时间：2023-07-19 17:30:25
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇混凝土结构设计案例，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）41-0267-02
混凝土结构设计原理是土木工程专业重要的专业基础课，在专业教学中具有承上启下的作用，先修课程有建筑制图、土木工程材料、理论力学、材料力学、结构力学等，对后续的混凝土结构设计、高层建筑结构设计等课程的学习有重要影响，也是课程设计、毕业设计等实践环节的重要基础。课程内容涉及混凝土结构材料的基本性能，构件承载力计算，构件的裂缝、变形和耐久性以及预应力混凝土构件设计[1]。
混凝土结构设计原理这门课程，具有材料的不确定性、解答的多样性、设计的综合性等特点[2]，课程内容中的实验现象多、假定多、概念多、公式多、系数多、条件多、构造要求多，且逻辑性、系统性差，较为零散[3，4]，但理论性与实践性较强，与先修课程相比差异性大，导致教师教起来不易、学生学起来困难。笔者结合近几年的教学，在以下几个方面进行了一些思考和实践，取得了较好的效果。
一、熟悉材料性能
钢筋混凝土由钢筋和混凝土两种物理、力学性能很不相同的材料组成，只有熟悉钢筋和混凝土这两种材料的性能，才能较好地理解与解释实验现象。混凝土抗压强度高，抗拉强度低，因此结构构件处于承载力极限状态时，只考虑混凝土抗压，不考虑抗拉。混凝土由水泥、骨料、水等材料拌合而成，强度的离散性大，且混凝土的破坏属于脆性破坏，因此在确定其强度设计值时，材料分项系数取值较大。钢筋力学性能较好，抗拉强度高，在结构构件中主要承担拉力；在柱与双筋受弯构件中，也用于受压，其抗压强度与抗拉强度相当，但钢筋用于受压时，容易失稳，因此需要合理配置横向约束，即箍筋。钢筋及混凝土的应力-应变曲线是较为重要的，它是钢筋混凝土构件应力分析、建立强度和变形计算理论必不可少的依据。此外，还应熟悉钢筋和混凝土之间粘结力的相关知识，这是钢筋截断、锚固、弯起等构造措施的依据。
二、抓住教学主线
构件承载力计算是这门课程的重点，涉及到拉、压、弯、剪、扭等基本受力形式及其复合受力形式，但钢筋和混凝土均为弹塑性材料，且离散性大，因此无法根据先修力学课程采用纯理论的方法直接建立承载力计算公式。通常是在试验的基础上，引入合理的基本假定，画出应力图形，借助力学知识或回归分析等方法建立承载力计算公式（包括其适用条件），然后用于工程设计，对于计算公式中未考虑的一些不利因素，通过构造措施进行补充。因此，在承载力计算章节中，要牢牢抓住“试验现象分析―引入基本假定―画出应力图形―建立基本公式―进行工程设计”这一主线，其中试验与假定是基础，应力图形是关键，基本公式是结论，工程设计是目的[4]。值得注意的是，工程设计既包含计算，也包含构造措施。
在计算过程中，初学者往往习惯于联立解方程，实际上应用基本公式也是有主线可依的，如单筋矩形截面设计，按的步骤计算，思路清晰，每一步都可以检验适用条件。
三、进行对比分析
大多数教材将构件承载力计算分为多个章节，各章节之间看似没有联系，知识信息处于零散状态，学生学起来比较困难。教师需找出各章节之间的内在联系，对比讲解，便于学生掌握。
受弯构件中，单筋矩形截面较为简单，大多数学生能较好地掌握。与单筋矩形截面相比，双筋矩形截面在受压区配置了受力钢筋，图1（a）为双筋矩形截面，抵抗的极限弯矩为Mu。从受力的角度，可以将受压区的混凝土和钢筋分开，并配置相应的受拉钢筋，如图1（b）、（c）所示，其中图1（b）为单筋矩形截面，抵抗的极限弯矩为M1，图1（c）为纯钢筋部分，抵抗的极限弯矩为M2，根据叠加原理，有Mu=M1+M2。
四、引入案例教学
混凝土结构设计原理是一门实践性较强的课程，引入案例教学，可以增强学生对这门课程的认识和理解。设计案例应符合教学目标的要求、符合工程实际、符合混凝土结构设计的发展趋势[5]，有一定的启发性和适用性。根据学生的实际情况合理设置案例的难度，选择现实生活中关心或常见的问题，可以提高学生的兴趣，使教学效果更好。在实施案例教学前，需要学生准备好相应的理论知识。呈现案例后，应明确要解决的问题。然后，寻找解决问题的方法，这是案例教学的核心部分，教师应当做适当的引导，对于学生提出的解决方案，应进行点评与总结，并对案例进行拓展与深化。案例教学过程中的重点在于学生的思路与讨论的质量，结果可以是多样化的。
五、培养实践能力
混凝土结构设计原理的理论体系不完善，很多公式是由试验结果回归而成，实践性强，问题抽象，理解起来较为困难。培养实践动手能力对于学好这门课程大有裨益，对今后从事相关工作也奠定了良好基础。实践能力可以从以下几个方面着手：①现场观摩，安排学生参观建成或在建的混凝土结构，加强对梁、板、柱等混凝土构件的感性认识；②参与试验，本课程中涉及大量的试验，应尽可能让每位学生参与到试验过程中，若学校不具备这样的试验条件，可以通过观看试验录像，加强对各种构件破坏机理的理解；③编制计算程序，教材中有各种承载力计算的框图，按框图写出程序（采用Excel表格也可以），可以加深对本课程的理解，也为毕业设计奠定了一定的基础；④理论联系实际，在学习相关内容后，可以让学生寻找相关破坏的工程实例，并分析其原因，具备这种能力后，毕业后可以较迅速地适应相关的工作。
六、板书与多媒体并重
当前，大多数教师习惯于采用多媒体进行教学，这种教学手段形象、信息量大，可以较好地调动学生学习的兴趣，加深对所学知识的理解。混凝土结构设计原理这门课程，涉及到大量的实验现象，大多数学校不具备开展各类型构件破坏试验的条件，但可以通过图文、录像资料重现试验过程，增加学生的感性认识，将枯燥的内容变得生动起来，再结合老师讲解，就能较好地理解实验过程中所蕴含的力学知识。但对于大量的公式推导，在黑板上一步步演示推导过程，可以加强学生对公式的理解和记忆。总之，在教学过程中，合理的结合板书和多媒体，可以提高学生的学习积极性，提高教学效果。
通过在上述几个方面的努力，这几年的教学效果逐渐提高，在今后的教学中，还需要在创新教育教学方法，培养实践动手能力，增强概念设计意识等方面进行进一步探索，进一步提高教学水平和教学效果。
参考文献：
[1]沈蒲生，梁兴文.混凝土结构设计原理（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2012.
[2]关萍.《混凝土结构设计原理》课程建设[J].大连大学学报，2010，（5）：116-118.
[3]李书进，沈少波.混凝土结构课程教学探讨[J].建筑结构，2008，38（9）：204-206.
关键词:工业厂房；钢混凝土；结构设计
钢混凝土组合结构是由钢梁和混凝土板通过栓钉组合起来的新型结构形式，是当前工业厂房建设所采取的主要结构形式之一。根据以往工作经验，钢筋混凝土结构在使用的过程中容易受到环境等方面影响而出现钢筋锈涨开裂而导致的耐久性下降，影响厂房的使用寿命，造成安全事故，因此优化钢与混凝土组合结构设计是提高厂房质量，提高其使用寿命的重要举措。本文以某工业厂房建设为例，该工业厂房属于水泥选粉机车间，车间框架结构上装有多个电机，厂房噪音比较大，因此需要对钢与混凝土组合结构进行优化设计，以此保证厂房的整体质量。
1某厂房使用钢与混凝土组合结构的优势
钢与混凝土组合结构是当前我国建筑结构设计所采取的主要技术之一，由于该厂房框架上需要安装多个电机，而且车间机械噪音比较大，形成的震动会对厂房的整体质量产生影响，根据以往的案例，此种作业模式对厂房的使用寿命会形成严重的影响，因此该厂房使用钢与混凝土组合结构具有以下优势:(1)起到很好的抗震效果，钢与混凝土结构具有很好的延伸性和吸收性，在外界震动负荷力的作用下，通过钢与混凝土组合的性能可以缓解震动队厂房的影响，从而起到良好的抗震效果，更为重要的是通过此种结构设计能够提高厂房的稳定性;(2)耐火性。工业厂房设计必须要考虑火灾因素，由于钢与混凝土结构中的混凝土具有较高的热容量，因此一旦出现火灾混凝土就能吸收这些热量，从而降低因为火灾而对厂房构成的影响;经济性强。经济性一方面体现在使用寿命上，另一方面体现在成本费用上。由于钢与混凝土结构设计一定程度上减少了钢筋的使用量，但是其整体质量却没有降低，反而增强了，因此准确的使用钢与混凝土组合结构可以有效地为工业企业减少费用支出，延长了厂房的使用寿命。
2某厂房钢与混凝土组合结构设计
该厂房钢与混凝土组合结构主要包括:(1)横向框架。横向框架是整体厂房的主要承重结构体系，其需要承受各种外界负荷力的作用，保证厂房的整体结构稳定性，一般由柱、和屋架以及屋盖横梁等构成;(2)屋盖结构，屋盖结构主要是承担屋盖所带来的负载，例如横梁、托架等等;(3)支撑体系。支撑体系也是厂房的主要组成部分，其主要是防止厂房出现倾斜、垮塌等现象。因此该厂房的设计:
①荷载计算设计。由于该厂房的车间顶盖采取的是钢网架结构，安装通风的天窗，因此需要对荷载进行计算，以此确定具体的施工方案。荷载系数取用荷载风压的1.0，基本的风压为0.62kN/m2。荷载计算:屋顶盖部分:静载有彩钢和网架，是1.40kN/m2，活载为0.9kN/m2;吊车:最上层的吊车荷载主要对作用于柱上，其荷载为Rmax=4289kN，Rmin=2699kN，水平刹车力在97.9kN。第二层吊车的荷载为Rmax=1360kN，Rmin=965kN，水平刹车力在29.5kN。最低下层吊车荷载为Rmax=989.5kN，Rmin=356.7kN，水平刹车力在12.9kN;风荷载:基本的风压主要作用于柱的顶部，对其柱顶的荷载力为375kN，基本风压在0.62kN/m2，风荷载在两边的柱底压力为17.2kN/m和9.98kN/m;
②设缝问题设计。按照相关规定规范，钢筋混凝土现浇框架结构伸缩缝的最大间接为55m，钢筋混凝土剪力墙结构伸缩缝的最大间距为45m，根据工程的实际情况考虑，本设计方案选择不设缝的施工方案，但是由于混凝土存在收缩问题，因此在具体的结构设计时可以从厂房建筑的中部框架部位从基础顶面至屋面设置10m宽的后浇带。同时为了保证质量，还需要在钢框架子结构和混凝土墙体之间进行连接构造，具体可以通过连梁采用刚性连接或铰接。具体的施工策略为:调整结构施工顺序，先浇筑混凝土简体，然后安装钢框架;用刚性连接的钢框架梁柱节点;调整钢管柱的长度等方式进行;
