时间：2022-02-26 23:38:35
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篇混凝土结构设计论文，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。
关键词：钢骨混凝土柱钢骨截面形式钢骨含钢率
前言
所谓超限高层建筑工程是指超出国家现行规范、规程所规定的适用高度和适用结构类型、体型特别不规则以及有关规范、规程规定应进行抗震专项审查的高层建筑工程。中广大厦是集办公，住宅,商场,餐饮,娱乐为一体的大型高层综合性建筑。包括三栋高层塔楼(A,B,C栋).裙房五层,地下二层。地下一、二层为设备用房，汽车库，地下二层战时为六级人防。地上一~五层为商场。A、B栋塔楼为6~26层蝶形平面的高层住宅，房屋高度89.1米，包括局部突出在内，建筑总高度106.1米。C栋塔楼为6~28层大空间办公室，房屋高度99.6米。包括局部突出在内，建筑总高度118.800米。五层商场总面积为26745平方米，总建筑面积100010平方米。
因房屋总长度远超过钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距55米的限值，为此设二道抗震缝将房屋分为三段，形成三个结构单元。即A、B栋高层为大底盘、双塔楼；C栋为独立带裙房的框架剪力墙结构高层建筑；其余为框架结构。建筑抗震设防类别均为乙类，场地类别为Ⅱ类。基础采用钢筋混凝土平板式筏形基础，底板厚度1600mm（住宅部分）、1800mm（办公部分），持力层为强风化砂岩，地基承载力标准值400Kpa，压缩模量Es=12~17Mpa.。本建筑的结构安全等级为一级，设计基准期为50年。本文以A、B栋为论及对象。
1、结构布置特点
A、B栋高层为满足上部住宅建筑的舒适性、规则性要求（即住宅室内无柱角）及下部五层商场大空间的使用要求，采用五层大底盘双塔楼框支剪力墙结构，在五~六层中间利用设备层做转换层，采用梁式转换，转换层设置标高为23米。高宽比为3.22，长宽比为4.13，转换层上下剪切刚度比值γ=1.395。
1、房屋高度超限
A、B栋高层房屋高度为89.1米，超过了《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》（JGJ3-91）中规定的框支剪力墙结构8度区适用高度80米的限值。
2、采用双塔楼联体结构，质量、刚度分布不均匀，竖向不规则。
3、高位转换：
在五~六层之间利用设备层做转换层，标高23米。超过8度区转换层宜控制在3层以下的限制。
4、由于住宅建筑平面的要求，局部存在二次转换。
5、由于商场使用功能的限制，A、B栋塔楼的落地剪力墙数量偏少，且大都布置在商场后部，主体结构与大底盘中心的偏心矩与底盘尺寸之比大于0.2。
6、6~26层住宅部分在剪力墙局部开设角窗。
2、构造措施
经我院多次分析论证，认为其主要不利因素为：框支剪力墙结构在转换层以下，支撑框架与落地剪力墙并存，形成了“支撑框架—剪力墙“体系。此中，支撑框架是一个薄弱环节。这种结构体系，在高位转换时，由于在转换层附近的刚度、内力和传力途径发生突变，易形成薄弱层，对抗震不利。同时，支撑框架柱要直接承担上部传来的重力荷载，直接承担其上剪力墙由于倾覆力矩产生的轴力，要直接承担不可能依靠楼板全部间接传力给落地剪力墙而有一部分直接传来的地震水平剪力。这样使得转换层以下支撑框架柱的内力远大于计算分析结果。对此采取以下措施：
1、在塔楼范围内五层以下框支部分采用钢骨混凝土柱，钢筋混凝土梁混合结构（钢骨混凝土柱共48个）。作为解决高位转换和高度超限的一项重要措施。
2、A、B栋塔楼的裙楼楼屋面板，在塔楼高振型的影响下，承受较大反复作用下的纵向拉压力及横向剪力，受力十分复杂。同时，由于建筑使用功能的要求，在裙楼中部开设大洞以便设置电梯，对楼板削弱较大。针对这一不利因素，在设计中采用了加强开大洞处楼板四周梁的断面及配筋，加大楼板厚度，增设斜筋的措施。
3、由于上部住宅为蝶形平面，在转换层个别部位出现了二次转换梁。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第10.2.10条的规定：转换层上部的竖向抗侧力构件（墙、柱）宜直接落在转换层的主结构上。当结构竖向布置复杂，框支主梁承托剪力墙并承托转换次梁及其上剪力墙时，应进行应力分析，按应力校核配筋，并加强配筋构造措施。B级高度框支剪力墙高层建筑的结构转换层，不宜采用框支主、次梁方案。针对这一不利因素，我们采取了加强框支主梁的配筋构造措施，并在框支主梁的下部配筋区设置钢梁的措施。
4、在住宅部分开设角窗，削弱了剪力墙结构体系的整体性，对其抗震性能带来了不利影响，改变了剪力墙与框支梁之间的传力方式。针对这一不利因素，我们决定从受力计算和构造措施两方面予以加强处理。
3、计算结果分析
3.1、总体计算结果
1、计算软件：
采用中国建筑科学研究院的PKPM系列中的TAT（多层及高层建筑结构三维分析与设计软件），SATWE（多、高层建筑结构空间有限元分析与设计软件）两种不同程序分别进行对比计算，其总体计算结果接近。下面列出TAT、SATWE的计算结果。地震影响系数采用《建筑抗震设计规范》GBJ11-89中的数值：多遇地震0.16，罕遇地震0.9，阻尼比取0.05
2、设计参数：
地震烈度8度；场地土类别Ⅱ类；抗震等级框架、剪力墙均为一级；楼层自由度数：每个塔楼每层3个自由度（两个平动，一个扭转）；地震作用按侧刚分析模型考虑扭转耦连，用18个振型计算，固定端取在±0.000处。
3、结构基本周期：
SATWE结果：T1=1.3611T2=1.3455T3=1.2611
T4=1.1075T5=1.0510T6=1.0458
（仅列出前六个振型）
TAT结果：T1=1.5046T2=1.4899T3=1.3669
T4=1.2368T5=1.1506T6=1.0749
(仅列出前六个振型)
4、地震作用下的底层水平地震剪力系数：
SATWE结果：Qox/G=4.44%Qoy/G=4.35%
TAT结果：Qox/G=4.08%Qoy/G=4.08%
5、地震作用下按弹性方法计算的最大层间位移与层高比值：
SATWE结果：Ux/h=1/2262Uy/h=1/2187
TAT结果：Ux/h=1/1573Uy/h=1/1583
6、地震作用下按弹性方法计算的最大顶点位移与总高比值：
SATWE结果：Ux/H=1/3021Ux/H=1/2649
TAT结果：Ux/H=1/2428Ux/H=1/2373
7、结构振型曲线及时程分析的部分图形
3.2、计算结果分析
根据以上计算结果来看，两种计算结果接近。下面以SATWE程序为主进行分析：
1、自振周期在合理范围之内，结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.9，满足规范要求。
2、振型曲线光滑符合规律。
3、底层剪重比>3.2%,满足规范要求。
4、最大层间位移和顶点位移<1/1000，满足规范要求。从最大楼层位移曲线可以看出，五层以下较缓，而转换层以上较陡，说明底盘刚度比塔楼刚度小。
5、分析表明，时程分析的最大位移均不超过反应谱法计算的位移值，y向楼层剪力，X、Y向楼层弯矩均不超过反应谱法计算的楼层剪力及楼层弯矩，仅X向楼层剪力TAF-2波大于反应谱法，但三个波的平均值仍小于反映谱法楼层剪力。动力时程分析复核结果表明，不需要调整个楼层构件的内力和断面配筋。
3.3、局部计算及构造处理
1、框支梁：采用SATWE程序中的框支剪力墙有限元分析程序进行计算，并进行应力分析。同时，加强框支梁的配筋构造措施，为避免框支梁钢筋过密，在框支主梁的下部配筋区加设一根580mm高的钢梁。
2、角窗：整体计算时，角窗上部墙体按双悬臂梁进行计算。配筋设计时同时满足剪力墙连梁的要求。同时，加强角窗周围的暗柱及连梁的配筋，边墙剪力墙加墙垛，角窗部分楼板加斜筋。
3、钢骨柱的计算：首先，确定钢骨的截面形式，预定钢骨柱的钢骨含钢率，带入SATWE程序中进行整体计算，并根据计算结果调整含钢率。有关钢骨柱的构造及具体做法见下面的详细介绍。
4、钢骨混凝土结构设计前的准备工作
采用钢骨混凝土是解决超限问题的重大技术措施，也是本次设计的重要组成部分，在我省也是首次采用。在本次设计中，钢骨柱采用的是实腹式十字型钢，钢骨梁采用的是工字型钢。在钢骨混凝土结构设计中需要注意的几个问题如下：
4.1、钢骨的含钢率：
关于钢骨混凝土构件的最小和最大含钢率，目前没有统一的认识，但当钢骨含钢率小于2%时，可以采用钢筋混凝土构件，而没有必要采用钢骨混凝土构件。当钢骨含钢率太大时，钢骨与混凝土不能有效地共同工作，混凝土的作用不能完全发挥，且混凝土浇注施工有困难。因此，在冶金部行业标准《钢骨混凝土结构设计规程》YB9082-97中将钢骨含钢率定为2%~15%。一般说来，较为合理的含钢率为5%~8%。另在建设部行业标准《型钢混凝土组合结构技术规程》JGJ138-2001中定为4%~10%。在中广大厦钢骨混凝土柱的设计中，考虑到建设单位尽量节约钢材，节省资金的要求，经专家委员会认可，钢骨柱的含钢率确定为3.5%。
4.2、钢骨的宽厚比：
钢板的厚度不宜小于6mm，一般为翼缘板20mm以上，腹板16mm以上，但当钢板厚度大于36mm时，钢材的厚度方向的断面收缩率应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB5313中的Z15级的规定。这是因为厚度较大的钢板在轧制过程中存在各向异性，由于在焊缝附近常形成约束，焊接时容易引起层状撕裂，焊接质量不易保证。钢骨的宽厚比应满足规范的要求。
4.3、钢骨的混凝土保护层厚度：
根据规范规定，对钢骨柱，混凝土最小保护层厚度不宜小于120mm，对钢骨梁则不宜小于100mm。
4.4、要重视钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁在构造连接上的配合协调问题。
5、钢骨的制作与构造措施
5.1、钢骨的制作
钢骨的制作必须采用机械加工，并宜由钢结构制作厂家承担。型钢的切割、焊接、运输、吊装、探伤检验应符合现行国家标准《钢结构工程施工及验收规范》GB50205、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81、《钢结构工程质量检验评定标准》GB50221的规定，钢材、焊接材料、螺栓等应有质量证明书，质量应符合国家有关规范的规定。焊接前应将构件焊接面除油、除锈，焊工应持证上岗。施工中应确保施工现场型钢柱拼接和梁柱节点连接的焊接质量，型钢钢板的制孔，应采用工厂车床制孔，严禁现场用氧气切割开孔，在钢骨制作完成后，建设单位不可随意变更，以免引起孔位改变造成施工困难。
5.2、钢骨混凝土中设置抗剪拴钉的要求
