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混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文范文第1篇

論文摘要:使結(jié)構(gòu)安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、是結(jié)構(gòu)工程師的任務(wù)和責(zé)任。根據(jù)長(zhǎng)期工作體會(huì)從概念設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)，介紹抗震設(shè)計(jì)中遵循的原則，提高房屋抗震性能的措施。結(jié)合工程實(shí)際介紹了環(huán)境類別和保護(hù)層厚度的確定、按簡(jiǎn)支梁計(jì)算構(gòu)造鋼筋的設(shè)置等問(wèn)題。

一、概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)構(gòu)造

抗震設(shè)計(jì)中，影響整個(gè)結(jié)構(gòu)抗震能力的因素很多，如：結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力和變形能力;非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料性能及提供的強(qiáng)度儲(chǔ)備；結(jié)構(gòu)的連接構(gòu)造；結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；結(jié)構(gòu)的整體性能在經(jīng)受第一次地震后多次余震反復(fù)作用下的抗破壞能力。目前只對(duì)第一種因素作了計(jì)算，其它因素尚無(wú)法進(jìn)行計(jì)算，靠概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)構(gòu)造做到結(jié)構(gòu)體系具備必要的承載力、剛度、穩(wěn)定性、能力吸收及耗能能力，也就是具有足后的延性。對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，七分計(jì)算三分構(gòu)造，更重要的是概念設(shè)計(jì)。

（一）概念設(shè)計(jì)

材料性能、構(gòu)件性能、連接構(gòu)造、結(jié)構(gòu)體系通過(guò)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐檢驗(yàn)，但還不能計(jì)算，稱為概念設(shè)計(jì)，抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循以下原則：(1)結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、質(zhì)量在平面內(nèi)和沿高度應(yīng)均勻、對(duì)稱和連續(xù)分布，避免應(yīng)力集中：(2)應(yīng)盡可能設(shè)置多道抗震防線，布置超靜定結(jié)構(gòu)及延性較高的耗能構(gòu)件，注意適當(dāng)加強(qiáng)靜定結(jié)構(gòu)部位、關(guān)鍵部位和薄弱環(huán)節(jié)；(3)注意結(jié)構(gòu)的連接整體性，結(jié)果單元應(yīng)采用牢固連接，不同結(jié)構(gòu)單元應(yīng)遵守徹底分開(kāi)的要求；(4)估計(jì)和控制塑形鉸區(qū)出現(xiàn)的范圍和部位，有針對(duì)性的進(jìn)行構(gòu)造布置，掌握結(jié)構(gòu)的屈服過(guò)程以及最后形成的屈服機(jī)制；(5)做到強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎；(6)采取有效措施防止過(guò)早的混凝土剪切破壞，鋼筋錨固滑移和混凝土壓碎等脆性破壞；(7)構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)連接的承載力和剛度要與結(jié)構(gòu)的承載力和剛度相適應(yīng)，節(jié)點(diǎn)連接的承載力不低于構(gòu)件的承載力；(8)應(yīng)該避免盲目增加鋼筋，某一部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)承載力超強(qiáng)或不足，都可能造成結(jié)構(gòu)的相對(duì)薄弱，梁端、柱端及抗震墻的加強(qiáng)部位受彎配筋在滿足承載力和抗震構(gòu)造要求的條件下，應(yīng)減少鋼筋超配；(9)考慮非結(jié)構(gòu)性部件對(duì)主體結(jié)構(gòu)抗震產(chǎn)生有利和不利的影響。

（二）結(jié)構(gòu)構(gòu)造

結(jié)構(gòu)體系靠力學(xué)計(jì)算保證構(gòu)件的承載力及變形，又靠構(gòu)造措施將構(gòu)件連接在一起，形成結(jié)構(gòu)體系，合理的構(gòu)造保證構(gòu)件傳力明確；保證在力的多次作用下能力的吸收及耗散；避免因部分構(gòu)件破壞而使結(jié)構(gòu)體系喪失承載能力及抗震能力；保證在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)的耐久性?？梢哉f(shuō)結(jié)構(gòu)構(gòu)造是概念設(shè)計(jì)的具體化。我國(guó)通過(guò)幾十年的實(shí)踐，特別是唐山地震所總計(jì)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，后來(lái)試驗(yàn)研究都有完整的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施。但是認(rèn)識(shí)在不斷提高，概念設(shè)計(jì)在不斷發(fā)展，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除正確運(yùn)用目前的構(gòu)造措施，同時(shí)還需要不斷總結(jié)、充實(shí)、提高。

