壓力構(gòu)件通過(guò)調(diào)整構(gòu)件控制截面的彎矩設(shè)計(jì)值M來(lái)考慮P-δ效應(yīng)（彎矩作用平面內(nèi)截面對(duì)稱(chēng)的偏心受壓構(gòu)件，當(dāng)同一主軸方向的桿端彎矩比不大于0.9且軸壓比不大于0.9，同時(shí)構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比滿足的偏心受壓構(gòu)件時(shí)不用考慮P-δ效應(yīng)），取消了軸向力偏心距增大系數(shù)η對(duì)二階效應(yīng)的影響。關(guān)于軸向壓力在撓曲桿件中產(chǎn)生的P-δ效應(yīng)新舊規(guī)范具體的變化如表1（以非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件為例）。
（二）斜截面承載力計(jì)算的修訂
2002版混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范關(guān)于受彎構(gòu)件斜截面承載力計(jì)算公式，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)：當(dāng)集中荷載對(duì)支座截面或節(jié)點(diǎn)邊緣產(chǎn)生的剪力值占總剪力的75%時(shí)，分別按均布荷載和集中荷載兩種情況計(jì)算的箍筋差異很大，即造成配箍不連續(xù)。因此，為了克服上述不足，新版混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范6.3.4條統(tǒng)一了一般受彎構(gòu)件與集中荷載作用下梁的斜截面受剪承載力計(jì)算公式，并調(diào)整了斜截面受剪承載力計(jì)算公式中箍筋抗力項(xiàng)的系數(shù)，適當(dāng)增加斜截面受剪承載力的安全儲(chǔ)備，新舊規(guī)范關(guān)于受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力的計(jì)算公式如表2（以非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土受彎構(gòu)件為例）。同理，將考慮地震作用的框架梁其斜截面受剪承載力計(jì)算公式也作了相應(yīng)修改。
四、新版規(guī)范關(guān)于正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算的調(diào)整修訂
（一）裂縫控制驗(yàn)算的修訂
新版混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范3.4.4條保留了2002版混凝土規(guī)范有關(guān)裂縫控制等級(jí)劃分的規(guī)定，但對(duì)受力裂縫的控制進(jìn)行了適當(dāng)放松（詳見(jiàn)新版混凝土規(guī)范第3.4.4及7.1.1條規(guī)定）。另外，在進(jìn)行最大裂縫寬度wmax計(jì)算時(shí)，新版混凝土規(guī)范7.1.2條調(diào)整了計(jì)算中鋼筋應(yīng)力σs的計(jì)算方法，以及表7.1.2-1中關(guān)于鋼筋混凝土受彎、偏心受壓構(gòu)件受力特征系數(shù)αcr的取值，將wmax的公式計(jì)算值適當(dāng)減小。
（二）撓度驗(yàn)算的修訂
在進(jìn)行受彎構(gòu)件撓度驗(yàn)算時(shí)，新版混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范7.2.2條在受彎構(gòu)件短期剛度Bs的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充提出了考慮荷載準(zhǔn)永久組合和荷載標(biāo)準(zhǔn)組合的長(zhǎng)期作用對(duì)撓度增大的影響，給出了剛度計(jì)算公式B=Bs/θ。另外，根據(jù)國(guó)內(nèi)研究成果，在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件短期剛度Bs計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，采用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋等效面積折減系數(shù)α1，適當(dāng)調(diào)整值ρ，就可將原公式用于無(wú)粘結(jié)部分預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的短期剛度計(jì)算（詳見(jiàn)新版混凝土規(guī)范第7.2.3條規(guī)定[1]）。
五、新版規(guī)范關(guān)于構(gòu)造規(guī)定的調(diào)整修訂
（一）混凝土保護(hù)層厚度規(guī)定的修訂
新版混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范8.2.1條調(diào)整了鋼筋保護(hù)層厚度的規(guī)定，從混凝土碳化、脫鈍和鋼筋銹蝕的耐久性角度考慮，不再以縱向受力鋼筋的外緣計(jì)算，而以最外層鋼筋（包括箍筋、構(gòu)造筋、分布筋等）的外緣計(jì)算混凝土保護(hù)層厚度。修訂后的保護(hù)層厚度實(shí)際上比原規(guī)范的規(guī)定有所增加，一般情況下略有增加，而惡劣環(huán)境下增加的幅度較大，新舊規(guī)范關(guān)于混凝土保護(hù)層最小厚度c的對(duì)比如表3。從表3可以看出，新版規(guī)范中關(guān)于混凝土保護(hù)層的厚度無(wú)論從數(shù)值上還是具體計(jì)算規(guī)定上都明顯增大，充分考慮了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性要求，新增設(shè)計(jì)使用年限100年的結(jié)構(gòu)，其保護(hù)層厚度取相應(yīng)類(lèi)別使用年限為50年的1.4倍，同時(shí)細(xì)化環(huán)境類(lèi)別，將原規(guī)范中的環(huán)境三類(lèi)細(xì)化為三a、三b兩個(gè)子類(lèi)，并進(jìn)一步加大惡劣環(huán)境下混凝土保護(hù)層厚度的取值。
（二）關(guān)于鋼筋錨固長(zhǎng)度規(guī)定的修訂
新版混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范8.3.1條對(duì)基本錨固長(zhǎng)度的計(jì)算公式未作改動(dòng)，但明確了鋼筋的錨固長(zhǎng)度la=ξalab，其中修正系數(shù)ξa根據(jù)錨固條件取用，同時(shí)在計(jì)算基本錨固長(zhǎng)度lab時(shí)，刪除了原規(guī)范中錨固性能較差的刻痕鋼絲。由于2002版規(guī)范中關(guān)于混凝土強(qiáng)度最高等級(jí)取C40偏于保守，故新版規(guī)范將混凝土最高強(qiáng)度等級(jí)提高到C60，以提高錨固的性能。