钢骨混凝土与钢筋混凝土结构的显著区别之一是型钢与混凝土的粘结力远远小于钢筋与混凝土的粘结力。根据国内外的试验，大约只相当于光面钢筋粘结力的45%。因此，在钢筋混凝土结构中认为钢筋与混凝土是共同工作的，直至构件破坏。而在钢骨混凝土中，由于粘结滑移的存在，将影响到构件的破坏形态、计算假定、构件承载能力及刚度、裂缝。通常可用两种方法解决，一是在构件上另设剪切连接件(栓钉)，并按照计算确定其数量，即滑移面上的剪力全由剪切连接件承担，称为完全剪力连接。这样可以认为型钢与混凝土完全共同工作。另一种方法是在计算中考虑粘结滑移对承载力的影响，同时在型钢的一定部位：如（1）柱脚及柱脚向上一层范围内；（2）与框架梁连接的牛腿的上、下翼缘处；（3）结构过渡层范围内的钢骨翼缘处加设抗剪栓钉作为构造要求。构件中设置的栓钉应符合国家现行标准《园柱头焊钉》GB10433的规定，栓钉直径一般为Ø19,长度不宜小于4倍栓钉直径，间距不宜小于6倍栓钉直径，且不宜大于200mm。并采用特制的设钉枪进行焊接，焊接质量应满足规范要求。
5.3、钢骨的拼接
钢骨柱的长度应根据钢材的生产和运输长度限制及建筑物层高综合考虑，一般每三层为一根，其工地拼接接头宜设于框架梁顶面以上1~3m处。钢骨柱的工地拼接一般有三种形式：（1）全焊接连接；（2）全螺栓连接；（3）栓、焊混合连接。设计施工中多采用第三种形式，即钢骨柱翼缘采用全溶透的剖口对接焊缝连接，腹板采用摩擦型高强度螺栓连接。中广大厦设计中的钢骨工地拼接采用第三种形式。
5.4、钢骨柱的柱脚构造
1、钢骨柱的柱脚分为埋入式和非埋入式两种，在抗震区宜采用埋入式柱脚，柱脚钢骨的混凝土最小保护层厚度为：中间柱：不得小于180mm，边柱和角柱：不得小于250mm。
2、钢骨柱埋入式柱脚的埋入深度不应小于3倍型钢柱截面高度，在注脚部位和柱脚向上一层的范围内，钢骨柱翼缘外侧设置栓钉，栓钉直径不小于Ø19，间距不大于200mm,且栓钉至翼缘板边缘的距离大于50mm。
3、在中广大厦的钢骨设计中，由于建筑物嵌固端取在±0.000米处，为保证地下一层汽车库的使用功能，经多次反复研究、讨论，最终确定了底层框架梁水平、垂直加腋，钢骨伸入框架柱内长度为1.5m，下部与钢筋混凝土柱柱心钢筋焊接。在施工过程中，施工单位提出，钢骨注脚放在半层柱上施工有困难，施工质量无法保证。后经施工单位、设计单位、制作单位及建设单位多次研究，决定在钢骨柱柱脚底部另设格构式支架，将支架一延伸至地下一层底板（支架必须保证拉力传递），比上述方法容易施工，加快了施工进度。经实践证明在今后的设计中若遇到同类问题，宜将钢骨直接伸入地下一层，这样即满足了埋入式柱脚的埋深问题，又取消了底层梁加腋的施工工序、支架的制作安装工序，节省了时间，施工质量较易保证。
5.5、钢骨柱的节点构造
框架梁、柱节点核心区是结构受力的关键部位，设计时应保证传力明确，安全可靠，施工方便，节点核心区不允许有过大的变形。
在钢骨混凝土结构中，梁、柱节点包括以下几种形式：（1）钢骨混凝土梁—钢骨混凝土柱的连接；（2）钢梁—钢骨混凝土柱的连接；（3）钢筋混凝土梁—钢骨混凝土柱的连接。在中广大厦设计中我们遇到的是第三种情况。
规范规定，节点区钢骨部分的连接构造应与钢结构的节点连接相一致，在柱钢骨的钢牛腿翼缘水平位置处应设置加劲肋，其构造应便于混凝土浇灌，并保证混凝土密实。柱中钢骨和主筋的布置应为梁中主筋贯穿留出通道，梁中主筋不应穿过钢骨翼缘，也不得与柱中钢骨直接焊接，钢骨腹板部分设置钢筋贯穿孔时，截面缺损率不宜超过腹板面积的25%。
根据规范要求，在中广大厦钢骨设计中，我们采用的方法是：在钢筋混凝土梁与钢骨柱连接的梁端，设置一段工字型钢梁（牛腿），钢梁的高度由钢筋混凝土梁高决定，一般为钢筋混凝土梁高的0.7倍以上，钢筋混凝土梁内钢筋的一部分与钢牛腿焊接或搭接，钢牛腿的长度应满足梁内钢筋内力传递要求。因钢骨柱主筋穿过钢牛腿翼缘，钢牛腿强度有所削弱，因此梁内钢筋焊接或搭接长度应从牛腿根部起算。在实际施工中，由于钢牛腿长度较长，运输有困难，钢牛腿的长度均取满足梁内主筋焊接长度要求。在钢牛腿的上、下翼缘上设置栓钉，栓钉的直径为Ø19，间距200mm，从框架梁梁端至钢梁（牛腿）端部以外2倍梁高范围内为框架梁端箍筋加密区，梁内主筋保证有不少于1/3主筋面积穿过钢骨连续配置。
为方便钢骨的工厂化制作，钢骨混凝土结构与普通钢筋混凝土结构设计中不同且难度最大的是：
（1）需确定钢骨柱中每根钢筋的准确位置；
（2）根据钢骨这种型钢翼缘的宽度确定框架梁的宽度；
（3）确定框架梁中每根钢筋的位置；
（4）根据柱梁钢筋的位置确定钢骨穿孔的位置；
（5）钢骨中穿钢筋的孔径由钢筋直径确定，一般比钢筋直径大4~6mm；
（6）,钢骨中纵横两方向穿钢筋孔的位置至少应错开一个孔径。
5.6、钢骨的柱顶构造
根据规范规定，但结构下部采用钢骨混凝土柱、上部采用钢筋混凝土柱时，其间应设置过渡层。在本次设计中，过渡层设置在转换层中，柱顶加设一块25厚柱顶锚固板。但在实际施工过程中，转换大梁配筋较多，柱顶锚固板直接影响转换大梁钢筋的锚固，经多方研究，取消了柱顶锚固板，为转换大梁的顺利施工创造了条件。
6、经济比较
未采用钢骨混凝土柱前，框支柱截面尺寸为1300X1300mm,上部住宅为6~25层。采用钢骨混凝土柱后，框支柱截面尺寸为1100X1100mm,上部住宅为6~26层，框支柱截面面积减少了30%左右，住宅面积增加了1860平方米。
在整个建筑中，共使用型钢650吨，型钢的材料、制作、安装综合预算价约为6500元/吨，减去缩小柱截面及减少钢筋面积的费用后，增加费用257.63万元，柱截面缩小后商场部分增加使用面积115.2平方米，按20000元/平方米计算，增加收益230.4万元。增加住宅面积增加收益372万元（1860平方米，按2000元/平方米计算），变更后增加净收益352.77万元。
由此可以看出，采用钢骨混凝土结构既可满足设计要求，又能为建设单位增加经济效益，为在高层建筑设计中解决超限问题提供了可靠途经。是一种值得推广的良好的结构体系。
【关键词】框架桥，弯矩，剪力，变形
1.工程概况。此工程位于烟台市某地，根据市交通局规划和城市人行地道的交通流量，本设计采用单孔5m框架桥结构。施工时采用暗挖施工主通道，出入口和主通道净空2700mm另加装修层50mm，底板厚度为500mm，顶板厚度500mm，侧墙厚度500mm，出入口底板厚30cm。箱涵主体结构和洞门混凝土强度等级为C35，基础垫层混凝土强度等级为C15，支护结构锚喷混凝土为C20，防水保护层混凝土为C30，主要受力钢筋为HRB335.地基为粘土。主通道荷载等级为城-B级，出入口设计荷载3.5kN/m2.
2.恒载计算
2.1材料特性。根据《城市人行天桥和人行地道技术规范》本地道桥框架结构采用C35混凝土，材料特性依据《混凝土结构设计规范》（GB 50010--2002）：
2.2 桥跨自重。计算尺寸： 计算宽度 L=5.0m+0.50m=5.5m，计算高度 H=2.7m+0.05m+0.50m=3.25m
2.3 结构荷载
2.3.1板顶均布恒载
2.3.3混凝土收缩影响
根据《城市人行天桥和人行地道技术规范》规定，对于刚架结构，混凝土收缩的影响系假定用降低温度的方法来计算。对于整体灌注的钢筋混凝土结构，相当于降低温度15？莓，线膨胀系数？琢=0.00001，顶板收缩t′=（？琢·l·t）
＼3.活载计算3.1汽车活载标准值
3.2人群荷载标准值
4.截面弯矩检算
根据《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）规定，按照极限状态法进行框架结构截面检算，取框架单位宽度1m作为计算单元。分别取跨中，钢筋弯起点和端部进行计算。
计算参数：
式中：M --弯矩设计值；？琢1 --系数取1；fc --混凝土轴心抗压强度设计值； A？琢、AS′--受拉区、受压区纵向钢筋的截面积； b--矩形截面的宽度；h0 --截面有效高度； ？孜b--界限相对受压区高度； ？琢′--受压区钢筋合力点至截面受压边缘的距离。
对于边墙的截面计算，由于受力钢筋截面没有变化，所以取弯矩绝对值最大的截面进行计算，采用了与底板和顶板相同的计算原理，其中上侧钢筋指相对于左侧，下侧钢筋相对于右侧。经计算各截面均符合要求。
5.截面剪力检算
根据《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）规定，矩形截面受弯构件，其受剪截面满足条件。
参考文献：
[1]杨工勤，地道桥的设计与施工，[硕士学位论文]四川：西南交通大学2002
关键词∶设计内力变化，施工内力变化
中图分类号：S611文献标识码： A
前言：
因为钢筋混凝土材料适用于很广泛，并价格较低，所以它在建筑类是一种非常有用的材料。然而，传统的建筑结构设计和钢筋混凝土材料的研究很少注意到钢筋混凝土强度和时间的关系，尤其是作用在材料上的不同影响作用几乎是不予研究的。直到近几年来，在建筑施工中人们才逐步研究这个问题—关于钢筋混凝强度和时间内力相关性的研究。一般而言，依赖不同因素的钢筋混凝土内力不同。研究随时间而变的钢筋混凝土结构的内力是必要的。
钢筋混凝土内力
混凝土结构是具有很明显弹塑性性质的结构，及时在较低的应力情况下也有明显的弹塑性性质。在弹塑性里混凝土内力发生变化，在发生变化时要控制：荷载，截面等。在荷载增大，构件出现裂缝或者钢筋屈服，塑性性质更为明显。在目前，国内设计规范乃沿用按弹性方法计算结构内力，按弹塑性极限状态进行截面设计。
1、在设计方面内力变化如下：
设：两跨每跨6000mm,每跨个位：300x600,均布恒载：2.50kN/m，均布活载：2.50 kN/m2,梁容重：25.00kN/m,计算时考虑梁自重:考虑,恒载分项系数:1.20,活载分项系数：1.40 ,活载调整系数:1.00
移动荷载:移动荷载数目:1,机械1-集中力F(kN):100 100,机械1-间距(m):5机械荷载分项系数:1.000，参考《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）不考虑左右移动。
如图1-1：
内力图1-2
在上图可以分析得知，在集中荷载水平位移的变化，但是在变化条件下要满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ 3-2010）的要求，这是合理设计的必要条件之一，但是，不是充分条件。在一个还要考虑周期，地震力大小等等综合条件。在抗震设计时候，地震力的大小与刚度直接相关的，当地震力小时候，结构并不合理，因为刚度小，此时并不能认定结构合理，因为它的周期长、地震力小、并不安全，所以不满足。在此期间，内力影响很多结构的变化，所以结构设计也是很关键的，如若结构设计不是很完美的话，就会很重大的问题。
2，在施工方面内力变化
