结构工程中混凝土结构的优化设计研究

邹宝芳

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摘要：伴随着时间的推移，我们国家的经济得到了极大的提升，我们国家的建筑业也得到了飞速的发展，我们国家的房屋也在不断地增加，而在房屋结构建造过程中，最离不开的就是我们对房屋的设计思想的支撑，而目前使用最多的就是混凝土框架结构。正如它的名字所说，混凝土结构就是由两种性能迥异的物质所构成的，在使用过程中，会出现许多问题，因此，本文将重点对混凝土设计的应用性和基本理论展开了深入的研究。

关键词：结构工程；建筑工程；混凝土设计

引言

随着现代化的步伐越来越快，我们国家的建筑业发展得也越来越快。同时，伴随着时代的变化，我们的建筑设计思想也在持续地进行着革新，在这当中，混凝土框架结构得到了越来越多的运用。这种构架能使建筑物的面积增大，并能适应各种工序的需要。然而，在构架的设计方面，仍然有许多问题亟待解决。为确保混凝土构造物的品质与性能，应严格执行“三检”制度，即自检、互检与交检，即对建筑企业进行内审。最后由监理机构对建筑工程进行验收。不管是施工单位的内部检查验收，或者是监理单位对施工单位的检查验收，都要根据模板工程的检查验收标准来进行，但是，要做到的，就是每一个检查人员要在检查验收及隐蔽工程记录中签字。为了建立该项目的技术文件，将其归档为该项目的原始数据。

一、建筑工程混凝土结构框架设计的基本理论

在19世纪后期，混凝土框架结构就已经存在，而且，随着时间的推移，生产实践经验的积累，以及科学技术的进步，该框架结构的设计方法也在持续地进行着改进和发展。在混凝土框架结构中，经历了三种不同的过程，分别是：容许应力设计方法、毁坏阶段设计方法、极限状态设计方法。在这三种情况下，在容许应力设计方法中，主要是以弹性设计为基础的，它需要在载荷作用下的建筑断面应力小于容许应力，而容许应力方法则是以材料的弹性为重点，但它存在着精度不高，没有现实依据。破坏分期理论，是建立在塑料成型的基础上，比第一种理论要合理得多，但也有不足之处。在破坏的过程中，最大限度的发挥了最大的作用，在破坏的过程中，最大限度的发挥了最大的作用，最大限度的发挥了最大的作用。而要做到这一点，就需要对其进行精确的计算，以保证其安全性。

二、在混凝土框架结构的设计中，如何选择合适的结构参数

（一）在建设项目中使用混凝土结构的优越性

混凝土结构在各类土木工程中得到了很大的应用，主要是由于它的优势：（1）获取方便：混凝土及其两者所需的原料都很多，并且都是很有价值的，混凝土中所用的沙砾通常都是当地的，也可以利用一些工业原料（例如矿渣、粉煤等），制作成人工集料，并可以在混凝土中使用，并且成本相对低廉。(2)防火耐久性好：在混凝土中，不容易生锈，维护成本低因为混凝土是一种劣质的热传导材料，在发生火灾的时候，它可以起到保温的效果，使得它不至于在发生火灾的时候，迅速地到达软化的温度，从而造成整个建筑的损坏。而且，它的完整性好，刚度大，可以满足大多数建筑的基本功能需求，另外，它还具备辐射、防爆炸等保护功能，可以适应某些特定的项目。(3)可模性好，整体性好：因为刚搅拌过的混凝土具有一定的塑性，所以可以根据实际情况，将其浇筑到设计所需的形状上。硬化后的混凝土具有良好的完整性和刚性。(4)保养费节约：与需频繁维护的钢结构和木结构建筑不同，混凝土结构所需维修的次数要比混凝土建筑多。

（二）地震力振型组合参数

若建筑物的楼层越高，则在不计扭力的条件下，模态数目应该不能少于3；而当模型的数量大于3时，则应选择3倍的数量，而不应超过建筑物的数量；在房屋的建筑层数没有超过2的时候，可以进行振型的数量的选取，但是对于不规则的建筑，就要进行耦合的设计，也就是说，在不同的层数下，建筑的振型数是不相同的，并且要根据具体的条件来决定要不要进行耦合。

（三）结构周期的缩减因子

在混凝土框架结构中，由于填充墙的存在，使得其实际的刚度大于所计算的刚度，而所计算的周期也大于所计算的周期。所以，所得到的震害效果相对较少，造成了结构不安全，所以要对其进行合理的计算，但其减少的幅度必须要进行细致的分析，若减少的幅度太大，也会造成结构不安全。

三、构架结构构造配筋

尽管我们国家幅员辽阔，资源丰富，但我们每个人所拥有的土地并不多，而且我们的建筑物所拥有的土地也是有限的，再加上我们对建筑物的使用功能的需求等等，这就造成了我们在进行框架结构的设计时，必须在梁端进行挑梁的设计。在结构中，梁跟外挑梁的荷载是有区别的，所以在实际中，结构中所要求的结构的大小是不一样的。所以，在设计中，如果没有考虑到这一点，而是按照正确的设计去做，那么就会产生误差，直到真正的实施之后，才会发现，到了那时，一切都来不及了。不少都被截掉了，从而影响了工程的进度，给建设企业带来了巨大的经济损失。

三、高层建筑构架的设计规范

（一）强剪弱弯剪力墙设计

这样的结构可以有效的保障结构的延性，避免结构的脆性发生破坏。在进行结构设计时，要考虑到梁的刚性，在进行结构设计时，必须对其进行适当的降低。这是因为剪力墙的刚性较大，特别是在水平荷载的情况下，剪力墙的连梁会产生一些改变，很可能会造成连梁的脆性失效，因此，必须降低连梁的刚性，保证连梁能够产生适当的塑性铰链，达到强剪弱弯的目的。

（二）强健的柱子，薄弱的梁式连接

地震对人民的生存和生命造成了极大的危害，给人民群众带来了很大的生存空间。在我们国家的建筑中，大部分都是采用了混凝土的框架结构。

为了保证该框架结构在发生地震的情况下仍能保持稳定，在框架结构中的梁端可以形成塑性铰，在进行设计的时候，最好是采取强柱弱梁的设计方式。“强柱弱梁”的结构可以避免房屋倒塌，并在强烈的地震作用下为居民提供一个安全的生活空间。在进行柱子的结构设计时，应尽可能使其断面变得更大，最好是柱子的线性刚性与梁的线性刚性之比超过。

结语

可以看到，在建筑工程中，混凝土原材料的比例在不断增加，其应用范围也在不断扩大。很长时间以来，品质优化一直是许多多级功能的焦点。所以，我们必须清楚地了解混凝土建筑的结构设计和优化，并进一步确定其结构设计和规范。除此之外，在混凝土结构优化设计领域中的专业设计师应该不断地积累和开发工作经验，根据行之有效的方式来提升工程施工质量，找出建筑施工中的不足之处。还可以让他们的工作经验更加丰富，更加完善。另外，对混凝土结构进行优化设计，不但能节省工程费用，还可改善工程的总体品质。也能够不断推进科学的、现代化的混凝土结构设计优化，使其桥梁功能得以完善，既能保证社会经济发展的预期目标，又能完全保持建筑构造。

参考文献

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