③截面形式及计算。钢管混凝土组合柱结构的截面形式有3种，一种是圆钢管混凝土结构，一种是矩形钢管混凝土姐欧股，还有一种是多边形钢管混凝土结构。在厂房建设中使用最广泛的就是矩形和圆形钢管混凝土组合柱。圆形钢管混凝土组合柱的强度和抗压性是最符合厂房建设的，所以在该厂房车间建设中使用的就是圆形钢管混凝土组合柱。在对厂房的排架进行计算时，采用的设计福软件是中国建筑学院编制的钢结构STS软件，这种软件在计算钢管混凝土组合柱的截面时是根据CECS28B90计算的;
④柱脚设计。柱脚的钢管应该使用封板进行封闭，这样能够减少柱和接面的压力。从本案例中来看，封板和柱脚相连接的地方有劲肋，这是为了更好地提高柱脚的受力。而且，厂房中钢材混凝土组合柱的柱脚有两个杯口插入，在杯口处灌入混凝土，这样有利于提高整个柱的受力荷载;
⑤钢与混凝土组合结构的防火设计。常用的防火措施种类比较多，一般就是将构件利用保护材料进行包裹，以此延续构建的升温速度，为灭火提供时间。基于本工厂的工作环境，本次的设计具体选择的是膨胀型防火涂料保护法，此种方法能够消除传统发生火灾时产生的有毒气体的弊端。具体的设计是选择由有机树脂、发泡剂以及碳化剂等构成的厚度在5mm左右的涂料，一旦发生火灾时，该涂料就会膨胀，形成比原来还要厚几十倍的多孔碳质层，阻挡外部对内包构件的传热，便构件的耐火极限可达(O．5～1.5)小时;
⑥剪力墙子结构体系延性设计。在钢框架一混凝土剪力墙混合结掏体系中，由剪力墙和剪力墙组成的筒体承担了85%以上的水平剪力，应保证混凝土墙体具有足够的延性，因此在连接处设置型钢柱，既能有效防止裂缝的出现或展开，又能方便钢结构的安装，减少钢柱与混凝土墙体之间的竖向变形差异产生的不利影响。设计时应考虑框架具有一定的抗剪承载能力，其值不宜小于带框墙总剪力的20%。同时剪力墙轴压比应根据结构的抗震设防等级确定。该厂房设计剪力墙轴压比控制值按规范要求应小于0.6，以保证其延性。
3工业厂房钢与混凝土组合结构设计的保障
实现对工业厂房与混凝土组织结构设计的优化必须要做好以下工作:一是要把握基本的钢与混凝土组合设计原则，通过设计保证厂房使用寿命，强化对厂房的质量控制以及达到最优化的经济目标，也就是在设计的过程中要综合考虑建筑项目的全寿命期的成本和效益问题。只有把握上述的基本原则才能保证设计的方案具有价值;二是提高工业设计人员的综合素质，提高他们的设计理念更新。钢与混凝土结构设计是新型的设计方案，也是当前工业设计较为常见的一种技术，因此需要设计人员要把握设计的关键问题，强化质量管理意识和安全意识;三是加强施工管理。保证施工工序严格按照设计的要求进行，以此保证工业厂房的质量。通过对该厂房钢与混凝土结构的性能检测，通过设计提高了结构刚度，达到了良好的抗震效果，优化了建筑布局和空间的使用，更为重要是将降低了造价，提高了工厂的经济效益，提升了工厂厂房的使用寿命。
参考文献
［1］郑友柴．管混凝土组合柱在重钢结构工业厂房工程中的应用［J］．中国建筑金属结构，2013(22)．
【关键词】大跨度；预应力；混凝土结构；结构设计；大型建筑
1、预应力筋的合理布置
当下我国建筑施工中较为常用的预应力钢筋种类如下：
（1）热处理钢筋，这种钢筋通常具有较高的强度，且松弛较小，同时在进行材料运输时都是以盘式储存并供应，免掉了整直及对焊等工艺，用起来十分方便；
（2）去除应力钢丝，这种钢筋应用于具体的施工时，使用也很方便，且有多种形式可以选择，如光面钢丝、刻痕钢丝等；
（3）钢绞线，此种钢筋通常会由具有较高强度的钢丝绞制而成，通常为三股或七股直径不同的钢丝，这种钢筋形式在使用时十分方便，且能够较好地黏附于混凝土中。
钢筋布置方案是大跨度预应力混凝土结构设计的重点，其布置方式有多种，最常用的是在跨中板带中占1/3左右，另外2/3钢筋布置在柱上板带中。这种布筋方案对普通钢筋的设计来说，不仅能确保板受力合理，同时也最省原材料。但在设计板跨相差超过20%及以上的多跨连续板时，设计采用长跨方向集中布筋，跨中板带布1/3左右或均匀布置，短跨方向柱上板带布2/3的布置方案更节省原材料，同时也能够达到较好的载荷承载能力。实际设计过程中也应根据边跨板的受力特点，更多考虑采用二段抛物线或三段抛物线形式布置。
在具体的施工中应注意以下环节的操作：
（1）预应力筋的铺放顺序及位置，必须正确处理好钢筋铺放顺序与管道敷设、钢筋铺放顺序与钢筋绑扎顺序之间的关系。铺放时，应尽量减少交叉穿束，严格按设计图纸中要求的细部构造执行，布置并固定好承压板及梁端钢筋网片等；
（2）必须保证钢筋的保护层厚度；
（3）应在上、下层钢筋间设置专门保证矢高的措施，注意防止钢绞线的互相缠绕，以保证预应力筋的矢高；
（4）钢绞线每隔一定距离（约500mm）应进行固定，以防止浇捣混凝土时变位；
（5）当钢绞线与预埋管路系统发生矛盾时，应以钢绞线优先。
2、抗震性能设计
不论是何种建筑，其本身都要具有一定的抗震性，而在全球的混凝土结构工程研究界中，都十分重视预应力混凝土结构的抗震问题，而大跨度预应力混凝土结构多是用于一些大型的公共建筑之中，在其建成使用后多为人员密集型环境，如果相应的大跨度预应力混凝土结构没有达到一定的抗震等级，那么一旦发生地震等自然灾害就会造成大量的人身及财产损失，因此在进行大跨度预应力混凝土结构设计时，尤其要注重抗震性能设计。目前国际混凝土结构研究领域都十分关注预应力混凝土结构的抗震问题。经过大量的研究后得出，这种大跨度预应力混凝土结构是可以在地震区使用的，但其与一般的钢筋混凝土结构一样都要进行相应的抗震设计及施工。
3、连续构件设计
对大量的工程建筑实践案例进行详细的分析后，得出在大跨度预应力混凝土结构设计中采用单跨预应力梁截面延伸的方式，可以有效地实现连续结构，进而完成连续结构件的设计。这种设计方式具有很多的优点，特别是在多跨结构超载、内力重力分布能力较强时，能够有效提高弯承载能力。此外，一束预应力筋能够用于正弯及负弯两种弯矩筋，这种形式相应地降低了支座处附加弯矩对柱的有害影响，且其受力情况更趋于合理性。当有预应力施于大梁时，就会使大梁较易发生附加弯矩并弯形，这时可对大梁使用多跨连续布置，多排柱共同工作可相应地削弱这预应力。
4、防火设计
在进行建筑设计时，很多情况下都会忽略到钢筋混凝土的防火性能，因为钢筋混凝土本身并不可燃，即可忽略其防火设计，但事实上并不是这样，钢筋混凝土虽然自身不易燃，但它的防火隔热性能非常差，当温度过高并达到钢筋强度临界点时，预应力钢筋就会出现屈服点下滑的现象，使得其相变及蠕变加快，进而造成预应力板强度和刚度都急剧下降，并出现结构裂缝，使其丧失了原有的结构功能，同时，处于高温环境下的混凝土也会发生挠度变化的情况，同样造成了结构失稳，如果达到一定的温度和时间，那么这种大跨度预应力混凝土结构就会表现出明显的不稳定状态，甚至发生坍塌等危险事故。因此在进行大跨度预应力混凝土结构设计时，应特别注意所设计的结构要符合国家的设计防火相关规范及规定内容，如《建筑设计防火规范》等。
5、工程实例
5. 1 工程概况
某综合楼工程地下室2 层，地上15 层，总建筑面积约31 000 m2。本工程主体结构设计采用无粘结预应力钢筋混凝土板―柱结构，主体部分柱网布置8 m×8 m，地下室底板采用无粘结预应力混凝土板结构，其中长72 m×48 m。
5. 2 结构设计方案及特点
本工程在结构设计上全部采用后张部分预应力混凝土结构。
目前，现浇预应力混凝土结构最常用的施工技术为后张法，后张法预应力混凝土结构施工分为有粘结法及无粘结法两种。有粘结法通过灌浆实现有粘结，有粘结筋的最大应力出现在最大弯矩截面处，破坏时临界截面有粘结筋的应力非常接近钢筋的极限强度。有粘结预应力混凝土结构具有极限强度高、抗震性能好，通常应用于框架梁。无粘结法靠端锚建立预应力，无粘结筋的应力沿全长呈均匀布置，当构件遭到外力破坏时，无粘结筋的应力仍低于条件屈服点。由于无粘结筋的应力沿长度均匀布置的特点，预应力钢筋的非弹性性能即构件的能量消散不能得到充分发挥。
本工程在框架梁的预应力度λ≤0. 7，设计中采用有粘结预应力混凝土结构。本工程次梁不需要抵抗地震力，次梁设计采用结构施工简单，适合数量多、吨位不大的次梁的无粘结预应力结构。在同一工程混凝土楼盖采用不同的预应力结构，可利用无粘结结构与有粘结结构的结构优势，不仅保证了工程质量，也降低了施工难度，有利于施工进度的推进。
本工程采用PKPM 计算软件，按照有关规范，预应力混凝土结构等级属于一级或二级。对于一级和二级的抗裂控制，主要是控制构件受拉边缘混凝土产生的拉应力。由于本工程梁跨度为18.7 m，普通梁跨高比为10～15，所以可知，普通梁高为1 240 mm～1 870 mm，可见梁高过大，不满足观众视线的要求。扁梁的宽高比为20～25。本工程扁梁的梁高可选用范围在748 mm～935 mm之间。可见，大大的降低了梁高，适合于本工程的特点。另外，预应力梁与柱子节点区便于布置抗冲切钢筋，抗冲切性能好，相对于板柱体系结构，其冲切破坏锥体的斜截面较大，在荷载较大的情况下，设置暗梁或横向加宽即可解决，而且，预应力扁梁结构抗剪承载力并不小于普通梁柱结构。
5. 3 预应力钢筋张拉及固定端的设计特点
对于框架梁及其固定端，其预应力框架张拉、固定端施工都在梁柱节点的区域范围内进行。在此区域内，由于设计的柱筋、梁筋、局压钢筋等各种钢筋交错布置，在施工时易出现以下问题：
1） 易使柱或梁中钢筋移位，从而降低整个构筑物结构的承载力。
2） 这个区域内的混凝土施工时难以浇捣密实，施工质量无法保证。为克服以上问题，本工程在设计时采取： a. 将预应力钢筋伸过节点区域，在梁中进行锚固与张拉。当预应力钢筋较多时，应采取分批分段进行张拉与锚固。同时在施工时应保证分批张拉的间距，不得小于1 000 mm，预留斜槽在张拉时需利用变角器进行张拉。此种方法缺点是对钢筋等原材料有一定的浪费，但对工程质量安全有保障。b. 设置专门的预应力筋张拉与锚固区，具置可设在梁、柱侧向或底部等位置，以加腋形式体现。此方法要求较高，须保证锚固区有足够大的混凝土面积以及足够多局压钢筋以防止钢筋混凝土结构开裂，而且会对结构的美观产生一定的负面影响。
3） 每层在浇灌柱混凝土时，由于在梁柱节点区柱边进行预应力钢筋张拉，柱顶应比相应楼板层高出300 mm 左右，以节约梁预应力钢筋张拉时间，从而不影响梁拆模。此种方法对施工方要求较高，需各施工方密切配合。
结语
综上所述，虽然该结构具有诸多优点，但也要借助于具有高施工技术水平的施工队伍才能达到最终的建筑要求，因此，施工单位要积极并严格地依照各项技术指标及操作规范进行施工，在工程实践中不断改进原有的施工技术，加大对工程施工的管理，避免质量及安全事故的发生，达到提高施工质量的最终目的。
参考文献
[1]叶修喜，张锦松，赖海斌.双向大跨度预应力混凝土厂房结构设计[J].工程建设与设计，2011，（6）.
