混凝土结构设计步骤范文

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尽十几年来，随着计算机建筑结构软件的广泛应用，结构设计的效率大幅提高，但同时也造成部分结构工程师对计算机软件过分依赖。本文围绕《高层建筑混凝土结构技术规程》（JG3-2002，J186-2002），总结给出了高层建筑混凝土结构人工手算设计步骤及设计要点。

1 概念设计

高层建筑设计要先分析建筑所在的地质条件，判断场地类别；再根据地震信息、建筑在使用功能上的要求、建筑最大高度、高宽比等条件确定建筑类型、设防类别、抗震等级；平面和竖向的建筑形体要尽量规则。

现浇楼盖的混凝土强度等级不宜低于c20，作为上部结构嵌固部位的地下室顶楼盖板不宜低于c30。框架梁、柱和节点一级抗震等级时不应低于c30，二至四级和非抗震设计时，不应低于c20；框支梁、框支柱不应低于c30。剪力墙不应低于c20，筒体和短肢剪力墙不宜低于c30。

作为上部结构嵌固部位的地下室顶楼盖板厚度不宜小于180mm。框架结构的主梁截面高度可按1/10至1/18计算跨度。矩形截面柱的边长，非抗震设计时不宜小于250mm，抗震设计时不宜小于300mm；圆形截面直径不宜小于350mm。一、二级抗震等级剪力墙底部加强部位厚度不应小于层高或无支长度的1/16，且不应小于200mm,其他部位不应小于层高或无支长度的1/20，且不应小于160mm；三、四级抗震等级力墙底部加强部位厚度同一、二级剪力墙的非加强部位，其他部位不应小于层高或无支长度的1/25，且不应小于160mm。

2 荷载

2.1 地震力和风荷载

6度时不规则的建筑，建造于Ⅳ类场地上的高于40m的框架高于60m的其他结构及7度及以上的建筑应进行多遇地震作用下的抗震验算。8、9度时大跨度和长悬臂结构应计算竖向地震作用；9度的高层建筑应也应计算竖向地震作用。

当在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘非岩石和强风化的陡坡河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时，在保证地震作用下的稳定外，应考虑不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用，其水平地震影响系数最大值乘以1.1～1.6的增大系数。

质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况应计算单向水平地震作用下的扭转影响。

对于高度大于60m的建筑，其基本风压应采用100年重现期的风压值；位于山区、远海海面和海岛的建筑，风压高度变化系数应做增大修正。

2.2楼层间地震力调整

竖向不规则的建筑，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。且结构任一楼层的水平地震剪力应符合剪重比要求。

8、9度时，建于ⅢⅣ类场地，采用箱基、刚性较好的筏基和桩箱联合基础，结构基本自震周期处于特征周期的1.2倍至5倍范围时，若计入地基与结构动力相互作用的影响时，对刚性地基假定计算的水平地震力可进行折减。

3层间位移和顶点最大位移的控制

高度不大于150m的高层建筑，其楼层弹性层间最大位移与层高之比[u/h]和薄弱层层间弹塑性位移角限值[θp]不宜大于表1。在水平力作用下，当结构弹性等效侧向刚度小于限值时，层间位移应考虑重力二阶效应影响，位移应考虑增大。高度超过150m的建筑应满足舒适度的要求，10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点最大加速度不应超过表2。

表1 弹性和弹塑性层间位移限值[u/h] 、[θp] 表2结构顶点最大加速度限值

结构类型 [u/h] [θp]

钢筋混凝土框架 1/550 1/50

钢筋混凝土框架(板柱)-抗震墙框架-核心筒 1/800 1/100

钢筋混凝土抗震墙、筒中筒 1/1000 1/120

使用功能 加速度限值（m/s2）

住宅、公寓 0.15

办公、旅馆 0.25

4构件的内力计算

4.1内力计算方法

框架结构横向荷载计算可采用反弯点法或D值法，竖向荷载采用分层法；剪力墙结构可采用材料力学公式法、连续连杆法和壁式框架法；框架-剪力墙结构可按协同工作法；底层大空间结构可采用混合法；筒体结构可按等效平面法等。

4.2组合前内力调整

抗震设计时，框架-剪力墙结构对应于地震作用标准值的层框架总剪力如小于0.2V0（V0为结构底部总剪力），则层剪力应调整为0.2V0和1.5Vfmax二者的较小值，然后按调整前后总剪力的比值调整柱和与梁的剪力及弯矩标准值。

当每层框支柱的数目不多于10根时，框支层为1~2层时，每根柱所受的地震剪力应至少取基底剪力的2%，当框支层为3层及3层以上时，每根柱所受的地震剪力应至少取基底剪力的3%；每层框支柱的数目多于10根时，当框支层为1~2层时，每层框支柱所受的地震剪力应取基地剪力的20%，当框支层为3层及3层以上时，每层框支柱所受的地震剪力应取基底剪力的30%。框支柱调整后，相应调整框支柱的弯矩及柱端梁（不包括转换梁）的剪力弯矩。

特一一和二级转换构件水平地震作用计算内力应分别乘以1.81.51.25增大系数。在水平力作用下，当结构弹性等效侧向刚度小于限值时，应考虑重力二阶效应影响，构件弯矩剪力相应增大。

楼层各构件的竖向地震作用效应按各构件承受的重力荷载代表值比例分配后宜乘以增大系数1.5。

4.3 内力组合及组合后内力再调整

无地震作用效应组合时按公式S＝γGSGk＋ψQγQSQk＋ψwγwSwk计算;有地震作用效应基本组合，应按公式S＝γGSGE＋γEhSEhk＋γGvSEvk＋ψwγwSwk计算。

按照“强柱弱梁，强剪弱弯”的原则对构件内力进行调整。一二和三级框架角柱按“强柱弱梁，强剪弱弯”的原则调整后，弯矩剪力设计值应乘以不小于1.1的增大系数。抗震设计的双肢剪力墙，当任一墙肢大偏心受拉，另一墙肢的弯矩设计值及剪力设计值应乘以增大系数1.25。

5构件截面尺寸调整配筋及配筋调整和正常使用状态验算

对初拟的构件截面尺寸根据内力进行调整后进行配筋。边柱角柱及剪力墙端柱考虑地震作用组合如产生小偏心受拉，柱内纵筋总截面面积应比计算值增加25%。一级且剪跨比不大于2的柱，其单侧纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于1.2%。剪跨比不大于2的柱宜采用复合螺旋箍或井子复合箍，其体积配箍率不应小于1.2%，设防烈度为9度时，不应小于1.5%，另节点核心区的配箍特征值不宜小于核心区上下柱端配箍特征值中的较大值。

对构件的挠度、裂缝进行计算，并不超过限制。

6基础的设计

基础的埋置深度，天然地基或复合地基可取房屋高度的1/15；柱基础可取房屋高度的1/18（桩长不计在内）。高宽比大于4的高层建筑，基础底面不宜出现零应力区；高宽比不大于4的高层建筑，基础底面与地基之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。

7 小结

随着计算机建筑结构软件的广泛应用，结构设计的效率大幅提高，但同时也造成部分结构工程师对计算机软件过分依赖。本文围绕着对结构的手算，描述了概念设计的内容；按照荷载、位移、构件内力与配筋等计算步骤，完整给出了高层建筑混凝土结构手算设计的全过程；并总结了相关要点。

参考文献

中华人民共和国行业标准.高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002 J186-2002）.北京:中国建筑工业出版社

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）33-0131-02

《混凝土结构设计原理》是轨道工程本科专业的主要专业基础课，是学生以后从事轨道工程施工和设计应该必须学习和掌握的基础专业知识。所以，该专业学生的专业水平是由《混凝土结构设计原理》这一课程的教学质量决定的。同时，《混凝土结构设计原理》这一课程具有很强的理论性和实践性，因此在教学过程中，为满足现代社会发展的需要，以及应用型人才培养目标的实现，需要改革教学方法，合理安排教学环节和改善教学内容，对课程进行剖析和定位，努力提高和培养学生在工程实践方面的认知能力。

我国已经建设、正在建设、正在规划的轨道交通的城市已有30多个，规划城市轨道交通网总里程5000多公里，2014年末运营总里程已达到2933公里。我国高铁总里程达到10000多公里，约占世界高铁运营里程的46%。随着我国总理在出国访问时一直向世界各国推销我国制造的高铁，说明我国高铁逐渐走向世界。轨道交通学院毕业的学生有机会走出国门参与国外高铁、轨道交通的建设，从而要求学生具备很强的专业基础能力。因此，轨道工程方向的混凝土结构设计原理课程建设具有重要的意义。本文结合轨道工程专业方向的《混凝土结构设计原理》课程的建设实践，就课程建设的教学内容进行了探讨。

一、课程建设教学内容选择与安排

目前国内混凝土结构设计原理的教材多达几十种，表1列出最近几年各大出版社所出的有关混凝土结构设计原理的主要教材。

从表1所列的教材内容大部分偏向《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62―2004）和《混凝土结构设计规范》（GB50010―2010），而由于我校轨道工程专业的学生主要是从事铁路、轨道交通行业，因此在选取教材方面主要考虑铁路、轨道方向。因此大部分教材不适合轨道工程方向的学生。而中国铁道出版社出版的李乔主编的《混凝土结构设计原理》为普通高等教育“十五”规划教材，教材质量好，该类教材“强调理论、重视理论”，并且涉及到《建筑结构荷载规范》（GB50009―2001）、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62―2004）、《混凝土结构设计规范》（GB 50010―2010）、《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1―2005）和《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB 10002.3―2005），非常适合轨道工程专业学生。像轨道、铁路交通等施工单位部门是我校这一层次学校轨道工程专业的学生毕业后大多分配到的地方，这类单位需要培养富有创造精神的应用型人才，要求学生掌握能运用基本理论解决实际工程问题的能力，因此选择该教材在某种程度上可以满足轨道工程专业学生的人才培养需要。

然而，此教材将第4章“轴心受力构件正截面承载力计算”放在第5章“受弯构件正截面承载力计算”前面，与第8章“偏心受力构件正截面承载力计算”脱节，同时第9章“钢筋混凝土构件的变形和裂缝验算”讲授的是受弯构件的变形验算和裂缝宽度计算，又与第5章“受弯构件正截面承载力计算”脱节。因此，根据我校最新修订的课程教学大纲以及轨道工程专业培养目标的要求，对教学内容进行优化重组应建立在课程组内多方探讨该课程的教学内容的基础上，并对课程的教学内容和教学目标形成基本一致的认识。如把教材的第9章“钢筋混凝土构件的变形和裂缝验算”放在钢筋混凝土受弯构件正截面计算、斜截面承载力计算后面，然后把轴心受力构件放在偏心受力构件承载力计算前面，这样系统的把钢筋混凝土受弯构件计算的相关内容串联起来。