二、結(jié)構(gòu)計(jì)算

（一）荷載要準(zhǔn)確

荷載包括結(jié)構(gòu)自重，建筑材料做法，設(shè)備荷載（設(shè)備自重、管道重），建筑功能需要的活荷載，風(fēng)、雪荷載、地震力、溫度變化產(chǎn)生應(yīng)力以及其它偶然作用等。有的荷載規(guī)范有所規(guī)定，可作依據(jù)，有的需要各專業(yè)提高。建筑專業(yè)提高的不僅僅是荷重，而應(yīng)該是具體的材料做法，設(shè)備專業(yè)則應(yīng)提供所選用的樣本。由于建筑做法和設(shè)備一般要到訂貨時(shí)才能落實(shí)，在這以前變換的可能性很大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該意識(shí)到這一點(diǎn)，并要求有相關(guān)的知識(shí)，準(zhǔn)確計(jì)算所采用的荷載。

隔墻荷載占總荷載的比例較大，隔墻材料品種繁多，但尚無(wú)十分理想的隔墻材料，不是荷重偏大就是隔音差、抗撞擊差或板塊之間易出現(xiàn)裂縫。當(dāng)隔墻位置固定且隔墻材料確定時(shí)，預(yù)留荷載是必要的，但考慮過(guò)重的隔墻會(huì)使結(jié)構(gòu)用鋼量過(guò)大。一般可與建筑專業(yè)配合，易采用輕質(zhì)材料并在施工圖中說(shuō)明隔墻材料，允許荷載值及位置。

結(jié)構(gòu)計(jì)算最忌諱漏掉荷載，他將使計(jì)算白費(fèi)或使結(jié)構(gòu)存在隱患，應(yīng)引以為戒。

（二）應(yīng)分析計(jì)算結(jié)果

對(duì)復(fù)雜或重大工程一般需要用兩種不同單元模型的程序進(jìn)行分析和比較，對(duì)特殊工程應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算程序。建立的模型，邊界、支撐條件應(yīng)盡量符合實(shí)際。程序中的輸入數(shù)據(jù)應(yīng)弄明其緣由，弄清其概念，對(duì)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量是不可缺少的。

（三）環(huán)境類別與保護(hù)層的確定問(wèn)題

混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范第3.4.1條規(guī)定了耐久性設(shè)計(jì)的原則及構(gòu)件環(huán)境類別的分類標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)范第9.2.1條給出了各類環(huán)境條件下的構(gòu)件縱向受力筋保護(hù)層最小厚度。這是新規(guī)范重視耐久性問(wèn)題的具體體現(xiàn)。由于規(guī)范是依據(jù)構(gòu)件所處的環(huán)境類別來(lái)確定縱向受力筋保護(hù)層最小厚度的，對(duì)于處在兩種環(huán)境交界部位的構(gòu)件，如地下室墻，迎水面?zhèn)纫话銥槎惌h(huán)境，而其室內(nèi)一側(cè)一般為一類環(huán)境，兩側(cè)面的受力筋保護(hù)層最小厚度也應(yīng)有所區(qū)別。因此筆者認(rèn)為，對(duì)于處在兩種環(huán)境交界部位的構(gòu)件，在選用最低混凝土級(jí)別、確定混凝土配合比等耐久性基本要求（規(guī)范第3.4.2～3.4.8條）時(shí)應(yīng)接交界面上兩種環(huán)境類別中的最不利環(huán)境類別確定，在確定受力筋保護(hù)層最小厚度時(shí)，則應(yīng)按構(gòu)件表面所處的環(huán)境類別分別考慮。否則，對(duì)于基礎(chǔ)地板、地下室外墻，隨著保護(hù)層厚度的增大，采用商品混凝土?xí)r，構(gòu)件表面出現(xiàn)早期收縮縫的機(jī)率也隨之增大，而構(gòu)件表面開(kāi)裂后，反而影響構(gòu)件的耐久性。所以保護(hù)層厚度不是越大越好，而應(yīng)構(gòu)件表面所處的環(huán)境類別有針對(duì)性地選用。