关键词:建筑;结构设计;优化;工程造价;影响结合
对现阶段国内外有关信息资源查阅之后可知，通常情况下，在一个工程实施过程中，设计费用占整体费用支出约1－3%，但若是确保设计出的项目方案是正确的，那建筑结构设计对工程造价的影响也会十分显著，设计时期的优化是全面控制工程造价的重要内容。
1基础设计与设计优化的重点
地基是建筑物建设工作的重要内容，在某些建筑物中，地基区域的工程造价占据了整体项目投资的三十分之一，同时因为地基是地下隐蔽工程，若是出现了质量安全问题，会导致之后造成的影响较为严重，所以在实际发展的过程中，一定要科学选择地基的设计方案。基础形式的选择一般情况下需要具备所在区域的特点，而在实施基础设计的过程中可以依据所在区域项目建设已经存在的基础设计工作，结合已经获取的信息资源和工作经验对基础形式的选择和设计进行整合研究和分析［1］。在设计时期，选择任何基础方案都会影响项目的工程造价，因此在实际发展过程中需要进行优化，并且结合以下几点原则进行创新:第一，基础质量可靠性原则。例如在深厚饱和土层中，最好的选择就是人工挖孔灌注桩与预制桩型，其中前者的工作质量更为优越;第二，工程造价最低性原则，各种形式的基础方案都与经济性相关，并且经济性注重展现工程造价，符合工程的需求主要是受到桩的承载力数值的影响，因此优化设计信息只能依据工程造价信息来展现，选择工程造价最低为原则。因为桩基础的设计非常简单，并且安全性较高，这会让很多设计单位在基础方案设计中更多的选择桩基础，就算是拥有基础的天然基础方案也不会选择，这一方案会导致工作消耗大量的资源。有证据显示，天然造价一般情况下直到达桩基础造价的三千到七千。在国外很多国家中，应用天然基础的建筑非常多，特别是在高层建筑的设计中都会选择天然基础，但是我国对于这一技术的应用还没有达到日本的一半，就算是应用条形基础或者是交叉梁基础的项目，设计单位也会更多的应用桩基础解决其存在安全的问题，这样导致实际工程成本数量日益增加。
2基础设计优化对工程造价产生的影响
其主要分为以下两方面，一方面是不同的基础形式对工程造价产生的不同影响，因为很多工程项目基础工作造价占据整体建筑物造价的很大范围，由此基础部分工程造价会直接影响整体建筑物的工程造价。在选择建筑物基础形式的过程中，一般是受到建筑物所在地的地基影响，因为地基基础条件较低需要加以整改，这样就会增加实际工程造价。由此在选择基础形式的过程中，需要结合建筑市场建筑素材价格以及现场条件等进行全面的研究和分析。另一方面是建筑物上部结构影响基础工程造价。除了地基基础条件之外，建筑物的上部结构也是影响建筑物基础形式的重要因素。其中包含了混凝土结构，因为实际建筑建设工作大范围应用钢筋和混凝土素材，致使建筑物上部结构非常重，这就需要承载很大的地基才能确保建筑物的整体性能。但是砖混结构虽然构建的建筑层比较矮，但是因为大范围选择应用实心砖填充墙体，促使实际建筑物需要的基础承载水平非常大。同时钢结构因为上部结构过轻，还有的不需要单独解决地基条件下就可以符合建筑物上部结构的承载需求，从而减少基础工作数量和工程造价［2］。
3结构类型选择对工程造价产生的影响
3．1基础结构类型和特点
其主要分为以下几点:第一，砖混结构。这一结构的特点在于素材容易获取，施工技术也非常的简单，这样促使这一结构类别建筑物出现工程造价较低、建筑施工时间过短等特点，而它的缺点是因为这一结构类型建筑物的抵抗能力较低，同时大范围应用砌砖导致建筑物的上部结构自重较大，不可以在高层建筑中应用，同时砖砌体施工技术大都是人工操作，其工作效率较差。现阶段，应用这一结构建设的建筑物大都是农村建筑。在城市中的应用较少。第二，钢筋混凝土结构。这一结构包含了钢筋、水泥以及骨料等为素材构建混凝土结构类型。这一结构具备整体性强、抗震性高等特点，现阶段已经被大范围的推向市场的各个区域，钢筋混凝土结构中是钢筋、水泥以及水等素材构成的混合体，引起其具备整体性强、抵抗腐蚀性强、节约钢材等优点。第三，钢结构。这一结构是以钢素材为基础的结构类型，也是现阶段新兴建筑结构类别的一种。钢结构具备有效性、抵抗地震、自然环保、节约能源以及成本支出较低等优点，大部分建筑物都会选择应用这一结构类别。但是这一结构的平稳性与钢筋混凝土相比存在一定的差异性，同时因为大范围应用钢材，促使实际建筑物的腐蚀性和耐高温性要求非常高，未来的维护工作支出费用也较多［3］。
3．2结构类别对工程造价产生的影响
结合实际案例分析可知，影响砖混结构工程造价的两方面包含了墙体工程和柱梁板工程，实际工作就是墙体素材的选择与柱梁板尺寸的实际设计。结合实际案例分析表明，墙体工程在整体砖混结构中占据的比例非常大，在实际操作中会消耗整体工程建设劳动力的百分之三十五以上。由此可见，墙体工程是砖混结构中工程数量最大的一种建设工作，实际消耗的工程造价也仅次于柱梁板工程的工作。这样在实际发展过程中，需要有效控制砖混结构中的墙体工程造价。实际工作可以结合墙体组合方案设计和墙体工程数量两方面进行。
关键词：以工作过程为导向；混凝土结构及砌体结构；教学改革
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）11-0099-02
《混凝土结构及砌体结构》是我院建筑施工技术专业的一门重要专业基础课，同时也是建筑施工方向的一门核心课程。该课程理论性和实践性并重，应用性很强。如采用传统教学方法，由于该课程存在先修课程多、教学内容多、试验现象多、概念多、公式多、系数多、符号多、简化假定多、构造要求多、教学环节多的“十多”问题，容易产生教师难教和学生难学的两难问题。为实现高职人才培养目标的要求，提高学生的学习积极性，突出高职教育的职业性，结合院级精品课程建设，我院课程组教师在以下几方面进行了教学改革尝试。
工学结合，知识与能力并重，提高学生学习积极性
课程组教师根据调研和专家审定，提出课程知识目标为：掌握混凝土、钢筋和砌体材料的种类和特性；掌握混凝土结构、砌体结构及其构件的一般构造知识，包括抗震构造知识；掌握一般构件的设计方法；掌握现浇楼梯和现浇钢筋混凝土单向板肋型楼盖的设计方法和步骤；掌握多层砌体结构的基本设计方法。
对应的课程能力目标为：具有进行一般钢筋混凝土构件、砌体结构构件的截面设计与承载力复核的能力；具有在实际工程中熟练运用结构构造知识的能力；具有分析和处理实际施工过程中遇到的一般结构问题的能力；具有正确识读结构施工图的能力；培养行业标准意识、规范意识、质量意识和团结协作意识，进行沟通与表达训练，学会团队工作。
聘请分别来自施工单位、监理单位和设计单位的工程师加入到课程组团队中，全程参与课程建设。与企业工程师共同确定课程标准、课程教学内容、教学方法、工程案例的选取等。聘请企业工程师对学生设计的方案进行指导、把关。团队中的专职教师则必须在每年假期到企业兼职，与企业人员开展技术交流和技术研讨活动。
以院级精品课程建设为契机，开发课程教学网站，重点是使课程教学内容紧密地与主要岗位相结合：设置专题介绍新工艺、新技术、新动态；针对混凝土结构设计规范和抗震设计规范的修订实施，团队教师编制规范解读；开发在线测试，与施工员、二级建造师考试题目及复习思考题挂钩，学生应可随时上网参与自检自测，既巩固所学知识，也为岗位证书考试做好准备。
为了提高学生的动手能力和学习兴趣，除在课程中采用案例教学、小组讨论、参观等多种教学方法和教学形式外，我们一是通过认识实习、生产实习、聘请企业专家和用人单位开设讲座等各种形式的专业教育，提高学生对专业的认识，让学生树立起成为“复合型”人才的观念，避免产生“施工人员只需按图施工，用不着掌握结构构件的计算，学结构没啥用”等错误观念。二是成立学院结构设计兴趣小组，组织有兴趣的学生承担一些设计任务，如PPT课件制作或资料收集等工作，实现部分差异化教学。三是组织两项院级技能大赛：结构设计大赛和钢筋绑扎大赛。比赛不仅锻炼了学生的动手能力，提高了学生学习积极性和成就感，最关键的是深化了学生对力的传递构件、受力特点和结构图识读的理解和掌握。
以工作过程为导向重构课程教学模块
按照以工作过程为导向的课程设计原则，本课程分为四大模块，即课程导入模块、混凝土结构模块、砌体结构模块和抗震基本知识模块。将很多高职院校中单独设立的结构设计基本原理、结构材料、混凝土结构实训、结构施工图识读等模块融入混凝土结构模块和砌体结构模块中。如图1所示，模块又分解为若干个学习情境，每个学习情境再分解为学习任务。在同一个模块中，若干个学习情境之间呈递进关系。同一个学习情境下，不同的学习任务有的呈递进关系，有的呈并列关系。而工作任务中具体学习单元的顺序就是完成工作任务的顺序。
根据课程知识目标和能力目标，我们在钢筋混凝土构件设计、现浇肋型楼盖和楼梯设计三个学习情境中，将实际工程项目、典型工程案例作为载体引入教学中，基于工作过程构建教学过程，采用项目教学法和任务驱动法，在各教学环节融入标准、规范、图集、协作等内容，将课程建设为集能力培养、职业素质养成和创新教育于一体的教学平台。
如图2所示，每个学习情境都以实际工程项目（现阶段的项目来源为典型建筑物，如学校教学楼、实训楼等）构建一个完整的工作过程。如钢筋混凝土构件这个学习情境中，要求学生以小组为单位独立选取一块板、一根梁、一根柱进行设计，最后一个环节是配筋图的识读或绘制，通过一个完整的工作过程来完成课程教学目标，培养学生的专业能力、方法能力和社会能力。
学习情境和学习任务的设计由简单
到复杂，由单项到综合，呈螺旋式上升的特点
课程设计示意图如图3所示。以混凝土结构模块为例，该模块设计了5个学习情境，每个学习情境又划分为多个学习任务。第一个学习情境为钢筋混凝土构件设计，包括理论知识和相应的单项训练，分为三个学习任务，分别是钢筋混凝土板的设计、钢筋混凝土梁的设计、钢筋混凝土柱的设计，由最简单的板开始到梁进而到柱的设计。后4个学习情境为结构设计，分别为现浇肋型楼盖设计、楼梯设计、单层厂房和多层房屋，分别从平面结构体系、简单的空间体系、相对较复杂的空间结构体系到最复杂的空间结构。这样，知识体系和实践体系通过“教、学、做”有机融合在一起，就做到了“做中学，学中做”。