《混凝土结构设计原理》课程具有较强的实践性和理论性，并且在教学内容上文字叙述太多，构造规定多、构件受力模式多，计算公式多，规范多。尤其是各种规范规定的符号、计算方法不同，因此学生总是觉得做题无从入手，在学习时常常觉得困难重重。所以需要经过精心选编，参考《结构设计原理计算示例》编写了课程教学的模拟试题集和习题集，内容不仅涵盖了全部教学内容，并包括可能遇到的所有题型以及一级结构师职业资格考试试题，而且给出标准的参考答案以及详细解题步骤，为巩固学生学习内容起到了非常好的作用。

二、课程建设教学方法

（一）课堂形式

为提高教学质量，我们提倡以板书为辅，以多媒体教学为主的教学手段。但是根据课上实践来看，学生对于公式推导、理论剖析的理解不深，导致采用多媒体课件的效果不理想。因此对于章节重点内容的介绍，可以插入视频录像的内容使学生记住知识点。如讲解钢筋混凝土受弯构件破坏模式时，可以放钢筋混凝土梁静力加载试验的录像，便于学生了解钢筋混凝土受弯构件适筋梁从开始加载至破坏经历了哪几个应力阶段，各个应力阶段的主要特征以及这几个应力阶段计算依据等。

（二）课堂内容

《混凝土结构设计原理》课程，作为一门实践性较强的学科，理论联系实际是一个非常突出的客观事实。因此，可以在课下带领学生到建筑工地实地参观，并利用现场讲解钢筋的结构和构造等施工知识，有机结合理论与实践。如：近几年来我校新校区施工项目较多，结合轨道工程实习基地、体育馆等相继开工的方便条件，带领学生现场参观梁的支模，钢筋的锚固、搭接、延伸、弯起，浇筑混凝土等施工过程，以及预应力张拉工艺及过程，了解预应力筋的种类、锚具等，可以极大的丰富了课堂内容，使理论知识在实际工程中得以化解、消化。

（三）理论教学与期末课程设计相结合

《混凝土结构设计原理》这门课程在学期末安排了两周的课程设计，内容是预应力混凝土简支T梁设计。在理论教学时就将课程设计题目布置给学生，重点讲解预应力混凝土构件设计基本步骤，使得学生带着任务学习，思考预应力筋的预应力损失等问题。而在期末课程设计时，对于同学们没有理解的理论问题，也会再次采用讲课的形式集中讲解。通过实践，让学生进一步巩固所学的内容，培养学生独立分析和解决问题的能力，为今后从事轨道工程设计打下牢固的基础。

三、结束语

《混凝土结构设计原理》是一门涉及到结构力学、建筑材料、施工等多方面的内容，并且是理论、课程设计和实践相结合，同时又起着承前启后的作用，是多门专业课程的前期课程。

针对轨道工程专业的特点，首先在课堂上采取视频录像、动画等教学手段吸引学生的兴趣。其次，在实践环节方面带领学生参观施工工地，使学生深刻理解抽象的书本理论知识。最后将理论教学和课程设计相结合，使学生巩固所学的知识，为后续课程（桥梁工程）的学习、毕业设计和将来工作及进一步研究打下基础。

参考文献：

[1]赵玉新，周清，包华.《混凝土结构设计原理》课程教学建设的几点体会[J].东南大学学报（哲学社会科学版），2012，14（s）.

[2]孟宪强，王凯英，齐春玲，仲玉侠.高校立体化教学资源建设与实践――以结构设计原理课程为例[J].高等建筑教育，2010，19（6）.

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中图分类号：TU37文献标识码： A

1.钢筋混凝土结构设计概述

高层建筑采用钢筋混凝土结构是功能和稳定的必然需要，为了更好发挥出高层建筑的功能，实现高层建筑的稳定，必须加强钢筋混凝土结构的设计和施工。设计是形成高层建筑质量，在初始时期控制钢筋混凝土结构的基础，要站在为社会和行业发展负责的高度看待和重视高层建筑设计中钢筋混凝土结构的相关工作，形成对设计重点和细节的把握，提高高层建筑设计环节中钢筋混凝土结构的工作水平。在具体的高层建筑钢筋混凝土结构设计中，应该突出设计的内涵，体现高层建筑钢筋混凝土结构的灵魂，对高层建筑设计中钢筋混凝土结构方面的关键问题进行全面思考，从短支剪力墙、结构体系、高度控制等关键环节展开对高层建筑钢筋混凝土结构的设计控制和管理，进而为高层建筑钢筋混凝土结构设计目标的达成起到重点方面和体系方面的支撑作用。

对于钢筋混凝土建筑结构设计来说，并不能完全直接按照规范当中的要求去设计和应用，而是要结合实际情况来设计。 首先，不能遵守固有的规则，因为建筑施工是以人为标准的，符合人性化才能得到更好的建筑。 其次，部分规范是一定要遵守的,因为有些关键环节是固定的，虽然通过人为的调整会变得好一些，但是会对其他方面的工作产生影响。因此，我们在日后的工作当中，需要对钢筋混凝土建筑结构设计进行系统的分析，同时采用针对性的策略来解决一系列的不良问题。

2钢筋混凝土建筑结构设计要求

高层建筑钢筋混凝土结构的设计工作必须要体现设计的灵魂，我们可以将高层建筑钢筋混凝土结构的灵魂总结为如下几点：

2.1稳定性

在建筑工程当中，很多的工作都有固定的规范,但是由于施工人员不同和施工技术的差别，在钢筋混凝土建筑结构设计中,无论采用何种施工方法、何种材料，必须满足稳定性的需求。 稳定性是钢筋混凝土建筑结构设计的硬性要求。 首先，无论是大型建筑还是小型建筑, 都需要钢筋混凝土建筑结构设计来稳固架构,以便在施工或者配比材料的时候，得到一个理想的效果。 其次，稳定性对服务的人群来说，在安全方面，具有很大的影响。 如果某一栋大厦在钢筋混凝土建筑结构设计的稳定性方面出现问题，无论多小，都有可能带来巨大的安全隐患。 因此，所有施工方案和技术，都要以稳定性为标准。

2.2 抗震性

随着人类对自然开发的力度不断加大，发生自然灾害的频率也在变快。 从最近几年统计的数据和资料来看，地震成为社会关注的焦点。 虽然国家的相关部门和机构正在加强抗震和预震工作，但效果依然不理想。 地震具有一定的不可预测性，突况较多,产生的破坏力大，波及范围广，对经济、财产和人身安全造成难以估量的损失。 在钢筋混凝土建筑结构设计中，必须加强抗震性能。 从主观角度来说，无论是否发生地震，汶川地震和雅安地震已经对国民敲醒了警钟。 从客观角度来说，必须提高建筑物的抗震性，以保证未来的安全。

2.3安全性

高层建筑设计钢筋混凝土结构的强度和功能时要以突出安全性为第一要务，要确保在设计年限内高层建筑钢筋混凝土结构在各种负荷和影响下的稳定性和安全性，同时要确保突发事件和偶然事件中高层建筑钢筋混凝土必须的稳定性和结构延性。必须加强高层建筑钢筋混凝土结构的耐久性设计，在原来的混凝土结构设计方案中，没有完全考虑建筑物在实际运作中由于环境、条件的影响，从而导致建筑的可靠指数明显降低。因此在对一般的高层建筑混凝土进行设计时，主要都集中在造价、材料上，所以只有造价小、材料少的结构设计才是满意的设计。如今人们的生活水平不断地提高，对工程的质量要求也相应地得到提高，所以当建筑物的特殊使用要求或者技术要求与经济成为主要矛盾时，就要果断地放弃经济这个指标。

2.4耐久性

高层建筑钢筋混凝土结构设计过程中要有年限上的考虑，要在规定的年限上实现高层建筑的稳定以及钢筋混凝土结构的功能连续，形成有益于实现设计目标的耐久性基础。

2.5适用性

通过高层建筑设计工作的突出，要实现钢筋混凝土结构具有在一定时间内功能的实现，这样就可以保证高层建筑整体的使用要求，也可以保障钢筋混凝土结构对于裂缝、撞击、地震、形变等各种影响因素的抵御能力。

3、高层建筑钢筋混凝土结构设计中关键问题

3.1短肢剪力墙的设计

高层建筑设计短肢剪力墙具有强烈的功能性，但是，短肢剪力墙的设置需要遵照一定的规范，切不可在设计中频繁采用，也不能布设过多，应该在确保高层建筑抗震目标达到的范围内，尽量降低短肢剪力墙的设计数量，这样的设计可以降低后续高层建筑钢筋混凝土结构施工和处理过程中的难度。

3.2结构体系的选择

高层建筑钢筋混凝土的结构体系是整个设计工作的选择重点，通常的设计方式是：要在尽量减少高层建筑钢筋混凝土结构刚度的前提下，优化高层建筑的外观和内部结构，保障结构对形变和强度的范围上的满足。

3.3结构高度的控制

在高层建筑钢筋混凝土结构设计中常会出现超高的问题，这不利于高层建筑物抗震性能的实现，由于不同高度会出现不同级别的设计规范形式，因此，当结构高度出现变化时，特别是出现超高问题时，要重新进行高层建筑钢筋混凝土结构的设计工作。

3.4加强抗震功能

高层建筑抗震功能主要由钢筋混凝土结构来实现，因此，需要重视抗震这一环节，要在设计工作中将抗震设计作为高层建筑钢筋混凝土结构设计的重要因素和关键影响。高层房屋结构的层数多或者房屋结构的刚度突变系数较大的话，其振型数则应该多取，例如房屋结构中含有多塔结构、顶部有小塔楼、转换层等，其振型数应尽量取≥12的数，但是它的大小依然不可以大于房屋总共层数的3倍，除了含有弹性的楼板，而且在进行总刚性的分析时，它的振型数才可以取得更大些。

3.5高强混凝土合理运用

在高层建筑混凝土结构设计中关键的步骤之一是合理地使用高强混凝土，为了有效地降低建筑的用钢量，可以在建筑设计的时候使用高强混凝土，这样可以大幅度地节约建筑的成本。这样的做法可以明显地降低基本设施的实施难度和工程的造价，用来取得较好的经济效果。

3.6加强概念设计

高层建筑钢筋混凝土结构设计中应该多选择一些新颖的建筑样式，同时又要注意其抗震设计、抗风设计等基础要素。新时期应该加强概念设计，在高层建筑钢筋混凝土结构的弹性设计上，尽量要满足延展性的需求，这是高层建筑钢筋混凝土结构设计发展的趋势。

4结束语

简而言之，钢筋混凝土结构是高层建筑出现的基础，如何科学地进行高层建筑钢筋混凝土结构的设计已经成为行业的重点，应该突出钢筋混凝土结构的特性，结合高层建筑的特点，把握高层建筑钢筋混凝土结构设计的关键环节和难点，充分发挥钢筋混凝土结构在整体性和机械性能上的优势，设计出高层建筑钢筋混凝土结构的精品，在实现高层建筑稳定和安全的同时，实现高层建筑舒适度和功能性的保证。

参考文献

[1]葛斌.浅析钢筋混凝土高层结构设计的常见问题[J].中国高新技术企业,2011(16)