在能够降低钢筋混凝土的内力的变化有钢筋的几何尺寸，周边环境情况以及随时间而变的内力等。显而易见，钢筋混凝土内力的变化是的一个随机函数过程或者说是一系列材料和结构变量的相互作用。钢筋混凝土在空气中的碳化又被称之为中和反应。它是合成物与在空中的CO2等其他物质，钢筋混凝土中的碱性材料缓慢中和的过程。在空气中完全地碳化密实混凝土中的钢筋保护层需要花费几十年的时间，但是碳化非密实混凝土的只要几年。如果稀薄的碳化材料的含量比较高，则钢筋混凝土强度就会下降并且在碳化过程中结构的横截面也会加快缩小。碳化作用会造成碱度的降下和钢筋的腐蚀。钢筋腐蚀是钢筋表面中的铁不断地失去电子然后在溶于水，再在有氧的条件下与水发生反应。所以，消耗几倍时间大量的浸蚀材料。这样可以使产生钢筋混凝土保护层裂缝，并且沿着钢筋方向降低钢筋与混凝土之间的粘结力，从而造成钢筋混凝土结构承载能力的损失。这样会是腐蚀的时间可能会提前，并且腐蚀速度也可能大大地提高。当钢筋应力小于其屈服点时，其破坏速度是固定的。但是当钢筋应力超过屈服点时，破坏速度将提高几倍。所以在施工中要特别注意钢筋、保护层、小缝隙等。都会和空气中的氧等其他物质相结合，造成钢筋混凝土提前腐蚀，在腐蚀过程中就会产生钢筋混凝土内力变化。
3、 结论
对于混凝土内力变化的研究，内力与设计、施工等有关。在材料钢筋混凝土结构的特征，是非常重要的。因为结构材料可靠性的设计，是保障内力不发生很大的变化，但是随时间变化，实际内力也在变化这是应该被确定。 论文里针对，设计钢筋混凝土内力进行研究，对混凝土产生影响的因素有混凝土碳化，钢筋腐蚀进行研究。
参考文献：建筑结构荷载规范GB 50009-2012
高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3-2010
混凝土结构设计规范 GB50010-2010
【关键词】 钢筋砼结构；最小配筋率；受弯构件；带肋钢筋
现行的国家规范“砼结构设计规范”(GB50010-2002) 中把HRB400钢筋确定为钢筋砼结构的主导用筋。其后冶金企业研制开发的符合国情标准“钢筋砼用热轧带肋钢筋”(GB1499-1998) 的新型号筋。HRB500钢筋具有强度高、延性好、耐高低温、耐疲劳和可加工性能好的优点，符合砼结构对建筑用筋性能指标的主要内容要求。HRB500钢筋在建筑行业中己得到广泛使用，会促进其它相关建筑材料的发展提高，因此而带来可观的社会及经济效益，促进建筑业健康有序的发展具有重要意义。
钢筋砼梁的主筋纵向筋配筋率是保证安全使用影响承载力的主要因素，配筋率的变化不仅使梁的受弯承载力产生变化，而且会使梁的受力性能和破坏特征发生质的变化。当纵向主筋配筋率少到一定值后，梁的受力性能会产生大的变化，同无筋素砼梁没有什么差别。当这种梁一旦在受拉区的砼出现开裂，裂缝截面的拉力会很快超过屈服强度而进入强化阶段，造成整根梁发生撕裂，甚至使整个钢筋被拉断，这种破坏现象没有明显的预兆，属于脆性破坏。为了防止这种脆断的产生，钢筋砼结构设计规范明确规定：钢筋砼受弯构件的纵向受力主筋的配筋率不能低于某一限定值，该值即为受控钢筋的最小配筋率。HRB500钢筋作为一种新型的高强钢筋，已经在工程实践应用范围较广，必须合理确定其作为受拉钢筋的最小配筋率。在实践应用中探讨对HRB500钢筋作为受弯构件纵向主受拉的最小配筋率作浅要分析。
1最小配筋率确定的一般原则
钢筋砼受弯构件的最小配筋率是一个比较复杂的技术问题。试验和理论分析均表明，构件的最小配筋不仅与受力形态、表面尺寸及形式、材料强度有关，而且与受荷时间的长短、温度变化的大小、收缩及徐变的程度有关。目前世界一些国家对钢筋砼受弯构件的受拉钢筋最小配筋率的取值方法基本上有两种：即模型法和经验法。模型法是以截面受拉区砼开裂后，受拉钢筋由于配置过少而立即屈服进入强化阶段，此时的受拉钢筋配筋的最小配筋率。经验法是指直接给出最小配筋率的的取值，而没有受完整的受力模型作为取值准则，但其中也从不同角度考虑了一些因素对最小钢筋率取值的影响，所考虑的这些因素的影响规律与模型方案的趋势有一定的近似性。
而国内现行的《混凝土结构设计规范》对钢筋砼受弯构件的最小配筋率的确定原则是：截面开裂后，构件不会立即失效（裂而不断），即在最小配筋率的条件下，构件的抗弯承载力不低于同截面素混凝土构件的开裂弯矩，即：
MEY≤Mu ①
现以单筋矩形截面承受纯弯矩作用为例探讨钢筋砼受弯构件的纵向主受拉钢筋的最小配筋率问题。首先要计算钢筋砼梁的开裂弯矩。由于钢筋砼梁开裂时，钢筋的应力很低，因此计算钢筋砼梁开裂弯矩时，可以忽略钢筋的作用，即钢筋砼梁的开裂弯矩等于素砼的开裂弯矩。根据文献对素砼梁的开裂弯矩的推导计算，无筋素砼梁的开裂弯矩为：
MEY =0.256Fftbh2 ②
试中： ft-为混凝土轴心抗拉强度设计值。
根据钢筋砼梁的受力进行过程， 按照现行砼设计规范关于正截面承载力计算的基本假定“不考虑砼的抗拉强度”，假定钢筋砼梁达到极限承载力状态时的截面力臂为yho，其中y为内力臂长度系数，则钢筋砼梁的极限弯矩为:
MU = yhoòyAS
此时òy= fyAS =pmin bho Y=1
MU = ho fypmin bho③
将式②、式③ 带入式① 以后，求出：
pmin=0.256ft / fy[h/ho]2 ④
2国内不同时期砼结构设计规范对最小配筋率的规定
根据介绍对世界各有关国家砼结构设计规范，对钢筋砼受弯构件规定的最小配筋率进行了简单比较，见表1。为转化为国内材料强度后各有关国家砼结构设计规范，对钢筋砼受弯构件规定的最小配筋率表达式。 转贴于
表1不同国家对钢筋砼构件最小配筋率计算要求
我国的设计规范对于钢筋砼受弯构件，确定的最小配筋率的规定基本上是沿用前苏联20世纪五、六十年代的规定，数值明显偏低。随着我国国力的增强，结构设计的安全度增大以及结构耐久性设计概念的应用，钢材供应状况及水平的偏高，每次规范修订均适当提高了受力钢筋的最小配筋率，而且使其更为合理。a.在原《钢筋混凝土结构设计规范》TJ10-74中规定受弯构件最小配筋百分率:当砼强度标号为200号及以下时为0.1;当砼强度标号为250-400号时为0.15。b.在进行了修改后的《混凝土结构设计规范》GBJ10-1989中规定受弯构件最小配筋百分率:当砼强度等级为C35时为0.15；当砼强度等级为C40-C60时为0.2。c.在现行的《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中规定受弯构件最小配筋百分率为0.2和45 ft / fy中的较大值。
从国各内各个阶段设计规范对最小配筋率规定的变化可以看出:随着我国改革开放的进一步推进，国民经济收入稳步的提高，对结构安全度的要求逐渐提高，综合考虑各种因素，构件的最小配筋率均有提高，而且考虑了材料强度的影响，有利于促进高强材料在工程中的大量应用。
3HRB500钢筋砼受弯构件的最小配筋率的应用
根据我国现行的《钢筋砼用热扎带肋钢筋》GB1499-1998中规定:HRB 335的屈服强度为335 MPa，HRB 400的屈服强度为400 MPa，HRB 500的屈服强度为500 MPa。我国现行的《混凝土结构设计规范》规定：HRB 335的屈服强度设计值为300 MPa，HRB 400的屈服强度设计值为360 MPa，不同种类钢筋材料分项系数ys均为1.10，因此HRB500钢筋的屈服强度设计值应取为450MPa。根据资料介绍的试验结果并考虑到裂缝宽度的影响，对HRB500钢筋的屈服强度设计值建议为420MPa，材料分项系数ys为1.19。根据我国现行的《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中规定受弯构件最小配筋率百分率公式45 ft / fy，分别计算出各种钢筋的最小配筋率。详见表2。
表2钢筋混凝土受弯构件配筋率要求
根据表2可以看出，钢筋砼构件的最小配筋率的确定，不完全是技术问题，还反映了某一地区当时的经济建设发展水平，具有一定的社会性和政策性。因此，考虑将HRB 500钢筋砼受弯构件的最小配筋率百分率（%）为：当混凝土强度等级不大于C30时为0.15，当砼强度等级为C30以上时为0.2和45ft / fy 中的较大值为宜。根据上述浅要分析，国家推广应用HRB500钢筋不仅可以满足建筑行业科技飞速发展的需用，还具有明显的经济效益和社会效益。为了在工程实践中大力推广HRB500钢筋，考虑到我国实际国情，要采用HRB 500钢筋砼受弯构件的最小百分率（%）为：当砼强度等级不大于C30时为0.15，当砼强度等级为C30以上时为0.2和45ft / fy，中的较大值安全。
参考文献
1徐有邻等．混凝土结构设计规范理解与应用．中国建筑工业出版社， 2002
以往采用单一板书方法，学生感觉比较枯燥，而且教师在课堂上大量时间用来板书，影响课堂进度。使学生失去学习积极性，甚至失去学习兴趣。另外，很多图、表不能以板书形式表达出来，教授效果不理想。多媒体教学是现代化教学的一个重要手段。采用多媒体教学，使教师能够在课前做好准备，促进学生想象力的发挥。但是，如果一味在课堂上放映幻灯品，也会使学生视觉疲劳，而且像很多推导公式等内容如只用多媒体教学，也会使效果较差。在教学工程中，以多媒体为主，板书的讲解为辅，会起到很好的效果，增强学生记忆，加深印象。
二、密切联系技术性立法文件进行教学
为了指导结构设计的工作，各国都制定专门技术标准和设计规范，成为土木工程专业结构设计的技术性专业立法文件。在教学中，使学生很好地熟悉、掌握、运用规范等技术性立法文件，对各种构造要求必须予以足够重视。而科学是不断发展的，规范中所涉及到的许多计算方法和构造措施还不一定尽善尽美，因此，各国每隔一定时间都要将自己的技术性立法文件进行修订，使之更加完善。所以需要学生在运用规范学习过程中，也要善于发现问题。
三、加强实验和实践性教学
1.加强实验环节
本门课与实验密切相关，根据教学内容适当安排实验环节，使学生更直观清晰地观察实验现象，分析实验数据，培养学生科研动手能力。本门课可安排的实验环节有四个：第一，在讲授材料的力学性能时，钢筋受拉、混凝土受压的力学现象及指标可以使学生通过实验进行观察。由于钢筋的实验在学生学习材料力学时已经做过了，可以课堂复习一下，而混凝土棱柱体受压过程需要在实验室进行演示。第二，在学习受弯构件正截面承载力计算时，适筋梁受弯破坏过程需要在实验室呈现。在试验中，学生通过观察才会直观、清楚感受到适筋梁破坏的三阶段。第三，受弯构件斜截面承载力的计算中，由于公式中的系数是通过试验和经验获得的，可以在实验室进行一种荷载下的受弯破坏试验，安排学生观察实验现象、记录实验数据并进行分析，与课堂所学的公式进行对比。第四，在受压构件正截面承载力计算中，可以设置短柱和长柱的受压破坏试验，使学生进行对比分析。在实验中，学生根据实验现象进行观察，对数据进行分析整理，在巩固规范和课本知识的同时，也会不断发现问题，并不断探索创新。这样有助于培养和提高学生的科研能力，促进本学科的技术创新。
2.加强实践性环节
