時間：2023-08-29 09:18:57
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中圖分類號：TU7文獻標識碼：A文章編號：
混凝土結構設計是一個長期、復雜甚至循環往復的過程，在這過程中出現任何的遺漏或錯誤都有可能使整個設計過程變得更加復雜或使設計結果存在不安全隱患。因此，我們設計人員應按規范相應的構造要求嚴格執行，才真正確保設計質量的安全。
1 混凝土結構設計內容
1.1計算地震作用
規范中要求規則結構不計算扭轉耦聯的時候，平行于地震作用力方向的兩邊要乘以放大系數，一般較短邊乘以1.15的系數，長些的邊乘以 1.05 的系數，扭轉剛度小時要按大于或等于 1.3 采用，地震作用計算要考慮扭轉耦聯產生的影響；質量、剛度不對稱分布的結構要計入雙向水平方向的地震作用扭轉影響。
1.2計算質量系數
一般工程采用不少于 9 的質量系數，如果是2層結構采用6個，一般是取3的倍數，每層有3個自由度。計算的時候要檢查質量振型參數，要保證不能小于90%，如果不夠的情況，將導致設計的結構不夠安全。
1.3計算最小地震剪重比
規范強制要求各樓層剪重比不小于規范給出的標準，當不滿足要求時要檢查質量系數，有效的質量系數不夠要增加振型數的計算；有效質量系數能夠滿足時可能結構設計不合理，要合理分布結構質量和剛度。
1.4計算結構的位移、周期
周期比要控制在大震下扭轉振型不靠前，用樓層豎向最大位移限制層間最大位移，位移比取最大和平均位移比值。
1.5計算柱長度
水平荷載造成的彎矩設計值超過總設計值 75% 時，框架柱長度按規范內 7.3.11-1 和 -2 公式計算的小值為準。
1.6確定柱配筋的方式
單偏壓方式是按規范公式計算的，雙偏壓則是用數值積分法，整體計算建議使用單偏壓方式，得出具體結果時再用雙偏壓復核。
1.7分析框架的結構
注意柱長度的計算系數；建議柱采用單偏壓配筋；大截面的柱可以設與梁重疊處為剛域。
1.8分析混合的結構
模型數據盡量以原型輸入，節點要有規律性，并合理的輸入參數，墻體受壓以墻段為單元進行計算，注意不要忽視小于 250 的墻段。
2 混凝土結構設計中應注意的問題
2.1 關于柱的設計
2.1.1 框架柱的截面設計
在鋼筋混凝土結構中，柱的截面尺寸從下到上逐漸縮小，以節約投資，使設計更合理。柱截面尺寸減小的間隔層數為3～5層，如果間隔太密，會造成模板浪費、施工不便；太疏又起不到節約投資、降低造價的目的。每次每側減小的尺寸以100～150為宜，如減得太多，有可能導致結構豎向剛度突變。另外，柱的最小截面尺寸應符合《混凝土結構設計規范GB50010-2002》第l1.4.11條的規定：矩形柱的寬度和高度均不宜小于300mm ；圓柱的截面直徑不宜小于350mm 。
2.1.2 框架柱的箍筋肢距
《混凝土結構設計規范GB500l0-2002》第l1.4.15條規定“柱箍筋加密區內的箍筋肢距：一級抗震等級不宜大于200mm；二、三級抗震等級不宜大于250mm和20倍箍筋直徑中的較大值；四級抗震等級不宜大于300mm。此處的“箍筋肢距” 的定義，規范沒有明確的說明。按一般的理解，箍筋肢距應為每肢箍筋的水平距離。因此不少設計人員在設計時將箍筋肢距一律按均勻分布且不大于200mm（以一級抗震等級為例）。這樣將使混凝土的澆搗發生困難。因為混凝土在澆搗時，是不允許從高處直接墜落的，必須使用導管，將混凝土引導到根部，然后逐漸向上澆灌。如果箍筋肢距過小，將無法使用導管。筆者認為“箍筋肢距” 應理解為“柱縱向鋼筋的箍筋拉接點之間的距離”由此可以采用箍筋形式，這樣既便于施工，對柱鋼筋的拉接，也符合要求。
2.2 關于梁的設計
2.2.1 框架梁的負筋只需按計算配夠，不必增加配筋量
在框架結構的計算中， 由于地震作用、風荷載等水平力的作用，往往使得框架梁的粱端負彎距遠大過跨中正彎距。為了避免框架梁負筋過多過密，我們往往都將框架梁的負彎距乘以一個0.85左右的調幅系數進行調幅，使梁端負彎距減少，并相應增加跨中正彎距，使梁的上下配筋均勻一些。如果在框架計算是作了負彎距調幅，而配筋時又將負筋放大，就是沒有道理而且是自相矛盾的。
2.2.2 梁側縱向鋼筋的配置
梁側縱向鋼筋包括梁側縱向構造鋼筋和梁側抗扭縱筋。新混凝土設計規范規定梁腹板高度hw≥450mm梁側應沿高度配縱向構造鋼筋， 且間距不大于2OOmm。梁側縱向構造鋼筋對防止梁側面的開裂具有非常重要的作用。
梁側縱向鋼筋的直徑不應太大，一般以φ12～φ16為宜。在實際設計中，常常見到梁側抗扭縱筋很大的情況，這是由于電算結果顯示抗扭縱筋的面積較大。對這種情況應在計算和設計上做一些調整：
a.由于目前電算程序在結構構件分析時尚不能考慮現澆樓板對梁扭轉的影響，而是由程序給出一個梁扭距折減系
數，合理選用梁扭距折減系數對控制梁的扭距是很重要的，一般情況可取0.4～0.6 。
b.對跨度較大的次粱支承于主梁上時，次梁的支承端會對主梁產生較大的扭距，這時可在電算程序中指定該次梁
的端支座為絞接。這種方法對解決粱在受剪扭情況下的超筋超限是非常有效的。
c.有時雖然做了以上調整，但梁的抗扭縱筋面積仍然較大。此時應將抗扭縱筋面積分攤一部分到粱的四根角筋其余部分面積按梁側腰筋設置，梁腰筋直徑仍以φ12～φ16為宜。
2.3 基礎的設計
2.3.1 基礎墊層與保護層
混凝土基礎墊層的作用：一可方便施工，保證基礎混凝土的澆筑質量，二可兼作混凝土保護層，對鋼筋起保護作用。設計時，配有鋼筋的柔性基礎宜考慮設置墊層。墊層的厚度通常取70-100mm。在基本積極條件較好時，也可以不設墊層，但應注意施工時確保鋼筋的保護層厚度滿足要求。按規定，有墊層時，最小混凝土保護層厚度為35mm，無墊層時則為70mm。如果設置的墊層伸出基礎四邊，其伸出長度與墊層厚度相同。
2.3.2 基礎寬度或面積的計算
在計算基礎寬度或面積的時候，往往由于力學模型不明確或考慮問題不周詳，，使得基礎寬度或面積不足，下面列舉三種情況用以說明。
情況一：墻體上作用有較大的集中力。當墻體上有較大的集中力作用時，通過墻體和基礎可將此集中力向地基擴散，但這種擴散是有一定范圍的，并且基底土反力并非均勻分布。如果設計時用該集中力除以墻段長度得到的平均線荷載來計算基礎寬度，則可能造成局部基礎寬度不足。
情況二：縱橫墻體相交處，存在著基礎面積重疊問題，由于地基受力面積的重復使用，造成地基應力加大。在四墻相交的十型節點處，三墻相交的口型節點處應力集中最為顯著。因此，必須調整局部基礎寬度以滿足地基承載力的要求。上文提出了采用局部調整系數調整基礎寬度的方法。
情況三：柱下單獨基礎與墻下條形基礎混用，在框架結構中，有時為了減小柱基所受壓力而設置墻下條形基礎以承受底層墻體的重量。此時，由于地圈梁的作用，實際仍有一部分墻重難以計算，設計時往往忽略，從而導致柱下基礎面積偏小。因此，筆者認為設計時應盡可能地使得計算模型簡化和明朗化，從而避開由于結構模型模糊造成的隱患。
3 結束語
我國的混凝土結構設計規范已經基本形成體系，但限于條件和具體工作環境狀況，存在一些設計方面的空缺和問題是難免的，為了使設計人員在混凝土結構設計中更好地貫徹執行向關設計規范等，做到安全適用、經濟合理、技術先進和確保質量。
中圖分類號：TU7文獻標識碼：A 文章編號：
混凝土結構設計是一個長期、復雜甚至循環往復的過程，在這過程中出現任何的遺漏或錯誤都有可能使整個設計過程變得更加復雜或使設計結果存在不安全隱患。因此，我們設計人員應按規范相應的構造要求嚴格執行，才真正確保設計質量的安全。
1 混凝土結構設計的原則
1.1 整體性
混凝土結構設計的整體性是指把各個部分組成一個整體，研究整體的功能和設計規律，從整體和部分中發現整體的特征。
1.2 結構性