[2]崔立成.钢筋混凝土高层结构设计中的几个问题[J].中国新技术新产品,2010(01)

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中图分类号：G6420 文献标志码：A 文章编号：10052909（2017）02006204

混凝土结构设计原理课程内容丰富，与实际联系较紧密[1]，在道桥专业中处于十分重要的地位。分析道桥专业课程体系的特点，课程的定位明确：既是导前课程在实际中的应用，又是后续课程的基础，如图1所示。

从图1中不难发现，混凝土结构设计原理作为专业课程体系的“桥梁”，实践性较强，既在综合应用中巩固了基础课程知识，又在循序渐进的学习过程中为后续课程打下了基础。因此，学生对该课程掌握的情况对专业技能的培养影响较大。文章结合混凝土结构设计原理的特点和课程体系中的定位，对该课程的教学做了探索性思考和总结。

一、混凝土结构设计原理课程教学存在的问题

作为道桥专业的学位课程，该课程的要求较高，但学生掌握的情况不够理想。以三峡大学科技学院为例，课程的最终成绩由闭卷考试的卷面成绩（60%）、实验成绩（20%）和平时成绩（20%）综合评定。从2013级道桥本科专业成绩分析结果来看，达到合格标准的只占70%，优良的只占18%，如表2所示。

结合该课程的特点和学生学习的情况，很多专业教师就教学方法和教学手段的改革进行了探索，提供了较多好的方法和建议[2～4]，但仍然存在如下问题。

（一）理论和实践学时不均衡，缺乏实践训练

为强化学生对理论知识点的熟悉程度，混凝土结构设计原理课程的授课往往以理论教学为主，实践环节学时占比较少，部分高校学时分配如表3所示。

（二）教材例}设置过于简化，未结合工程实际

混凝土结构设计原理教材例题的侧重点在于对基本计算理论的巩固，往往在设置时简化了大部分内容，学生在练习的过程中过于依赖例题，缺乏分析思维和解决问题能力的训练。比如矩形截面设计问题，实际工程的设计过程是结构计算简图的抽象结构荷载分析不同荷载的作用效应计算内力最不利的组合截面尺寸的拟定材料的选择设计计算构造性要求变形和裂缝验算结构施工图，而教材由于篇幅的限制和侧重点的不同，将大部分例题的设计过程设定为设计计算构造性要求配筋图，虽然节约了大量教学时间，但不符合工程实际，也渐渐抹杀了学生的创新和分析能力。

（三）课程设计的实践训练过于集中，收效甚微

道桥专业在相应实践教学环节中均会设置混凝土结构设计原理的课程设计，目的是综合训练学生查阅资料、分析问题和设计的初步能力，一般要求学生一周完成设计。课题内容较多，任务量较大，加上同一学期其他专业课程的要求，学生为完成任务要么依赖例题，要么抄袭别人的成果。此外，混凝土结构设计原理的课程设计一般为梁板结构设计，偏向土木工程房建方向，而道桥专业后一学期的桥梁工程课程为混凝土简支梁桥的设计，其大部分内容是重复的，因此，对于道桥专业学生而言，混凝土结构设计原理课程设计的效果不佳。

三、基于项目模块教学方法的探索

专业课程的理论知识是实际工程应用的基础，传统的教学模式使得混凝土结构设计原理课程慢慢地独立于专业课程体系之外，不符合应用技术型人才培养模式的要求，为增强学生的专业综合素质和就业优势，文章以项目模式为基础对该课程的教学做了探索。

（一）项目模块的设定与课程内容的对应

结合道桥专业的需求，将现浇混凝土桥梁工程作为项目模块分解混凝土设计原理课程，设定4个项目模块及10个子模块，与课程内容的对应关系如图1所示。

以项目模块分解课程内容不仅让课程教学更加符合理论应用于实践的宗旨，也让学生在学习过程中逐渐学会了如何解决实际工程中的五大类问题，即材料如何选择？截面如何设计？钢筋用量如何计算？施工图如何绘制？结构质量如何控制？

（二）项目子模块的实践环节

实践教学环节作为理论知识的应用在专业教学中尤为重要，由于条件和学时的限制，传统的混凝土结构设计原理课程实践仅仅是在课程设计中体现，并没有达到综合训练的目的，因此，以项目模块驱动的课程教学在子模块中设定了三大类实践任务和10个训练项目，理论与实践紧密结合，综合训练学生的分析、动手能力，如表4所示。

（三）项目模块教学课程考核方案的思考

考核是学习成果检验的重要环节，也直接引导了学习的目的性。传统的考核方案以闭卷考试为主，使得学生习惯性养成了以应试为目的学习态度，上课敷衍了事，考前死记硬背，逐渐形成了高分低能、无法解决实际问题的怪相。

为培养具有较扎实理论基础和较强实践能力的应用技术型人才，在以项目模块设定的教学模式基础上，对课程的考核方案做了如下思考。

（1）放弃闭卷考试的考查。混凝土结构设计原理课程本身就具有公式多、条件多的特点，记忆大量的公式和公式条件并不是学习该课程的主要目的，学会步骤分析的方法，学会解决不同条件下的实际问题才是学习这门课程的宗旨，显然闭卷考试并不能客观反映学生对课程的掌握程度。

（2）以平时成绩、子模块实践训练项目成绩综合评定。如表5所示考核方案，平时成绩的考核主要训练学生的学习态度，项目设计成绩考核主要强化学生对设计理论和规范的应用，实验成绩考核主要训练学生的动手和分析能力，实训成绩考核主要考查学生对实际工程问题的判断和写作能力。

（3）为增强课程考核要求的约束性，设定学分和学位获得条件，如表6所示。

四、结语

以实际项目模块为基础，将混凝土结构设计原理的理论课程分解到项目模块中，相应的子项目的训练增强了课程实践教学的效果，不仅将理论知识迅速地应用于实践，而且增强了项目所设定的实验的意义，提高了学生学习的兴趣和目的性。

课程的考核方案从学习态度、理论知识掌握程度、资料的搜集及规范的应用、动手能力和实际问题判断能力各个方面综合评价学生的学习情况，在重复训练中提高学生的专业技能，避免了学生以考试为目的，被迫学习的心理，为后续的学习打下坚实的基础，也为同类院校提高专业课程体系的教学质量提供了参考和借鉴。

参考文献：

[1]周孝军，杨虹，等. 混凝土结构设计原理课程教学探讨[J]. 教育教学论坛，2015.10（41）：150-152.

[2]周爱萍，黄东升，等. 关于混凝土结构设计原理的教学探讨[J]. 教育教学论坛，2015.10（43）：166-167.

[3]商怀帅，杨琳，等. 工程案例在混凝土结构设计原理教学中的应用[J]. 中国冶金教育，2014（5）：34-35.

[4]陈进，谢孝，等.基于执业能力培养的混凝土结构设计原理系列课程改革[J].高等建筑教育，2010，19（1）：51-53.

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中图分类号：TV331文献标识码： A

前言：在中国建筑工程混凝土构造设计方法中存在技术标准和安全系数差距过大，规划和施行过程中人为的过错，耐久性规划办法存在疑问，设计办法中安全检查出现疑问。对于这些疑问提出以下措施，提高技术标准，加强安全系数，加强构造的耐久性和资料的耐久性，加强设计过程中的质量监管，进一步提高设计方法中的安全检查，信任经过咱们的尽力，会使疑问成为优势，进步混凝土构造设计方法的施行和使用。

一、混凝土结构设计存在的缺陷

1、安全系数和技术标准差距较大

技术标准的误差是建筑中混凝土结构设计的一大缺陷，技术标准制定的不够详细明确而导致误差比较大。严格的讲，在建筑设计过程中并没有明确的拟定应履行的相关条例说明，安全系数也是又一影响因素。依照我国目前混凝土设计架构的相关说明，混凝土设计架构的牢靠程度占据十分重要的位置。结构设计合理可靠程度只针对于结构的部件，其安全系数还是取决于荷载系数的值。安全系数的标准设置与荷载系数的值之间存在较大的关联。据相关研究数据表明，美国和英国的荷载安全系数比我国高出15%～22%，欧洲的荷载安全系数比我国高出8%，欧美国家的强度安全系数比我国高出约16%，西方国家的钢材强度安全系数比我国高6%。如我国规定设计柱子的静载和若动的比例为2∶1;我国建筑材料和荷载安全系数等影响建筑承受力的值也低于33%，与发达国家相比也低27%。因此，安全系数和技术标准都存在误差比较大的情况，结构设计师应该给予重视并予以解决。

2、结构设计和实际建造中的人为误差

人为的误差也是混凝土结构设计中存在的又一问题。这是由于人为的设计会存在错误和偏差，从而在实际建造中出现偏差。现在有许多设计师在制图中计算失误而导致误差，或者在设计中由于经验匮乏而导致误差等。因此，公司在聘请设计师人员时，并没有按照其所擅长的领域进行工作。每一位建筑设计师们都有其所精通的范畴，在完成具体的工作时，企业需要对每位设计师擅长的区域进行划分，达到高效高质量的效果。很多企业单位也没有对于设计做出相关的规定和措施，在一定程度上加大人为误差的发生率。企业单位应在一定程度上对于建筑师设计方面做出看管和监督，减少人为误差的发生率。另外，一些设计师的工作态度不够端正，专业设计能力也不够，在一定的工作能力上存在问题，还有缺少职业道德和素养等，这都是人为因素给设计造成的损失和缺陷。

3、关于结构设计的耐久性问题

现在的很多设计都折射出一个问题---耐久性差。但是一项好的建筑工程，耐久性是其核心、关键。若一个结构设计师能把耐久性做好，就彰显出这名设计师高超的设计水平和完美的设计理念。耐久性要求结构设计师在结合设计和实施两方面的情况，共同达到完美。许多的设计师在进行地况复杂曲折的设计时，没有按照地形的复杂设计出优秀的作品，设计作品不适应复杂的地理环境，这就使得设计丧失其功能，不能为建筑所需要，也会影响建筑物的实用可靠性，可称之为拙作。而关于结构耐久性方案，我国与发达国家还存在一些差异。如，在我国与外国的设计标准中，水泥的品种分类方式、种类有所区别，其水泥成分也大不相同。对于耐久性而言，外国的规范比我国的更加明确清晰，在西方的说明当中，并没有指出耐久性的重要性，只是区分在何种情况应使用何种混凝土材料，对于混凝土本身的分类没有特别说明;我国则是根据周围的环境来判断使用哪种类型的混凝土，并且每个等级都有不同的标准控制。

4、设计方法的安全检测不够

在混凝土设计方法中缺少相应的安全检查。在设计中各步骤的安满是设计进行的关键。在每个步骤都完成后要跟进安全检查，但在设计方法中许多设计师缺少对设计的安全检查。有关的政府也对其不够注重，呈现了质量疑问，为修建带来了疑问。许多规划者没有对设计仪器进行置办，设计仪器呈现了不合格的表象，在本源上得不到注重让设计方法呈现了疑问。政府没有进行设计的安全监管和监督，使规划中安全检查呈现了疑问，安全监管要出台防备措施，这也是对设计方法的严格要求，防备办法做不好会致使不安全疑问呈现，让设计得不到安全确保，使设计变成失利，无法真实投入到运营和工作中，使设计偏离了真实的使用。