这种设计体现了由构件到结构，由简单到复杂，由单项到综合，符合学生的学习认知规律和职业能力培养的基本规律，也融合了现行规范和构造要求，避免了为讲构造要求而讲构造要求，为了解规范而去讲解规范，将受力特点、计算公式、图纸识读、规范和构造要求融合在一起，让学生通过一个个实训的完成，不知不觉地掌握课程核心能力。
典型工程图纸的应用贯穿教学始终
在混凝土结构模块中，钢筋混凝土构件的每个学习任务，现浇肋型楼盖、现浇楼梯、多层房屋的工程载体都是同一个项目。学生在开学初就以小组为单位拿到整套典型建筑物的图纸，这些典型建筑物都是学校自身的建筑物，有教学楼、实训楼、学生宿舍和食堂等。这些建筑物就在学生身边，可以增强学生的兴趣，并且，教学楼、实训楼等平面布置相对简单规则，有利于课程的项目化教学。最大的优势在于，学生通过完成一个个学习任务，就完成了一块块板、一根根梁、柱，进而到楼盖、楼梯，最后到节点构造，由点到面，由面到整体，如搭积木一般完成了整个建筑物建设的所有工作流程。
课程考核评价体系
课程考核由平时作业成绩、平时表现、期中考试和期末考核共同组成，平时作业成绩占总分的30%，平时表现占总成绩10%，期中考试占总成绩的10%，网络使用情况占总成绩的5%，期末考核占总成绩的45%。总体上是弱化期末考核，突出平时考核。
平时作业由小作业（占10%）和大作业（占20%）组成。小作业为课后练习，要求每名学生独立完成。小作业主要帮助学生对重点、难点内容进行复习和巩固。大作业共五个题目，按照从简单到复杂，从单个构件到平面结构最后到简单的立体结构的思路设计，分别为悬臂板设计、外伸梁的设计、柱的设计、单向板现浇肋型楼盖的设计和现浇板式楼梯设计。大作业以小组为单位完成，既可以按模拟实际工程题目完成，也可以制作助学课件如PPT等。每组学生自行分工合作，完成后由各组选派一名学生代表介绍设计思路、设计中碰到的问题、进行成果展示，并接受教师和其他学生的提问，即类似于答辩环节。由教师、全部组长、课代表三方根据完成情况和答辩情况综合给出一个小组分。再由组长根据组员的贡献对每个组员进行评分，结合学生自评和教师评分得到每个组员每次大作业最终得分。网络使用情况分值根据学生利用网络课程自主学习的时间和自我测试的分值来共同确定，规定学生最低在网时长并通过课程答疑、在线测试等形式确定学生上网质量。
参考文献：
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关键词：框架结构层间位移角刚度分配
一概述
在《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010条款5.5.1中规定，对于钢筋混凝土框架结构在进行多遇地震作用下的抗震变形验算时，其楼层内的最大层间位移角应小于1/550。此条款是根据各国规范规定、震害经验和实验研究结果及工程实例分析，采用层间位移角作为衡量结构变形能力是否满足建筑功能要求。
层间位移角是框架结构设计中需重点注意的一个验算指标，其反应了结构布置在刚度方面是否合理。当层间位移角不满足规范要求时，应分析各方向层间位移角数值，反推各方向的刚度情况，然后再有针对性的进行调整。
二实际工程案例
此案例为某电厂中余热锅炉给水泵房，抗震设防烈度为7度（0.15g），设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅲ类，特征周期为0.60s，结构抗震等级为三级；五十年一遇基本风压为0.5kN/m2，基本雪压为0.42kN/m2，地面粗糙度为B类。采用钢筋混凝土框架结构形式的单层工业厂房。其平面布置见图1。
图1 结构平面布置图
因工艺需要，该单层框架层高为7.5m。基础形式为柱下独立基础，因地质条件限制，基础埋深较深，基础顶标高为-1.700m。在PKPM建模计算中，该单层框架柱高达9.2m。首先按常规方式建立模型如图2所示，经计算，在多遇地震下，框架的层间位移角横向为1/504、纵向为1/421，均超过规范限值。表明两个方向的刚度均不足。
采用增大柱截面同时调整横纵梁的方式增加结构整体刚度，经试算知，当柱截面为600x800时方能满足规范对层间位移角的要求。且结构纵向刚度相对横向刚度偏弱。此时梁柱截面均较大，总工程量偏大。
图2PKPM模型图图图3加层间梁PKPM模型图
改变思路，针对结构纵向偏弱刚度的问题，在离柱底5m处设置层间梁。PKPM模型见图3所示。经优化后，各框架柱减小只400x600，经计算，层间位移角满足规范要求。
三层间位移角的控制
结构层间位移角的控制实际上为结构刚度的控制。当结构层间位移角超限时，即表明此方向结构刚度偏弱。此时，改善框架结构体系刚度的方法有：1）增大该列柱截面在弯曲作用平面内的高度；2）增设内柱，减小柱距；3）加设更多的或更刚的水平梁，以加大整个框架的刚度等方法。在结构设计工作中，应跳出增大截面的思路莒县，分析各类方法，找出最优方案，在减小工程量的前提下增加结构的安全性。
参考文献
[1] 混凝土结构设计规范[M]，中国建筑工业出版社，2010
关键词 :板柱结构; 混凝土强度 ;无粘结预应力; 有限元
The Bearing Capacity of The Construction Stage of Unbonded Prestressed Slab-column Structure
Ni Chaobin1, Sun Haiqun1, li Yawen2, Yang Huiping2
(1.The construction of three construction projects in the Northwest Company Inc, Shaanxi Xi'an 710065; 2.Beijing Building Research Institue Co.Ltd of CSCEC, Beijing 100076)
Abstract: By the analysis and comparison of slab-column structure of the traditional method and the theory of finite element method of unbonded prestressed concrete, to discuss the construction phase under the conditions of different strength of concrete, slab-column structure can withstand the load, so as to optimize the structure construction unit construction program to help.
Key words: slab-column structure ; concrete strength ; unbonded prestress ; finite element
中图分类号：TU745.5文献标识码：B 文章编号：
1、工程概况
鄂尔多斯星河湾一期工程地下车库位于鄂尔多斯市东胜区南部东康快速通道的东侧，北邻规划星河路，南依规划星河景观北路，本工程地下车库顶板采用后张法无粘结预应力钢筋混凝土板柱结构体系。结构平面尺寸为约为320m×220m，基本跨度为8.6m×9.15m，板厚400～450mm,为加强板的抗冲剪及抗弯性能，楼板设反向柱帽。由于荷载较大，为控制板的挠度和裂缝，使其满足结构受力和建筑使用功能的需要，楼板采用后张无粘结预应力技术。
本工程地下室顶板采用无粘结预应力结构形式，地下室面积大，在施工过程中需要大量使用模板，而且必须在预应力张拉施工完成后方能拆除，周转架料的需用量比较大。如果可以在施工过程中调整施工方案，提前拆除模板，加快模板周转速度，提高模板使用效率，则可以减少模板方面的费用，从而节约成本，提高单位面积效益。提早拆除模板，还可以使工程提前进入下一步施工工序，加快施工进度。结构布置图见图1、图2、图3。
2、研究内容
不同混凝土强度条件下，结构能够承受多大的荷载？研究这个问题既为施工单位对施工方案的调整提供参考，同时又为业主和施工单位提供工程质量控制的参考，为进一步优化结构施工方案，调整施工工艺，降低施工成本，提高效益提供技术依据。
本文将结合鄂尔多斯星河湾一期工程地下车库工程实际情况，对无粘结预应力混凝土板柱结构在理论分析上就目前采用的传统计算方法与新兴的有限元计算方法进行比较，讨论不同混凝土强度条件下，结构能够承受的荷载，从而为施工单位进一步优化结构施工方案提供帮助。
3、计算分析
3.1传统计算方法
由于鄂尔多斯星河湾工程一期工程地下车库整体工程为超长结构，结构跨数多，本文取其中一部分作为计算模型进行计算。计算模型的平面布置图，见图4：
图4 计算模型平面布置图
梁容重=25.00kN/m3 ； 计算时考虑梁自重，荷载按照均布荷载进行计算。根据设计人员要求，预应力张拉时混凝土强度等级不低于80%（详见本案例图纸预应力设计总说明），即在本案例中混凝土强度达到80%后考虑预应力作用。
根据《GB 50010-2010混凝土结构设计规范》第6.2.10条， （6.2.10-1）
（6.2.10-2）
混凝土采用C40，，，，在混凝土不同强度条件下，结构能够承受的弯矩如下：
当强度为60%时，设计弯矩
当强度为70%时，设计弯矩
当强度为80%时，设计弯矩
当强度为90%时，设计弯矩
当强度为100%时，设计弯矩
在混凝土不同强度条件下，结构的承载能力如下：
表1结构计算结果
单位说明:弯矩:kN.m 剪力:kN