在混凝土結構設計過程中，要充分了解其結構及其各要素是非常重要的。建筑結構決定著建筑的性能和質量，影響著它在建筑中的使用和其發展情況，同時它也是性能的載體，還可以反作用于結構?；炷两Y構的各要素運動的穩定性與結構息息相關。
1.3 最優化性
混凝土結構設計中存在差異整合，使建筑的各個部分合理的組合在一起，差異的部分相互互補，相互支持，相互需要，保證著整合后的性能。建筑結構的形成也離不開差異整合，充分體現了它的重要性，在設計過程中，我們要重視這一點。
1.4 動態性
混凝土結構設計的動態原則是把握系統的內外聯系，以及發展趨勢，動力規律、方式等方面，使混凝土在建筑中提供更好地應用，滿足需求，把握時代的發展方向，跟隨時代的腳步。
2 混凝土結構設計中存在的問題
混凝土在我國各項工程中應用廣泛，具有可模型好、耐久耐火、造價低等特點，是非常好的建筑材料。然而，近年來，隨著建筑業和水利等的發展對混凝土的需求不斷加大，且對混凝土結構的應用跨度和高度都不斷地增大，但由于混凝土容易出現裂縫，且受季節限制，致使混凝土在結構設計的過程中出現了很多問題。
2.1 基礎設計
2.1.1 工程實地勘察報告缺錯漏
地基基礎是建筑質量的保證，影響著建筑的安全以及所產生的經濟效益，若地基建設出現問題，則所造成的不只是經濟問題還會帶來重大的人員傷亡。建筑物的基礎建設過程包括勘察、設計和施工。每一個步驟都是非常重要的環節。在我國設計時常存在勘察不全面，內容含糊不清，地質勘探報告未經審查部門審核，導致建筑物建設當中存在極大的隱患。設計過程應要嚴格把關，對不合格的勘察報告要及時提出異議，未修改完善的勘察報告不能作為基礎設計的依據。
2.1.2 未說明絕對標高的問題
設計單位在工程的設計階段，要注意在基礎圖中要說明建筑所定的±0.00與工程地質勘察中絕對標高的關系。在混凝土結構設計中，一些工程未說明±0.00的絕對標高，直接影響到基礎底標高的確定，為施工帶來許多不必要的麻煩。
2.1.3 基礎墊層與保護層
設置混凝土墊層，不但可以保證基礎混凝土的澆筑質量，還可以保護鋼筋。設計時，配有鋼筋的柔性基礎宜使用墊層，但要注意的是，墊層向外延伸的面積不能計入基礎底面積。
2.1.4 基礎的變形計算
（1）設計等級為甲級，乙級的建筑物，均應按地基變形設計。
（2）丙級建筑物有下列情況時，仍應作變形驗算：
1）地基承載力特征值小于130kPa，且體型復雜的建筑物；
2）在基礎上及其附近有地面堆載或相鄰基礎荷載差異較大，可能引起地基產生國大的不均勻沉降時；
3）軟弱地基上的建筑物存在偏心荷載時；
4）相鄰建筑距離過近，可能發生傾斜時；
5）地基內有厚度較大或厚薄不均的填土，其自重固結未完成時。
2.2 結構設計
2.2.1 柱設計
⑴框架柱的截面設計
混凝土的框架柱設計中，設計人員很容易忽視角柱的自定義計算，導致配筋率不足。在多層或高層的鋼筋水泥結構中，柱的截面尺寸從下到上逐漸減小，以節約資金，合理利用。柱截面的間隔數一般在3～5層，每次每側減少尺寸100～150比較適宜，既能滿足要求，又能節約成本，有利于空間合理利用。
⑵框架柱的箍筋肢距
柱箍筋加密區的箍筋肢距：一級抗震等級不宜大于200mm；二、三級抗震等級不宜大于250mm。箍筋肢距一般應為每肢箍筋的水平距離，不少設計人員在設計時將箍筋肢距都按不大于200mm，這樣將會導致混凝土的澆筑發生困難，混凝土的澆筑必須使用導管，將混凝土引導到根部，自上而下澆灌。若箍筋肢距過小則無法使用導管，所以，我們要正確理解箍筋肢距，這樣既方便施工又可以符合要求，從而較好地完成建筑任務。
2.2.2 梁的設計
⑴梁端按簡支計算但實際受到部分約束
當梁端按簡支計算但實際受到部分約束時，應在支座區上部設置縱向構造鋼筋，其截面面積不應小于梁跨中下部縱向受力鋼筋計算所需截面面積的1/4，且不應少于2根，此舉是為了避免出現負彎矩裂縫而采用的構造措施，設計中要給予足夠的重視。
⑵側梁縱向的鋼筋配置
側梁縱向鋼筋結構對防止梁側面的開裂具有非常重要的作用，但是一些設計人員并為意識到這一點，甚至盲目的增大其抗彎能力，嚴重影響抗震性能。梁側鋼筋的直徑一般以Φ12～Φ16為最佳標準。在設計中應該注意避免抗扭縱筋的面積過大，及時做出相應調整。
⑶水平錨固長度
樓層框架梁在邊柱非抗震設計上部縱向鋼筋和抗震設計的上部及下部縱向鋼筋，錨固段當柱截面尺寸不足錨固長度時，縱向鋼筋應伸至節點對邊向下和向上彎折15倍直徑，錨固段彎折前的水平投影長度不應小于0.4la或0.4laE。設計中容易忽略。
3 混凝土結構設計改進的措施
3.1 改進鋼筋錨固和連接的方式
采用基本錨固長度：根據實驗表明，高強度混凝土的錨固性能被低估，當混凝土強度等級高于C60時，ft按C60取值，并且不再使用錨固性能很差的刻痕鋼絲，同時當混凝土保護層厚度不大于5d時，在鋼筋錨固長度范圍內配置構造鋼筋，并且完善機械錨固的方法。箍筋對約束受壓鋼筋的搭接傳力很重要，根據汶川地震時柱子鋼筋在搭接處破壞很嚴重的情況，為防止粗鋼筋在搭接端頭的局部擠壓產生裂縫，提出了在受壓搭接接頭端部增加配箍的要求，今后設計及施工要注意。
3.2 提高結構構件的安全性
通過考慮配筋特征值調整鋼筋最小配筋率，增加安全度，控制大截面構件的最小配筋率；當構件所需截面高度遠大于承載的需求時，可調整其縱向受拉鋼筋配比率；調整柱的軸壓比限值、最小截面尺寸，適度的提高安全儲備，增加四級抗震等級框架柱、框支柱的軸壓比限值?；炷两Y構材料性能劣化的因素復雜，受天氣，氣候等的影響較大，建筑的耐久性需根據以往的經驗采取措施來解決。
3.3 新規范
3.3.1 提高結構安全儲備
新規范在結構安全儲備方面更加嚴格：斜截面受承載力公式的修改；調整混凝土構件縱向受力鋼筋的最小配筋率；調整混凝土柱的軸壓比限值；調整混凝土的最小截面尺寸；增加三級抗震等級剪力墻的最大軸壓比；加強底層柱等等。
3.3.2 應用高性能高強度的材料
隨著經濟的發展，環境問題成為人們日益關注的話題，與此同時，建筑也需要實行環保政策，因此要提倡高性能高強度的鋼筋，減少鋼材的用量，同時促進我國結構設計的節能環保建設。通過工程實踐的證明，現規范推廣的HRB系列普通熱軋帶肋鋼筋具有較好的延展性及機械連接性，對于RRB系列預熱處理鋼筋者來說應該合理使用，這類鋼筋由高溫淬水，預熱處理后提高了強度，但其延展性和機械連接性卻有所下降，設計者應當合理使用。
中圖分類號：TU37文獻標識碼：A 文章編號：
混凝土結構具有整體性好、可模性好、耐久耐火以及造價低的優點，在我國的各項工程建設中被廣泛的應用。近年來，隨著混凝土材料的發展和結構設計水平的提高，混凝土結構應用跨度和高度都不斷地增大。但同時，由于混凝土結構容易出現裂縫、修補困難以及受氣候和季節限制的缺點，使混凝土結構在設計時容易出現一些問題。以下是對混凝土結構設計原則、存在問題以及相應對策的探討。
一. 混凝土結構設計的原則
1.整體性
混凝土結構設計的整體性原則就是要把設計的建筑的各個組成部分作為一個整體，來研究它的構成、功能和發展規律，從整體與部分、部分與部分都是相互結合的關系中發現系統的特征及運動規律。
2.動態性
混凝土結構設計的動態性原則就是要對系統的內外聯系、發展變化方向、趨勢、動力、規律、活動的速度和方式等為對象進行探索，從而使建筑設計不但滿足現在，還要兼顧未來，把握時代的發展方向。
3.結構性
建筑結構決定著建筑的性能，是性能的載體，性能還可以反作用與結構。建筑結構的各要素運動的穩定性及發展方向與結構密切相關，所以混凝土結構設計時，了解建筑結構以及結構的各要素尤為重要。
4.最優化性
建筑結構系統形成的過程也是差異整合的過程。差異的事物相互需要、支持與互補，為整合提供了前提和基礎?；炷两Y構設計就是通過對差異的整合使建筑的各個部分有機地組織在一起。
二. 混凝土結構設計中存在的問題及對策
1.基礎設計