《混凝土结构原理》这门课程具有一定的实践性。一般在本课程结束后安排一周的课程设计，题目是钢筋混凝土楼板结构设计。在设计过程中，包括对板、次梁、主梁的截面初选、内力计算、配筋计算和结构施工图的绘制，使学生对前面学习的受弯构件正截面、斜截面承载力计算等内容进行加深和巩固，并且锻炼学生熟练查阅《建筑结构荷载规范》和《混凝土结构设计规范》的能力。一般此类课程设计是根据学生的实践能力单算成绩的。这样也大大调动学生参与实践的积极性和主动性。除了课程设计外，还应该在平时课程结束后布置一定课程作业，及时辅导和认真批改。例如设计偏心受压柱等，使学生能够及时消化和掌握所学知识。另外，毕业设计也是本门课的实践性教学环节。毕业设计中的结构设计计算是混凝土结构与其他专业课程的综合应用。对于我校土木工程本科毕业生，只有一部分能够进入设计院进行设计工作，而还有相当一部分要进入施工、监理等岗位。并且，书本学来终觉浅，到工程项目实地参观和考察才更加直观。所以，在本门课教学过程中，应该安排至少3次到现场的实地参观任务。例如，在课堂上讲到混凝土保护层的厚度的大小与作用，到实地才会直观了解在浇筑混凝土时如何操作才会确保保护层的厚度。还有，钢筋的现场连接、布置与排列等等，使学生联系课堂理论知识，进行对比。实地参观和考察更能激发学生的学习热情和学习兴趣。
四、鼓励学生参加科研活动
关键词：地下室，混凝土墙，裂缝，因素，预防措施
1 地下室混凝土墙裂缝的特点
1.1 横向裂缝少,绝大部分裂缝呈竖向,凡地下室墙长两端附近裂缝较少,墙长中部裂缝较多。
1.2 裂缝数量较多,宽度一般不大,超过0.3mm宽的裂缝很少见,大多数缝宽度≤0.2mm。
1.3 当地下室外部回土完毕后,裂缝会有少量的渗水或潮湿。
1.4 每条裂缝绝大部分呈竖向形,且很大部分与墙高成正比,两端慢慢变细而消失。
1.5 当温度突然变化很大,而混凝土又刚拆模在养护不到位的情况下,裂缝很容易出现。
1.6 随着时间裂缝 发展 ,数量增多,但缝宽加大不多,发展情况与混凝土是否暴露在大气中和暴露时间的长短有关。
2 造成裂缝的主要因素
2.1 设计原因,而设计原因中又有几种原因,不外乎桩基,配筋、地质等。一般高层柱,桩布置与上部荷载不对称时,容易形成沉降缝,或当地质情况不理想而没有采取适当措施或采取措施不适当时也会形成沉降缝,或当配筋按照构造布置而不按照《混凝土结构设计规定》(GBJ10-89)中所正确采取的伸缩缝距离时,裂缝也易出现。
2.2 施工中的原因,当施工过程中对墙体进行混凝土浇筑时,原材料中塌落度控制差,或采用过期的UEA微膨胀剂,施工中又任意加水,都会导致混凝土水缩形成裂缝。另外当过早拆模或气温骤然变化时,养护不到位,导致温差也是容易形成裂缝的原因之一。
2.3 地下室墙长期暴露的原因
这类薄而长的结构对温度、湿度变化较敏感,常因附加的温度收缩应力导致墙体开裂。同时还应注意,设计时地下室墙均按埋入土中或室内结构考虑,即伸缩缝最大间距为30m。实际施工中很难做到墙完成后立即回填土和完成顶板,因此实际工程应取最大伸缩缝间距20m。这也是地下室墙裂缝普遍的一个因素。
2.4 烂尾楼工程,这种薄而长的墙体相对比较对温度变化比较敏感,常因附加的温度应力导致墙体开裂。
2.5 使用不当,当投入使用后,装修装饰时随意在混凝土墙上开口凿洞,造成应力集中而导致墙体开裂。
3 预防地下室混凝土墙体开裂的几点建议:
3.1 设计方面
3.1.1要严格按照设计规范中所规定的伸缩缝间距设置伸缩缝,个别地区应根据气候温差可根据经验减小伸缩缝间距。论文参考网。
3.1.2对桩基础以及地质情况要进行仔细的研究,根据不同的情况制定准确、稳妥的处理方案,避免因地质与荷载所引起的不均匀沉降。
3.1.3按照《混凝土结构设计规范》(GBJ10-89),设置后浇带,以减小混凝土收缩应力。
3.1.4加强钢筋的配置,尤其是水平筋,水平筋保护层适当调小些,防裂钢筋的间距适当调小,尽可能采用小直径钢筋小间距布置的方法,同时要考虑温度收缩应力的变化而加强钢筋。
3.2 材料方面
3.2.1水泥宜用低水化热,铝酸三钙含量较低,细度不过细、矿渣含量不过多的水泥。
3.2.2砂石采用中粗砂,含泥量小,石子采用粒径较大的连续级配、级配良好、含泥量不超过1%的碎石或卵石。
3.2.3掺减水剂,从而减少混凝土用水量。
3.2.4掺入微膨剂,配置成补偿收缩混凝土,国内常用掺10%-15%的UEA或多或少10%左右的AEA。
3.2.5掺用适当的粉煤灰替代部分水泥,以降低水泥水化热的温升。
3.3 施工方面
严格控制施工过程中的施工质量,除控制混凝土制备和运输中的质量外,还要注意混凝土浇筑时防止离析,振捣是否密实,以免墙内因混凝土薄弱而产生裂缝。
冬季施工或气温低的地区不采用钢模板而采用木模,充分湿润,以利保湿和散热。拆模时间要严格控制,同时注意温差大时或天气严寒时注意使用覆盖物并及时养护。
3.4 材料方面
水泥:宜用低水化热、铝酸三钙含量较低、细度不过细,矿渣含量不过多的水泥。
砂、石:宜用中、粗砂,含泥量不大于2%;石子宜用粒径较大的连续级配、级配良好、含泥量不大于1%的碎石或卵石。
掺减水剂,以减少混凝土用水量。掺人微膨胀剂,配制成补偿收缩混凝土,国内常用掺10%-15%UEA或l0%左右的AEA。
掺用粉煤灰替代部分水泥,以降低水泥水化热温升。
4 常用的四种处理方法
4.1 表面涂抹法
常用材料有环氧树脂类、氰凝、聚氨酯类等。混凝土表面应坚实、清洁,有地表面根据材料要求还要求干燥。论文参考网。以涂抹环氧树脂类为例,重点是现清理要清理的混凝土表面,再用丙酮或酒精和二甲苯清洗,等干燥后用毛刷来回涂刷环氧浆液,每隔几分钟就刷一次,一直使涂抹的厚度达到1mm左右。根据国外的相关报道这种处理方法的环氧浆液渗入的深度最多可达80mm左右,对防止渗漏很有效果。
4.2 表面涂刷加玻璃丝布法
目前常用的有聚氨酯涂膜或环氧树脂胶料加玻璃丝巾。以前者为例,其施工步骤要点如下。将聚氨酯按甲乙组分和二甲苯按比1:1、5:2的重量配合比搅拌均匀后,涂抹在基层表面上,要求涂层厚度均匀,涂完第一遍后一般需要固化5h以上,基本不粘手时,再涂以后几层。一般涂到5层左右,总厚度大于1、5mm,如加玻璃丝布,一般加在2-3层间,处理时应注意玻璃丝布宜用非石蜡型,否则要做脱蜡处理。环氧树脂胶结料应经试配合格后方可使用。被处理表面要坚实、清洁、干燥均匀涂刷环氧打底料,凹陷不平处用腻子修补填平, 自然 固化后粘贴玻璃丝布1-3层。
4.3 充填法
使用风镐、钢钎或切割机将裂缝扩大,形成v形或梯形槽,清洗干净后分层压抹环氧砂浆或水泥砂浆、沥青油膏、高分子密封材料或各种成品堵漏剂等材料封闭裂缝。当修补的裂缝有结构强度要求时,宜用环氧砂浆填充。
4.4 灌浆法
灌浆材料常用的有环氧树脂类、甲基丙烯酸、丙凝、氰凝和水溶性聚氨酯等。其中环氧类材料来源广,施工较方便,建筑工程中应用较广;甲基丙烯酸甲酯粘度低,可灌性好,扩散能力强,不少工程用来修补缝宽大于0、05mm的裂缝,补强和防渗效果良好。环氧树脂浆液和甲基丙烯酸酯类浆液配方可 参考 《混凝土结构加固技术规范》(CECS25:90)。论文参考网。灌浆方法常用以下两类:一类是用低压灌入器具向裂缝中注入环氧树脂浆液,使裂缝封闭,修补后无明显的痕迹:另一类是压力灌浆,压力常用值为佳0、2-0、4Mpa。但在实际处理地下室混凝土裂缝时,两种方法同时使用效果更好更明显,这种类似的工程实例较多。
参考 文献
[1]《混凝土结构设计规范》GBJ10-89;
[2]《混凝土结构加固技术规范》CECS25:90. -
关键词：混凝土结构；教学探索；体会
作者简介：杨淑红（1969-），女，内蒙古呼伦贝尔人，呼伦贝尔学院，副教授；王建华（1966-），男，内蒙古呼伦贝尔人，呼伦贝尔学院，副教授。（内蒙古 呼伦贝尔 021008 ）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）08-0083-02
混凝土结构是土木工程专业的专业核心课。该课程涉及内容广，包含建筑力学、建筑制图、建筑构造、建筑材料、建筑施工、土力学地基基础、计算机辅助设计等多门学科的知识，有基本构件设计和房屋结构设计两大部分，知识面宽且实践性强。本课程的任务是使学生初步掌握混凝土基本构件的受力和破坏特征，掌握基本计算理论和方法，掌握传力路线，对一般房屋能进行结构选型和构件布置，在正确识读建筑结构施工图的基础上具备一定的结构设计能力，为今后从事开发、管理、设计、施工及监理等与建筑相关的工作打下必备基础。为提高教学质量，加强教学效果，笔者结合多年教学实践对该课程展开探讨，供同行交流参考。
一、结合课程特点，讲清混凝土结构课与力学的联系与区别
力学是混凝土结构的先修基础课，混凝土基本构件在性质上相当于“材料力学”，因而它与材料力学既有联系但又有所区别。材料力学主要研究单一、均质、连续、弹性材料的单纯构件的受力分析，而混凝土结构则是研究钢筋和混凝土这两种力学性质差别很大、复杂构件的受力分析。在裂缝出现以后，特别是临近破坏之前，其受力和变形状态与理想材料有显著不同。这导致学生刚入门时思维产生混乱、混淆。但二者又都是通过几何、物理和平衡关系来建立基本方程这一方法来解决问题的，只是混凝土构件要始终考虑两种材料组成及非均质、非连续、非弹性的特点。
材料力学、结构力学等课程侧重于构件的应力、内力和变形的计算，答案唯一。混凝土结构课程不仅要解决构件强度、变形的计算，更侧重于设计；不仅包括结构方案的确定、构件选型、材料选择、确定计算简图、荷载计算及配筋构造等，还要考虑安全、适用、经济、施工合理可行等因素，是一个综合性的问题，有多种解决的方案。
二、讲好设计原则，掌握结构的基本设计方法
“以概率理论为基础的极限状态设计法以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行设计”[1]是混凝土结构的基本设计原则。这部分内容多，关系复杂，信息量大。包括结构的功能要求、极限状态、极限状态方程、结构可靠度、目标可靠指标、安全等级、结构重要性系数、荷载效应组合的设计值、结构构件的抗力设计值，其中荷载效应组合的设计值又有多种组合，适用于不同的极限状态。荷载效应组合设计值与结构构件的抗力设计值的表达式涉及的参数非常多，初学者不易领会理顺。授课时将这部分内容制成教学挂图展示给学生，如图1所示。
其中：γ0 为结构的重要性系数；S为荷载效应组合的设计值，其函数为：S =S（γG，γQi，ψCi，ψqi，SGK，SQik，…）；R为结构构件的抗力设计值，其函数为R=R（fc，fs，αk，…）/γRd；C为结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值。
同时将图中内容归纳为“一个基本要求，两类极限状态，三种性质，多个分项系数”，这样使零散的概念条理化、系统化，宜于理解掌握。
三、构建整体的传力体系，指明设计思路
混凝土结构课的讲授要使学生一开始就建立总的框架结构，明确整体传力体系，这样才能目标明确、思路清晰、抓住构件、整合结构。
房屋结构中的屋（楼）盖（梁、板）是水平承重构件，主要承受直接作用在屋（楼）盖上的竖向荷载及本身自重。柱、墙是竖向承重构件，除承受由屋（楼）盖传来的作用及自重外，尚承受由风和地震所引起的水平作用（对于地震区房屋或高层建筑，水平作用往往是比较大的）。房屋所承受的全部竖向荷载、自重及水平作用等通过柱和墙作用到基础结构上，最后由基础传至地基。
在教学中以图2形式展示直观形象，实践证明教学效果良好。
四、遵循教学规律，加强与工程实践的结合
1.重视构造措施并在工程实践中加深理解