从以上计算中，可以看出，当混凝土强度达到60%时，可以承担结构65%自重；当混凝土强度达到70%时，可以承担结构75%自重；当混凝土强度达到80%时，开始考虑预应力作用，可以承担结构90%自重；当混凝土强度达到90%时，可以在承担结构自重的基础上，再承担1.5kN/m2的均布荷载；当混凝土强度达到100%时，可以在承担结构自重的基础上，再承担8.00kN/m2的均布荷载。在工程实际施工过程中，当混凝土强度达到90%时，可以拆除模板；当混凝土强度达到100%时，可以拆除模板，并可在板上堆积不超过8.00kN/m2的重物。
3.2有限元分析
本案例采用ansys软件进行计算分析。根据图3所示计算模型建立模型，单元类型为solid65单元，分别在不同强度条件下进行分析，计算结构如下。
不同强度条件下，ansys分析结果如下：
3.2.1 60%混凝土强度条件下结构在65%自重作用下各向应力与位移如下：
从以上计算中，可以看出，当混凝土强度达到60%时，可以承担结构65%自重。
3.2.2 70%混凝土强度条件下结构在75%自重作用下各向应力与位移如下：
从以上计算中，可以看出，当混凝土强度达到70%时，可以承担结构75%自重。
3.2.3 80%混凝土强度条件下结构在90%自重作用下各向应力与位移如下：
从以上计算中，可以看出，当混凝土强度达到80%时，开始考虑预应力作用，可以承担结构90%自重。
3.2.4 90%混凝土强度条件下结构在自重+1.5kN/m2的均布荷载作用下各向应力与位移如下：
从以上计算中，可以看出，当混凝土强度达到90%时，可以在承担结构自重的基础上，再承担1.5kN/m2的均布荷载。在工程实际施工过程中，当混凝土强度达到90%时，可以拆除模板
3.2.5 100%混凝土强度条件下结构在自重+8.00kN/m2的均布荷载作用下各向应力与位移如下：
从以上计算中，可以看出，当混凝土强度达到100%时，可以在承担结构自重的基础上，再承担8.00kN/m2的均布荷载。在工程实际施工过程中，当混凝土强度达到100%时，可以拆除模板，并可在板上堆积不超过8.00kN/m2的重物。
4、传统计算方法与有限元计算方法的比较
从以上的计算中，可以看出传统计算方法与有限元计算方法在计算结果上基本一致。传统计算方法是简化的计算方法，着眼于整体的计算，方便设计人员进行计算；有限元计算方法从细部的着眼，能反映结构的应力情况，更接近于实际情况。
5、结论与建议
1）当混凝土强度达到60%时，可以承担结构65%自重；当混凝土强度达到70%时，可以承担结构75%自重；当混凝土强度达到80%时，开始考虑预应力作用，可以承担结构90%自重；当混凝土强度达到90%时，可以在承担结构自重的基础上，再承担1.5kN/m2的均布荷载；当混凝土强度达到100%时，可以在承担结构自重的基础上，再承担8.00kN/m2的均布荷载。
2）在工程实际施工过程中，当混凝土强度达到90%时，可以拆除模板；当混凝土强度达到100%时，可以拆除模板，并可在板上堆积不超过8.00kN/m2的重物。
3）在施工过程中可调整施工方案，在强度达到90%时可拆除模板，加快模板周转速度，提高模板使用效率，优化了施工过程。在施工工程中需要大量使用模板，木模板的购买费用大致是在45元/m2左右，提早拆除模板，加快模板周转，可以减少模板购买费用，从而节约成本，提高单位效益。提早拆除模板，提前进入下一步施工工序，加快了施工步骤，对整体施工时间的控制提供有利的帮助。
参考文献
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关键词：高层建筑结构设计；教学内容；教学方法；教学手段
高层建筑结构设计课程的教学内容涉及混凝土结构、结构力学、结构抗震等知识的综合应用，作为培养从事土木工程设计、施工、预算、招投标工作的高级工程技术人才的土木工程专业，一般将高层建筑结构设计课程设置为一门专业限选课。土木工程专业毕业生的就业方向主要有结构设计、工程施工技术管理、预算和招投标等岗位，这些工作岗位都与高层建筑结构设计具有密切联系。土木工程结构设计岗位的主要工作内容已由多层建筑设计转变为高层建筑设计；从事土木工程施工管理工作，必须掌握高层建筑结构的识图与读图等知识，清楚高层建筑中哪些是主要受力构件，哪些是构造构件，在施工过程中遇到一些简单的高层事故应如何处理，等等，这些都有赖于该课程的学习；土木工程预算和招投标管理工作中大量的分析计算都要靠计算机来完成，要求工作人员要在看懂图纸（很多是高层建筑图纸）的基础上建立分析模型，做到不多算、不漏算，这也有赖于该课程的学习。工程专业开设该课程的意义由此可见。但是，由于种种因素的影响，目前该课程教学中还存在不少现实问题。鉴于此，本文拟从教学内容、教学模式、教学方法、教学过程等方面探讨高层建筑结构课程的教学改革问题，希望能为该课程教学质量的提高提供参考。
一、课程教学内容规划
随着我国经济的发展，土建行业对人才的要求特别是对学生工程素质的要求越来越高，企业欢迎的是具有完备知识结构又具备较强工程能力的人才。高层建筑结构设计课程涉及很多计算，教学内容十分丰富，但该课程的学时往往十分有限，因此，合理选择教学内容就显得尤为重要。该课程教学内容的选择应以应用型人才能力培养为目标，理论与实践并重，并注意兼顾不同学习基础的学生。土木工程专业一般将该课程安排在大学四年级第一学期，主要内容包括绪论、高层建筑结构的体系与布置、高层建筑结构的荷载和地震作用、高层建筑结构的计算分析和设计要求、框架结构设计、剪力墙结构设计、框架―剪力墙结构设计、高层建筑地下室和基础设计等，与先修课程混凝土结构、混凝土结构与砌体结构、基础工程、工程结构抗震等有紧密联系，也存在一定的内容重复现象。为了保持教学内容的系统性，教师处理与已开设课程重复的内容时，应做到“重复的内容讲差别，相似的内容讲典型，突出重点”[1]。例如：荷载计算部分的一些内容与混凝土结构课程的相关内容相似，按照相似的内容讲典型的原则，对该部分内容，教师应重点讲解高层建筑结构的风荷载计算（考虑风震系数），而活荷载计算可不考虑不利布置；框架结构设计部分的一些内容，与混凝土结构与砌体结构等课程的相关内容存在重复现象，按照重复的内容讲差别的原则，对该部分内容，教师应重点讲解在框架结构设计中如何调整位移比、周期比、轴压比、相邻层刚度比、层间位移角、层间受剪承载力比等高规参数；高层建筑结构基础设计部分的一些内容，与基础设计和基础工程课程存在内容重复现象，按照重复的内容讲差别的原则，教师可重点讲解高层建筑“筏板基础”“桩基+筏板”设计中的常见错误及其原因。
二、课程教学模式
在开设高层建筑结构设计课程时，学生已具备一定的专业技能，但综合能力还有待提高。采用多元化教学模式是近年来该课程教学的主要特点之一。根据高层建筑结构设计课程实践性和操作性强的特点，教师应以促进学生提高实践技能、掌握关键知识为主线，整合课程各个单元的教学内容开展任务驱动教学和项目导向教学，将“教、学、做”有机结合，着力体现应用性、实践性和开放性的课程理念。将“教、学、做”一体化的教学模式有机融入教学过程，有利于处理“懂”与“会”的关系，学生可以先懂后会，也可以先会后懂或边懂边会。此外，教师还可以把课堂搬进实验室、建筑设计院、工程施工现场等场所，广泛开展直观教学，实现课堂教学与实习实训的一体化，从而有效提升学生的综合能力。
三、课程教学方法与教学手段
高层建筑结构设计课程的教学环节分为课堂教学、PKPM软件应用、工程设计实践和考核[2]。以下从四个方面探讨该课程的教学改革。
(一)课堂教学
课堂教学应以讲解高层建筑结构设计的基本设计理论、抗震规范、高层混凝土结构技术规程等内容为主；要有明确的教学目标、有效的教学策略和具体的学习评价指标；要注重学生兴趣的培养和潜能的发掘与提升，广泛开展探究性学习和协作学习；要注意培养学生终身学习的观念，力促学生自主发展和可持续发展。在高层建筑结构设计课程教学中，还应做到课堂讲授、自学、讨论相结合，课内学习与课外学习相结合，理论学习与实践环节相结合[3]。第一，课堂讲授与自学相结合。教师在课堂教学中应重点讲授基本概念、基本原理和难点，并向学生指定课外自学的内容和思考题，以培养学生的自学能力，化解教学内容多而课时有限的矛盾。第二，开展课堂讨论，启发学生开展积极的思维活动[4]。大学生思想独立性强，思维灵活，喜欢独立思考问题。因此，在全班或小组内围绕一个问题开展讨论，让学生各抒己见，相互启发，有利于发挥学生学习的积极性和主动性，充分提高教学效果。如在高层结构选型内容的教学中，可让学生以某“高层设计采用哪种结构体系较合理”为题在班级范围内开展讨论，让学生在愉快的氛围下通过主动思考掌握高层结构体系的有关知识。就课堂讨论的方式来讲，教师可先提出问题，让学生在小组讨论的基础上，选出代表到黑板前陈述意见，这样既可活跃课堂气氛，提高教学效果，也可提高学生的表达能力。第三，课内学习与课外学习相结合。在每次课结束前，教师都应向学生明确课后的复习内容、预习内容及思考题。对于较抽象的教学内容，教师应组织学生开展课堂讨论或课外学习小组（宜以宿舍为单位）讨论。教师还可结合单元教学内容，组织开展以高层结构设计基本理论知识和常规应用为基础的小型竞赛活动，如PKPM建模大赛等，以锻炼提高学生的知识运用能力。第四，理论教学与实践教学相结合。笔者的调查表明，很多学生在学习过程中都感觉到“高层建筑混凝土结构技术规程”难以理解，难以联系具体工程实例；结构设计只是停留在单个构件上，不明确结构整体设计的思路。因此，教师在教学中应结合具体教学内容引入工程实例，通过对工程实例的详细讲解，使学生加深对理论知识的理解，提高应用能力。比如，对高层建筑常用的三种结构，即框架结构、剪力墙结构、框架―剪力墙结构，教师可借助实际工程项目，依次详细讲解抗侧力构件的布置、主要高规参数的控制、平面的布置、施工图的绘制，通过实例讲解使学生理清结构设计的整体思路，加深对规范条文的理解。需要说明的是，教师教学中选用的案例可以来自企业生产实践，也可来自教师指导学生完成的工程设计实践项目。教师指导学生进行工程设计实践（包括结构选择、结构建模、施工图绘制等），是提高高层建筑结构设计课程教学质量的有效手段。