1.1無工程實地勘察報告或沒有參考臨近建筑物的地質勘察報告進行
建筑物的基礎設計的流程包括勘察、設計以及施工。目前，在我國建筑物地基基礎設計時存在地質勘探不全面、內容模糊或者沒有參考臨近建筑物的地質勘探報告進行的問題。地基基礎是建筑質量的核心，影響帶建筑安全質量及經濟效益。若地基基礎出現問題，造成的損失是無法估量的。
建筑地基基礎設計必須要嚴格按照流程進行，設計單位要嚴格把關，杜絕無工程實地勘察報告而進行設計的情況出現。對于地質勘探報告不全面、內容模糊或者沒有參考臨近建筑物的，必須要求建設單位及勘探單位補勘或重新勘探。
1.2未說明±0．00標高與地質勘察報告中所示標高的關系
在混凝土結構設計中，一些工程設計僅交待±0．00的絕對標高或未交待±0．00標高，影響到底標高和持力層的確定，導致基礎設計以及下臥層承載力不能準確地進驗算。
設計單位在工程設計中，要注意若工程地質勘察報告中采用假定標高，在總說明或基礎圖中要說明建筑所定的±0．00與工程地質勘察報告中假定標高的數值關系；若當建筑總圖和工程地質勘察報告均采用絕對標高時，就可以采用結構圖紙上標注的±0．00的絕對標高值。
1.3柱下獨立基礎帶梁板式的地下室底板設計中忽視建筑物的沉降而引起的附加應力
在建筑施工中，由于建筑物上部整體重力的沉降作用，地下室底板與柱下獨立基礎會產受到附加應力，從而發生沉降變形。設計人員在設計時很容易忽視附加應力，結果導致底板開裂，造成地下室建筑的安全隱患，還會影響地基的穩定性。
針對此類問題，設計人員在對建筑物的混凝土結構設計中，要考慮工程總沉降力的大小，而在地下室底板與持力層之間采取處理措施，若工程的沉降量較小，可采用褥墊的方法，來防止開裂，養護地基。
1.4未進行地基變形的驗算或者驗算的結果不符合要求
混凝土結構設計中，一些設計人員并未按照規定對地基變形進行演算或演算不符合要求，結果造成地基基礎的安全隱患。
按照規定，甲級、乙級的建筑物設計，應按地基變形設計；丙級的建筑物設計，若采用地基處理，處理前按照《建筑地基基礎設計規范》的規定進行；地基處理后仍要做變形驗算。設計人員必須要認識到地基變形的危害性以及地基演算的重要性，嚴格按照規定進行地基變形演算。
2.上部結構設計
框架結構、剪力墻結構、框架—剪力墻結構、框支剪力墻結構是混凝土結構設計中上部結構使用最多的形式。但這些結構量大面廣，比較容易出現配筋不足、超配筋等情況。
2.1框架柱
混凝土的框架柱設計中，設計人員很容易忽視角柱的自定義計算、短柱以及超短柱的剪跨比，或對短柱進行強代換，結果導致無法滿足計算結果及配筋率不足的問題。
角柱是指兩個方向與框架梁相連的框架住，計算時要進行自行定義，短柱是指剪跨比不大于2，以及因填充墻設置或樓梯平臺梁、雨篷梁的設置形成柱凈高與其界面高度之不大于4的框架柱。對于短柱而言，箍筋的間距應小于等于100 mm，箍筋體積的配筋率大于1.2％。對于剪跨比不大于2的框架柱，程序能自行判定，不能直接進行強代換，不同強度級別的箍筋均應滿足計算結果。超短柱是指剪跨比小于1.5或柱凈高與柱截面高度之比小于3的框架柱。設計人員在建筑混土結構設計中，要避免超短柱的出現。若無法避免，則要采取控制軸壓比、添加芯柱等措施。
2.2框架梁
設計人員在混凝土結構框架梁設計繪圖時，如果沒有按計算結果將配筋分別原位標注在支座兩側以及跨中配筋與支座配筋之比小于0.3或0.5，而導致實際配筋比大于計算結果，違反了相關標準。在設計時，要引起足夠的重視，避免此類問題的出現。
2.3連梁
連梁，就是連接兩片剪力墻,當遇到中震或大震時,它會首先開裂,起到耗能作用,從而使建筑物保持一定延性的梁，連梁在框架結構設計中尤為重要。但一些設計人員在設計混凝土結構時，并未認識到連梁的重要性，甚至盲目地增大它抗彎的能力或在連梁上搭框架梁，嚴重影響了建筑物的抗震性能。設計人員要對連梁的作用給予足夠的重視，設計時確保連梁的延性，從而在地震中不被首先破壞。
2.4框支剪力墻
混凝土結構設計中，很容易出現框支剪力墻布置不均勻，出現單肢鋼度過大的剪力墻，一旦破壞，則會造成嚴重的后果。設計人員要注意框支剪力墻的設計中，框支梁、框支柱縱筋的各項系數都應滿足有關規定的要求，并且要確保布置均勻。
【總結】
混凝土結構的質量關系到建筑的安全性能，在設計時必須要引起足夠的重視，設計單位要加強監管，確保設計方案嚴格按照規范進行，以確保工程質量。
【參考文獻】
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二、鋼筋混凝土結構設計的措施
1鋼筋混凝土結構的選擇
在對建筑進行結構設計的過程中，由于所處的地理環境不同，地域風俗不同，所以在設計的時候，設計的風格和設計理念也會有所不同，這就需要對當地的地理環境有充分的調查了解，對風俗習慣以及城市文化進行研究，然后結合建筑的抗震性要求進行結構設計。在我國的結構設計中，一般都會采用鋼筋混凝土剪力墻的設計方式，這種結構設計不僅施工周期短，工程成本低，并且在施工之后室內的面積會很大，最重要的是在抗震和隔音效果方面具有非常強的性能，所以這種結構設計方式在我國的建筑工程中應用的比較廣泛。
2鋼筋混凝土結構剛度的處理
為了適應當今社會經濟的發展要求，建筑物已經向高層和超高層的方向發展。由于建筑層數的增多，為了保證建筑物整體的剛度，就需要對建筑物的位移進行一定的控制。建筑物的整體豎向荷載對于建筑物的抗震性能有很大的影響，在具體的設計過程當中是讓建筑物的剛度大些還是延性大些，不同的建筑結構設計人員有不同的設計方案。在目前大多數的高層建筑住宅當中，由于房間布置的整體要求，導致剪力墻布置較多，并且墻壁較厚。但是在地質條件較好的地區，這樣設計就存在著很大的浪費問題，所以在建筑物的建設設計當中可以將建筑物的主體結構設計得相對柔些，在滿足建筑物位移的要求之后，對于地震所造成的危害也降到了最低，更節省了經濟的開支。
3鋼筋混凝土加固方法的應用
前言
簡言之，和其他材料相比，鋼筋混凝土具有較強的優勢，所以在建筑工程中廣泛應用。鋼筋混凝土的優勢不僅體現原材料上，還體現在設計方法、施工技術，制各工藝等方面。綜合其優勢分析，使得鋼筋混凝土在結構建筑材料領域扮演的角色越來越重要。
一、鋼筋混凝土建筑結構設計的現狀
20世紀后期以后，在建筑工程行業，由于鋼材料的不斷提高，鋼筋混凝土組合結構得到了發展，建筑造型和功能要求日趨多樣化，無論是工業建筑還是民用建筑，都在結構設計中遇到樂各種難題。因此作為一個結構設計人員需要在遵循各種規范的條件下大膽靈活的解決這些問題。在實際設計過程中對于各結構設計人員經常遇到的這些問題，每個人的理解不同，就可能對整個設計帶來相當大的區別。因此在規范條文中沒有具體規定，往往容易被忽視，給工程質量留下巨大的隱患。
二、鋼筋混凝土結構設計的優化措施
鋼筋混凝土結構設計優化是在保證建筑使用功能和總體效果的前提下，通過結構體系的合理選擇、結構布置的科學優化、結構受力的詳細計算分析等，使整個鋼筋混凝土結構既安全可靠，又經濟合理。優化設計后的建筑結構，既滿足結構設計規范要求，又使結構各構件之間達到最佳比例關系，以提高結構整體的抗震、抗風、防火等性能。根據筆者的總結歸納，鋼筋混凝土結構設計優化可從五個方面來開展。
1.結構計算方法的優化
鋼筋混凝土結構計算分析方法是結構設計優化的關鍵。首先是對結構體系選擇的優化，主要是確定經濟合理的結構型式、柱網尺寸和剪力墻布置等；其次是對結構構件進行優化，在已確定結構體系和結構布置的前提下，確定經濟合理的構件截面尺寸、混凝土強度等級、鋼筋強度等級和配筋量。在傳統設計中，結構體系的確定和構件截面尺寸是憑經驗假定的，然后進行分析計算，校核是否滿足規范要求，是一種被動的設計方法。優化設計也需要先進行假設，但假設目的不一樣，所采用的分析方法也不同，優化設計在初始假設后，需按一定的方法通過多次分析和調整，從而獲得最優的設計方案。在傳統設計中，構件尺寸一般先按經驗確定，然后進行強度驗算。在優化設計時，應對不同構件布置方式和不同截面尺寸進行配筋計算，并作經濟比較，以確定最優構件布置方式和截面尺寸。如抗震等級為三級的較大跨度的梁，支座配筋較大且采用大直徑鋼筋時，梁面通長鋼筋可采用小直徑通長鋼筋如2根12，與支座鋼筋搭接或焊接，以減少鋼筋量節約成本。