二、混凝土结构设计的解决措施

1、提升技术的标准和加固安全系数

设计技术的提高和设计安全系数的提高是在混凝土设计的架构中占据十分重要的地位。混凝土设计架构前应对设计的相关标准做出一定的规划和限制，设计步骤和技术要有迹可循，跟着章程走。设计标准的设定范围不要过大，也不要过小，适中为宜。有章程和规定的限制，在建筑师设计过程中才能减小甚至避免错误的发生，同时也加固安全系数。安全系数的不合格，会使得一切设计都毫无意义可言，因此，设计安全系数的重要性可见一斑。设计师应重点关注设计的安全保障性能。公司应当选用专家人才来拟定出适宜规定的安全系数标准，结构设计师按照所设定的标准进行设计，提高建筑物的安全性。还需要对自然灾害等相关灾害做出防范，如，建筑物防水、建筑物的防震等。要完全按照安全设计的标准进行设计，严格做到切实地按照章程规定进行设计，将人们的安全放在首位。

2、在材料和结构中增强耐久性

耐久性也在混凝土设计架构中占据重要地位，其表现在材料和结构两方面。在材料的选择方面，要注重材料的质量达到标准，这是保证结构设计的耐久性的基础。所选用的材料经过完整的程序检测成功后使用，另外，混凝土的用量也需要达到标准，混凝土的质量也需要经过检测合格后使用，多方面的共同促进，达到加固建筑材料耐久性和结构设计的耐久性。对于加固建筑材料耐久性和结构设计的耐久性，需要设计一定的章程和规划，才能使设计保质保量的进行，尽力做到十全十美。同时增强材料和架构的耐久性，才能在混凝土设计中达到耐久性的标准。耐久性不仅被要求在设计上，还要求在质量上。

3、混凝土结构的质量监督

需要提高质量监督在混凝土架构设计中的地位，有关部门要对混凝土的结构设计做出相关的章程和说明，从一定程度上限制设计的失误，制定适宜的工程法规作为监督的依据，使监督有法可依，从而达到更好地建筑设计的结果。结构设计师也应尽量减少人为的误差和错误，严格恪守职业道德规范和职业素养去完成每一次优良的设计。同时作为设计师，应增加学习交流的机会，学习优秀的实际作品，善于总结和归纳，加强自我检查和督促等。作为企业，应把每位设计师专业擅长的领域都了解掌握，让其在自己优秀的领域更好地设计发挥，另外，公司也应加强对设计质量的监管，并制定一些规定条例，严格执行，对于一些优秀的设计作品，应给予奖励和展示，让其他结构设计师从中学习自我提升。

4、提高设计方法的安全检测

在设计方法中要提高安检工作，每一过程都要通过相应的安全查看，政府也要辅佐进行安检。在公司安检后，政府也要相应的进行复查，让安检满有把握不存在任何的疑问。设计方法中的安全查看是不行短少的一个过程，要加强安全措施，对不符合安全措施的设计要从开端就加以根绝。安检是规划完成不行短少的一步，也是要害的过程，要编入设计流程。在政府和规划者的左右开弓监督下会让安全检查得到确保，为设计方法的正确投入做出奉献。

总之，建筑工程混凝土结构设计办法的不断优化为修建注入了更多的血液，相信在问题的处理中和不断的探究中，中国的建筑工程混凝土结构设计办法将得到更高层次的优化，让建筑工作得到弥补和连续，让中国的政治经济文化工作在建筑的强化下得到高度发展，让设计带动建筑，让建筑带动其他工业，一起蓬勃发展。参考文献：

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在城市，持续增长的建筑规模，导致了建筑施工中诸多问题的出现，建筑开裂的问题就是最常见、最突出的问题。这个问题对工程安全造成了很大的危害，同时也降低了工程结构的刚度以及结构抗剪能力和强度，存在很大的安全隐患。因此有必要在进行结构设计时采取有效措施防止裂缝出现，确保建筑物的安全。

1 建筑结构设计出现裂缝的原因

在建筑领域中，混凝土是应用非常普遍的建筑材料，它是由砂石骨料、水泥以及适量的水搅拌而成的人工石材。建筑物的主体结构也是由混凝土构成的，其质量好坏将对建筑结构的质量产生直接影响。由于混凝土要经过搅拌、水化反应以及养护这几个步骤，在这个过程中，混凝土的质量很容易偏离设计标准，造成混凝土表面产生裂缝。

1.1 环境温差和混凝土的收缩特性导致的裂缝

比较常见的现浇钢筋混凝土楼板裂缝是出现在房屋四周阳角的裂缝，这类裂缝是在温差和混凝土收缩特性的双重作用下形成的，在横、纵向两个方向上，四周阳角受到刚度相对较大的剪力墙以及楼面梁的约束，自由伸缩受到阻碍，当现浇板的约束应力达到上限时，在配筋比较薄弱的地方就会开裂。在约束条件下存在温度变形并且温度应力较大时，墙体也会产生温度裂缝。

在平屋盖房屋顶层，位于两端的混凝土结构墙体，其屋顶圈梁下以及平屋顶下的水平裂缝，以及位于门窗洞旁的正八字斜裂缝都属于温度裂缝，这些也是比较常见的裂缝。因为下部的墙体温度比混凝土顶板的温度低很多，所以墙体与顶板的线涨系数相比很低，会在二者之间出现变形差，前者也会产生很大的拉力以及剪力。墙体出现的早期裂缝主要是由温差引起的，裂缝稳定大概需要一年多的时间。

1.2 建筑工程结构设计存在不足

建筑工程进行施工的参照标准就是建筑结构设计，其设计是否科学将会直接关系到建筑工程质量的高低，因此建筑工程施工质量提高的重要前提就是科学准确地进行建筑结构设计。如果在进行设计时，房屋楼板设计过薄，建筑中梁的跨度太大或是分布配筋位置不准确，任何构缝或是附加吊筋的设置不合理等设计漏洞，都会造成混凝土结构产生裂缝的后果。

1.3 混凝土结构由于内外应力差异而产生裂缝

在混凝土进行浇筑的过程中，其内部有非常剧烈的水化反应，导致混凝土结构的内外应力不一样，并且会伴随着大量热能的产生，在混凝土结构内部的热能无法较快地散发出去，但是混凝土的表层因其外部能够进行蒸发散热，所以表层散热速度快于内部散热，这便使内部温度与外部温度出现了很大差异，从而致使了内部应力与外部应力的差别，最后造成了混凝土结构产生裂缝的后果。

2 防止建筑结构设计产生裂缝的有效措施

2.1 防止因温差产生裂缝的有效措施

在对整个建筑的高度进行结构设计时，要将屋面尽可能控制在相同的标高。一旦错层的房屋出现结构设计中，就需要在错层的部位设置墙构造柱，主要在所有横、纵墙的相交处进行设置。为了有效预防温度裂缝的产生，需要在结构中设置圈梁。圈梁以及墙构造柱连接在一起，就构成了纵向以及横向的框格，这些框格可以约束各片墙体，这样就可以使墙体保持一个整体的箱形结构，不仅改善了砌体的抗裂能力，而且极大的提高了砌体的受力性能。

此外，微膨胀混凝土的应用也能有效抵抗温度裂缝的产生，但是需要准确控制配合膨胀混凝土的比例，将它的后期养护做好，这样做可以减轻以及避免屋面板产生温度裂缝。同时，在建筑结构设计时，将微膨胀剂加入到超长建筑的混凝土时，必须要谨慎，原因是混凝土内部的膨胀率会因微膨胀剂的加入而产生很大的离散性，将会很难控制伸缩缝设置间距与微膨胀剂的添加剂量间的定量关系，给设计造成了一定的困难。在实际工程中，加入微膨胀剂后，要结合一定措施来进行验算，比如增加加强带以及后浇带，才可以在超出规范限值的情况下使伸缩缝的间距扩大。

砖墙、屋面板以及圈梁的温度变形都会导致裂缝出现。顶层砖墙的裂缝程度会受到屋面保温层的效果好坏的直接影响。因此，一定要根据热工要求设计屋面保温层。对于保温屋面，也要依据规范要求，确定保温材料的施工方法，同时要适当加大保温层厚度，实现保温效果。

2.2 应合理地进行建筑结构设计

混凝土结构出现裂缝的原因，包括温差、材料的变形。当结构的尺寸设计过长时，会导致结构因材料的变形以及温差所引起的应力增大，进而造成建筑的楼板及墙体横向裂缝的产生，研究表明，结构的应力大小与其长度并不是线性关系，所以在进行结构设计时必须要根据设计规范的要求，进行尺寸的设计，来减少或防止结构裂缝的出现。

此外，预防裂缝的产生还可以在结构设计中应用钢纤维混凝土，虽然近年来这一理论发展较快，并趋于成熟，但它在实际工程中的应用并不广泛。将适量的钢纤维加入到钢筋混凝土梁的底部，让底部梁中的钢筋与钢纤维共同抵抗开裂，使抗裂能力明显提高，同时也能满足《混凝土结构设计规范》中有关裂缝宽度的规定，达到设计要求。

2.3 预防因内外应力差异而产生裂缝的方法

站在建筑工程结构设计的角度来看，布置建筑平面时，要力求规则、简单，不要有太多凹凸出现，这样可以防止墙体因温度应力集中而出现裂缝。在允许范围以内控制房屋的长高比。要依据最大的温度伸缩间距要求来设计建筑物的长度，防止墙体因集中的屋面变形而导致裂缝的产生，达到确保房屋整体性的目的。在纵墙的端部，门和窗要尽可能少设置，同时门洞、窗洞也不宜过大，这样可以增加砖墙的抗剪面积，提高砖墙的抗剪能力，并且使门窗洞口处的应力集中减少。

在进行建筑结构设计时，要想使砖墙自身抗剪能力增强，就需要使顶层墙体砂浆砌筑强度提高。为了加强横墙以及纵墙的整体性，在它们的顶层均应设圈梁。但纵向圈粱的高一定要尽可能做得小些，使砖墙以及圈梁间的相互约束减少，进而使屋面板变形对砖墙造成的水平推力降低。为满足抗震的要求，顶层砖墙除了需要设构造柱外，还要增设抗裂的构造柱，横墙与纵墙的交叉处也均设构造柱，这样可使顶层墙体的刚度、整体性以及延性增大，使砖墙的抗剪能力得到大幅度提高。

3 小结

在今天，科学技术不断进步以及经济发展也十分迅速，我国发展城市化的进程也逐渐加快，由此建筑行业也获得较大进步以及快速发展。然而结构裂缝问题却普遍存在于建筑中，使工程项目的整体质量受到严重影响，那么就必须对裂缝的有效处理加大重视，认真地分析混凝土产生裂缝的各种原因，比如温度、设计以及材料等等，寻找并掌握预防裂缝的有效措施。

参考文献：

[1]莫庆华.对建筑结构设计裂缝原因及措施的探讨[J].商品与质量・建筑与发展，2013（6）.