实际工程中的混凝土结构或构件通常受到多轴正应力、剪应力的复合作用，混凝土很少处于单向受力状态。对复合受力情况下的混凝土强度，由于其材料的复杂性，至今未有能同时圆满解释各种现象的强度理论。这导致混凝土结构的设计理论和计算方法至今仍建立在性能试验和工程实践的基础上，其计算公式有边界条件和使用范围；对于在计算中不易详细考虑而被忽略了的因素，往往会通过一定的构造措施加以补充完善。可以说：一个完整的结构设计应是可靠的计算依据、合理的构造措施相辅相成的。计算固然重要，但若缺少构造前提，计算将无法进行；反之，有了计算结果，还需要构造措施加以保证。
构造措施在混凝土结构课中所占比重很大，复杂抽象，单凭课堂教学很难取得良好的教学效果，因此除在思想上提高认识，将构造措施与结构计算并重外，安排多次认识实习并在实践中理解、领会、消化构造措施是切实可行的途径。
2.课程设计保持连贯性，与工程实践紧密结合
土木工程专业有房屋建筑学的课程设计、混凝土结构的课程设计、地基基础的课程设计、施工组织的课程设计、概预算的课程设计等等，它们往往自成体系、各自独立。片面强调本课程的理论和实践、互不衔接既不利于学生综合思考问题能力的培养也影响学生创造性的发挥。
在相互协调的基础上，把建筑、结构、地基基础、施工组织、概预算等各课程设计连贯起来，任务书合成一本，统一下达的教学方法可有效解决上述问题。教学中要注意设计题目应“拆得开、并得拢”，既有工业建筑又有民用建筑，让学生选择自己喜欢的对口方向，尽量做到一人一题，结合实践真题实做。
教学实践证明：通过相互连贯的课程设计既锻炼了学生综合驾驭问题的能力又可为毕业设计及通才加专才应用型人才的培养打下坚实基础。
五、注重连续性、过程性，课程考核方式多样化
考核是教学活动的一个重要环节。20世纪70年代，教育学家O·桑迪在总结前辈们各种理论和实践的基础上提出了现代人才评价的原理，其别强调将过去那种单纯在课程结束时进行考试的评测转化为与课程同时进行的合作性、过程性评价。[2]
在教学初始将课程要求、成绩标准、考核方式介绍给学生，使学生了解合作评价、过程评价的重要性，可激发学生的学习潜能与创新能力。如该课程采用的考核方式：两次笔试占50%（期中占20%、期末占30%），混凝土结构新材料、新工艺、新理论方面的研讨论文占10%，自主到施工现场、科研单位、设计所进行实践性学习的成果占20%，课堂参与占10%，小组讨论占10%。同时各部分的考核分散在课程的各个阶段，有时效性。这种考核方式会保证学生从始至终全神贯注参与教学的全过程，不会出现前松后紧、期末突击的不均衡现象。
六、紧跟时代要求，培养现代化、高素质的工程技术人员
1.增加课堂教学的信息量，构建大土木的混凝土结构
为解决原有的课程设置过于“专业”、学生知识面狭窄、部分课程内容重复、交叉的弊端，教育部明确了宽口径、大土木的培养目标。大土木下的混凝土结构的类型很多，涉及的领域很广，新材料、新技术层出不穷。内容上除基本的材料力学性能、设计原则、受弯（受扭、受拉、受压）构件承载力计算、构件的变形和裂缝宽度验算、预应力混凝土构件、梁板结构及单层工业厂房等内容外，在教学中增加了构件受冲切性能、灾害作用下的混凝土结构性能、新性能的混凝土结构（如：高性能混凝土结构、纤维增强混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构、钢—钢混凝土组合结构）、体外预应力混凝土等内容的介绍。同时把粘结与锚固列为独立章节，构建粘结应力滑移本构关系，着重掌握基本锚固长度、锚固长度、搭接长度的计算及一系列相关构造要求。
教学过程中结合实例注重新材料、先进施工方法的引入，利用多媒体等现代化的教学手段加大课堂的教学信息量，使学生视野开阔，毕业后适应的工作范围广泛，有后劲。
2. 紧密结合《规范》授课，为注册执业资格考试做好知识储备
执业资格考试是对建筑工程领域从业人员的资格认证考试，如全国注册结构工程师自1998年实行全国统一考试以来极大地提高了我国建筑结构设计人员的理论知识水平和业务能力，保证了我国建筑结构设计总体水平的稳步提升。考试中混凝土结构所占比重很大，因此在学生阶段就要打好基础，为注册执业资格考试做好知识储备。为此在教学中要优化课程内容，不仅注重知识点的试验研究、结论引入，更在教学中结合《规范》注重其边界条件，侧重知识点的实际应用，学会“学《规范》、套《规范》、《规范》与其他规范（如《高层建筑混凝土结构技术规程》、《建筑抗震设计规范》等）的交叉应用”的学习方法，为学生毕业后终身学习、专业发展、参加执业资格考试奠定基础。
七、结束语
目前混凝土仍是我国建房的主要材料，混凝土结构课程的改革与建设仍是一项长期、艰巨、系统的工程。不断提高教学质量，加强学生的综合素养，为社会培养宽口径、厚基础、强实践、有后劲的工程技术人员仍需不断探索努力。
参考文献：
[1] 中华人民共和国国家标准. 混凝土结构设计规范（GB50010-2010）[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[2] 韩峰. 美国评价学生的七项标准[N]. 中国科技报，2001-02-21.
关键词：方钢管混凝土柱；多层轻钢结构；优点；结构设计；技术难点
中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：
Abstract: this paper expounds the concrete filled square steel tubes structure system in light of the application of the steel structure housing situation and advantages, introduces the structure of the concrete-filled steel tube column party design analysis method and its future research prospect， and provides light steel structure housing or related design work for the staff technology reference.
Key words: square steel tube concrete column; Multi-layer light steel structure; Advantages; Structure design; Technical difficulties
0 概况
随着人类对住宅要求越来越高，建筑房屋的绝热、抗震及抗压性能越来越理想。这一切都源于人类对房屋质量的舒适感与安全感的追求，钢—混凝土组合的建筑结构就是人类追求建筑房屋舒适与安全的产物。钢—混凝土结构早在19世纪就已开始被人类所注意，并对其展开一系列的研究开发，其综合了钢材的韧性与混凝土材料的较好的抗压性能，更好地发挥了建筑材料的材质特点，而避免各自的缺点。
由于环保意识的不断加强及材料短缺越来越严重，国外很多国家如澳大利亚、日本、美国等，都在在积极研发和设计更多钢管混凝土结构的应用。而我国在近几年内也开始研究开发、设计与制造、施工安装轻钢结构，也取得了很大的成就，如首都博物馆新馆的设计与施工[1]。
1 方钢管混凝土柱结构体系的优点
1.1节约钢材，降低造价
一般情况下，由于方钢管混凝土加入钢结构，降低了建筑物的自重，相当于混凝土结构的一半，而基础荷载相对变小，经济效益明显提高，己成为公认的节材、经济、施工简捷的结构形式。
1.2抗震性能好
由于钢管的材料的存在，提高了整体结构的强度、塑性和韧性，因此在同样的震动条件下，其能更好地克服因超载而发生断裂现象，更好地适应动力荷载的压力，其良好的延展性在抗震性能方面表现得无可挑剔。
1.3防锈蚀和抗火性能优于钢柱
方钢管混凝土柱只是外表面需涂防锈漆，而钢柱全周边皆需防锈蚀，显然，可以大大节省防锈漆。且方钢管混凝土由于其管内设置有混凝土结构，可以吸收大量热量，因而耐火时间比钢柱更长。所用的防火涂料比钢柱更少，造价也比钢柱更低，性价比更高。
1.4抗扭、抗剪性能优越
方钢管混凝土柱的抗扭和抗剪性能都很好，延性大，强度高。建筑物的一些边柱和角柱，在地震作用下，将同时承受轴心压力、弯矩、扭矩和剪力作用。对于方钢管混凝土柱来说，在复杂应力作用下的承载力很高，并且其塑性和延性更好，安全而可靠[2]。
2 方钢管混凝土柱的结构设计
2.1主要计算依据
方钢管混凝土柱的机构设计过程应依据建筑设计单位提供的建筑设计方案、并参考有关的国家建筑设计规程、规范，如《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）等等[3]。
2.2轴向受力构件计算
2.2.1轴心受压构件的强度计算
根据钢管和混凝同工作的机制，参照我国建筑结构设计统一标准的规定，轴心受压构件的强度承载力设值的计算公式为：
Nu=α(fAs+fcAc)
上式中α是与钢管对混凝土的约束效应和混凝土徐变对承载力影响等因素有关的系数，前者对混凝土的强度有所提高，后者则相反。考虑到α的影响因素比较复杂，对轴心受压构件的强度承载力的提高有限，对于管壁较薄的构件更是如此，为方便使用，取α=1，即得到方钢管混凝土轴心受压构件的强度计算公式：
N≤Nu u= fAs+fcAc
2.2.2轴心受压构件的稳定计算
根据试验资料，方钢管混凝土轴心受压构件受力较接近于钢构件，因此采用钢结构类似的计算公式：
公式中的轴心受压稳定系数也近似地采用现行国家标准《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中的b曲线：
构件的长细比则按考虑钢管和管内混凝同工作后的影响
2.2.3轴心受拉构件的强度计算
由于混凝土的抗拉强度相对于钢管较小，在计算方钢管混凝土轴心受拉构件时可不计入混凝土的作用，只考虑方钢管抵抗所有拉力，由极限状态即可得到方钢竹混凝土的抗拉承载力计算公式：
N≤Asf
2.3弯、拉弯构件计算
其中包括a、弯矩作用在一个主平面内的方钢管混凝土压弯构件的强度计算；b、弯矩作用在一个主平面内的方钢管混凝土压弯构件的稳定计算；c、弯矩作用在一个主平面内的方钢管混凝土拉弯曲构件计算；d、弯矩作用在两个主平面内的双轴压弯方钢管混凝土构件的强度计算；e、弯矩作用在两个主平面内的双轴压弯方钢管混凝土构件的稳定计算。但由于论文章节的安排，在本文就不详细介绍。
2.4节点连接设计
梁-柱连接的性能是影响结构整体性能的关键，合理的连接节点应该有足够的强度和适当的刚度，即满足“强节点、弱杆件”原则。方钢管混凝土柱与H型钢梁的连接，按照连接处相对转动约束作用的大小，可以分为：柔性连接、半刚性连接和刚性连接三种。其中半刚性连接可减少施工现场的焊接工程量，且节点外观简捷、传力明确，钢柱制作与混凝土的浇筑质量不受影响，柱两侧梁高不等构造容易处理，避免了内隔板与外环板由于焊接残余应力影响，而在地震力的反复作用下节点处钢材易发生分层或脆性破坏的缺点。