(二)PKPM软件应用教学
PKPM软件应用教学的重点是理解和掌握高层建筑结构设计的基本过程，主要有以下三个教学步骤：(1)结构布置的讲解与练习。在此步骤中，要通过讲解和练习，使学生掌握运用PKPM软件建模的技巧，理解“抗规”关于结构平面和竖向布置的基本要求。结构平面布置要求平面形状简单、规则、对称、质心和刚心重合[5]30−31；结构竖向布置的要求主要是抗侧力构件沿竖向不突变等。(2)PKPM基本计算参数输入练习。在此步骤中，应要求学生按照相关要求，结合工程结构的实际情况输入PKPM相关参数，并理解基本风压、基本雪压、设计地震分组、抗震设防烈度、连梁刚度折减系数等参数的含义。(3)PKPM计算结果的分析判断和参数调整。在此步骤中，应指导学生通过对计算结果的分析，判断结构的周期比、位移比、剪重比、相邻层刚度比、轴压比、整体稳定是否满足要求，并对不满足要求的参数进行调整。
(三)工程设计实践教学
开展高层建筑结构设计课程实践教学，有利于学生强化工程概念和感性认识，激发学习主动性，提高创新能力。在工程设计实践教学中，教师可以组织学生分组参观调查当地已建高层建筑，了解其构型、结构体系、存在的施工问题等；可以让学生以小组为单位完成高层建筑的建模，如15层以下教学楼、办公楼、宾馆等框架结构的建模，20层以下住宅楼等剪力墙结构的建模，20层以下写字楼、公寓等框架―剪力墙结构的建模。
(四)课程考核
高层建筑结构设计课程的常规考核方法是笔试成绩与平时成绩相结合，但笔试成绩一般占总成绩的80%，这容易导致学生只重视理论而忽视实践，不利于学生应用能力的提高。该课程的考核应着重考核学生综合运用知识的能力，可采用笔试、上机操作、实践环节相结合的考核方式。其中，笔试成绩占总成绩的50%，试卷的制作可参考国家“注册结构工程师专业资格”考试；上机操作成绩占总成绩的20%，可以给定房屋建筑平面图和立面图，让学生在规定时间内运用PKPM软件完成满足结构设计规范要求的结构建模；实践环节成绩占总成绩的30%，内容包括考察报告的撰写情况、在分组建模实践教学中的表现等。
四、教学过程的组织
如前所述，在每次课结束前，教师都应向学生明确课后的复习内容、预习内容及思考题，其中预习的内容可以是参观现有高层建筑结构，调查了解其结构形式、结构设计、施工中存在的问题等，并形成文字。导入新课时，教师可用5分钟左右的时间了解学生的预习情况，并通过总结引出新课题。在讲授新课的过程中，教师应突出重点，把握难点，可按照理论讲授―例题解析―学生练习―归纳总结的步骤组织教学。如在讲解高层建筑的结构体系时，可先分述每种结构体系的概念，再举例分析典型的结构体系布置，然后让学生画出附近教学楼等高层建筑的结构，最后归纳总结常见建筑结构体系的选择。课堂讨论教学环节一般可采取学生自由发言与教师总结相结合的方式，而在安排有小组前期调研的情况下，应紧紧围绕小组代表的汇报发言开展现场提问。另外，教师在课堂教学中还应引导学生主动到建筑设计院、工作室参观实践，以实现学以致用，不断提高学生的实践应用能力。例如，为了提高应用型技术人才培养质量，黄淮学院在其大学生创新创业园设置了建筑设计院校内实践基地，为土木工程、建筑工程等专业学生的工程实践提供了良好的平台，教师引导学生到这里结合教学内容参观实践，无疑能够有效地促进学生实现所学理论知识的内化和实践应用能力的提升。
作者:邵莲芬 单位:黄淮学院
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[3]孟丽岩，王涛，陈勇，等．高层建筑结构设计课程教学方法的改革与实践[J]．黑龙江教育（理论与实践），2015(3)：77―78．
关键词：补偿收缩混凝土；超长混凝土结构；无缝施工
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.088
1 引言
通过建筑学者的研究和工程师对大量混凝土工程的工程实践，结合混凝土结构的材料性能，在钢筋混凝土结构中，裂缝问题是不可避免的。而混凝土结构构件中出现的裂缝在一定的范围内也是可以接受的，只要采取有效的措施来控制裂缝的的危害。钢筋混凝土规范也明确规定[1]：在不同环境条件下，允许钢筋混凝土结构存在一定宽度的裂缝。引起钢筋混凝土结构出现裂缝的原因很复杂，是由设计、施工、材料、环境及管理等众多因素相互影响的综合性问题，控制裂缝的产生要采取综合的办法，从设计方面、材料方面、施工方面的措施等综合研究，相互配合，从而采取有效的措施来控制裂缝的产生，使钢筋混凝土结构在使用过程中尽可能的不出现裂缝，或裂缝的数量和宽度在规范允许的范围内，避免有害裂缝的产生，确保工程质量。
随着城镇化建设的加速，超长混凝土结构在现代工程建设中的应用越来越广泛，平面尺寸超长，宽度超宽，面积超大的建筑迅速出现，特别是一些大城市随着交通问题和停车问题的日趋严重，地铁的建设和地下停车场的建设逐渐增多，超长混凝土地下结构对裂缝的控制更加严格。超长混凝土结构为了防止裂缝的产生，更好的适用于地下建筑，一般采取不设缝或少设缝的无缝施工技术措施。在超长混凝土结构应用方面我国已经有大量的工程实践案例，中国建筑材料科学研究院发明的《超长钢筋混凝土结构无缝设计与施工方法》（专利号931171126）提出了用补偿收缩混凝土代替后浇带的无缝施工技术。
用补偿收缩混凝土代替后浇带的无缝施工技术设计思路是“抗放兼施，以抗为主”，通过补偿收缩混凝土中的膨胀剂产生的膨胀作用，使得混凝土受到钢筋和邻位外界的约束，产生一定的预压应力，该预应力可以抵消由于混凝土收缩产生的拉应力，防止混凝土构件产生裂缝。“无缝”只是相对的，是指结构的少缝或无缝，如钢筋混凝土构件设置的后浇带。
2 补偿收缩混凝土膨胀加强带
通过对超长钢筋混凝土结构无缝施工技术的研究我们发现在众多超长混凝土结构施工方式中采取无缝施工技术是最为广泛的一种方法，无缝施工技术采取的是用掺加适量膨胀剂的混凝土膨胀加强带代替后浇带，来达到预防混凝土开裂的目的。膨胀加强带是指通过在钢筋混凝土结构预设的后浇带部位浇筑由膨胀剂或膨胀水泥拌制的补偿收缩混凝土，来达到延长构件连续浇筑长度，防止混凝土构件出现裂缝。通过国内外学者的大量研究和试验，补偿收缩混凝土能够避免或者大大减少混凝土构件的开裂，并具有良好抗渗性能的特点。掺加在补偿收缩混凝土中的混凝土膨胀剂是在膨胀水泥的基础上发展而来的一种混凝土外加剂，在施工现场中直接掺加在硅酸盐水泥中即可拌制成膨胀混凝土。补偿收缩混凝土在膨胀加强带中的使用重点要注意其膨胀剂的掺量和限制膨胀率，在实践工程中，超长混凝土结构设计人员和施工人员通过大量试验并结合具体工程来配制补偿收缩混凝土。
2.1 混凝土膨胀剂
混凝土膨胀剂在超长混凝土结构中的使用起到了至关重要的作用，混凝土膨胀剂的类型较多，我国使用比较广泛。混凝土膨胀剂按化学成分可以分为五类：氧化钙类、硫铝酸钙类、硫铝酸钙-氧化钙类、氧化镁类、氧化铁类。国内外绝大多数生产硫铝酸钙类膨胀剂，它以8%～12%掺入水泥中（等量取代水泥），形成钙矾石（C3A・3CaSO4・32H2O）膨胀结晶。我国主要生产和使用的也是硫铝酸钙类膨胀剂。该膨胀剂在掺加过程中它等量取代水泥进行混凝土的搅拌，一般情况下的掺量以8%～12%掺入水泥中，形成钙矾石膨胀结晶。通过与水泥其他成分反应，而生产钙矾石晶体，钙矾石的最大特点是会产生体积膨胀。该膨胀会全部抵消或部分抵消混凝土硬化过程中的收缩，同时混凝土膨胀受到钢筋的约束，对钢筋产生拉应力，在混凝土中产生压应力，相当于预应力混凝土的特性，可以很好的防止钢筋混凝土构件的开裂。
将膨胀剂按内掺法（替代等量胶凝材料）掺入混凝土或水泥砂浆中，由膨胀能建立起的预压应力可大致抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩拉应力，使混凝土趋于致密及不裂或少裂，达到防渗漏目的。
2.2 补偿收缩混凝土
补偿收缩混凝土是指在施工现场掺加了各种膨胀剂拌制的混凝土，通过在混凝土水化过程中膨胀剂发生膨胀来抵抗混凝土的收缩，达到防止混凝土开裂的目的。用来补偿混凝土的收缩而拌制的补偿收缩混凝土的自应力值较小，其自应力值大小一般有两种情况：一用于补偿因混凝土收缩产生的拉应力时，为0.2～0.7MPa；二用于后浇带、膨胀加强带和接缝工程的填充时，为0.5～1.0MPa。在这两种情况下使用的补偿收缩混凝土混凝土，由于自应力很小，故在结构设计中一般不考虑自应力的影响。为了使得补偿收缩混凝土发挥补偿收缩的性能，在膨胀剂的选择上和膨胀剂的掺加量上要根据工程结构特点和膨胀剂的相应标准规范来综合考虑，同时也要根据具体工程来确定混凝土的限制膨胀率，确保补偿收缩混凝土的补偿收缩性能，保证工程质量。
补偿收缩混凝土对于提高能混凝土构件的防水抗渗性能，应用非常广泛，一般情况下宜用于混凝土结构自防水工程，混凝土结构接缝的填充，采取连续施工的超长混凝土结构，和易产生裂缝的大体积混凝土结构等工程中。
补偿收缩混凝土的质量除应符合现行国家标准《混凝土质量控制标准》GB50164的规定外，还应符合设计所要求的混凝土的强度等级要求、以及满足膨胀要求的限制膨胀率、膨胀剂的掺量的要求，和符合结构使用要求的抗渗等级和耐久性等技术指标。
3 补偿收缩混凝土在超长结构中的应用
3.1 超长混凝土结构无缝施工的意义
超长混凝土无缝施工技术是在混凝土中掺加一定量的膨胀剂补偿收缩混凝土作为结构材料，通过其在水硬化过程中产生膨胀作用，该膨胀由于受到结构钢筋等的约束，而产生一定的预压应力，来抵抗混凝土由于温度和收缩变形产生的拉应力，防止混凝土结构的收缩裂缝或把裂缝控制在无害裂缝的范围内。其特点是
（1）以“膨胀加强带”而取消后浇带与伸缩缝，补偿收缩混凝土能连续浇筑施工，提高混凝土结构的整体性，对有整体防水要求的地下混凝土结构，提高了其防水性能。