[2]唐婷婷.建筑结构设计中产生裂缝原因分析及主要措施[J].建筑工程技术与设计，2013（2）.

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中图分类号：TU97文献标识码： A

在现代高层建筑工程施工中，钢筋混凝土结构的应用已变得非常广泛，在提高建筑结构的安全性、稳定性与耐久性等方面发挥着非常重要的作用。做好钢筋混凝土结构设计是高层建筑工程质量的重要前提保障。在具体的高层建筑钢筋混凝土结构设计中，应该突出设计的内涵，体现高层建筑钢筋混凝土结构的重要功能，对高层建筑设计中钢筋混凝土结构方面的关键问题进行全面思考，从短肢剪力墙结构的体系、高度控制等关键环节展开对高层建筑钢筋混凝土结构的设计控制和管理，进而为高层建筑钢筋混凝土结构设计目标的达成起到重点方面和体系方面的支撑作用。

1做好高层建筑钢筋混凝土结构设计的重要意义

做好高层建筑钢筋混凝土结构设计工作必须要体现设计的重要功能，我们可以将高层建筑钢筋混凝土结构的基本要求总结为如下几点：

1.1高层建筑钢筋混凝土结构的安全性

高层建筑设计钢筋混凝土结构的强度和功能时要以突出安全性为第一要务，要确保在设计年限内高层建筑钢筋混凝土结构在各种负荷和影响下的稳定性和安全性，同时要确保突发事件和偶然事件中高层建筑钢筋混凝土必须的稳定性和结构延性。

1.2高层建筑钢筋混凝土结构的耐久性

高层建筑钢筋混凝土结构设计过程中要有年限上的考虑，要在规定的年限上实现高层建筑的稳定以及钢筋混凝土结构的功能连续，形成有助于实现设计目标的耐久性基础。

1.3高层建筑钢筋混凝土结构的适用性

通过高层建筑设计工作的突出，要实现钢筋混凝土结构具有在一定时间内功能的实现，这样就可以保证高层建筑整体的使用要求，也可以保障钢筋混凝土结构对于裂缝、撞击、地震、形变等各种影响因素的抵御能力。

2高层建筑钢筋混凝土结构设计中关键问题

2.1短肢剪力墙的设计

高层建筑设计短肢剪力墙具有强烈的功能性，但是，短肢剪力墙的设置需要遵照一定的规律以及规范，切不可在设计中频繁采用，也不能布设过多。应该在确保高层建筑抗震目标达到的范围内，尽量降低短肢剪力墙的墙肢数量，这样的设计可以降低后续高层建筑钢筋混凝土结构施工和处理过程中的难度。

2.2结构体系的选择

高层建筑钢筋混凝土的结构体系是整个设计工作的选择重点，通常的设计方式是：要在尽量减少高层建筑钢筋混凝土结构刚度的前提下，优化高层建筑的外观和内部结构，保障结构对形变和强度的范围上的满足。

2.3结构高度的控制

对于高层建筑超高问题，控制不好会影响建筑结构的抗震性能，应当结合不同级别的设计规范进行控制，出现超高问题就要重新进行结构设计，以保证建筑安全。

2.4建筑结构平面的设计

在进行平面设计的时候尽量选择规则而简单的结构形式，以保证承载能力与刚度符合要求，并可以弱化风力的影响。在设计中尽量少用短肢剪力墙结构，如果必须要用，则必须控制其厚度，截面厚度要控制在30cm以内，每个短肢截面的高厚最大比控制在4~8之间。

3高层建筑钢筋混凝土结构设计的要点

3.1加强抗震功能

高层建筑抗震功能主要由钢筋混凝土结构来实现，因此，需要重视抗震这一环节，要在设计工作中将抗震设计作为高层建筑钢筋混凝土结构设计的重要因素和关键影响。高层房屋结构的层数多或者房屋结构的刚度突变系数较大的话，其振型数则应该多取，例如房屋结构中含有多塔结构、顶部有小塔楼、转换层等，尽量取≥12的振型个数，但是它的大小依然不可以大于房屋总共层数的3倍。除了含有弹性的楼板，而且在进行总刚性的分析时，它的振型数才可以取得更大些。在对建筑物的框架柱进行设计的过程中，要对其面积进行全面的控制，保证其在一定的范围之内，这样才能够有效的提高建筑的质量。在对配筋进行设计的过程中，不但要对建筑的配筋进行不断的加强，而对于支座的部分要按照相应的规定进行相应的调整，这样才能够有效的增强建筑结构的承载能力。

3.2高强混凝土合理运用

在高层建筑混凝土结构设计中关键的步骤之一是合理地使用高强混凝土，为了有效地降低建筑的用钢量，可以在建筑设计的时候使用高强混凝土，这样可以大幅度地节约建筑的成本。这样的做法可以明显地降低基本设施的实施难度和工程的造价，用来取得较好的经济效果。

3.3增强地基承载能力

对于建筑结构的设计而言，地基的设计是整个设计的重要部分，建筑地基的设计好坏能够直接影响到整个建筑结构的质量和使用性能。因此，对于建筑地基的设计就显得的至关重要。在对建筑地基进行设计的过程中，进行宏观的把握，要严格的把握地基的承载能力，并且还要对建筑地基的变形和沉降等问题进行充分的考虑。对于层数较高的建筑物而言，其进行地基的设计时通常都会将其设置在地下室，这样就能够有效的对地基的沉降程度降到最小，从而有效的保证了上层结构的牢固性，提高了整个高层建筑的承载能力。除此之外，在进行建筑地基设计的过程中，还要按照相关的规定对其进行相应的规范。对于层数较多的建筑而言，通常都会对地基进行相应的处理来对高层建筑的沉降进行有效的控制。

3.4提高耐久性

必须加强高层建筑钢筋混凝土结构的耐久性设计，在原来的混凝土结构设计方案中，没有完全考虑建筑物在实际运作中由于环境、条件的影响，从而导致建筑的可靠指数明显降低。因此在对一般的高层建筑混凝土进行设计时，主要都集中在造价、材料上，所以只有造价小、材料少的结构设计才是满意的设计。如今人们的生活水平不断地提高，对工程的质量要求也相应地得到提高，所以当建筑物的特殊使用要求或者技术要求与经济成为主要矛盾时，就要果断地放弃经济这个指标。

3.5扭转问题分析和几何中心的确定

为了避免由于水平荷载和扭转作用的建筑物破坏，结构和布局应在结构设计合理的前提下，尽可能使建筑达到三心合一的目的。在水平荷载作用下，高层建筑扭转功能取决于质量分布。为了减少结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用正方形、矩形、圆形、多边形等简单形式。在某些情况下，街道景观的要求和限制，城市规划的高层建筑，不使用简单的平面结构，不规则的平面形成L形、T形、十字形等复杂形状，在突出部分的宽度和厚度比的控制范围规范允许的布局结构。同时，我们应尽可能使结构在一个对称的状态。建筑结构振动周期包括两个方面：结构的固有周期的合理控制和振动控制周期可以使周期误差的开放性降低。

4、结束语

简而言之，钢筋混凝土结构是高层建筑出现的基础，如何科学地进行高层建筑钢筋混凝土结构的设计已经成为行业的重点，应该突出钢筋混凝土结构的特性，结合高层建筑的特点，把握高层建筑钢筋混凝土结构设计的关键环节和难点，充分发挥钢筋混凝土结构在整体性和机械性能上的优势，设计出高层建筑钢筋混凝土结构的精品，在实现高层建筑稳定和安全的同时，实现高层建筑舒适度和功能性的保证。

参考文献

[1]葛斌.浅析钢筋混凝土高层结构设计的常见问题[J].中国高新技术企业,2011(16)

[2]崔立成.钢筋混凝土高层结构设计中的几个问题[J].中国新技术新产品,2010(01)

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【中图分类号】G64.23【文献标识码】A【文章编号】

土木工程是一门和人们衣食住行息息相关的学科，范围非常广泛，有房屋建筑工程、给水排水工程、公路与城市道路工程、机场工程、水利工程等。其发展取决于两方面：物质技术方面和科学理论方面。科学理论的目的是认识课题，寻求本质，主要任务是解决“为什么”，表现形态为知识理论；物质技术的目的是用来改造课题，任务是回答“做什么和怎样做”，表现形态为物质[1]。在土木工程领域科学理论主要表现为材料和结构在作用下的反应与破坏机理、计算原理；物质技术主为材料制作与加工技术、结构技术、施工技术、节能技术等。其中施工和材料，还有理论最为重要，又称为土木工程的发展的三要素：施工、材料和理论。

房屋建筑工程是土木工程的分支，同样受二个方面和三要素的制约与促进。科学理论方面每个领域都是基本相同的，由于不同领域的特殊性，其物质技术方面不尽相同。在本科教学中，作者认为应讲清理论，来理解和掌握技术；工作中，则要结合现有技术和理论，解决工程问题，创造和使用新的技术。

虽然房屋建筑工程只包含两个方面――科学和技术，但内容非常多，限于篇幅，本文主要讲述物质技术中的结构设计。结构是承重的骨架体系，根据组成材料又可分为混凝土结构、钢结构、砖混结构、木结构等。不同材料及所组成的结构体系在作用的反应与破坏机理的不同，设计方法又有所不同，本文主要从总体上讲述混凝土结构的设计方法的共性与教学改革建议。所谓结构体系是指构件按一定的传力路径而组成的结构定式，通常简称为结构。目前混凝土结构体系主要有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、板柱-剪力墙结构、筒体结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构、混合结构。

混凝土结构的材料组成主要是钢和混凝土，由于两种材料的组成关系不同，以及结构体系的不同，不同的结构在荷载的作用下有共性，又有其特性。下面就谈谈结构设计共同的基本原则和步骤。

一、结构设计

设计就是把我们的规划、构思等，以视觉的形式（声音、图像和实物等）表现出来。结构设计通常指把空间以图纸的形式表达出来。结构设计的基本原则是均匀性、整体性和经济性。均匀性指结构质量、刚度、几何尺寸和作用分布均匀。整体性一指结构在作用下，作为一个整体参与抵抗工作，二指在偶然作用下或局部的破坏，结构还能保持整体而不倒塌或缓倒塌。结构均匀，方便估计作用效应，找出薄弱部位，采取加强措施；结构整体好，能提高其抵抗偶然作用的能力及抗灾能力，从而提高安全性。具体指导方针：安全适用，经济合理，保证质量，方便施工，减轻偶然作用，避免人员伤亡，减少经济损失。实施时从项目选址，（建筑和结构）设计，施工三个阶段严格把关，科学决策。本文主要谈结构设计阶段的方法与步骤。