2.結構設計規范的理解
鋼筋混凝土結構優化設計須深入地掌握相關結構設計規范，理解規范實質，并注意規范的適用范圍和規范使用的配套性。按《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）、《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）進行樁基設計時，必須注意所采用規范與參數取值的匹配性。在計算樁數時，荷載效應采用標準組合，對應的抗力采用單樁承載力特征值；在確定承臺高度及配筋，驗算材料強度時，荷載效應取基本組合，采用相應的分項系數，對應的抗力計算采用材料強度設計值。抗震墻分加強部位和非加強部位，邊緣構件分約束邊緣構件和構造邊緣構件，這兩種邊緣構件的配筋相差很大，應分別按不同的構造要求進行配筋。設計優化前必須透徹地理解概念，勿盲目提高標準，以免造成設計浪費。
3.設計參數取值的優化
為取得良好的優化效果，在設計參數取值上要進行優化。對毛坯房，要根據各地具體情況和房屋設計標準，合理考慮各功能空間的二次裝修荷載。在計算墻體荷載時，應考慮實際墻體高度、長度和開洞影響，墻體高度的取值應扣除鋼筋混凝土梁板的高度，墻體長度的取值應扣除鋼筋混凝土墻柱的長度，并應扣除洞口面積。消防車等荷載宜按等效荷載取值。樓面活荷載按實際使用功能合理取值，并按規范規定考慮樓面活荷載的折減。正確取用抗震設防烈度、場地類別，合理確定風荷載標準值和風載體型系數，必要時可根據風洞試驗確定風載體型系數。根據不同荷載組合和不同計算內容選用荷載分項系數。在進行基礎設計時，當上部結構傳給基礎的荷載為設計值時，應將設計值轉換成標準值。
4.高性價比材料的選用
鋼筋的選用。在選用鋼筋強度等級時，應盡可能采用性價比高的高強度鋼筋。對于配筋按強度控制的構件，應優先選用HRB400鋼筋。對于按最小配筋率控制配筋的受彎構件，在現版GB50010-2010#混凝土結構設計規范$出臺前大家的認知是，當混凝土強度等級大于C30時，采用 HRB400比HPB235 可降低20%用鋼量；當混凝土強度等級等于C30時，采用HRB400比HPB235可降低7.5%用鋼量；當混凝土強度等級小于C30時，采用HRB400與HPB235的用鋼量相同。故對于按最小配筋率控制配筋的受彎構件，當混凝土強度等級大于C30時，應優先采用HRB400鋼筋，而當混凝土強度等級小于C30時，宜采用價格較低的 HRB335或HPB235鋼筋?，F版GB50010-2010《混凝土結構設計規范》在第8.5.1條注解的第二條明確：板內受彎構件（不包括懸臂板）的受拉鋼筋，當采用強度等級400MPa、500MPa的鋼筋時，其最小配筋百分率允許采用0.15和 45ft/f y中的較大值，比起原規范的0.20和45ft/f y中的較大值，采用HRB400鋼筋在采用C30混凝土時的最小配筋率約為0.18，在采用C25混凝土時的最小配筋率約為0.16，遠小于采用 HRB235的0.2和45ft/f y中的較大值。由新規范的條文可以看出國家開始提倡采用高強度的鋼筋，推廣HRB400、HRB500作為主導鋼筋。
混凝土的選用。常用強度等級的混凝土強度每提高一級，單價提高5%-18%；混凝土強度對柱及剪力墻軸壓比的影響很明顯，應優先使用高強度等級的混凝土；對梁來說，混凝土的強度等級對梁的承載力變化不大，應使用低強度等級混凝土；對板來說，雖然提高強度等級對承載力有提高，但強度等級提高后最小配筋率相應增大，樓板開裂的幾率也增大，所以板應使用低強度等級的混凝土。
目前設計機構中對混凝土強度等級確定有一種認識：墻柱與梁板強度等級相差在兩級以內；關于這一條在舊版規范中有，新版規范中已經去掉了，所以當墻柱混凝土強度等級很高時，梁板混凝土強度等級可以不跟隨墻柱變化；但是在施工中要采取嚴格措施：控制梁柱節點區為高強度等級，保證高低強度等級交界區的混凝土密實性。
實際工程中混凝土強度等級的選擇應該注意以下幾點：①普通的結構梁板一般宜選用C251C30；②剪力墻、柱混凝土強度等級按軸壓比控制，宜選用較高強度等級混凝土，并使軸壓比盡量接近規定上限，同時又要使絕大部分豎向構件為構造配筋；③高層建筑墻、柱混凝土強度等級應分段選用不同強度等級。
結語
綜上可知，建筑工程的結構優化是一個復雜切急需解決的的難題，結構優化帶來的經濟效益也是巨大的，因此，上文主要研究了鋼筋混凝土結構優化設計。
一、混凝土結構設計的內容
1.1關于地震作用的計算
在地震作用計算情況下要考慮扭轉耦聯的影響，而規則結構的情況下不計算扭轉耦聯時，平行于地震作用力方向的兩邊要乘以放大系數，較短邊可以乘以1.15的系數，長些的邊應該乘以1.05的系數，而扭轉剛度小時要按大于或等于1.3的系數計算，質量、剛度不對稱分布的結構要計入雙向水平方向的地震作用扭轉影響。
1.2關于質量系數的計算
按側剛計算時：單塔樓考慮耦聯時應大于等于9；復雜結構應大于等于15；N 個塔樓時，振型個數應大于等于N×9。一般較規則的單塔樓結構不考慮耦聯時取振型數大于等于3就可，頂部有小塔樓時就大于等于6。振型數取3的倍數且≤3倍層數，振型數與樓層自由度有關，一個剛性樓板層，只有3個自由度。并且在計算時要對質量振型參數進行檢查，有效質量系數一定≥90%，因為如果在實際中達不到這個要求，則設計結構的安全性將無法得到保障。
1.3關于結構的位移、周期的計算
規范要求周期比應該控制在大震下扭轉振型不靠前的情況，用樓層豎向最大位移來限制層間最大位移，位移比應該取最大和平均位移比值。
1.4關于最小地震剪重比的計算
在規范中強制要求各樓層剪重比不得小于規范給出的標準，如果不滿足要求需要檢查質量系數，有效的質量系數不夠應該增加振型數的計算；有效質量系數得到滿足時可能是源于結構設計不合理，因此要合理對結構質量和剛度的分布情況。
1.5關于柱的計算
如果彎矩設計值由水平荷載造成且超過總設計值的75%時，框架柱長度按規范內6.2.20-1和-2公式計算的小值為準。
1.6關于柱配筋方式的選定
如若整體計算則建議使用單偏壓方式，而在產生具體結果時再用雙偏壓進行復核。這是由于單偏壓方式是按照規范公式計算的，而雙偏壓則是用數值積分法計算的。
1.7關于框架結構
要注重計算系數尤其是柱長度；建議采用單偏壓配筋；如果是大截面的柱應該設置剛域位于與梁重疊處。
二、混凝土結構設計的質量控制
2.1關于裂紋控制的問題
斷裂損傷力學的角度來看，所謂的斷裂損傷是廣義的外部負載，細觀結構的重大變化，所造成的微觀缺陷成胚，擴建和匯通，導致宏觀經濟性能惡化的結構，最終形成的宏觀開裂和破壞的結構。因此，混凝土結構的破壞過程實際上是形成于微裂紋的擴展?，F代化的混凝土微觀研究還表明：微裂紋的擴展源于材料損壞的程度，也是材料損壞的標志，在同一時間，微裂紋也是材料固有的物理特性現狀。因此，在鋼筋混凝土結構裂縫的存在有其必然性。
2.2關于抗震問題的分析
在兩種類型的組件之間分配的地震力，應該考慮不同時段的兩種類型的組件有關抗推剛度相對的比值變化。主要結構系統即現在使用的鋼-混凝土混合結構在鋼架和混凝土剪力墻（內管）系統中，鋼筋混凝土內筒為主要抗側力結構而鋼架主要負責重力荷載，擔負一個較小的平剪切。由于剛性的鋼框架的反推遠小于所述內筒上凝固的水平地震工程經驗，承擔水平剪力在除了鋼框架的頂部幾層為其15%到20%，中部和下部的都約為10%至15%，相應的樓層剪力，有些項目甚至只有約5%的往復。在結構的彈塑性的階段，墻體在地震的持續作用下生成裂紋，剛性顯著的減少將增加的鋼框架的剪切剛度退化。鋼框架由于變形，彈性極限的1/400以上的角度，是遠遠大于約1/3000的鋼筋混凝土墻的彈性極限變形角度。水平地震作用小于塑性階段，但仍有可能承擔遠遠大于彈性階段的水平地震剪力和傾覆力矩。