3方钢管混凝土柱结构设计的研究方向
虽然钢管混凝土住宅具有较多的优势，但在实际中的应用时，还存在一些善待解决的难题。
3.1结构理论研究需进一步完善
对方钢管混凝土构件来说，目前对构件动力性能的研究还是基于试验结果，缺乏理论分析方法，不利于深入全面研究其动力特性，同时不利于对实用抗震设计方法的研究。
3.2设计理论需要进一步完善
目前国内的建筑规程虽然对圆钢管混凝土构件和方钢管混凝土构建的设计做了有关说明，但有些依据还不能非常准确地描述方钢管混凝土柱体构件的性能，相差误差还比较大，设计过程仅仅对混凝土和钢管部分进行简单的叠加，这样降低了该结构的优势。而采用研究理论进行计算时，公式却显得过于烦琐，还需要结合实际的实验数据进行大量简化。
3.3结构形式需要进一步完善
由于钢管混凝上构件的抗弯性能低于抗压性能，因此钢管混凝土框架抗侧力性能比较弱，仅采用框架结构一般不能满足抗震要求，需要增加抗侧力体系，一般为柱间支撑。但是柱间支撑的增加限制了建筑开窗的灵活性。因此，进行该类型住宅设计需要建筑和结构有机结合。
3.4节点的优化设计
梁柱刚接节点，需要传递弯矩。在现场施工时，如果仅对钢管进行节点拼接，由于略去混凝土部分的抗弯承载力，节点强度将低于构件强度，不符合“强节点，弱构件”的设计原则。而考虑节点处混凝土部分的作用，施工时不可避兔混凝土的二次浇注，不符合全装配式住宅施工要求。因此对于梁柱端头和节点均应另行设计，节点的优化设计和试验将成为设计工作中的重要部分。
3.5结构防火处理
虽然钢管混凝土具有较好的抗火灾性能，并且通过理论计算和工程实例验证。但目前的规程仍规定按照钢结构防火要求处理，防火处理将大量增加工程造价，该问题已成为钢管混凝土结构和轻钢结构在工程应用中的瓶预问题。
4 结束语
多层轻钢建筑中采用方钢管混凝土结构可大大增加其结构的承载力和可靠度，提高建筑品位，缩短施工工期，提高了住宅的抗震性能，节省了建筑过程的有关材料费用，具有非常好的经济效益和社会效益。对于目前木材、矿产资源缺乏的国情来说，方钢管混凝土柱体构建是相当具有发展潜力结构形式。但是，由于国内建设设计人员对方钢管混凝土构件的各种性能的研究分析工作才处于比较初级的阶段，在其结构布置、设计方法、施工措施等方面的技术还需要进一步提高。
参考文献
[1] 徐祖元. 首都博物馆新馆钢结构工程施工技术 [J]. 建筑技术，2006，（09）
[2] 宋国涛,高日，刘智敏等. 一种新型钢-混凝土组合桁架的特点及应用 [J]. 建筑技术开发，2005，（03）
关键词：钢筋混凝土矩形水池，计算模型构造
引言：钢筋混凝土矩形水池作为工程中常见的构筑物，已经被广泛的应用于污水处理厂，化工厂等工业建筑内，因此研究其受力性能以应用于工程设计显得尤为重要。论文写作，计算模型构造。钢筋混凝土水池结构主要由顶板、池壁、支柱、壁板等组成。论文写作，计算模型构造。本文对矩形水池设计中常见的几个问题进行探讨，希望能对工程设计人员设计出可靠而经济的钢筋混凝土水池结构有一定的帮助。
1 设计水位的确定
水池这类占地面积大且内部空旷的构筑物，抗浮稳定的设计计算，显的尤为重要。由于水池上浮所造成的经济损失和弥补费用是相当可观的，《给水排水工程钢筋混凝土水池设计规程》CECS138:2002和《石油化工钢筋混凝土水池结构设计规范》SH/T3132-2002中对水池的整体抗浮稳定安全系数取为1.05，根据相关规范的规定一般设计均取用水文资料的最高地下水位。在50年设计基准期内，一般水工构筑物地下水可变荷载作用的取用按照《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001的原则确定，而不考虑旱遇洪水的偶然作用。但我们在实际的工程中，很多工程地质勘查报告所提到的地下水位并不是从地方水文资料分析得到的，在勘查报告中反映出来的数据往往是勘测期间的数据。如果勘测期间正好处于旱季或者枯水期，那得到的水文仅反映勘测期间的地下水位情况，所提供的地下水位标高将难以被设计取用, 或导致结构计算偏不安全。对于此类不合格的勘查报告，结构设计人员需要与详勘单位沟通，以得到比较权威的水文数据用于工程设计。
2 缝的设置
《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程(CECS138：2002)7.1.3条规定：伸缩缝的间距，根据水池的结构类别、地基类别和水池的工作条件等划分，一般为20~30米，同时还要根据上游工艺专业的条件的布置做适当调整。缝宽一般为30mm，在实际的工程中，同一剖面上连同基础或底板断开，通常沉降缝、伸缩缝、抗震缝三缝合一。但是在近来所做的工程中，上游专业所要求的水池长度已大大的超过了规范间距, 另一方面随着建筑材料和施工方法的改进, 又为超长水池不设缝或少设缝提供了技术上的支持。设计人员在具体设计时应根据地基、气温等工程情况,考虑是否设缝及相应的施工方法,认真进行计算并采取适当设计措施。论文写作，计算模型构造。对于不能一次完成浇筑的水池底板、壁板，在施工中需留有施工缝，施工缝应设在池壁上，在选择施工缝位置时，应符合温度应力计算所选择的位置，钢筋在施工缝处贯通不断，且施工缝应设置在构件受力较小的部位，在施工过程中要尽量缩短施工缝上、下两段混凝土的浇筑间隙时间。因在施工缝处先后两期分期浇筑的混凝土间的结合要比一次浇筑的混凝土要差，故在施工缝处需加设企口、在断面处采取埋设止水带或者外贴式止水带和表面设槽口嵌入封缝料等措施。
3 裂缝的控制
根据规范的要求，对于水池结构，根据水池盛水性质(清水、污水)及其使用功能，最大的裂缝宽度一般控制在0.2mm或者0.25mm。在水池设计中对结构强度、裂缝开展宽度、抗裂度等计算和相关的构造措施,一般均能对裂缝宽度得以控制,但是由于温度、变形以及不均匀沉降所引起的开裂, 在工程中却常常遇到。在设计过程中，对温度、混凝土收缩变形等影响因素的欠考虑，导致了裂缝的开展。对于由混凝土收缩和温度差所造成的裂缝, 设计人员应充分考虑到施工中的不利影响。一般来说, 混凝土收缩越大, 裂缝的数量及宽度也越大；温度越高越易开裂, 裂缝的数量及宽度也越大。因此设计人员需要掌握混凝土配比及其用料的品种规格和级配，在设计文件中最好能予以体现，同时需要对混凝土的灌注和养护提出相应的设计要求。增大配筋率或减小钢筋直径能增加混凝土的极限拉伸,在结构设计时,在节点应力集中处或大体积混凝土中沿截面均匀配置细、密的构造钢筋或钢筋网片,可提高构件的抗裂能力。采用合理的结构布置和围护措施，在水池内外表面抹防水砂浆面层，以减小温湿度对结构的影响，并加强整体刚度及保温防寒。
4 水池底板计算模型的选择
第一种计算模型为在地基反力的作用下，池底视作简支在池壁上，池壁间距对池底反力分布有影响。论文写作，计算模型构造。当池壁间距较小时，两相邻的池壁刚性角重叠，变形和反力不均匀分布可以忽略，而当池壁间距增大，这样的不均匀分布愈加明显。前者的计算可以采用静力平衡的方法或者考虑池底与地基相互作用的内力分析来计算水池底板的内力，考虑地基反力是按照线性分布的，只要求满足静力平衡的条件，忽略变形协调条件，对于池壁间距较小，容积较小的情况，这样的假定是合适的;第二种计算模型为假设把地基模拟为刚性底座上的一系列弹簧, 当地基表面某一点受压时,仅在此点处产生局部沉陷,这种假设称为文克尔假设,文克尔地基模式是目前较为实用的水池-地基共同作用的主要模拟方法之一，其假定地基单位面积上所受的压力p与地基竖向位移y成正比，这种模型主要是以模拟天然地基土在荷载作用下实际应力-应变关系从而得到比较准确地解决变形协调关系，得到接近于实际的反力分布和变形规律。按文克尔假设计算地基梁时, 可以考虑底板梁本身的实际弹性变形,消除了反力直线分布假设时的缺陷,但其本身的缺点是没有反映地基的变形连续性,当地基表面在某一点承受压力时,不仅该点局部产生沉陷, 在其临近区域也会产生沉陷,由于没有考虑地基的连续性,文克尔假设仍没有全面反映地基梁的实际受力情况；第三种计算模型是假设把地基看做是一个均质、连续、弹性的半无限体，既反映了地基的连续整体性，又从几何、物理上对地基进行了简化，将弹性力学中有关半无限体的概念引入水池底板的计算中。这种方法适合电算。能更好的模拟地基与水池底板的协同变形。以上所述的三种计算方法仅针对浅基础水池。设计人员在设计水池底板时应酌情选择计算模式，而不是简单选择第一种线性假定，导致计算结果与实际情况悬殊较大。
5 关于水池的构造
5.1池壁和底板的钢筋宜选用小直径的钢筋和较密的间距，其目的是更好的满足裂缝宽度的要求。论文写作，计算模型构造。但为了方便施工，钢筋的间距不宜小于100mm。论文写作，计算模型构造。
5.2因池壁和池壁，池壁和底板之间是采用的刚性连接，为了避免在此处形成应力集中，抵抗角隅弯矩，增强连接处的抗裂性，在连接处宜设加腋角，加腋角内需配10@200的加腋钢筋，并锚入两侧混凝土内。
5.3注意与水池相连的管道应做成柔性连接，在水池的池壁上留有套管，套管与接入管道间的空隙内填入柔性材料。必要的时候还可以做成U型管道连接，以保证水池的正常沉降不会导致管道的破损。
5.4注意宜在水池的四周设置散水，以防雨水等的渗入地下导致地基的不均匀沉降。
结语：
在水池的设计中，只有拥有完备而准确的设计条件，选择正确的结构型式，建立合理的符合实际情况的结构模型，采取合理的构造措施，才能做出经济可靠的设计。
参考文献
[1]《给水排水工程结构设计手册》编委会.给水排水结构设计手册(第二版)北京：(第二版)[M].中国建筑工业出版社.
[2]国家标准混凝土结构设计规范.GB50010-2002.
[3]国家标准给水排水工程构筑物结构设计规范.
GB50069-2002.
关键词：高层建筑；结构设计；经济性
Abstract: in the energy conservation of the building has become the consensus today, in the high-rise building design how to control the economy of the structure, reduce the cost, by the industry more general attention and attention. The author's own practice experience, from the structure form selection, building height, the shear wall structure design, basic structure design, shape optimization, reduce weight, rational choice materials, etc., presents in detail in designing high-rise buildings how to control the structure of the economy, have certain reference value.