我国现阶段的房屋建筑设计模式是建筑设计和结构设计分别由建筑师和结构师完成。通常把结构设计分成三个阶段：方案设计，初步设计，施工图设计。

1.方案设计

本阶段结构师根据经验，结合建筑方案，运用概念设计，初选结构的型式，结构的体系，构件的形式等。所谓概念设计即根据工程经验等形成的设计原则和设计思想，进行结构总体布置并确定细部构造的过程。

由于结构在各种作用下反应的复杂性，以及实际结构与计算模型的差异，很难有效地算出结构在各种作用组合下的薄弱环节，因此本阶段主要是运用正确的结构概念进行设计[2]，且要综合考虑经济、施工和技术先进性等。

具体过程结合结构破坏可能产生的后果及对各方面影响后果的严重性，根据建筑工程抗震设防分类标准与建筑结构可靠度设计统一标准，确定结构的设防类别及结构和构件的重要性。结合《抗规》（3.4节～3.9节，6.1.1）或《高规》（第3节），确定结构的三维尺寸（长宽高），结构体系及传力途径等。通常形成2个以上的方案，以供比较和进一步的优选。

2.初步设计与计算分析

主要是对前面的方案进行优选。初选构件的截面尺寸，材料，确定结构的计算简图，包括确定结构体系，杆件类型，杆件之间的连接形式，结构与支座的连接形式，材料的力学性质，荷载的计算。根据计算简图进行结构的力学行为分析（内力、变形、稳定性、动力特性等），从强度、刚度和稳定性三个方面对方案进行比较，确定最合理的方案。用极限状态设计法，求出构件的计算配筋量。

初步估算可以用简化方法并结合概念设计（如《抗规》3.4～3.6，《砼规》3.1～3.2和3.6，《高规》第3～5章）对多个方案进行初步筛选。再对筛选的方案，利用合法有效的软件（抗震分析时要符合抗规3.6.6），对结构进一步的分析比较：内力、位移、周期、薄弱部位和复杂部位的应力分析等，综合考虑施工与经济，确定最优的方案（结构布置、构件尺寸和材料类型）。对最优方案做详细的分析与计算（细部应力计算），得出计算配筋量。

3.施工图设计

本阶段主要是根据计算结果，结合概念设计，对结构和构件的构造、连接措施，耐久性及施工的要求，进一步的明确和细化，确定结构及构件的配筋量，细部构造的处理，选定材料。

目前常用的软件能给出梁板柱墙及基础的配筋量，并根据设定钢筋库进行选筋，并用平面标注。有时软件的选筋结果不是很合理，还需要设计人员根据计算结果及规范的相关要求，并运用概念设计对配筋进行核查、调整和补充。规范相关章节为：《砼规》3.5，4章，8章～11章，《高规》3.6，3.10，6章～11章，《抗规》3.9节和第6章，非结构构件还要考虑《抗规》3.7节和第13章.基础部位则要考虑《高规》第12章及《地规》和《桩规》。综合考虑当地材料的供应和施工水平，书写施工说明，绘制配筋图。

二、教学

传统设计规范以“截面钢筋屈服”和“混凝土破碎”控制混凝土结构的安全，实际这只属于安全的较低层次。而结构在偶然作用的倒塌，才是对安全的最大威胁。因此，提高结构的抗灾性能，这才是结构安全的根本[3]。而提高结构的抗灾性能，就要加强结构的整体性。传统的房屋混凝土结构的教学也是以构件教学为主――重构件计算，轻概念。课程的安排方面也存在支离破碎的现状。

作者认为，混凝土结构的教学也应随着人们对结构设计认识的深化，而改变。指导思想为讲清原理（学生和老师），重视概念和整体方案设计的教学，构件的计算作为基本技能掌握。具体为：1.课程的重组，把混凝土设计基本原理，混凝土结构设计，高层建筑结构设计，建筑结构抗震设计，合为混凝土结构设计，分为三部分――基本原理，结构设计（非抗震和抗震）。2.编写相应的大纲和教学计划――先进行整体结构的教学（方案设计，效应的计算与组合），考虑到与结构力学的衔接先以框架结构为例。再讲基本原理，最后其它结构体系及结构的抗震设计。

三、总结

结构设计的原则是均匀性和整体性：要重视概念和方案设计（刚度、质量和几何分布均匀），加强结构的整体性，提高结构抗灾性能。教学更应该从传统的构件式教学，过渡到整体式教学：理解原理，重视概念，掌握基本技能。

参考文献

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中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：

引言

建筑的功能越来越多样化，使得每个建筑的结构设计都有自己独特的要求及特点，这就要求设计人员不可生搬硬套，应仔细分析，从概念设计做起，选择一个合理的结构方案并进行结构布置，再对结构进行计算分析。切不可一拿到建筑图，就直接上机利用计算程序进行设计，完全相信计算程序。大致而言，钢筋混凝土结构设计应包括下列内容：1）结构方案设计，包括结构选型、构件布置及传力途径；2）作用及作用效应分析；3）结构的极限状态设计；4）结构及构件的构造、连接措施；5）耐久性及施工的要求；6）满足特殊要求结构的专门性能设计。本文就上述6大设计内容分别进行阐述，结合实际结构设计中经常遇到的问题进行叙述，并提出解决方案。

1 结构方案设计及体系的选择

目前，结构设计中常用的结构体系有砌体结构、框架结构、框架—剪力墙结构、剪力墙结构、框架—核心筒结构、筒中筒结构等。

合理经济的结构体系的选择，是一个多因素的复杂的系统工程，应从建筑、结构、施工技术条件、建材、经济、机电等各专业综合考虑。

从结构专业设计的角度出发，主要考虑以下两个方面的问题：

（1）尽可能满足建筑功能要求，一般商场、车站、展览馆、餐厅、停车库等多层房屋用框架结构较多；高层住宅、公寓、宾馆等用剪力墙结构较多；酒店、写字楼、教学楼、科研楼、病房楼等以及综合性公共建筑用框架—剪力墙结构、框架—核心筒结构较多；而超高写字楼或办公建筑也经常采用到筒中筒结构体系。

（2）按结构设计要求，低层、多层建筑可选用砌体结构或钢筋混凝土结构，高层建筑可选用钢筋混凝土结构或混合结构或钢结构。对钢筋混凝土结构，一般多、高层建筑结构可根据房屋高度和高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术条件等因素初步选择结构体系。

无论采用何种结构体系，都应使结构具有合理的刚度和承载能力，避免产生软弱层或薄弱层，保证结构的稳定和抗倾覆能力；应使结构具有多道防线，提高结构和构件的延性，增强其抗震能力。

2 荷载作用及分析

作用是指能使结构产生效应（包括内力、变形、应力、应变、裂缝等）各种原因的总称。其中包括施加在结构的集中力或分布力所引起的直接作用和能够引起结构外加变形或约束变形的间接作用。结构上的作用与结构设计所采用的荷载有相同点也有区别，在这里不再详述，主要对荷载作用进行分类和分析。

荷载在设计上可将其分成三个类别：

（1）永久荷载

在结构使用年限内，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。例如结构自重、土压力、预应力等。

（2）可变荷载

在结构使用年限内，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。例如楼面活荷载、屋面活荷载和积灰荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载等。

（3）偶然荷载

在结构使用年限内不一定出现，一旦出现其值很大且持续时间很短的荷载。例如爆炸力、撞击力、龙卷风荷载等。

在结构设计中，荷载的正确取值关系到结构的安全性、经济性等问题。在结构复核过程中，经常发现设计人员荷载取值有误或漏输荷载，或人为放大荷载，或在梁柱及基础设计时荷载折减系数取值有误等问题，所以结构设计过程中，应对荷载作用进行分类，正确进行荷载取值才能使建筑结构设计做到安全、经济、合理。

3 结构的极限状态及结构计算与分析中常见问题

混凝土结构的极限状态包括承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态计算主要包括：（1）结构构件的承载力计算；（2）直接承受重复荷载的构件应进行疲劳验算；（3）有抗震设防要求时，应进行抗震承载力计算；（4）必要时尚应进行结构的倾覆、滑移、漂浮验算等。正常使用极限状态验算主要包括变形验算、裂缝验算及楼板舒适度验算等。

在结构计算与分析阶段，如何准确、高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理，是决定工程设计质量好坏的关键。由于新规范的推出对结构整体计算和分析部分相当多的内容进行了调整和改进，因此，结构工程师也应该相当地对这一阶段比较常见的问题有一个清晰的认识。

3.1结构整体计算的软件选择。目前比较通用的计算软件有：SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等。但是，由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以，在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件，并从不同软件相差较大的计算结果中，判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的，哪个又是意义不大的，这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。否则，如果选择了不合适的计算软件，不但会浪费大量的时间和精力，而且有可能使结构有不安全的隐患存在。

3.2是否需要地震力放大，考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。该部分内容实际上在新老规范中都有提及，只是，在新规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数。

3.3振型数目是否足够。在新规范中增加一个振型参与系数的概念，并明确提出了该参数的限值。，因此，在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。

3.4多塔之间各地震周期的互相干扰，是否需要分开计算。一段时间以来，大底盘，多塔楼的高层建筑类型大量涌现，而在计算分析该类型高层建筑时，是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算，还是将结构人为地分开进行计算，是结构工程师必须注意的问题。新《高规》JGJ3-2010第10.6.3-4条明确规定，要求按整体和分塔楼计算模型分别验算整体结构和各塔楼扭转为主的第一周期与平动为主的第一周期的比值应符合规范要求。

4 结构及构件的构造、连接措施

4.1 混凝土结构构件应控制截面尺寸和受力钢筋、箍筋的设置，防止剪切破坏先于弯曲破坏、混凝土的压溃先于钢筋的屈服、钢筋的锚固粘结破坏先于钢筋破坏。

4.2 多、高层的混凝土楼、屋盖宜优先采用现浇混凝土板。

4.3 结构各构件之间的连接，应符合下列要求：

（1）连接部位的承载力应保证被连接构件之间的传力性能；

（2）当混凝土构件与其他材料构件连接时，应采取可靠的措施；

（3）构件节点的破坏，不应先于其连接的破坏；

（4）预埋件的锚固破坏，不应先于连接件。

5 耐久性设计常见问题及处理

目前对混凝土结构耐久性的要求主要有两部规范，分别是《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）和《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008），两者规定有一定区别，在结构设计中，经常令设计人员无所适从，不知以何者为准。笔者认为，前者属于国家标准，而后者为国家推荐性标准，故在耐久性设计宜按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）采用。

6 满足特殊要求结构的专门性能设计

目前我国建筑结构高度越来越高，复杂及不规则程度越来越多，超限性能化设计已越来越普遍。对此，《建筑抗震设计规范》GB50011-2010及《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010均有相应章节对性能化设计做了较为详细的规定。

在结构设计过程中，选用性能目标成为性能化设计中重点内容，关系到建筑结构达到抗震三水准的设防要求和经济性、合理性。

7 结语

本文中，通过对钢筋混凝土结构设计的要点和常遇问题的分析及处理的阐述，分别指出结构设计特别需要注意的地方，希望有助于读者了解混凝土结构设计的步骤，正确把握规范条文，顺利设计，将建筑结构设计得安全、经济、合理。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家标准. 建筑结构荷载规范（GB50009-2012）.北京：中国建筑工业出版社，2012