因此，為了符合要求，需要調整的部分鋼架水平剪力，鋼框架混凝土結構層框架柱的抗震要求應不小于比底部的結構剪切的25%或框架部分地震剪力最大值的1.8倍，兩個選擇較小的，以改善的鋼框架的承載能力，并采取措施改善混凝土內筒的延展。
三、混凝土結構設計應注意的問題
3.1結構選型階段
結構選型階段時，首先應該注意結構的規則性問題；其次應注意新規則有關規定的變更情況，以免在后期工作產生紕漏。再者要注意結構的超高問題，在抗震規范和高規的結構，總高度都有嚴格的限制，在更改的新規范中，除了原來的高度限制設定為A級的建筑高度，還增加了結構的建設B級高度，因此必須嚴格注意，一旦建筑結構高度為B類甚至超過B級高度，設計方法和措施一定會變化很大。最后是要注意嵌固端的設置，因為高層建筑都會帶有兩層或以上的地下室，嵌入式固定端可以設在地下室的頂板上，或者人防頂板的地方，因此，設計師經常會忽略一些方面，如：設計嵌固側安裝在地板上的端部的剛度比上下限、安裝的抗震等級整體一致性、計算結構的嵌固端組、抗震縫和嵌入式固定端位置的協調問題等等，而這些方面忽略任何一個都會為后期設計埋下隱患，產生不可估量的后果。
3.2基礎設計階段
基礎設計階段是應該給與相當重視的方面，因為這個階段是與后期設計工作直接相關的，它的好壞至關重要，并且是整個項目成本的決定因素，因此這個方面若是產生紕漏一定會帶來不可估量的損失。在基礎設計中也應注意本地規范的重要性。以《地基基礎設計規范》作為國家的標準來看，它具有相當的權威但是卻不能明確詳細地規定全國各地的各種基礎狀況，所以當地的基礎類型和設計方法的描述和指定更詳細和準確，所以在基礎設計時，也要大力研究地方性標準或規范，以免更大的影響在整個結構上的設計或后期工作。由于缺乏工程設計的現場調查報告或附近的建筑物調查報告，必須根據調查-設計-施工過程的基礎上進行設計，要禁止缺乏調查的過程，若是調查不夠詳細、全面時，設計人員要通知建設單位進行重新調查或者是額外勘探。不考慮地面變形的影響，有一些混凝土結構設計沒有關注地基變形后檢查，評級為A或B級的結構設計應按照有關規定進行地基的變形情況進行設計，而c級時，應該根據相關規定對地基進行處理，然后變性檢驗。在對下臥層的地基承載力計算時，要進行深度的修正，修正系數源于土壤。
3.3 框架-剪力墻結構
在框架-剪力墻結構中，較大的交叉樓面橫梁與垂直剪力墻單面相交，按照《高規》規定要減少梁的彎矩不良效果，根據剪力墻設置壁柱，暗柱或減少截面的端部截面等等，或者墻的厚度不符合縱向框架梁錨固鋼筋的錨固長度的水平邊時，應盡可能減少鋼筋直徑。如果剪力墻結構要將角窗設置于角部時，適當加強窗口部件。角窗處樓板上應該適當進行加厚處理，且通長配筋要雙層設置進行加固，或者可以設置斜暗梁或斜向集中加固配筋，斜向鋼錨入角窗的邊緣上的組件，邊緣構件應當適當地加固。
四、結束語
總而言之，混凝土結構的設計是一個循環的長周期，并且具有專業的深度和復雜性。因此，要結合設計中總結出來的經驗，不斷完善設計理念，以確保整個工程的質量。
在鋼筋混凝土結構中，鋼筋承受拉力，混凝土承受壓力，堅固，耐久，防火性能好，節省鋼材，成本較低。近年來，隨著我國鋼材量的不斷提高，鋼筋混凝土結構在建筑行業得到了迅速發展。結構設計者要在遵循各種規范的前提下，大膽靈活的優化結構設計方案。
1 鋼筋混凝土結構設計應有的理念
在建筑設計領域，結構工程師應具有創新精神和超前意識，按照建筑要求，綜合結構安全、節省造價、方便施工等因素，做出最優的結構設計方案，盡最大限度滿足建筑師的設計要求，結構設計人員應具備以下基本理念：
1.1 復雜結構簡單化。要善于將復雜變簡單，將結構的受力、傳力途徑，設計的越簡單直接越好。沿建筑物豎向布置的抗側力剛度構件，最好成均勻的連續布置，以避免出現層間位移角、內力，以及傳力途徑的突變，避免出現軟弱層。建筑物的使用包括采光、通風、采暖、供水、排水、溫濕度調節等多種要求，因此建筑結構設計，應和相關專業密切配合，盡量簡單化設計，以便于多種管線、設備及設施的施工安裝。
1.2 結構可靠，確保安全。結構設計必須確保使用者在正常使用的安全，而且在遇到可能預料的各種災難時，使生命財產的損失減少到最小程度。要盡可能使結構平面布置的正交抗側力剛度中心，靠近建筑物質量重心，最好重合，以避免或降低在風荷載或地震的作用下，產生的扭轉效應及其相應的破壞。結構設計方案應盡量做到受力明確。利于計算，減小作用效應，增加結構構件抗力，利于非結構構件可靠連接，不易遭到破壞。
1.3 剛柔結合，富有藝術美感。建筑物的作用是為了使用，對于不同類型建筑物，必須滿足使用功能的要求；由于建筑同時又體現了社會的文化藝術，因此在做結構設計時，不僅要滿足承載力、剛度和延性的要求，還要盡可能實現剛柔結合，采用多種建筑藝術手法，體現出時代的藝術美感，反映出建筑設計師所要表現的建筑藝術要求。
2 優化鋼筋混凝土結構設計的措施
2.1 保證結構傳力路線簡捷。建筑布置在抗震設計中，平面、立面都要簡單、規則、對稱，結構的傳力路線要簡捷明了。在荷載作用下，結構的傳力路線越短，越直接，結構的工作效能越高，耗費的建材也就越少。鋼筋混凝土結構的抗震設計，要注意：平面宜簡單，規則，對稱，減少偏心；剛度中心與質量中心盡量重合；質量大的跨間，不宜布置在結構單元的邊緣，質量大的設備，宜布置在距剛度中心較近的部位；盡量少采用大懸挑結構；圍護結構宜采用輕質材料。從力學觀點看，在民用和公共建筑的平面布局中，應盡量使柱網按開間等跨和進深等距布置，這樣可以相應減少邊跨柱距，充分利用連續梁的受力特點，以減少結構中的彎距，使各跨梁截面趨于一致，從而提高結構的整體剛度。
2.2 注意加強構造措施。對于大跨度柱網的框架結構，處于樓梯間處的框架柱，由于樓梯平臺梁與其相連，使得樓梯問處的柱可能成為短柱，應對柱箍筋全長加密。這一點在設計中容易被忽視，應引起重視。對框架結構外立面為帶形窗時，設置連續的窗過梁，可能會使外框架柱成為短柱，應注意加強構造措施；對于框架結構長度略超過規范限值，建筑功能需要不允許留縫時，為減少有害裂縫，建議采用補償混凝土澆筑。采用細而密的雙向配筋，構造間距宜小于150毫米，對屋面宜設置后澆帶，后澆帶處的構造措施，宜適當加強。
2.3 注意地下室的結構設計。有地下室的建筑，當地下水位較高時，在室外地坪之下的結構部分外輪廓形狀應盡量簡潔，以有利于建筑防水的施工。由于柱下承臺的影響，基槽地模形狀很復雜，太多的陰陽角和放坡，不但增加了防水施工難度，延長了施工時間，而且增加了工程造價。對于這種情況，建議考慮采用反承臺法：統一地下室底板和承臺的下皮標高相同，承臺需要加厚部分向上作，然后地下室內部作濾水層和覆土等地面做法。此方法基槽地模形狀簡單，不但方便施工，利于保證工程質量，而且縮短施工時間，內部的覆土重量，也平衡掉了部分作用在底板上的水浮力，提高了建筑物的抗傾覆能力。
2.4 注意嵌固端與短肢剪力墻的設置。由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，由嵌固端的設置引起的一系列需要注意的問題容易被忽視，例如，嵌固端樓板的設計，嵌固端上下層剛度比的限制，嵌固端上下層抗震等級的一致性，在結構整體計算時嵌固端的設置，結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等問題，而忽略其中任何一個方面，都有可能埋下安全隱患，導致后期設計的大量修改；新規范對墻肢截面高厚比為5~8的墻定義為短肢剪力墻，同時根據實驗數據和實際經驗，對短肢剪力墻在高層建筑中的應用，增加了相當多的限制。因此，在高層建筑設計中，結構工程師應盡可能少用最好不用短肢剪力墻，以避免給后期設計帶來不必要的麻煩。