六、新版規(guī)范在混凝土課程教學(xué)過(guò)程中的新要求
新版混凝土規(guī)范自2011年7月頒布實(shí)施以來(lái)，已經(jīng)有近一年，而目前中國(guó)高校所使用的教材多數(shù)是在2002版規(guī)范基礎(chǔ)之上編寫(xiě)而成，如何將教學(xué)內(nèi)容與新規(guī)范相結(jié)合是目前混凝土任課教師亟待解決的問(wèn)題，筆者認(rèn)為在教學(xué)的過(guò)程中將重點(diǎn)從如下幾個(gè)方面入手。
一是，改變以教材為主要參考資料而較少閱讀和學(xué)習(xí)《規(guī)范》的傳統(tǒng)教學(xué)方法，提高學(xué)生解決結(jié)構(gòu)實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，包括到施工現(xiàn)場(chǎng)參觀的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)及綜合技能訓(xùn)練等。在混凝土結(jié)構(gòu)課程開(kāi)課前，讓學(xué)生對(duì)梁、板、柱等常見(jiàn)的混凝土基本構(gòu)件以及框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等常見(jiàn)的混凝土結(jié)構(gòu)形式形成初步感性認(rèn)識(shí)，并借以引發(fā)和提高學(xué)生學(xué)習(xí)混凝土結(jié)構(gòu)課程的興趣。
二是，改變以往授課過(guò)程中只重視單個(gè)構(gòu)件的設(shè)計(jì)，輕視整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的教學(xué)思想，補(bǔ)充“結(jié)構(gòu)方案”和“結(jié)構(gòu)抗倒塌”設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容。使學(xué)生了解和掌握結(jié)構(gòu)系統(tǒng)概念，了解課程的主要層次關(guān)系，從全局把握學(xué)習(xí)重點(diǎn)，理清學(xué)習(xí)思路，建立結(jié)構(gòu)整體系統(tǒng)概念，理清各部分之間的關(guān)系，為課程學(xué)習(xí)建立總體框架。
三是，注意新舊規(guī)范關(guān)于混凝土和鋼筋兩種材料在強(qiáng)度和級(jí)別方面的修訂和增補(bǔ)原因。目前，由于規(guī)范處于過(guò)渡階段，故應(yīng)重點(diǎn)向?qū)W生講明混凝土和鋼筋兩種材料的級(jí)別調(diào)整和增補(bǔ)原因，糾正以往對(duì)鋼筋等級(jí)（例如Ⅰ級(jí)鋼、Ⅱ級(jí)鋼、Ⅲ級(jí)鋼等）的提法，而應(yīng)以規(guī)范規(guī)定的提法為準(zhǔn)，同時(shí)提醒學(xué)生關(guān)于兩種材料強(qiáng)度的調(diào)整規(guī)定。
四是，關(guān)于單個(gè)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)中受彎構(gòu)件斜截面受剪承載力和偏心受壓構(gòu)件正截面承載力計(jì)算新舊規(guī)范的對(duì)比，以及新規(guī)范修改的原因，在授課時(shí)引用《規(guī)范》中的條文進(jìn)行講解。這樣可以讓學(xué)生在理解課堂教學(xué)知識(shí)的同時(shí)，進(jìn)一步熟悉《規(guī)范》規(guī)定的原因以及依據(jù)。
五是，注意鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在正常使用極限狀態(tài)下裂縫寬度和撓度驗(yàn)算的變動(dòng)；授課過(guò)程中應(yīng)注重鋼筋混凝土構(gòu)造和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如板、梁、柱）有關(guān)內(nèi)容的變化。構(gòu)造措施是人們?cè)陂L(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上總結(jié)而成的，是防止因計(jì)算考慮不周全而造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件開(kāi)裂、破壞，或者是保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件在使用和施工上的需要而采用的，構(gòu)造措施在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中非常重要，大多數(shù)抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題都是通過(guò)構(gòu)造措施得以
保證，因此一定要引起足夠重視。
七、結(jié)語(yǔ)
混凝土結(jié)構(gòu)是中國(guó)工業(yè)與民用建筑采用最多的一種結(jié)構(gòu)形式?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是目前高校土木工程專(zhuān)業(yè)非常重要的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程。新版混凝土規(guī)范在高強(qiáng)高性能材料的應(yīng)用、結(jié)構(gòu)分析內(nèi)容的擴(kuò)展以及實(shí)現(xiàn)與國(guó)際接軌等方面都有了很大進(jìn)步，同時(shí)新規(guī)范更加側(cè)重房屋、鐵路、公路、港口和水利水電工程混凝土結(jié)構(gòu)共性技術(shù)問(wèn)題設(shè)計(jì)方法的統(tǒng)一，這與“大土木”專(zhuān)業(yè)設(shè)置要求和土木工程專(zhuān)業(yè)“寬基礎(chǔ)、多出口”的培養(yǎng)目標(biāo)更加吻合。筆者僅介紹了規(guī)范與本科教學(xué)有關(guān)的主要修訂內(nèi)容，并以此提出教學(xué)新要求，以期拋磚引玉，共同推進(jìn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)課程教學(xué)的改革。
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Teaching of concrete structure design course
LI Fengchen1，2， ZHANG Lina1，2， XU Chi2， YI Pinghua1
（ 1.College of Civil Engineering and Architecture， East China Institute of Technology， Nanchang 330013， P. R. China；