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在建筑结构设计中，需要根据建筑预定的功能进行科学、合理的设计，在满足建筑适用性、耐久性等功能要求的基础上，还应着重强调建筑的安全性。按照设计使用年限、施工条件以及建筑功能的规定和要求，提高资源的利用率，保障建筑结构的稳定性和可靠性，实现安全性和经济性的平衡。

1建筑结构设计的要点

1.1保障施工材料质量。施工材料的优劣直接影响到施工的质量，因此在建筑结构设计当中，应加强对施工材料的管理。根据建筑功能和结构安全性的需求，选择符合规范要求的施工材料，保障其质量。在购买钢筋等建筑施工材料时，首要考虑质量，其次才是价格，需要选择信誉、口碑良好的供应厂商，并对施工材料进行严格检验。如施工材料质量不达标或存在偷工减料的情况，建筑结构的稳定性也会下降[1]。1.2严谨的设计环节。建筑结构设计是建筑施工的重要参考，其设计水平直接关系到施工的效果，影响着建筑工程的整体质量，结构设计在建筑工程施工全过程中的重要性不言而喻。建筑结构设计是一个复杂的环节，需要考虑到结构作用效应、结构抗力、结构极限状态以及荷载等多方面的内容，需要在安全性设计上更加严谨。结合既往的建筑结构设计经验，针对影响建筑结构安全性的相关因素，采取有效的管理措施，保证后续施工安全、有序的进行。该过程中，需要由经验丰富、专业能力强的设计人员参与，对待工作认真负责，每一个设计环节都能够做到仔细和严谨，避免出现差错和疏漏，进而获得更加完善的建筑结构设计方案。1.3环境适应力。除了材料、技术、工序之外，环境因素也是影响建筑结构安全性和稳定性的重要因素。地震等自然灾害引起的不可抗力，同样需要在建筑结构设计中考虑进来。通过结构地震反应分析和抗震验算，分析当地的地质活动水平，加强建筑结构的抗震性设计。另外，还要考虑到温度变化、人为或自然侵蚀性物质对于建筑混凝土的影响，在设计中做出调整，减少环境因素对于建筑结构安全性的影响，提高建筑物的环境适应力和抗灾能力，这也是对居民用户的生命财产安全负责。

2建筑结构安全设计策略

2.1混凝土结构设计。在混凝土结构的设计当中，需要对设计使用年限和环境类别加以考虑，根据各类环境条件，对最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土强度等级、最大氯离子含量、最大碱含量进行合理设计，提高混凝体结构的耐久性，能够在正常的进行勘测设计、施工和使用，并能够达到而结构设计使用年限，充分满足结构安全性、适用性和耐久性的要求，最大程度上提高建筑结构承载能力的极限状态。根据混凝土结构稳定性、耐久性的要求，一般分为三个环境类别。①为室内正常环境，建筑结构设计中对于最大碱含量没有限制。②需要按照是寒冷和非寒冷地区进行区分《民用建筑热工设计规程》（JGJ24），多为室内潮湿环境、露天环境以及直接接触水或土壤的环境（无侵蚀性）。③环境为冬季水位变动环境（寒冷地区）、滨海室外环境等。在不同类别环境下，以使用年限50年为标准，对混凝土结构设计做出基本要求，另外也可以根据施工的实际情况，对于不同环境类别下的最小水泥用量、最低混凝土强度等级可适当降低，并不做固定要求。2.2建筑结构规范设计。基于完善的建筑结构设计规范和制度，严格参考《建筑结构荷载规范》，《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《砌体结构设计规范》，贯彻落实在实际的建筑结构设计当中，进而保障施工的规范性，提高施工质量，保证建筑结构的安全性和稳定性。建立完善的验收标准条例，对建筑结构设计进行变形验算和裂缝宽度验算。另外还需要提高设计人员的安全意识，需要认真学习建筑结构设计规范，提高其安全意识，把握好建筑结构设计的每一个环节、步骤，避免出现疏漏和差错，进而保障建筑结构设计的合理性和可行性。2.3BIM技术的应用。BIM是一种三维的建筑模型，能够对建筑工程项目的各项相关信息数据进行提取，并以此作为基础，进行建筑结构设计和施工组织设计。基于BIM模型，能够按照施工建筑结构设计，进行虚拟施工，实现建筑及结构可视化。真实、准确的反映出建筑施工情况，并从中识别风险，发现潜在的安全隐患。以此作为参考，找寻建筑结构设计中存在的不足，进而对设计方案进行改进和完善，保证该方案的可行性，有助于规避安全事故的发生，充分保障建筑质量安全。根据建筑预定的功能，创建预算、施工BIM模型，能够快速准确的进行计量和资源分析，并利用其BIM数据库中数据信息，作为建筑结构设计的重要参考，对施工计划的合理性和可行性的进行分析，基于安全施工的要求，作出适当的调整。同时利用其风险识别、评估结果，按照安全要求进行施工安全设计，再经施工模拟检验，持续予以改进，进而充分保障建筑施工安全。在施工模拟当中，除施工工序、技术、材料之外，还能够将环境、气候等因素的影响考虑进来，并对施工进度予以更加精准的把握，进而减少设计与施工实际之间的出入，其对于建筑安全性提升有着积极的促进作用[2]。

3结论

综上所述，采取科学、合理的建筑结构设计策略，对于提建筑•节能高建筑安全性有着积极的影响。基于建筑结构设计的要点，以保障施工材料质量为基础，增加设计环节的严谨程度，提高建筑的环境适应力。严格执行建筑结构设计规范，合理进行混凝土结构设计，并将BIM技术应用其中，提高建筑结构设计的精细化程度，为建筑工程施工的安全、顺利进行创造良好的基础条件，从整体上保障建筑的质量安全。

作者:何伟 单位:湖南悍马建设工程有限公司

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中图分类号：TV331文献标识码： A

一、水工混凝土的特点

与其他结构物不同，由于所处环境不同，水工混凝土结构有其突出特点。水工结构混凝土一般是在流动或静水的作用下工作的，水的深入、冲刷、冰冻、以及侵蚀造成水工结构物的工作环境十分复杂，混凝土结构的耐久性等问题也变得极为突出。与其它结构相比，水工混凝土存在以下几个特点：

1、 骨料颗粒径较大

水工混凝土不仅骨料颗粒径大，而且所占比例还特别高，一般情况下，大体积水工混凝土最大骨料颗粒径在150mm 左右。

2、胶凝材料用量较少

除特殊部位之外，水工混凝土的胶凝材料用量通常较低，一般情况下小于等于200kg/m3，同时，应掺加相应的掺合料、减水剂，以改善混凝土和易性和降低水灰比，以达到减少水泥用量，降低水热化的目的。

3、长期处于潮湿环境

水工结构物大多数面积长期处于水中， 混凝土的拌合水很少失去，即使是通过水泥的水化作用将一部分拌合水消耗掉，外部的水依然可以通过水泥的空隙进行补充。因此，水下水工混凝土长期处于饱水状态。

4、寿命要求较长

与其他建筑物不同，水工建筑物建设周期长，投资较大，运行期长。

5、 强度等级要求

对于某些部位的混凝土，比如高速水流过水面，容易产生空蚀和泥沙磨损，要求混凝土的强度等级不得低于C40（R400）。

二、水工混凝土结构设计常见问题

1、 高强度的钢筋替换原设计计算满足要求的低强度钢筋问题根据国家相关规定要求，不能用高强度的钢筋替换原设计计算满足要求的低强度钢筋。在使用过程中需要注意以下问题：

（1）在框架结构设计中，为了保证框架的塑性铰发生在梁内，不宜用强度高的钢筋替换原设计中的钢筋，当必须替换时，应按照钢筋抗拉力设计值相等的原则进行代换；

（2）当构件受裂缝宽度或挠度控制时，代换前后应进行裂缝宽度和挠度的验算；

（3）钢筋代换后要满足混凝土结构设计规范规定的间距、锚固长度、最小直径、搭接长度等要求。

2、 框架梁结构放大配筋量问题

为了确保结构更加安全，在框架梁配筋时放大配筋量，往往会形成超筋结构，对整体结构安全不利。

3、大直径钢筋连接采用绑扎搭接问题

普通的钢筋不需要严格焊接时可以采用绑扎搭接的方法，但对大直径钢筋进行连接时，不宜采用这种方法。因为直径较大的钢筋采用绑扎连接时，会造成混凝土保护层变薄，钢筋间距减小，在搭接钢筋间容易产生裂缝，直径较大钢筋不适宜采用绑扎搭接。

4、裂缝宽度解决方式不满足规范要求问题

在混凝土结构出现裂缝且裂缝宽度不满足要求时，仅仅采取增加钢筋用量的方法，这样做显然是不对的。根据规定，当裂缝宽度控制不满足要求的时候，可采用较小直径的带肋钢筋，减少钢筋间距等方法，其中需要注意的是增加的钢筋截面面积最好不要超过承载力计算所需纵向钢筋截面面积的30%。如果效果不明显可以考虑采取其他措施。

5、现浇箱涵洞的隔墙、边墙与顶板和底板的钢筋链接问题

《水工混凝土结构设计规范》规定：“对水池或输水道的边墙，其底部不属于大体积混凝土而是一般尺寸的底板时，则其边墙与底板交接处的受力钢筋搭接方式应按框架顶层节点的原则处理。现浇箱型涵洞计算时可简化为单孔或多孔的框架结构。”因此，其节点可以按照框架的梁柱节点进行处理。《水工混凝土结构设计规范》中关于框架梁柱节点也做了详细的规定。边墙与底板交接处按框架梁柱顶层端节点对待，隔墙则按框架梁柱顶层中间节点对待。外墙外侧纵向受力钢筋与底板底纵向受力钢筋搭接连接，搭接长度应>1.5lae；隔墙和外墙内侧纵向受力钢筋应伸至板底，其锚固长度应满足要求。

三、水工结构设计的实践与经验

1、 原材料的选择和检验工作

混凝土结构主要由碎石、砂、水泥和外加剂等原材料组成。水工混凝土结构施工之时，在选用混凝土原材料前必须对其进行检验，只有所有指标都符合设计规范要求的材料才能使用。当材料中存在有害物质时，会影响水泥的水化反应，导致混凝土构建强度的降低。此外，混凝土搅拌施工过程中，质量监管人员需要根据现场测验的结果对原材料配比进行合理调整。

2、 确定混凝土现场配合比

混凝土原材料配合比发生变化会导致混凝土结构强度发生变化，这主要是由骨料砂子含水率、含泥量的变化和碎石含粉量的变化引起的。

（1）混凝土原材料配合比换算。在混凝土搅拌现场，必须根据现场实际测试的骨料的粒径变化范围以及砂石表明的实际含水率，将实验配合比换算为混凝土现场施工配合比。

（2）混凝土施工配合比的调整。为了确保水利工程水工结构混凝土和易性满足现场施工条件的要求， 在确保水灰比不变的的基础上，需要对混凝土含水率及用水量进行相关的调整。