2.5 注意節點構造，使塑性鉸向梁跨內移。在罕遇地震作用下，要實現讓梁端形成塑形鉸，柱端處于非彈性工作狀態而沒有屈服，但節點還處于彈性工作階段。強柱弱梁相對于梁端截面實際抗彎能力而言，柱端截面抗彎能力增強幅度的大小，是使柱不被壓潰的關鍵控制措施，它決定了由強震引起柱端截面屈服后，塑性轉動能否不超過其塑性轉動能力，而且不致形成層側移機構；柱強于梁的幅度大小，取決于梁端縱筋不可避免的構造超配程度的大小，以及結構在梁、柱端塑性鉸逐步形成過程中的塑性內力重分布，以及動力特征的相應變化。因此，要在建筑許可的前提下，盡可能把柱的截面尺寸做大些，使柱的線剛度與梁的線剛度的比值盡可能大于1，并控制柱的軸壓比滿足規范要求，以增加延性。驗算截面承載力時，將柱的設計彎距，按強柱弱梁原則調整放大，加強柱的配筋構造。梁端縱向受拉鋼筋的配筋不得過高，以免在罕遇地震中進入屈服階段，不能形成塑性鉸，或塑性鉸轉移到立柱上。
總之，建筑結構設計的好壞關系到人民生命財產的安全，責任重大。鋼筋混凝土框架結構設計中有很多地方需要注意，結構設計人員要具有良好的設計概念，熟練掌握規范，不斷優化設計方案，保證設計建筑安全，經濟適用。
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）41-0267-02
混凝土結構設計原理是土木工程專業重要的專業基礎課，在專業教學中具有承上啟下的作用，先修課程有建筑制圖、土木工程材料、理論力學、材料力學、結構力學等，對后續的混凝土結構設計、高層建筑結構設計等課程的學習有重要影響，也是課程設計、畢業設計等實踐環節的重要基礎。課程內容涉及混凝土結構材料的基本性能，構件承載力計算，構件的裂縫、變形和耐久性以及預應力混凝土構件設計[1]。
混凝土結構設計原理這門課程，具有材料的不確定性、解答的多樣性、設計的綜合性等特點[2]，課程內容中的實驗現象多、假定多、概念多、公式多、系數多、條件多、構造要求多，且邏輯性、系統性差，較為零散[3，4]，但理論性與實踐性較強，與先修課程相比差異性大，導致教師教起來不易、學生學起來困難。筆者結合近幾年的教學，在以下幾個方面進行了一些思考和實踐，取得了較好的效果。
一、熟悉材料性能
鋼筋混凝土由鋼筋和混凝土兩種物理、力學性能很不相同的材料組成，只有熟悉鋼筋和混凝土這兩種材料的性能，才能較好地理解與解釋實驗現象?；炷量箟簭姸雀撸估瓘姸鹊?，因此結構構件處于承載力極限狀態時，只考慮混凝土抗壓，不考慮抗拉?；炷劣伤?、骨料、水等材料拌合而成，強度的離散性大，且混凝土的破壞屬于脆性破壞，因此在確定其強度設計值時，材料分項系數取值較大。鋼筋力學性能較好，抗拉強度高，在結構構件中主要承擔拉力；在柱與雙筋受彎構件中，也用于受壓，其抗壓強度與抗拉強度相當，但鋼筋用于受壓時，容易失穩，因此需要合理配置橫向約束，即箍筋。鋼筋及混凝土的應力-應變曲線是較為重要的，它是鋼筋混凝土構件應力分析、建立強度和變形計算理論必不可少的依據。此外，還應熟悉鋼筋和混凝土之間粘結力的相關知識，這是鋼筋截斷、錨固、彎起等構造措施的依據。
二、抓住教學主線
構件承載力計算是這門課程的重點，涉及到拉、壓、彎、剪、扭等基本受力形式及其復合受力形式，但鋼筋和混凝土均為彈塑性材料，且離散性大，因此無法根據先修力學課程采用純理論的方法直接建立承載力計算公式。通常是在試驗的基礎上，引入合理的基本假定，畫出應力圖形，借助力學知識或回歸分析等方法建立承載力計算公式（包括其適用條件），然后用于工程設計，對于計算公式中未考慮的一些不利因素，通過構造措施進行補充。因此，在承載力計算章節中，要牢牢抓住“試驗現象分析―引入基本假定―畫出應力圖形―建立基本公式―進行工程設計”這一主線，其中試驗與假定是基礎，應力圖形是關鍵，基本公式是結論，工程設計是目的[4]。值得注意的是，工程設計既包含計算，也包含構造措施。
在計算過程中，初學者往往習慣于聯立解方程，實際上應用基本公式也是有主線可依的，如單筋矩形截面設計，按的步驟計算，思路清晰，每一步都可以檢驗適用條件。
三、進行對比分析
大多數教材將構件承載力計算分為多個章節，各章節之間看似沒有聯系，知識信息處于零散狀態，學生學起來比較困難。教師需找出各章節之間的內在聯系，對比講解，便于學生掌握。
受彎構件中，單筋矩形截面較為簡單，大多數學生能較好地掌握。與單筋矩形截面相比，雙筋矩形截面在受壓區配置了受力鋼筋，圖1（a）為雙筋矩形截面，抵抗的極限彎矩為Mu。從受力的角度，可以將受壓區的混凝土和鋼筋分開，并配置相應的受拉鋼筋，如圖1（b）、（c）所示，其中圖1（b）為單筋矩形截面，抵抗的極限彎矩為M1，圖1（c）為純鋼筋部分，抵抗的極限彎矩為M2，根據疊加原理，有Mu=M1+M2。
四、引入案例教學
混凝土結構設計原理是一門實踐性較強的課程，引入案例教學，可以增強學生對這門課程的認識和理解。設計案例應符合教學目標的要求、符合工程實際、符合混凝土結構設計的發展趨勢[5]，有一定的啟發性和適用性。根據學生的實際情況合理設置案例的難度，選擇現實生活中關心或常見的問題，可以提高學生的興趣，使教學效果更好。在實施案例教學前，需要學生準備好相應的理論知識。呈現案例后，應明確要解決的問題。然后，尋找解決問題的方法，這是案例教學的核心部分，教師應當做適當的引導，對于學生提出的解決方案，應進行點評與總結，并對案例進行拓展與深化。案例教學過程中的重點在于學生的思路與討論的質量，結果可以是多樣化的。
五、培養實踐能力
混凝土結構設計原理的理論體系不完善，很多公式是由試驗結果回歸而成，實踐性強，問題抽象，理解起來較為困難。培養實踐動手能力對于學好這門課程大有裨益，對今后從事相關工作也奠定了良好基礎。實踐能力可以從以下幾個方面著手：①現場觀摩，安排學生參觀建成或在建的混凝土結構，加強對梁、板、柱等混凝土構件的感性認識；②參與試驗，本課程中涉及大量的試驗，應盡可能讓每位學生參與到試驗過程中，若學校不具備這樣的試驗條件，可以通過觀看試驗錄像，加強對各種構件破壞機理的理解；③編制計算程序，教材中有各種承載力計算的框圖，按框圖寫出程序（采用Excel表格也可以），可以加深對本課程的理解，也為畢業設計奠定了一定的基礎；④理論聯系實際，在學習相關內容后，可以讓學生尋找相關破壞的工程實例，并分析其原因，具備這種能力后，畢業后可以較迅速地適應相關的工作。
六、板書與多媒體并重
當前，大多數教師習慣于采用多媒體進行教學，這種教學手段形象、信息量大，可以較好地調動學生學習的興趣，加深對所學知識的理解?；炷两Y構設計原理這門課程，涉及到大量的實驗現象，大多數學校不具備開展各類型構件破壞試驗的條件，但可以通過圖文、錄像資料重現試驗過程，增加學生的感性認識，將枯燥的內容變得生動起來，再結合老師講解，就能較好地理解實驗過程中所蘊含的力學知識。但對于大量的公式推導，在黑板上一步步演示推導過程，可以加強學生對公式的理解和記憶?？傊诮虒W過程中，合理的結合板書和多媒體，可以提高學生的學習積極性，提高教學效果。
通過在上述幾個方面的努力，這幾年的教學效果逐漸提高，在今后的教學中，還需要在創新教育教學方法，培養實踐動手能力，增強概念設計意識等方面進行進一步探索，進一步提高教學水平和教學效果。
參考文獻：
[1]沈蒲生，梁興文.混凝土結構設計原理（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2012.
[2]關萍.《混凝土結構設計原理》課程建設[J].大連大學學報，2010，（5）：116-118.