（2）后浇带一般需经过42d以后才能进行混凝土浇筑，采用补偿收缩混凝土无缝施工技术，减少了施工中对后浇带的处理这一繁琐的施工环节，减化了施工程序，加快模板周转，缩短了建设工期，降低了工程造价。
（3）通过大量的实践研究，采用补偿收缩混凝土膨胀加强带，
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可以很好的防止混凝土结构的温度裂缝和收缩裂缝，增强了混凝土结构的耐久性和使用年限。
3.2 超长混凝土结构无缝施工应用
超长混凝土无缝施工技术是用膨胀加强带代替后浇带，预防混凝土的开裂。在广大建筑学者的共同努力和施工技术人员的不断探索中，无缝施工技术越来越多的成功应用到各建筑工程中。无缝施工技术的成功使用可以有效地避免按结构设计规范设置的伸缩缝，提高超长混凝土结构的整体性、耐久性、防水防渗性及抗震性，同时也可以缩短工期，降低工程造价。
国内对超长混凝土结构的分析研究从王铁梦在20世纪50年代提出了有条件取消伸缩缝，以及“抗放兼施，以抗为主”的设计原则，到吴中伟、游宝坤等研制了一系列混凝土膨胀剂，成功的应用到工程实际，并取得了良好的效果。这一阶段超长混凝土结构无缝施工技术的施工，主要依靠对混凝土材料和施工技术的研究分析，采取一定的措施进行控制。随着计算机技术的发展，超长混凝土结构收缩模型的建立，大型结构有限元程序的应用，超长混凝土结构在收缩和温度作用下的受力特点的分析计算，设计者可以有的放矢的进行结构设计和配筋。从而使超长混凝土结构的使用更加广泛。
海南省政府办公大楼为超长混凝土结构，主体结构轴线总长度158m、总宽度38m，地下室底板轴线总长度158m、总宽度41m，地下建筑面积5866m2，在施工过程中采取总长度方向上无缝施工和预应力混凝土技术，有效地控制了裂缝的产生。
合肥“新地中心”建筑面积约70万m2，地下室单层面积约6万m2，长278m，宽213m，整个地下室采用补偿收缩混凝土无缝施工技术，不设置永久伸缩缝。在超长地下室设计过程中，考虑大体积混凝土水化热的影响，降低地下室地板和外墙厚度；在施工过程中，综合考虑混凝土原材料、环境温差及膨胀剂的所产生的收缩变形、温度变形和徐变的影响，计算分析了膨胀加强带的设置间距和限制膨胀率的取值。通过合理的设置膨胀加强带，结合有效的结构措施和施工措施，成功的实现了该超长地下室的无缝设计。
4 小结
通过大量工程实践，补偿收缩混凝土在超长混凝土结构的有效使用，超长构件不设置施工缝，提高了混凝土结构的整体性和耐久性，缩短了建设工期，降低了工程造价。在施工过程中应根据规范要求来配置补偿收缩混凝土，强化施工环节，保证超长混凝土结构施工质量。
参考文献：
一、教学内容
本课程是一门综合性专业课，内容涉及的先修课程主要有钢筋混凝土结构、建筑抗震设计、基础工程等，后续课程为毕业设计。采用的教材为中国建筑工业出版社出版、沈蒲生主编的《高层建筑结构设计》，与《高层建筑结构设计例题》配套使用，教材包括了框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构、复杂高层结构等内容。共安排48学时，其中44学时为理论教学、4学时为实践教学，经过人才培养方案的重新修订现将总学时调整为32学时，取消了实践教学内容，课时数大量压缩。教师可以通过教学改革，整合教学内容等方式达到更好的教学效果。在教学内容方面需要根据实际情况作出调整，由于本课程与钢筋混凝土结构设计、建筑抗震设计、基础工程等有内容交叉，同时关于荷载组合部分在各结构课程中均有所涉及，在授课的过程中由于内容划归不清晰，授课教师间缺少沟通，使得重叠的内容出现讲而不精或挂空的情况，为避免此类情况的发生，就要求在制定培养方案和编写教学大纲时应将这几门课程结合课时量，明确内容归属，使教学内容更加完善合理。关于实践教学，原本的实践教学分配学时较少，采取播放视听资料或进入施工现场参观认识实习两种形式，改革后的人才培养方案已将这部分内容取消，在实际教学过程中可以利用课余时间或结合毕业实习开展，学校根据实际情况联系设计施工单位，分组派出学生跟踪实习。通过项目蹲点使学生在实习过程中对项目实施的各个主要环节认识更加清晰。同时指定带队老师，由校企联合管理，在此过程中教师也可以得到锻炼。
二、课程设置及教学方法
本门课程尝试过设置在第六学期和第七学期，若安排在第六学期，由于先修课程未完成就开设高层建筑结构设计，没有一定的理论基础无法达到预定的教学目标。教师讲课被动，学生学习吃力，因此设置在第七学期更为合理，通过前期相关课程的学习，为学好本课程做了充分的准备，另外通过这门课程的学习又可以为下一学期的毕业设计打下一定的基础，熟悉设计内容及方法，加快毕业设计进度并保证质量。教师可以采用多媒体教学方式，这种方式可以节省板书的时间，增加课堂教学的容量，更可以使理论知识直观丰富的呈现在学生的眼前，便于理解掌握。同时结合《高层建筑结构设计例题》对应章节讲解，通过例题的讲解强化理论知识，在例题的构成中参考注册结构工程师相关内容，适应当前注册师制度下的建筑市场要求。针对难度较低的内容可以采用学生自学并结合课堂讨论的形式开展教学，通过这一环节培养学生独立学习、解决问题的能力。从本课程考试的卷面答题情况进行分析，学生的分析解决问题及计算能力仍属于相对薄弱方面，在日常的教学中有针对性的加强训练是可以得到提升。
三、课程设计质量管理
本门课程在课堂教学完成之后安排有课程设计，开展方式主要有两种：利用课余时间进行或学期末考试结束后集中开展。利用课余时间进行没有固定的场所，进度无法控制，若有疑问教师无法在第一时间给予解答，设计质量更无法保障。学期末集中开展方式有固定场所、有问题可以及时得到解决进度能控制，设计完成质量好，但也存在假期来临学生无法集中精力完成的问题。因此建立一个完善合理的课程设计监控系统，保证学生有效的参与，提高课程设计的质量是非常重要的。课程设计的内容可以根据实际情况进行调整，避免与毕业设计相近。高层课程设计结构形式主要有框架结构和剪力墙结构或框架-剪力墙结构，毕业设计时的结构形式也以这几种为主。因此，在选择课程设计的结构形式时应同时考虑毕业设计因素。课程设计建议采用手工计算，虽然现在采用电算很普遍，加之各种设计程序的出现，计算的结果准确、快捷、全面，且使用方便，但由于电算的普及使得相当的设计人员的计算能力得不到锻炼从而过分依赖电脑，对于分析计算的结果却无法给出正确的评定。这样就失去了专业学习的意义，若能掌握计算过程及原理，熟悉电算的过程和原理，出现了问题便可以很快的找到解决问题的有效途径，且能够对电算结果加以分析得到最优的设计方案，这才是专业学习的根本目标。关于课程设计成绩的评定建议采用设计成果和平时考勤相结合的方式，条件具备的情况下还可以加入答辩环节，教师根据设计提出针对性的问题要求学生作答，这样可以更加直接的检查学生完成设计的情况，对课程设计质量提出了更高的要求。同时课程设计阶段，应将相关课程联系起来，使得学生对所学的知识及运用有一个全面完整的了解。
四、提高教师专业水平
目前高校教师队伍呈现年轻化特点，承担教学任务的教师基本都是从学校到学校的过程，中间缺少接触实际工程的经历，对于教学方面容易出现强理论弱实践情况。课堂教学局限于理论知识讲解，内容呆板生硬，难于理解。为此，学校可以分次分批派出教师到基层单位进修锻炼，通过参加实际工程设计施工等环节，提高自身的专业素质，扎实理论知识，在教学的过程中加入工程案例讲解则会使课堂教学内容更加丰富，通过引入工程案例激发学生学习专业课程的兴趣，达到更好的教学效果。同时，应鼓励教师参加各种注册师考试，通过学习扩展专业知识系统，使学生从理论的层次认识各专业课程的关系及作用。
五、结论
【摘要】随着社会的快速发展，建筑行业也实现了迅猛发展。结构形式也是多样化，柱为混凝土柱，屋面为轻型屋面体系，屋面梁采用实腹式钢梁，这类结构体系近年来越来越多人采用。当屋面没有太多设备需要放置时，轻型钢屋盖设计理念被广泛应用在工业建筑结构设计中。相对来说，轻型钢屋盖结构设计有其自身优势，相比混凝土屋盖造价节省、施工速度快，顶层还可以大空间，有着更高的空间利用率。
【关键词】轻型钢屋盖结构；仓库；结构设计
引言：
随着社会经济的飞速发展，人们对生活质量的要求不断提高，越来越多的企业家意识到物流行业将会发展越来越好，所以全国各地新建起物流基地，物流基地的建筑物主体即是仓库，传统的单层轻钢结构的仓库虽然造价低廉，但是由于土地成本增加，单层意味着土地利用率低，越来越多的企业觉得单位面积土地上只建大面积单层建筑性价比并不高，建筑物层数越多土地利用率越高，但是仓库的主要功能就是满足货物的存储和运输流通，仓库层数太多的话就会增加垂直运输成本，且每层需要考虑运输通道占用了有效仓储面积，另外仓库的楼面荷载要求一般也有1T/m2左右，层数越多柱底荷载就会越大，加大了建筑基础投资成本，且层数越多对建筑消防要求越高，增加了消防设施投资成本，综上所述，物流仓库层数为两～三层使得建筑面积增加一～两倍从而增加了土地利用率，而垂直运输成本、基础成本、消防设施成本增加从单位面积上计算成本是降低的。若全楼采用多层钢结构，根据《建筑防火规范》仓库的防火级别要求高，势必会造成钢结构防火涂料费用的增加，而混凝土是不燃材料，用混凝土柱就不需要防火涂料节省开支，所以目前流行起来的多层仓库多是采用混凝土柱轻型钢屋盖结构形式。
一、轻钢屋盖结构的特点
钢材由于本身承载力能力强，变形能力强，已成为建筑结构设计的常用结构材料，如今采用H型钢做成轻型钢屋盖越来越普遍，轻钢屋盖结构具有以下特点：一是建筑物屋盖重量相对较轻，二是屋盖的强度和韧性较大，三是屋盖的跨度范围大，可用空间比较大。
二、工程案例
福州某企业新建物流基地，该项目为仓库，仓库三层，一层层高10米，二层层高6米，三层层高5.8米，建筑物长181.65米，宽81.6米，柱网尺寸为12m×11m， 一～二层为混凝土结构柱梁板，三层抽局部混凝土柱，形成四跨钢结构屋盖，跨度为（18.8+22+22+18.8）m，屋面板为压型彩钢板。