3、混凝土浇筑与振捣施工

水工混凝土结构在施工前，需要科学设计施工计划，将混凝土按照一定的面积和走向，进行分层、分段浇筑施工，而且需要避免留下明显的施工缝。

（1）大体积的混凝土结构需要分区、分层浇筑，浇筑厚度必须控

制在振捣深度范围之内，通常分层浇筑的厚度控制在30cm 之内。

（2）长条状的混凝土结构的浇筑施工需要分段、分层进行，保证每段混凝土结构都满足浇筑要求，通常分段浇筑长度最好控制在10-15m。

四、混凝土结构施工工艺

1、混凝土的浇筑

水工建筑的混凝土浇筑，要科学合理的将混凝土按照一定顺序，进行分段、分层、分片的浇筑，通常水工建筑的混凝土浇筑都是大体积浇筑，所以在浇筑前要根据模板承重质量，组织浇筑施工步骤，避免在浇灌过程中出现模具开裂、留下明显的缝隙。对于墩台等大体积浇筑构建，要进行分层浇筑，控制每一层的浇灌厚度符合后期振捣的深度范围，一般在30cm 左右。对于挡土墙等长段浇筑，要分段进行混凝土的浇灌，每段的长度在10~15m 之间较好。对于面积较大的建筑构件浇筑，应采用分块浇筑，每块的面积以50m2 较为适宜。不论是哪种形式的混凝土浇筑，都要一次性完成，如果浇筑过程中出现停顿会产生凝结缝隙，影响浇筑质量。

2、混凝土的振捣

水工工程浇筑工程量大，混凝土的振捣工作量巨大，不同的浇筑部件要采用不同类型的振捣工具。混凝土振捣器包括插入式振捣器、平板式振捣器、附着式振捣器等。振捣器在振捣施工中要与模板保持一定距离，确保在振捣施工中不会引起模具共振，影响混凝土整体质量。在处理分层混凝土的振捣工作时，要保证插入式振捣器的插入深度连接不同层次，进行充分振捣，保证混凝土整体混合。在分片振捣中，要进行重叠振捣施工，以确定混凝土的振捣平面被充分覆盖。振捣施工过程中，当混凝土结构表面的下降运动停止时，并没有气泡出现，表面泛浆，光滑平坦，振捣声音频率稳定，依据振捣施工经验可以停止振捣。

3、混凝土变形控制

混凝土变形是水工建筑过程中较常出现的问题，混凝土结构设计、建筑原材料的质量、混凝土配置比以及混凝土的浇筑和振捣等因素都会造成施工过程中出现构件裂缝和变形。要从混凝土结构施工的前期设计到后期的浇筑振捣的各个环节控制质量安全，避免出现裂缝和建筑部件变形。混凝土结构设计要进行断面的抗裂、超载、施工验算，控制混凝土整体强度；选用的混凝土原材料经过专门机构的质量检测方可使用，水泥要采用相应强度的型号，沙砾的含水率、含土率和超粒径率要把握在一定范围之内，混凝土个原材料的配置比要在现场施工中适当调整，保证满足实际施工条件要求；混凝土的浇筑要根据浇筑的部件采用不同形式进行浇筑施工，浇筑过程要一气呵成，避免因停顿出现凝结裂缝；要注意施工过程殊天气造成环境温度、湿度的变化，要保证混凝土模板的质量安全，防止浇筑或振捣工作中发生开裂，形成漏浆或建筑构件整体坍塌。

总之，混凝土施工会受到各种因素的影响，使建筑物出现裂缝、孔洞和腐蚀等现象，导致混凝土部分产生薄弱的部位，在水的长期压力下产生渗漏。在水工建筑物中，混凝土是必不可缺的部分，那么水工混凝土也将会出现常见的渗漏现象。渗漏对于混凝土部分是直接产生危害的，并且将影响到水工的使用寿命，所以制定相关的渗漏处理技术也就成为施工单位的首要。

参考文献：

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高层混凝土结构受力复杂，然而习惯性的传统设计往往会给结构工程师造成一种错觉，以为结构设计就是规范+计算机程序计算，忽略了对结构整体方案的把握。一个合格的结构工程师应具有清楚的结构设计概念，丰富的实际经验，正确的判断力，而规范和计算机程序只是实现设计的技术手段。一个结构工程师在每一项设计开始时，就应凭借自身拥有的对结构体系及其受力、变形特性的整体概念和判断力，用概念设计去帮助建筑师实现业主所需要的建筑空间。在设计过程中，利用自己的力学概念，通过合理、有效地不断调整构件设计，提高结构设计安全度，提高经济效益及设计效率。

1 概念设计与结构构造

1.1概念设计

概念设计是指结构设计人员运用其材料性能、构件性能、连接构造、结构体系通过对所掌握的结构知识和实践经验，从宏观上决定结构设计的合理性，但还不能计算。随着计算机的普及，现在很多设计师仅仅依赖于程序计算出的结果进行设计，不判断结果的正确性，不分析结构的合理性，以“算够了”为依据理由，忽略了结构设计中的重要步骤，那就是概念设计。做好概念设计，确定合理的结构方案应注意以下几点原则：

1.1.1 根据建筑的使用功能、房屋高度、地理环境、施工技术、材料供应、设防类别确定结构类型。

1.1.2 竖向荷载、风荷载及地震作用对不同结构体系的受力特点；各荷载的传递途径。

1.1.3 清楚结构破坏的机制和过程，加强结构的关键部位和薄弱环节。

1.1.4 建筑结构的整体性，承载力和刚度在平面内及沿墙高度均匀分布，避免刚度突变和应力集中。

1.1.5 做到强柱弱梁、强剪弱弯。

1.1.6 采取有效措施防止过早的混凝土剪切破坏，钢筋锚固滑移和混凝土压碎等脆性破坏。

1.1.7 地基变形对上部结构的影响，地基基础与上部结构协同工作的可能性。

1.1.8 预估和控制各类结构及构件塑性铰区可能出现的部位和范围。

1.2 结构设计

结构体系是靠力学计算保证构件的承载力及变形，又靠构造措施将构件连接在一起，形成结构体系，合理的构造能够保证构件的传力明确，保证在力的多次作用下能量的吸收和耗散，避免因部分构件破坏而使结构体系丧失承载能力及抗震能力，保证在设计使用年限内的耐久性。我国通过这几十年的实践，特别是唐山地震所总结的经验教训，使得后来的试验研究都有了完整的结构构造措施。虽然认识在不断提高，概念设计在不断发展，结构设计除正确运用目前的构造措施，同时还需要不断总结、充实和提高。

2 混凝土结构设计需要控制的计算参数

刚开始从事设计还不太清楚应该控制哪些参数才算满足规范的基本要求，规范的内容很多，一下全部理解和掌握有一定困难，在设计过程中，需要严格控制以下几个重要指标：

2.1 轴压比：主要控制竖向构件的延性，规范对墙肢和柱均有相应限值要求，见《建筑抗震设计规范GB50011-2010》以下简称《抗规》6.3.6和6.4.5；《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010以下简称《高规》6.4.2和7.2.14；《混凝土结构设计规范》GB50010-2010以下简称《混规》第11.4.16条。

2.2 剪重比：主要控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性，见《抗规》5.2.5；《高规》4.3.12。

2.3 刚度比：主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层，见《抗规》表3.4.3；《高规》3.5.2；对于形成的薄弱层则按《抗规》3.4.4-2条。

2.4 位移比：主要为控制结构平面规则性，以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。见《抗规》表3.4.3-1第一行，《高规》3.4.5。

2.5 位移角：主要是为衡量结构变形能力判别是否满足建筑功能要求。见《抗规》5.5.1；《高规》3.7.3。

2.6 周期比：主要为控制结构扭转效应，减小扭转对结构产生的不利影响，见《高规》3.4.5。周期比不满足要求的，说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小，结构扭转效应过大。

2.7 刚重比：主要为控制结构的稳定性，避免结构在风载或地震力的作用下整体失稳，见《高规》5.4.1和5.4.4。刚重比不满足要求，说明结构的刚度相对于重力荷载过小；但刚度比过分大，则说明结构的经济技术指标较差，宜适当减少墙、柱等竖向构件的截面面积。

2.8 层间受剪承载力比：控制竖向不规则性，以免竖向楼层受剪承载力突变，形成薄弱层，见《抗规》表3.4.3-2第三行，《高规》3.5.3。

以上八个参数的计算应采用刚性楼板假定且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%《高规》5.1.13-1条。如楼板开有大洞或楼板不连续，应再按弹性楼板计算结构内力。

3 确定荷载及计算结果

首先荷载要准确，荷载包括结构自重，建筑材料做法，设备荷载（设备自重、管道重），建筑功能需要的活荷载，风、雪荷载、地震力、温度变化产生应力以及其它偶然作用等。有的荷载规范有所规定，可作依据，有的需要各专业提供。结构设计人员应有相关的知识，准确计算所采用的荷载。结构计算最忌讳漏掉荷载，它将使计算白费或使结构存在隐患，应引以为戒。

其次应分析计算结果，对复杂或重大工程一般需要用两种不同单元模型的程序进行分析和比较，对特殊工程应选择适当的计算程序。建立的模型，边界、支撑条件应尽量符合实际。程序中的输入参数应弄明其缘由，对提高设计质量是必不可少的。

4 环境类别与保护层的确定问题

混凝土设计规范第3.5.2条规定了耐久性设计的原则及构件环境类别的分类标准。规范第8.2.1条给出了各类环境条件下的构件混凝土保护层最小厚度。这是新规范重视耐久性问题的具体体现。由于规范是依据构件所处的环境类别来确定纵向受力筋保护层最小厚度的，对于处在两种环境交界部位的构件，如地下室墙，迎水面侧一般为二类环境，而其室内一侧一般为一类环境，两侧面的受力筋保护层最小厚度也应有所区别。对于处在两种环境交界部位的构件，在选用最低混凝土级别、确定混凝土配合比等耐久性基本要求（混范第3.5.3～3.5.8条）时应按交界面上两种环境类别中的最不利环境类别确定，在确定受力筋保护层最小厚度时，则应按构件表面所处的环境类别分别考虑。否则，对于基础地板、地下室外墙，随着保护层厚度的增大，采用商品混凝土时，构件表面出现早期收缩缝的机率也随之增大，而构件表面开裂后，反而影响构件的耐久性。所以保护层厚度不是越大越好，而应构件表面所处的环境类别有针对性地选用。

5 结束语

建筑结构设计质量，密切关系到人民生命财产的安全，责任重大。而且结构专业是一个既有深度又有广度的专业，必须在工作中，不断地学习、总结，才能有所进步，才能成为一名合格的结构工程师。

参考文献：

[1] 苏英.高层建筑结构设计的几个问题[J].科技信息（学术研究），2011，（16）.

[2] 徐银夫.关于高层建筑结构设计的研究[J].科技经济市场，2010，（02）.