Keywords: high building; Structure design; economy
中图分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：
建筑结构设计是工程建设计划的具体化。在高层建筑不断涌现，建筑节能已成为社会共识的今天，在高层建筑设计中如何控制结构的经济性，降低成本，越来越受到业界的普遍关注和重视。而所谓建筑结构的经济性，笔者以为，应以其综合经济效益为依据，除合理控制造价外，还应该从建筑有效使用面积、建筑布置灵活性等方面进行全面、系统的分析。下面结合笔者实践经验，谈谈个人的看法，以供同行借鉴参考。
1建筑结构设计经济性的现实意义
设计阶段是工程建设全过程中投资控制的重点。据对工程项目投资规律研究发现，越是前期，投资控制越重要；越是后期，投资控制影响作用越小。国内外研究的普遍结论是，设计阶段对项目投资影响为75%～95%，施工阶段为5%～25%。因此，建筑工程投资控制的重点在于设计阶段。另据统计，在满足同样功能的条件下技术经济、合理的结构设计，可降低工程造价5%～10%，甚至可达10%～30%。而结构造价在一般建筑物中占50%甚至更多，因此结构设计对于建筑物经济性影响甚大，强调结构设计的经济性意义深远。
2建筑结构设计经济性的目标
在建筑结构设计如何更为合理、经济方面，国内外学者已进行过很多的研究工作，但截至目前，仍然没有一个满足各种结构设计规范条件、符合设计人员习惯、尽可能接近经济合理、能够适用于高层建筑结构设计的成熟的数学模型。本人认为，建筑结构设计经济性的目标，应是在满足建筑结构长远效益的前提下，尽量减少建筑结构的近期投资并提高建筑结构的可靠度和合理性。在现实中，我们设计者可以此为目标来设计，让设计尽可能地接近以上要求，从而达到保证质量的前提下的结构合理、降低造价、节约投资的设计目标。
3高层建筑设计中控制结构经济性的思考
3.1重视结构形式的选择
选择合理的结构形式，不仅能够满足建筑造型及使用功能的要求，还能达到受力的合理完善及造价的经济。在高层钢筋混凝土结构的住宅结构设计时，由于高层建筑设计中关键是控制水平荷载作用下结构的侧移，因此，抗侧力结构体系也就成为结构工程师选优的重要目标。按抗侧力结构体系的不同，高层住宅常用的钢筋混凝土结构体系有框架结构、框架剪力墙结构、短肢剪力墙结构、大开间剪力墙结构等。每一种结构形式的经济性都有所差别，且都有其相应的适应性、抗震性能。因此，设计人员在高层建筑结构体系的优化选择过程中，要根据建筑物使用功能的要求、建筑高度的不同、施工地带的地理环境、投资数额等因素，按照经济、合理、安全、可靠的设计原则，保证结构整体具有良好的抗震性能、足够的承载力和刚度的前提下，选择最合适的结构体系。
3.2重视建筑物的经济高度
在高层建筑中，建筑层数的增多，水平荷载也成为结构设计的控制因索。而水平荷载对结构产生的倾震力矩，以及由此引起的竖向构件产生的轴力与建筑物高度的平方成正比。此外，作为水平荷载的风载和地震作用，其数值也随着结构动力特性的不同，变化较大，因此对高层建筑结构的造价影响较大。据相关资料分析：1)建筑物造价与高度呈二次方关系，建筑物高度增加，造价亦增加；2)随着层数增多，竖直荷载对造价影响不大，因此如能降低层高，则能在造价增加不多的情况下获得更多的使用面积；3)高层建筑结构的侧移有时也对造价构成影响，随着高度增加，侧向变形迅速增大，其与建筑物高度的四次方成正比，与构件刚度成反比，为使建筑结构在正常使用状态下具有足够的刚度．避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性要求，同时考虑经济因素的影响，《高层建筑混凝土结构技术规程》中给出了各种结构体系的混凝土高层建筑最大适用高度，在设计中必须重视；4)建筑物层高对工程总造价也有影响，如高层建筑，基础设计荷载因层高的加大会显著增加，与此同时，采暖、空调、卫生、电气、垂直管道的长度及管径、垂直构件的抹灰装饰量、墙体脚手架及垂直构件模板的数量也会相应增加。反之，建筑如考虑保温隔热的需要，层高的降低则更有利于满足节能的要求。
3.3重视剪力墙结构设计
剪力墙结构体系因具有整体性好、布置灵活、刚度大、侧向变形小、抗风与抗震性能好等特点在高层建筑特别是住宅建筑中被大量采用，因此，在设计中如何控制好该结构体系工程费用较高的缺点，降低高层建筑剪力墙结构的造价和材料消耗量，尤为重要。笔者建议如下：1）做好结构平面布置。首先，结构布置应注意考虑能削弱地震反应、平面刚度力求对称、竖向力求等强，合理确定其抗侧刚度中心位置，使水平合力点通过或靠近中心，避免产生扭转影响。其次，避免采用复杂结构，以免增大设计工作量，给施工造成困难，增大投资；2）合理选择剪力墙结构形式。根据建筑物高度的不同，合理选择高层建筑剪力墙结构形式，并通过控制结构水平位移和底部剪力系数这两个因素来满足设计要求，以降低工程造价。如，层数较少(如20层以下)的高层住宅，采用传统的现浇剪力墙结构时，各墙肢轴压比计算值往往较小，墙体配筋为构造配筋，墙体承载能力没有得到充分发挥，工程费用偏高，若适当的采用短肢剪力墙结构，则可节省工程费用5%～10%；3）尽量减小剪力墙厚度。对于剪力墙结构，剪力墙的厚度取值不仅显著影响结构的自重、结构质量大小，还直接影响到工程造价。若剪力墙厚度增加，虽然结构抗侧力的能力提高，同时结构所承受的地震力也加大，二者不一定成正比。因此，在设计中要注意合理地尽量减小剪力墙厚度；4）严格控制剪力墙配筋率。根据GB50010―2010《混凝土结构设计规范》，在一、二、三级抗震等级的剪力墙中，竖向和水平分布钢筋的最小配筋率均不应小于0.25%；部分框支剪力墙结构的剪力墙底部加强部位的竖向和水平分布钢筋配筋率不应小于0.3%，这在高层或者较长的剪力墙结构中应该是合理的，但对于低矮、短小的剪力墙，笔者建议其水平筋的配筋率应适当减小；墙的竖向最小配筋率应该包括边缘构件中的钢筋，同时应注意防止竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度，对抗震不利。
3.4重视基础结构设计
基础工程的投资约占工程总投资的20%～30%，基础设计的重要性可见一斑。一般高层、小高层建筑考虑基础埋深的要求1/18建筑物高度，通常设置地下室采用桩筏基础。因此，如何对桩进行合理选型，将对整个地下室设计的经济性影响极大。例如某一工程，上部十八层带一地下室，根据勘察报告，采用Φ400预应力管桩，可选桩长有桩长25m，单桩承载力特征值Ra=900kN，桩长34m，单桩承载力特征值Ra=1300kN。采用25m桩需要290根，采用34m桩需要200根。从桩本身比较两种方案，总的桩延米数量相当，但采用25m桩为满樘布置，筏板厚需1200mm，而采用34m桩为墙下布置，筏板可减至900mm，经济性明显。因此，笔者认为基础选型应作方案比较，才能选定经济合理的方案。而对于筏板厚度的取值，则应考虑桩冲切，角桩冲切，墙冲切及板配筋等多方面的因素。另外，筏板长度的设置也要注意，由于考虑地下室的使用合理性，常规采用设置后浇带来解决底板超长引起的收缩及温度裂缝，后浇带的作用是明显的，但也给施工带来不少麻烦，甚至由于处理不当而引起后浇带漏水及裂缝。而有些高层，长宽均达100m以上，中间就设置几条后浇带，也没有其他措施，笔者认为是不妥当的，设计中必须注意。
3.5重视建筑形式的优化
建筑平面及竖向形式的优化比尺寸优化更有意义。首先，建筑物平面形式越简单，用钢量就少。每层面积相同或相近，则外墙长度越大的建筑其用钢量就越大，平面形式是否规则不仅决定了用钢量的多少，而且可以衡量结构抗震性能的优劣。其次，建筑物竖向体型规则和均匀，刚度没有突变，抗侧刚度从上而下均匀变化，其受力均匀，用钢量就小，反之则大。因此，在高层建筑的一个独立结构单元内，宜使结构平面布置简单、规则，刚度和承载力分布均匀，平面长度不宜过长，突出部分长度不宜过大。高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收，结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的结构。因此笔者认为，结构设计人员一定要注重概念设计，在满足美观、适用的前提下，尽可能使建筑结构的平面布置和竖向布置简单、规则和均匀。那么结构体系就会具有更合理的刚度和承载力分布，从而避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中。只有这样，到初步设计和施工图设计阶段过程中对截面尺寸的优化才会有实质性的意义。
3.6 减轻高层房屋建筑自重
高层建筑减轻自重比多层建筑意义更大。我们从地基承载力或桩基承载力考虑，如果在同样地基或桩基的情况下，减轻房屋自重可直接减少混凝土用量，同时减小垂直荷载和水平地震力，进一步减小结构内力，改善经济指标，特别是基础和转换层的混凝土和钢材用量。
3.7 合理选用建筑材料
材料选择不同，工程直接费不同，总造价不同。设计阶段合理选择建筑材料，控制材料单价或工程量，是控制工程造价的有效途径。筑材料选用应尽量选用高强度的建筑材料，如钢材宜优先选用三级钢。HPB300、HRB335和HRB400，这三种钢材的价格比较接近，但它们的抗拉强度值是270:300:360=1:1.11:1.33，可见采用高强钢筋的性价比高。混凝土宜用C30以上标号的混凝土，因为目前的施工工艺和技术已可使混凝土达到C80，运用高强度混凝土可以减小结构截面和减轻结构自重。填充墙材料宜采用轻质墙体，如纸面石膏板、水泥纤维板、加气混凝土等，以上材料既可增加室内的使用面积，也能减轻结构自重，减小地震作用，进而减少结构主要受力构件的配筋量和混凝土用量。
总之，结构的造价在建筑工程中占比例较大，重视结构设计中的经济性理念，通过结构的优化设计实现建筑作品的最大经济价值，不仅是评判建筑设计作品优劣的重要尺度，也是能否促进国民经济合理发展的关键环节。目前在我国的工程设计领域中，部分设计人员因忙于应付大量的具体工作，往往不够重视结构经济性问题，导致同一工程不同的人设计其土建造价可能差别很大，造成不必要的浪费，这对于经济实力并不发达、尚处于第三世界发展中国家的中国而言，是一个急待解决的问题，因此，作为一名设计人员，我们必须严守“经济、适用、合理”的原则，精心设计，力求在达到建筑建设要求的基础上，尽可能地利用有限的资源获得最大的效益，实现降低工程造价取得最佳经济效果的目的。
参考文献：
【1】项兵，马可.浅谈高层建筑的结构设计与建筑成本的控制【J】.科技创新导报，2008（18）：88.
【2】董良凤.浅谈高层建筑混凝土结构的优化设计【J】.福建建筑，2010（1）：52-53，36.