此项目所在地福建闽侯县，抗震设防烈度为7度，设计地震基本加速度值为0.1g，设计地震分组为第三组；场地土类别为Ⅲ类。基本风压0.6kn/O。
三、混凝土柱轻型钢屋盖结构设计要点分析
（一）明确项目的结构体系
本项目为三层混凝土框架结构+轻型钢屋盖体系，为了顶层实现大空间，三层在南北方向抽了四根柱子，形成混凝土柱支承轻钢屋盖。
单榀计算简图如图一所示（云彩线以内为轻型钢屋盖，其他构件均为混凝土构件）：
首先轻型钢屋盖采用单榀计算，单榀设计时，应采用混凝土柱与钢梁整体建模分析，地震作用分析采用振型分解反应谱法，结构阻尼比取0.03，混凝土柱顶与屋面钢梁采用铰接，混凝土柱底刚接，中间混凝土柱与钢梁的连接采用钢梁连续，混凝土柱铰撑于钢梁底面，钢梁应满足钢结构技术规范相关要求，当采用工形变截面梁时，梁构件承载力再按门式钢架规程进行校核，以考虑轴力的影响与变截面梁的稳定计算，但局部稳定应满足钢结构设计规范、抗震规范的要求；挠度控制，由于屋盖没做吊顶，且考虑到所采用轻型屋面体系对钢梁挠度不是非常敏感，所以计算时较钢结构设计规范的挠度控制指标（L/400）可适当放宽，（注：门式刚架轻型房屋钢结构技术规程对屋面斜梁仅支承压型钢板屋面和冷弯型钢檩条的挠度限值是L/180），单榀分析计算完毕，屋面支撑构件计算完毕后，钢构件代入整体三维模型，屋面板可定义为弹性板进行整体模型分析。因为钢梁对混凝土柱的约束反力与混凝土柱本身的刚度是直接相关的，混凝土柱和钢梁属两种不同材料，构件由于截面尺寸的不同刚度差异会造成侧移差异，且轻型钢屋盖坡度一般为1/10～1/20，钢梁对混凝土柱顶会产生推力，设计混凝土柱配筋时需考虑这个推力，同时基础大小也受水平力影响，若此处考虑不足，那么混凝土柱配筋和基础都会严重偏小。
（二）钢架连接点的设计
通常情况下，轻型钢屋盖的跨度是16m-37m。为了提高项目的施工效率，施工人员可以采用分段运输的方法运输钢架，运输至现场，施工人员再把分段的钢架拼接起来，这样也可以避免安全事故的发生。但是，设计人员必须结合钢架的特点合理的设计钢架连接点。按照规定，钢架连接有三种方法：一是端板垂直连接，二是端板横向连接，三是端板斜向连接。
（三）屋面系统的支撑构件设计
在轻型钢屋盖结构设计中，屋盖系统除主刚架外，支撑构件设计不容忽视，主刚架是主要承重构件，他们是由屋面支撑连接起来形成一个完整的体系，支撑构件主要是连系杆，水平支撑，连系杆为刚性杆按压杆设计满足轴心受压应力要求的同时还需满足压杆长细比要求，通常设置在支座处的钢梁和屋脊处的钢梁，根据受力大小选择截面，选择各向同性的圆管居多；水平支撑作为柔性杆件主要按拉杆设计，一般采用圆钢设计成交叉水平支撑，圆钢需张紧，截面需满足受拉应力要求。
（四）屋面围护系统构件设计
轻型钢屋盖一般采用压型彩钢板作为屋面，屋面檩条多选用冷弯薄壁型钢斜卷边Z型或直卷边的Z型，受力可按简支构件或连续构件来分析，檩条设计时应注意屋面能不能阻止檩条侧向位移和扭转，是否能保证上下翼缘的稳定性，若不能需采取其他措施保证翼缘稳定性或加大檩条截面以致檩条整体稳定性满足规范。
结语：
如今，混凝土柱轻型钢屋盖结构广泛应用在仓库、厂房设计中。相对来说，这类结构形式具有自身的优势，比如：顶层可用空间比较大、造价经济，施工速度快等等。目前，混凝土柱轻型钢屋盖结构设计包括以下几个方面：一是设计人员要明确的结构体系特点，选择合理的受力分析结果进行结构构件设计；二是钢架连接点的设计，合理设计钢架的连接点，才能更好的保证钢架的稳定性；三是屋面系统的支撑构件设计，合理的屋面支撑构件设计是保证屋面整体性的关键；四是屋面围护系统构件设计；五是隅撑合理的布置和选用截面，设计人员需有效保证整体设计的稳定性。
参考文献：
[1]李懿.浅析轻钢厂房结构设计要点[J].山西建筑，2013（17）.
关键词：悬挑结构 悬挑框架 结构设计
在进行建筑结构设计的时候，悬挑梁由于悬挑长度过大对周边的建筑和建筑自身的结构有着仪的影响，而且悬挑结构下部的体积往往比上部的体积小，这也给施工工程带来了一定的难度，因此为了保障建筑的结构问题，我们通常都会采用悬挑框架的结构形式对其悬挑结构进行一定的加固，从而提高建筑结构的强度，使其在建筑工程的结构不容易被破坏。下面我们就以工程项目为例对其进行分析研究。
一、案例概况
在建筑工程中的悬挑结构一直是一个重要的施工环节，因此在工程时候中我们要对其进行一定的分析和处理，以免在工程施工的时候出现问题。现有某办公楼，在进行建筑施工的时候，建筑立面主要采用的是清水混凝土施工材料对其进行工程施工，其中工程中建筑面积为五万平方米左右，而且是由三个独立的结构单元组成，因此我们就要采用悬挑框架结构对其进施工，从而使得这三个独立的单元可以实现大跨度结构的转换，保证工程可以顺利的实施。
二、结构方案的确定
由此可见，该工程采用的是悬挑结构设计，来对施工工程的大跨度结构转换的问题进行很好的解决，因此在进行设计的时候将底层设置成为一个稳定性极强的底盘，然后工程的建筑体积再由下往上逐渐的增大，而且为了保障建筑结构的抗震性，我们在进行工程施工的时候，各方面的竖向施工结构，都要具有一定的连续性，使得建筑结构的强度时刻保持在一种均匀的状态下，否则在长期的使用中，建筑结构会影响受力不均匀，而发生悬挑结构弯曲的现象，这不但影响了人们的正常办公，还对建筑结构的使用寿命有着严重的影响。但是在这么复杂的建筑平面中进行悬挑框架结构设计，也给施工工程带来了较大的难度。
因此，我们为了保证工程的结构质量，在进行工程施工的时候，采用的是大型悬挑结构设计，并且在工程施工前，对施工工程的进行情况进行分析设计，从而在众多的建筑施工方案中找到一种合适的施工方案。
三、构件设计
1、长悬挑构件的设计
在设计中，一般如果要采用大悬挑结构方案时，悬挑梁处采用预应力混凝土结构，但是在设计中由于把屋面当作建筑的第五立面来处理，亦采用清水混凝土屋面，使得在长悬挑构件中设置预应力的想法不能被采用。在计算过程中，先采用了斜柱加悬挑梁的形式进行试算，结果显示梁超限严重。
悬挑框架的受力相当复杂，悬挑框架结构是附属在主体结构上的结构，由于单侧悬挑框架的出现导致结构刚心和重心的偏离，尤其是随着悬挑长度的增加其偏心也会增大。相对常遇的规则结构而言，悬挑结构需要考虑这种偏心产生的弯矩作用，尤其是在竖向地震作用下，通过悬挑框架柱传力，整个悬挑框架结构共同作用，然后再将力传到主体结构上去。经计算分析，悬挑框架产生的倾覆弯矩对主体结构的影响：①它将会使主体结构与悬挑框架结构相邻的近端柱竖向压力增大，远端柱的压力减小，从本工程计算结果得出远端的个别顶层柱出现了受拉的情况，由于混凝土的受拉性能较差，对此类柱我们采用了芯柱及按拉弯构件验算；②而近端柱在悬挑框架的倾覆弯矩作用下其压应力增大了控制近端柱的轴压比超限，若采用增大柱截面可有效的降低轴压比，但考虑到空间的视觉感观，没有采用此做法，而是同样采取了芯柱的做法，同时还提高了柱子的体积配筋率；③而在顶层中部的柱子在这种偏心的弯矩作用下仍为压弯构件，没有出现受拉的情况，对于此类柱就相当于“卸荷”，本工程对这类柱子没有做特殊处理。
2、局部转换析架的设计
析架在本工程中属于重要构件，为了充分考虑各种不利因素的影响在计算中考虑双向地震的作用及偶然偏心的影响，作为大跨度构件同时还要考虑竖向地震的作用。当采用SATWE软件计算分析析架时，选用各工况下的最不利内力组合，根据结果分析，上弦和下弦的轴力均为零，显然是不正确的。主要是因为SATWE在计算模型时是以梁单元考虑的，而梁单元对水平杆件的轴力是忽略的；腹杆的轴力不为零是由于腹杆在计算模型中作为斜撑和柱子一样，同不为零。
在设计中采用了型钢混凝土构件，也就是说转换析架的上弦，腹杆和下弦都采用型钢混凝土。主要原因是：转换析架的下弦承受很大的拉力，如果采用混凝土构件，下弦的抗拉性能及下弦处的节点就不能得到保证，所以采用型钢混凝土以改善混凝土的抗拉性。上弦虽然说主要是受压，但是腹杆有拉杆也会作用到上弦节点处，所以上弦也采用型钢混凝土；同理腹杆有拉杆有压杆用，故也采用了型钢混凝土。为便于型钢混凝土析架与支撑转换析架的混凝土柱连接，亦采用了型钢混凝土。
型钢混凝土的特点混凝土是指在混凝土结构中主要配置型钢，并配有一定横向箍筋及纵向受力钢筋的结构，是钢与混凝土组合结构的一种主要形式。型钢混凝土结构具有良好的耐火性和耐久性、节约钢材、受力性能好，还具有承载力高、施工周期短和抗震性能好等优点，由于竖向构件的不连续，结构抗扭性能较差，为此在剪力墙底部的加强区和非加强区均加强了构造措施，加强区的水平、竖向的配筋率均不小于0.6%，非加强区为0.4%。析架上下弦所在的楼层楼板也做了局部的加强。现浇混凝土板厚为180，并且在此范围内的板钢筋双层双向设置，最小配筋率为0.4%，，以抵抗板内可能出现的拉应力。
四、加强措施
在进行工程施工中，采用悬挑框架结构设计，有效的解决了工程项目中大跨度转换设置的问题，进一步加强工程项目的结构，但是其中还是存在许多不足，从而影响建筑结构的稳定性和抗震性，因此面对这些不足的因素，我们主要采用的是措施有：
1、由于在进行悬挑结构设计的社会对工程的主体有着不良的影响，降低了建筑结构的抗震性。因此我们在进行悬挑梁设计的时候，在挑梁的端部设置钢筋混凝土柱，使其起到一定的加固作用，从而提高进行的抗震性。
2、在对建筑工程进行局部转换的时候，采用局部转变析架也可以有效的增强建筑结构的稳定性；
3、在进行施工前，一定要根据实际情况对工程项目的各个单元进行详细的计算分析，从而保证在进行建筑施工的时候，不会出现问题，使得工程项目可以顺利完成。
五、结语
综上所述，本文仅对悬挑结构的整体性能做了初步的分析，尚存在许多方面的问题有待进一步的探讨，在以后类似的工程中关于悬挑部分对结构的静力特性、动力特性、地震响应和风振响应的影响还有待更深层次的研究。
参考文献 ：