中圖分類號： S611 文獻標識碼： A
混凝土結構設計是一門科學，它必須符合力學原理，所以不同設計規范之間必然有其共同點。我國和美國有著不同的社會發展歷史和背景，混凝土規范作為多年研究成果和經驗積累的技術文件，自然又有著很多不同和差異。了解這些不同和差異，對促進我國混凝土結構設計方法的發展具有重要意義。本文就一些主要的方面進行討論。
一、基本原則
基本原則是制定混凝士結構設計規范的出發點，是一個國家或地區技術政策的其體體現。無論是我國還是美國，安全、適用、耐久、經濟和確保質量都是最基本的原則。當然，安全和經濟是一對不可調和的矛盾．所謂既安全又經濟，是與一個國家的經濟發展水平相適應的，或者說是在一個國家經濟發展水平上的對立和統一。
二、混凝土材料和耐久性
混凝土是混凝土結構的主要建筑材料，也是用量最多的材料。在混凝土結構設計中，不僅要關心其力學性能，其物理和化學性能也是非常重要的，特別是作為膠凝材料的水泥，近年世界各國突現的耐久性問題就向人們展示了這一點。我國和美國標準中，水泥品種的分類方法和類別有所不同，各種組分的含量要求也不同，但從功能上講基本是一致的。不同的水泥品種主要是用于不同的場合，其中應用最多的是硅酸鹽水泥（波特蘭水泥）。
在耐久性方面，美國規范ACI 318-05比我國規范GB50010-2010詳盡一些。美國規范將耐久性單列一章，但沒有明確對混凝土結構所處環境的類別進行分類，而是直接規定了不同環境和情況對混凝土材料的規定。在耐久性設計中，根據環境類別的不同再確定需要采取的措施，根據等級的不同確定各種指標控制的嚴格程度。中國歸案的環境類別劃分比較籠統。
三、混凝土及鋼筋的物理力學性能
在混凝土結構中，混凝土和鋼筋的主要功能是承重。所以其物理和力學性能非常重要，這也是為什么人們起初重視其力學性能而忽視其耐久性能的緣故。對于混凝土抗壓強度，我國采用立方體試件確定強度等級，采用棱柱體試件確定軸心抗壓強度，用軸心抗壓強度作為設計的力學指標。美國采用圓柱體試件確定混凝土的抗壓強度，并作為設計的力學指標。對于抗拉強度，我國采用棱柱體試件進行軸心受拉試驗或立方體試件進行劈拉試驗確定混凝土的抗拉強度，用軸心抗拉強度作為混凝土設計的力學指標。美國不直接采用抗拉強度指標，在與混凝土受拉有關的計算中，采用抗折強度。
在混凝土結構設計中，我國規范規定了混凝土強度的標準值和設計值，美國規范只采用規定的值。在我國規范和美國規范中，同等級混凝土的彈性模量、剪變模量和泊松比取值相近。
我國常用的普通鋼筋的牌號為HPB300、HRB335、HRB400和RRB 400．美國常用的普通鋼筋的等級為40級(280MPa)，60級(420MPa)和75緞(520MPa)。關于鋼筋屈服強度取值的方法，對于有屈服點的鋼筋，我國標準按應力一應變關系曲線的屈服點確定，對于沒有屈服點的鋼筋，按應力一應變關系曲線上殘余應變為0.2％對應的應力確定。美國標準有屈服點鋼筋屈服強度的取值方法與我國相同，對于沒有屈服點的鋼筋，按應力一應變關系曲線上應變為0.35%時的應力確定。
四、設計基礎與原理
設計基礎是指混凝土結構設計采用的基本方法。從力學模式講，我國和美國采用的都是極限狀態設計法，包括承載能力極限狀態（美國稱強度極限狀態）和正常使用極限狀態。從概率方法的應用講，我國規范采用的是基于可靠度的設計方法；美國規范ACI 318-02及ACl 318-05采用了ASCE7的荷載系數，而ASCE 7的荷載系數是經可靠度分析確定的，這意味著ACI 318-02及ACI 318-05也是基于可靠度的設計方法。在實用設計表達式上，我國規范和美國規范均是多系數形式。在作用方面，我國規范的表達式由作用標準值、作用分項系數和組合系數組成，用組合系數反映不同作用組合；ACI 318-015規范由規定的荷載值和荷載系數組成，不同荷載組合時的荷載系數不同。在抗力方面，我國規范采用材料強度設計值（標準值除以材料分項系數），美國規范采用規定的材料強度和強度折減系數（對整個抗力項。而不是材料強度）。
五、結構分析
結構分析是計算結構內力和變形的方法和過程。由于混凝土結構不同于力學計算中的理想結構，如由鋼筋與混凝土兩種材料組成，混凝土開裂后剛度降低，構件的塑性性能會使結構內力發生應力重分布等，不能直接采用經典的力學方法，而是根據混凝土結構的特點進行修改。我國規范和美國規范均規定混凝土結構可按線彈性方法、考慮內力重分布的分析方法和塑性分析方法。而對于不能按桿系分析的混凝土結構或構件，美國規范規定可按壓桿-拉桿模型分析和計算，是國外混凝土結構設計方法的一個新發展。對于混凝土結構和構件的二階效應，我國規范只考慮有側移的情況，美國規范按無側移和有側移兩種情況考慮。我國和美國規范規定可直接通過考慮結構幾何非線性效應的分析方法計算，也可在一階分析的基礎上，考慮彎矩增大系數近似計算。在彎矩增大系數法中，我國規范的計算方法比較簡便，美國規范的計算方法比較復雜，計算中與鋼筋的面積有關。所以按美國規范計算偏心受壓構件的配筋時，要先假定鋼筋面積，再驗算承載力。
六、受彎和受壓構件承載力計算
混凝土結構受彎和受壓構件承載力計算屬于正截面計算的內容。從基本假定和計算方法上．我國規范和美國規范沒有大的差別。以界限（或平衡）相對受壓區高度為判別條件，我國規范的正截面破壞包括由受拉鋼筋控制的受拉破壞和由受壓混凝土控制的受壓破壞兩種形式。按構件最外層受拉鋼筋凈拉應變εt的大小，美國包括受拉控制截面、受壓控制截面和過渡截面三種情況，三種情況的強度折減系數不同，過渡截面的強度折減系數隨εt而變化。我國規范以界限配筋率作為最大配筋率，美國規范的最大配筋率要小于界限（或平衡）配筋率。
七、受剪和受沖切承載力計算
混凝土結構的受剪破壞與受沖切破壞具有相似的特征，受剪破壞可以看作是一維剪切問題，受沖切破壞可以看作是二維剪切間題。對于無腹筋的鋼筋混凝土構件，美國規范考慮了縱向受拉鋼筋的影響（美國的簡化計算方法不考慮），我國規范不考慮。對于有腹筋的鋼筋混凝土構件，我國規范和美國規范采用了混凝土受剪和腹筋受剪承載力之和的形式。對于無不平衡彎矩受沖切承載力的計算，我國規范的計算方法與美國規范的計算方法相近。我國和美國規范沖切面按與水平面45°夾角擴散。
混凝土結構是我國工程建設中應用最廣泛的一種結構，在現代化建設中起著重要作用，隨時了解美國設計規范中新的方法，對促進我國混凝土結構理論和設計水平盡快達到國際先進水平具有重要意義。
參考文獻：
[1] GB 50011-2010混凝土結構設計規范
混凝土結構物產生裂縫是結構物的承載能力、耐久性、防水性等的各種性能下降的主要原因；其對策的重要性直接影響到結構物的耐用年數，以及能否達到設計要求的服役年限。按我國有關規范設計的工程，有相當數量的混凝土構件配筋量是由裂縫控制決定的，裂縫控制是制約工程質量和建設成本的一個重要因素。
混凝土裂縫產生的原因很多，基本上裂縫的發生與混凝土原材料、設計、施工的環境條件和施工工藝、結構的使用和維護等密切相關。結構設計是首位，不僅要保證設計的結構具有足夠的強度和強度儲備，而且針對不同的結構應采取相應的抗裂措施。
1、混凝土結構裂縫成因分析
為了有效解決混凝土施工過程中存在的裂縫問題，需要對其產生原因做細致分析，結合建筑工程施工實踐看，導致混凝土裂縫的原因有很多，但歸納起來主要包括如下幾個方面：
原材料的配置不合理，如混凝土配置時水泥所占的比例過大，導致混凝土中的水分較大，當水分蒸發后也會導致混凝土的收縮增大，如果骨料所使用的砂巖顆粒較小也會增大混凝土的收縮率，因而也更容易發生裂縫現象。
施工現場環境惡劣，施工現場的溫度濕度也會對混凝土是否裂縫產生重要影響，建筑施工時會在混凝土內部發生水化放熱現象，加之混凝土內外部的溫差變化和建筑配件的互相限制，當混凝土的抗裂能力小于溫差變化產生的溫度應力時，在建筑表面甚至內部也會出現裂縫現象。
施工設計的不合理，如在安裝混凝土樓板時，由于受到雙向剪力的作用，在切角處常常會出現裂縫，對此也可以從力學角度加以計算分析。除了上述三個主要影響因素以外，混凝土裂縫問題還受到諸如建筑結構、施工工藝以及后續維護的影響，只有綜合考慮并完善這些細節工作，才能有效改善混凝土施工實踐工作，提升建筑工程質量。
2、結構設計時用的抗裂措施
2.1混凝土原材料的選擇
要控制混凝土的開裂，需要從原材料的選擇出發，原材料選擇的正確與否，直接影響到混凝土的開裂。由于混凝土自身的特性，水灰比過大，水泥用量大，外摻劑保水性差，粗骨料少，用水量大，振搗不良，環境氣溫高，表面失水大（養護不良及吸水磚模）等都能導致塑性收縮表面開裂。