关键词：高层建筑，建筑结构，抗震设计
地震是一种随机振动,所以建筑结构设计人员为防止、减少地震给建筑造成的危害, 就需要分析研究建筑抗震问题不断总结工程经验,妥善处理这一工程问题。
一、实行建筑抗震设计规范，总结工程经验妥善处理工程问题：
（一）选择有利的抗震场地
地震造成建筑物的破坏, 除地震动直接引起的结构破坏外,场地条件也是一个重要的原因。地震引起的地表错动与地裂,地基土的小均匀沉陷, 滑坡和粉、砂土液化等。科技论文。因此,应选择对建筑抗震有利的地段, 应避开对抗震不利地段。当无法避开时, 应采取适当的抗震加强措施,应根据抗震设防类别、地基液化等级,分别采取加强地基和上部结构整体性和刚度、部分消除或全部消除地基液化沉陷的措施; 当地基主要受力层范围内存在软弱粘性土层、新近填土和严重不均匀土层时,应估计地震时地基不均匀沉降或其他不利影响, 采用桩基、地基加固和加强基础和上部结构的处理措施; 对于地震时可能导致滑移或地裂的场地,应采取相应的地基稳定措施。
（二）优化的平面和立面布置
关于建筑结构设计的平面与立体结构, 我们根据认为有以下几个方面可以参考:
1、结构的简单性。结构简单是指结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径。只有结构简单,才能够对结构的计算模型、内力与位移分析, 限制薄弱部位的出现易于把握,因而对结构抗震性能的估计也比较可靠。
2、结构的刚度和抗震能力。水平地震作用是双向的,结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用。通常, 可使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力, 结构的抗震能力则是结构强度及延性的综合反映。结构刚度的选择既要减少地震作用效应又要注意控制结构变形的增大, 过大的变形会产生重力二阶效应, 导致结构破坏、失稳。论文参考网。
3、结构的整体性。在高层建筑结构中,楼盖对于结构的整体性起到非常重要的作用,楼盖相当于水平隔板,它不仅聚集和传递惯性力到各个竖向抗侧力子结构, 而且要求这些子结构能协同承受地震作用, 特别是当竖向抗侧力子结构布置不均匀或布置复杂或抗侧力子结构水平变形特征不同时, 整个结构就要依靠楼盖使抗侧力子结构能协同工作。
（三）设置多道设防的抗震结构体系
多道抗震防线, 是指在一个抗震结构体系中, 一部分延性好的构件在地震作用下, 首先达到屈服, 充分发挥其吸收和耗散地震能量的作用, 即担负起第一道抗震防线的作用, 其他构件则在第一道抗震防线屈服后才依次屈服,从而形成第二、第三或更多道抗震防线, 这样的结构体系对保证结构的抗震安全性是非常有效的。同时底框建筑底层高度不宜太高, 应控制在4.5m 以下。高度加大, 底层刚度减小, 重心提高, 使框架柱的长细比增大, 更容易产生失稳现象。论文参考网。而且由于高度较大,很多建筑房间被业主一层改成了两层, 造成了较大的安全隐患。科技论文。宜具有合理的刚度和强度分布, 避免因局部削弱或突变形成薄弱部位.产生过大的应力集中或塑性变形集中;可能出现的薄弱部位, 应采取措施提高抗震能力。
（四）保证结构的延性抗震能力
合理选择了建筑结构后, 就需要通过抗震措施来保证结构确实具有所需的延性抗震能力,从而保证结构在中震、大震下实现抗震设防目标, 系统的抗震措施包括以下几个方面内容。强柱弱梁: 人为增大柱相对于梁的抗弯能力,使钢筋混凝土框架在大震下,梁端塑性铰出现较早,在达到最大非线性位移时塑性转动较大; 而柱端塑性铰出现较晚, 在达到最大非线性位移时塑性转动较小,甚至根本不出现塑性铰。从而保证框架具有一个较为稳定的塑性耗能机构和较大的塑性耗能能力。强剪弱弯: 剪切破坏基本上没有延性, 一旦某部位发生剪切破坏, 该部位就将彻底退出结构抗震能力, 对于柱端的剪切破坏还可能导致结构的局部或整体倒塌。因此可以人为增大柱端、梁端、节点的组合剪力值, 使结构能在大震下的交替非弹性变形中其任何构件都不会先发生剪切破坏。
（五）合理的建筑结构参数设计计算分析
对于复杂结构进行多遇地震作用下的内力和变形分析时, 应采用不少于两个不同的力学模型,目前主要有两种计算理论: 剪摩理论和主拉应力理论, 它们有各自的适用范围:砖砌体一般采用主拉应力理论,而砌块结构可采用剪摩理论。对计算机的计算结果, 应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。结构计算控制的主要计算结果有结构的自振周期、位移、平动及扭转系数、层间刚度比、剪重比、有效质量系数等。另外, 地下室水平位移嵌固位置,转换层刚度是否满足要求等, 都要求有层刚度作为依据。复杂高层建筑抗震计算时,宜考虑平扭耦联计算结构的扭转效应, 振型数不应小于15,对多塔结构的振型数不应小手塔楼数的9 倍, 且计算振型数应使振型参与质量不小于总质量的90%。总之, 高层结构计算很难一次完成,应根据试算结果, 按上述要求多次调整,才能得到较为合理的计算结果,以保证建筑物的安全。
二、高层建筑抗震设计中经常出现的问题
（一）部分建筑物高度过高
按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。在这个高度，抗震能力还是比较稳妥的，但是目前不少高层建筑超过了高度限制。在震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性会发生很大的变化，建筑物的抗震能力下降，很多影响因素也发生变化，结构设计和工程预算的相应参数需要重新选取。
（二）地基的选取不合理
由于城市人口的增多和相对空间的缩小，不少建筑商忽略了这一问题，哪里商业空间大就在哪里建。高层建筑应选择位于开阔平坦地带的坚硬土场地或密实均匀中硬土场地，远离河岸，不应垮在两类土壤上，避开不利地形、不采用震陷土作天然地基，避免在断层、山崖、滑坡、地陷等抗震危险地段建造房屋。高层建筑的地基选取不恰当可能导致抗震能力差。
（三）材料的选用不科学,结构体系不合理
在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。由于我国建筑结构主要以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，而且效果不大，有时不得不加大混凝土的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值。
（四）较低的抗震设防烈度
许多专家提出，现行的建筑结构设计安全度已不能适应国情的需要，建筑结构设计的安全度水平应该大幅度提高。我国现行抗震设防标准是比较低的，中震相当于在规定的设计基准期内超越概率为lO％的地震烈度，较低的抗震设防烈度放松了高层建筑的抗震要求。论文参考网。科技论文。
三、结语
地震是一种目前难以准确预测的自然灾害,为避免它给人类带来大的灾难。作为工程技术设计人员在建筑结构的研究和工程设计中,应从整体宏观的观点出发,综合处理好建筑功能、技术、艺术、安全可靠性和经济合理等几方面内容,从而创造出更加安全、适用、经济美观的高层建筑;新型结构的出现，高性能材料的发展，计算机技术水平的提高，促使人类建筑精品再上新的台阶。
【关键词】建筑设计，抗震设计，作用分析
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
在目前的发展趋势中，建筑结构设计的主流趋势有低碳，环保，安全，节能，生态。其中指标之一，就是建筑的安全性，而我国目前破坏力最大的安全威胁便是地震，因此，加强对建筑结构的抗震设计，必将会被提升到建筑设计新的战略高度。
二、建筑结构设计中抗震性能衡量标准
现行抗震设计规范对于建筑结构的性能从两个角度进行描述，一是通过损坏的程度描述其性能，将建筑结构的损坏程度分为不损坏和属正常维修下的损坏、可修复的破坏和倒塌；二是描述用途的重要性，即抗震设防分类。主要是氛围甲、乙、丙、丁四类。
现行规范对于部分钢筋混凝土结构提出了相应的定量指标，即正常维修和倒塌的层间变位角。而在设防类别上，提出了不同的抗震措施。其中乙类抗震措施的相关规定比甲类高一度。在强烈地震的影响下，乙类受到的毁坏程度比甲类轻。但是对于抗震能力，仍然缺乏确定的数量变化。借助于现行航震鉴定标摊b所引进的”综合抗震能力由数量上的区别”有可能使不同性能要求的结构所具有的抗震能力由数量上的区别。比如在判断结构抗力的高低中，可以采用结构楼层的受剪承载力与设计地震剪力的比值。而在结构变形能力高低方面，可以用结构所具有的变形能力与基本变形能力的比值来表征，这样就能保证不同性能要求下所对应的抗震措施的数量化。对于丙类结构的抗震设计，主要利用抗力和变形能力进行组合，并作为综合抗震能力的基本值。而乙类建筑，设计的综合抗震能力要低于相应的基本值。
三、建筑结构设计对建筑抗震性能的影响
1、 砌筑体结构影响基本变化能力的构造，重点是将整个圈梁、主要构造柱数量、具置、断面截面尺寸和配筋数量的分级，局部的墙体尺寸、楼梯间的构造等只适用于考虑局部影响。比如，5-6层砖房的主要构造柱数量，房屋四角和楼梯间四角应该设计为第一等级，用于房屋隔开间的内外墙链接处和楼梯间四角设计为第二等级。对于房屋每开间的内外墙链接位和楼梯间四角设计为第三等级；此处不用设置构造柱与抗震设计不同。当然，在相同设防烈度和性能要求的前提下，对与层数要求不同的砌筑结构，基本延性构造的要求也不同，构造柱设置就需要随房屋层数的不断增加而相应提高。目前主要难题是，需要根据具体实例进行计算和分析，针对同地点、同结构的房屋按照不同等级采取相应措施后，其措施的构造影响能力系数如何确定？是否可在某个范围内取值。
2、 钢筋混凝土结构对变形能力构造的影响，可适当的调整内力、提高结构柱箍筋和纵向钢筋体积配箍率、抗震墙墙体和构造作为抗震能力分级的重点，而框支层、短柱、链接的构造作为局部的影响。不同层数钢筋混凝土结构在相同设防烈度性能的要求，延性构造要求也不一样。目前，内力调整、纵筋总配筋率和箍筋体积配箍筋率等都成型的分级和取值，但如何将其转化为相应的影响系数还需要进一步的计算和研究。
3、 钢筋结构对变形能力构造的影响，可调整内力、各节点域内构造、构件的长细比和支撑设置作为重点的分级，这时构件的宽厚就是结构的局部影响。在相同设防烈度和性能的要求下，对建筑层数不同的结构建筑，基本延性构造需求也不同。钢结构规范中也有一些现成的定量取值，也要研究将其转化为影响系数的方法。
四、建筑结构设计中的抗震设计措施
1、要严格选择地基选址
地基选址是进行建筑结构设计的基础，因此，在房间结构抗震设计中，要科学避开山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本着坚硬，牢固，平坦，开阔的选址原则。亲身实地，利用先进技术设备，进行地质勘探，山石水土监测，并取样论证，科学严谨分析。力求使得整个地基牢固可靠，地质稳定无渗漏，无坍塌，无暗河，无熔岩，无火山……从而保证整个地基不会因为承载而发生小范围的坍塌。影响到整体承载能力和抗震能力设计。
2、确保结构的整体性
在建筑结构抗震设计中，一般而言，要尤其注意其是由诸多构件共同组合在一起，如此，要进行整体化的对待。要充分调动各个构件的作用来完成整体建筑的抗震效果。当建筑的一些构件基本都失去了原有的功能时候，那么，在地震来临之后，很容易让整体的建筑结构丧失对地震的抵抗能力。在这种情况下，很容易让整个建筑坍塌，因此，要保证所有构件的功能协调，并确保所有的构件都能够在地震作用下保证良好的性能，如此，可以让建筑结构的整体抗震能力增强。同时，要坚持实施多级防震措施。传统建筑结构多采取的是三级设防措施，即小震不坏、中震可修、大震不倒。但在新的时期，建筑结构必须是采取的多级设防模式，保护建筑主体抗震能力，减轻经济损失，使得建筑抗震中更加安全。
3、屋顶建筑抗震设计也是整个设计的一个重要环节。近几十年来，从多数建筑抗震设计评定结果看，屋顶建筑设计还存在一些问题，例如：屋顶设计较高或者设计过重。屋顶设计较高或者设计过重，无形当中加大了屋顶建筑变形，而且地震作用也加大了，尤其对自身和屋顶之下的建筑物的抗震作用都不利。有时屋顶建筑的重心和屋顶之下的中心不在同一直线上，如果屋顶的抗侧力墙和屋顶之下的抗侧力强出现间断，在地震发生时，带来的地震扭转作用也会更严重，对抗震更不利。所以，进行屋顶建筑设计过程中时，应该最大限度的降低屋顶建筑的高度。选用强度较高、轻质、刚度均匀的材料，使得地震作用传递不受阻碍；屋顶重心和屋顶之下的建筑中心在同一直线上；如果屋顶建筑非常高，屋顶建筑就必须具有较强的抗震性，让屋顶建筑地震作用和突变降低到最小，尽量避免发生扭转效应。
4、要合理且恰当地布局地震外力的能量传递与吸收的途径，在地震当中，要确保建筑的支柱、梁与墙的轴线，处于同一个平面上，从而可以形成构件的双向抗侧力结构体系。并且可以使其在地震的作用下，呈现弯剪性的破坏，并使塑性屈服情况，尽量的发生在墙的根底部，从而连梁适合在梁端产生塑性屈服，这样还具有足够的变形的能力。在震灾中，在墙段部分充分发挥抗震功能之前，要按照"强墙弱梁"的原则，来大力加强墙肢的承载力，避免墙肢遭到剪切性的破坏现象，从而最大限度的提高建筑结构的整体的抗震能力。
5、要根据抗震等级，在对墙、柱以及梁节点设计中，采取相对应的抗震构造措施，力求确保建筑物结构，在地震的作用下可以达到三个水准的设防标准。还可以根据"强柱弱梁"、和"强剪弱弯" 、以及"强节点弱构件"几种构造的原则，在建筑设计中，合理的选择柱截面的尺寸，以此控制柱的轴压比，并还要注意构造配筋的要求，还要保证，钢筋砼结构建筑在地震的作用下，能够具有足够的承载能力以及具备足够的延性。
6、在建筑设计过程中，要设置出多道抗震的防线，即，在设计一个抗震结构的体系当中，有一部分延性比较好的构件，在地震的作用下，首先可以担负起第一道抗震防线的作用，然事，其他的构件，在第一道抗震防线屈服以后，在地震中，会依次的形成第二道、第三道或者是更多道的抗震的防线，这样的抗震结构体系的设计，在建筑设计当中，对于确保建筑结构具有的抗震安全性，是非常的行之有效的设计方法和手段。
五、结束语
建筑结构抗震设计，关乎民生，关乎经济发展，社会稳定，对建筑实施结构的抗震设计，主要涉及对建筑高度，承载力，总体结构，各个部件的性能规划等一系列的因素，要求通过对各个构件和整体规划的基础上，既实现满足居民生活生产保障安全的需要，又具有值得欣赏的美学价值。
参考文献：
[1]陈维东 建筑结构抗震设计存在的问题及其对策 [期刊论文] 《中国高新技术企业》 -2009年5期
[2]丁勇春 钱玉林 马国庆 建筑结构的抗震分析和设计 [期刊论文] 《四川建筑》 -2004年4期
[3]崔烨 孙晓红 建筑结构抗震设计与分析 [期刊论文] 《科技资讯》 -2011年17期
[4] 郭华 江雄华 现代建筑结构抗震设计方法研究 [期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2010年16期