浅析混凝土结构设计

陈莉萍

合肥工业大学设计院（集团）有限公司安徽合肥230011

摘要：当前我国建筑行业得到飞速发展，高层结构的建筑群不断涌现，使得高层建筑的设计理念、施工技术以及建筑材料都发生了重大的变化。作为现代建筑普遍采用的结构形式，钢筋混凝土结构具有强度大、稳定性高、耐久性强以及抗震性能好等优点，使其在现代高层建筑结构中得到广泛应用。要满足高层建筑中钢筋混凝土结构的实际需求，其结构设计是至关重要的。

关键词：混凝土；结构设计；问题

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混凝土结构在设计中存在的问题

2.1设计地基时的问题

在设计柱下独立基础以及带梁板式的地下室的过程中，设计地下室底板时，最容易被忽略的，就是因为建筑物的沉降效应而导致的附加应力所带来的影响。这主要是因为，事实上柱下独立基础和地下室的底板在承载上部荷载时，同样会因为沉降而出现变形，如果对因此而出现的附加应力不进行考虑的话，那对底板来说是非常不安全的，并且极有可能会因此而致使地下室的底板出现开裂现象，其影响在天然的地基中将会格外的严重。对于那些不会产生过多沉降的工程来说，可以采取在地下室底板和持力层间添加软垫层的方法来处理，当然，无论是否采用这种方法，还是具体应采取什么措施都要综合各种因素来进行考虑。除此之外，在地下水位变化大、季节性强的地区，还应该考虑到地下室底板在水位不同的情况下将会受到的各种影响，然后再作出具体的包络图，最后在进行配筋设计，基础和地基是建筑的根本，这方面的问题绝不容半点忽视。

2.2结构计算方面的问题

在混凝土结构设计中，结构计算与分析的重要性是不容忽视的，特别是提高内力分析的准确性，对于设计质量的优劣有着重要的影响。在国内现阶段的混凝土结构设计中，结构计算方面的问题主要表现在专业软件的选择与应用，目前国内外建筑市场中提供的专业计算软件较多，由于各种计算软件采取的计算模型与方式不同，其计算结果会有所差异。虽然各种专业软件的结构计算结果差别较小，但是对于设计标准与规范却有着很大的影响。国内在混凝土结构设计中，常用的结构计算软件主要有：TBSA、SATWE、SAP、TAT、ETABS等，如果设计人员在选用时只是关注设计模型的特点，而忽略了结构类型，必然会导致结构计算中出现纰漏。另外，在混凝土结构计算软件的实际应用中，设计人员的操作能力和水平也是很重要的，前期的数据采集、整理、录入与分析中存在的问题较为常见，在应用软件进行结构计算时，其结果的准确性、真实性也自然难以保证了。

2.3上部结构设计中存在的问题

框剪结构，剪力墙的布置要均匀，不要出现单肢刚度过大的剪力墙，以免应力过于集中，一旦破坏，将构成严重影响。而且，与之相关联的基础，连梁等构件的设计难度都会加大。刚度较大的第一级别的剪力墙（同一级别的剪力墙是指刚度相近，比值小于2时的墙肢），其墙肢数不应少于4肢。另外，当遇到中震时，我们应考虑第一级别的剪力墙进入塑性后，还应有小级别的剪力墙来维持建筑物变形不致过大而导致次生灾害。这就是多道设防的概念。但当遇到大震时，小级别的剪力墙也进入塑性阶段后，建筑物基本已经破坏了。此时，我们应该通过我们的设计有选择地让梁破坏，从而保证柱子的完整性，来保证建筑不倒，或缓倒，以争取时间，减少人员的伤亡。这就是我们说的延性设计。

3混凝土结构设计的具体控制措施

3.1对结构体系进行合理的简化

以实际情况为基础，合理的对复杂的结构体系进行适当的简化，在简化的过程中加入概念设计理念，充分的考虑各种实际存在却经常被忽略的问题，如应在进行配筋计算时考虑到受力和变形的问题，除此之外，对于结构中问题频发区，可依经验使用一些合理的措施做适当的预防。

3.2结构计算

在混凝土结构设计中，结构计算的主要目的是利用专业软件计算出各种荷载，其中主要包括：结构自重，设备荷载、满足各种使用功能的活荷载，以及地震力、温度变化产生的应力等。在混凝土结构设计的荷载计算中，所有的荷载规范都要符合相关的技术文件规定，对于缺少明确规定的荷载计算项目，设计人员要根据现场测量与勘察的实际结果，合理进行计算。在国内的混凝土结构建筑施工中，由于建筑做法与各种机械设备等一般实在订货时才能完全落实，在此之前变换的可能性较大，设计人员必须意识到这个问题，并且不断提高自身的计算能力和水平，对于所有的荷载都要进行准确的计算。对于大型的混凝土结构建筑而言，通常需要采取多种不同的单元模型，并且进行具体的分析与比较，对于此类工程的结构计算必须采取相应的计算程序，建立的模型中边界、支撑条件等要尽量符合实际情况。

3.3结构的形状及布置要尽量规则

结构的形状及布置不规则时，由于各方向上结构的刚度不一，因此产生的变形也不尽相同，在结构的刚度薄弱处易出现问题。因此在设计时应尽量保证结构形状以及结构布置的规则性。

4结束语

总之，在混凝土结构的设计中，必须采取有效的控制措施，其设计质量是否达标之间关系到人民生命财产安全，如果出现重大安全事故，能造成严重的经济损失和人员伤亡。混凝土结构设计涉及到的项目与内容较多，设计人员必须综合考虑各方面的影响因素，不断提高自身的专业素质与能力，熟悉各种专业软件的使用要求与技巧，从而有效提升混凝土结构设计关注的效率与质量，保障工程项目施工的顺利开展与进行。

参考文献：

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[2]王瑞玉，蒋光成.国内混凝土结构建筑裂缝位的措施与方法探析[J].吉林建筑科学，2003，（02）：67-68

[3]于小倩.混凝土建筑物框架结构设计与施工过程中需要注意技术问题[J].湖北建筑科学，2006，（08）：22-23