自20世紀初起，為了減小水化放熱產生的影響，開始采用摻火山灰的辦法，30年代又開發出低熱水泥。利用加大粗骨料粒徑、非常低的水泥用量、預冷拌合物原材料、限制澆筑層高和管道冷卻等措施，進一步獲得了降低水化溫峰、抑制熱裂縫的效果。因此從選擇水化熱低的水泥，控制水灰比，減少水泥用量和用水量，添加適當的外加劑等措施以控制混凝土的開裂。例如，超長的地下室結構外墻應選用補償收縮混凝土，即在混凝土中摻入UEA、HEA等微膨脹劑，以混凝土的膨脹值減去混凝土的最終收縮值的差值不小于混凝土的極限拉伸即可控制裂縫。普通硅酸鹽水泥外摻粉煤灰可有效控制早期和長期收縮開裂。
2.2提高結構自身承載力
在建筑工程設計過程中，有時候雖然梁板的撓度和承載力都在規范標準的限定范圍之內，但是如果相比而言，撓度較大而承載力較小，這種偏差也會導致工程項目產生裂縫，對此可通過提高結構配筋率、加大梁截面或板厚加以解決。考慮混凝土的承載力會隨著溫度、濕度等帶來的環境侵蝕而逐漸降低，因此對混凝土相關項目的設計必須考慮留有一定的安全余地，從而保障工程項目的安全、持久和耐用。此外，建筑地基的不均勻沉降，引發的受力不均也極易導致裂縫現象，對此應考慮加強基礎的整體性能，如在拉梁兩端設置相應的后澆帶，通常的做法是在每30～45m設置一道后澆帶并在45～60天以后進行澆筑。
2.3減小地基的不均勻沉降
因為建筑物地基的不均勻沉降而引起的結構裂縫的事例不多，位于采空區的建筑物易發生。此時需加強基礎的整體性，以減小地基不均勻沉降對結構的影響，比如獨立基礎時設置拉梁，或采用筏板基礎，或采用箱形基礎。如果地基土本身軟硬不均，除采取上述措施外，還可以采取局部換土或加大基礎底面積的措施。柱下獨立基礎或樁承臺，當設置拉梁時，由于各獨立基礎或樁承臺之間的沉降差，會造成拉梁兩端的開裂，而且在有些工程中開裂還非常嚴重。此時建議在拉梁兩端各設一道后澆帶，如果地質條件較好可設一道或不設。
2.4控制地下室墻體的裂縫并設置后澆帶
為控制地下室墻體裂縫的發生，可在墻體頂部和腰部設兩道暗梁，并適當增設暗柱，以起到模箍作用或適當增加墻體配筋。為防止墻體出現早期收縮裂縫，在墻體中可設置適當數量后澆帶。隨著社會的發展，超長建筑越來越多，而且很多因為建筑功能和美觀不讓設伸縮縫，這便需要結構專業采取措施來解決混凝土的收縮應力和溫度應力引起的結構變形和裂縫。一般做法即是設置后澆帶： 每隔30～45m設置一道，在45～60d后澆筑。超長建筑物、高層建筑的屋面板、不做保溫的屋面板均會產生很大的溫度應力，勢必會形成溫度裂縫。加厚板厚且受力鋼筋雙層雙向配筋能有效的解決溫度應力對裂縫的影響，但鋼筋間距不宜過大，一般不大于150mm?；蚣雍癜搴竦芰︿摻畈煌ㄩL設置，在受力鋼筋外側設置雙層雙向Φ6@150的鋼筋網片。
2.5必要厚度的保護層
混凝土結構中，鋼筋與混凝同工作，足夠的配筋是保證混凝土結構承載力的必要條件； 鋼筋在混凝土中良好錨固是鋼筋與混凝土能共同工作的保證。因此，鋼筋需除去泥土、油污、銹蝕，使之與混凝土良好的結合，以保證混凝土對鋼筋的握裹力。否則，鋼筋銹蝕會逐漸導致混凝土出現順鋼筋的裂縫，裂縫發展會導致混凝土剝落開裂，這種裂縫不但破壞混凝土對鋼筋的握裹力、破壞鋼筋的錨固，還會加速鋼筋的銹蝕。如此發展下去使結構的承載力下降，耐久性降低，甚至危及結構的安全。而混凝土結構設計規范也指出，當混凝土保護層厚度較大時，雖然裂縫寬度計算值也較大，但較大的混凝土保護層厚度對防止鋼筋銹蝕是有利的。因此，要有必要厚度的保護層使鋼筋與外界隔絕，避免此種情況的發生。
3、結語
混凝土裂縫問題直接關系到建設施工項目的美觀和安全性能，需要重點加以關注。本文在較為詳細分析混凝土結構裂縫原因的基礎上，針對性的提出了相應的改進建議，旨在拋磚引玉，相互交流，有效促進相關工程實踐工作的更好開展。
混凝土小型空心砌塊是砌體結構的一種新型材料，它由通過工業化生產的水泥以及就地取材的砂，石料制作而成，是一種替代粘土類砌體墻材的最佳選擇，混凝土小型空心砌塊主塊規格為390×190×190，其強度等級分為：MU5、MU7.5、MU10、MU15、MU20，MU7.5以上作為承重砌塊采用。近年來，國內大力推廣此類砌體結構，并進行了試驗研究，《砌體結構設計規范》GB50003-2001引入了混凝土小型空心砌塊灌孔砌體的計算指標，新的《建筑抗震設計規范》GB50011-2001，擴大了混凝土小型空心砌塊建筑在高度和層數方面的應用范圍。混凝土小型空心砌塊可以在多層建筑、中高層建筑及較大跨度住宅中得到的應用。
1混凝土小型空心砌塊多層房屋的結構設計
多層砌塊房屋一般采用剛性方案，抗震計算方法采用底部剪力法，可只選擇從屬面積較大或豎向應力較小的墻段進行截面的抗震承載力驗算。
在小砌塊中通過孔洞插入一根豎筋并澆筑混凝土形成芯柱，這是沿用國外小砌塊建筑的作法，新的抗震規范規定了小砌塊房屋的芯柱設置要求，構造作法。規范中還提出在外墻轉角，內外墻交接處，樓梯間四角等部位，應允許采用鋼筋混凝土構造柱替代部分芯柱，此種結構體系可稱之為集中配筋構造柱小砌塊建筑體系，其抗震性能，變形能力，延性均優于設計芯柱的小砌塊建筑
因砌體砌塊的豎縫高，砂漿不易飽滿，墻體的受剪承載力低于粘土磚砌體，規范中圈梁的設置要求比磚砌體房屋要求高?；炷列⌒涂招钠鰤K砌體抗剪強度較低，干縮值和線膨脹系數均比粘土磚大，干縮和溫度變形將會對墻體產生一定的破壞力，砌體本身的材料缺陷和施工缺陷也會引起墻體裂縫，砌塊砌體的墻體裂縫問題比磚砌塊更為突出。設計施工時要根據常見裂縫的類型及成因采取相應的設計施工措施，以控制裂縫的產生和發展。
對砌體建筑，既要重視強度設計、抗震設計，也必須注重抗裂設計。
2中高層房屋――配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻房屋的結構設計
混凝土小型空心砌塊在多層房屋中的應用，是以芯柱、構造柱、圈梁作為主要約束體，當砌塊向中高層發展時，應采用配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻體系。
當砌塊墻體內配筋率小于0.07%時，可以認為是無筋砌塊砌體，鋼筋僅考慮構造和抗裂作用。
配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻體是在砌塊墻內布設滿足一定配筋率要求的豎向和水平向分布筋并按要求灌芯，形成砌體剪力墻（抗震墻），承受拉、壓、彎、剪，尤其是增強了砌體抗彎抗剪能力。國外研究、工程實踐和震害表明，配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻體，具有強度高、延性好、抗震性能好的優點，是預制裝配整體式的混凝土剪力墻結構：，其受力性能和現澆混凝土剪力墻相似。在規范規定的房屋高度限值范圍內，可以做到使建筑具有足夠的強度和滿足規范需要的變形能力，并能體現出該種體系的結構施工和經濟優勢，填補了砌體結構和混凝土剪力墻結構間的一個中高層空缺?？梢酝茢嗯浣罨炷列⌒推鰤K抗震墻結構體系將是今后中高層住宅的首選結構體系。
根據規范，配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻房屋適用的最大高度7度區是45m，最大高寬比限值是4，高度≤24m時，抗震等級是三級，高度>24m時，抗震等級是二級。配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻承載力計算時，底部加強部位截面的組合剪力設計值應根據抗震等級的不同乘以調整系數（二、三級分別為1.4和1.2）。
配筋混凝土小型空心砌塊抗震墻房屋的構造措施見GB50011-2001附錄F，施工控制等級，設計時宜選用B級砌體強度指標，而在施工時宜采用A級的施工質量控制等級。
混凝土小型空心砌塊中高層房屋的結構式除上述配筋砌塊抗震墻外，還有其他一些形式：在墻端設柱樓蓋處設圈梁，并增設墻中柱和配筋帶，這種由砌塊砌體及嵌于其中的鋼筋約束梁和約束柱組合而成的整體結構，稱為鋼筋混凝土弱框架約束砌體結構。若將構造柱及梁所形成的弱框架上升到有足夠剛度的框架體系，將豎向荷載全部由框架承擔，由山墻分戶墻及不會拆除的墻作為抗震墻來抵抗水平剪力，這種結構稱之為框架――砌塊墻組合結構。在承受砌塊墻中適當設置少量鋼筋混凝土抗震墻可形成鋼筋混凝土抗震墻――砌塊墻組合結構。這些結構型式有的地區正在研究試用。
3SP板、配筋砌塊住宅建筑（板塊建筑）