（四）安簡(jiǎn)支計(jì)算的梁端部上部構(gòu)造鋼筋設(shè)置問(wèn)題

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第10.2.6條對(duì)實(shí)際受約束的簡(jiǎn)支梁端上部構(gòu)造筋作了規(guī)定。此時(shí)梁端實(shí)際受到部分約束，如按梁端的實(shí)際約束條件采用彈性理論進(jìn)行整體內(nèi)分析，計(jì)算所得的實(shí)際彎矩除與梁上承受的荷載大小有關(guān)外，更與梁端的約束構(gòu)件即邊梁或構(gòu)件柱的相對(duì)剛度有關(guān)。將梁端構(gòu)造鋼筋的截面面積與梁跨中下部縱向受力鋼筋計(jì)算所需截面面積相關(guān)聯(lián)，只體現(xiàn)了梁上承受荷載的大小，而沒(méi)有考慮梁端實(shí)際約束程度，如果梁端實(shí)際約束程度很弱，非常接近于簡(jiǎn)支，即使梁上承受的荷載很大，梁端實(shí)際彎矩仍很小，因而沒(méi)必要配置太多鋼筋，這是其一。其二，條文所指部分約束梁端的構(gòu)件通常是指磚混結(jié)構(gòu)的構(gòu)造柱、框架和主次梁體系中的邊梁，如果梁端實(shí)際配筋較大，梁承受的負(fù)彎矩也較大，與之平衡的構(gòu)造柱彎矩或邊梁的扭矩也較大，當(dāng)約束構(gòu)件是構(gòu)造柱時(shí)，由于構(gòu)造柱配筋較小，一般為4φ12，很可能造成構(gòu)造柱的配筋不足；當(dāng)約束構(gòu)件是框架或主次梁體系中的邊梁時(shí)，雖然按彈性理論計(jì)算邊梁有較大的扭矩，但國(guó)外的試驗(yàn)資料表明5，邊梁開(kāi)裂后，其抗扭剛度約相當(dāng)于彈性抗扭剛度的1/10。塑性內(nèi)力重分的結(jié)果使得邊梁扭矩和梁端實(shí)際彎矩值都很小，沒(méi)比要配置太多的鋼筋。新的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范實(shí)施前，我院設(shè)計(jì)的大部分工程終于邊梁相交的梁端實(shí)際配筋統(tǒng)一為2φ12（四肢箍為4φ12），20世紀(jì)六七十年代設(shè)計(jì)的部分工程甚至為2φ10或2φ8這些工程已正常使用了30年綜上所述，規(guī)范所給的這種配筋策略是否合適值得商榷。

參考文獻(xiàn)

[1]混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2002).2002

[2]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2003

[3]呂西林。高層建筑設(shè)計(jì)(第二版).武漢理工大學(xué)出版社.2003。

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文范文第2篇

鋼筋混凝土水池根據(jù)用途、結(jié)構(gòu)、建造位置、形狀、施工方法、配筋方式等有多種分類.水池的池壁也有多種結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)荷載分布情況可分為變厚池壁和等厚池壁，等厚池壁還可分為圓形與矩形，二者區(qū)別在于體積大小，前者容量200m3左右，后者200-1000m3，變厚池壁則主要適用于容量＞1000m3的水池.根據(jù)用途和施工工藝，水池的池底也有諸如倒球殼、倒錐殼等多個(gè)復(fù)雜形式.水池承受荷載豎向有池頂與池底荷載兩種，水平則為池壁荷載，具體示意圖見(jiàn)圖2.像池頂荷載計(jì)算時(shí)需要注意活荷載與雪荷載取最大值的篩選準(zhǔn)則.池底何在相對(duì)整體式地板而言，荷載計(jì)算為地下水浮力與地板承受地基反力，效果為底板中產(chǎn)生彎矩與剪力.除去上述荷載之外，對(duì)水池結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的作用力還有諸如溫度、濕度與地震作用等.溫度與濕度的變化會(huì)導(dǎo)致混凝土膨脹或收縮變形，產(chǎn)生附加應(yīng)力，也稱為溫度或濕度應(yīng)力，導(dǎo)致這種應(yīng)力產(chǎn)生的原因?yàn)樗貎?nèi)外溫度與濕度的差異.地震作用會(huì)破壞水池結(jié)構(gòu)，所以設(shè)計(jì)時(shí)需鹽酸水平地震作用，從而達(dá)到良好的抗震效果，低于一定烈度下的地震作用.設(shè)計(jì)時(shí)目前多以7度、8度以下地震烈度為考量，多選擇地面式或者地下式水池，對(duì)于有頂蓋的矩形水池著重采取抗震構(gòu)造措施.在地震烈度＞8度時(shí)除去考慮水平地震效應(yīng)外，還必須考慮豎向地震作用影響，通過(guò)平方與開(kāi)平方的方法計(jì)算組合獲得結(jié)果.目前水池的荷載計(jì)算主要方式主要依據(jù)池內(nèi)有無(wú)滿水、池外有無(wú)土進(jìn)行組合計(jì)算.

2混凝土水池設(shè)計(jì)

在分析完混凝土水池荷載情況之后，在水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮這些荷載作用.下面我們以矩形鋼筋混凝土水池為例做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析.首先，完成長(zhǎng)高比池壁的計(jì)算假定.側(cè)向荷載作用下，水池不同長(zhǎng)高比受力情況有所差異，根據(jù)池壁單向與雙向受力情況做劃分。水池結(jié)構(gòu)的布置要符合設(shè)計(jì)原則，像矩形水池均為長(zhǎng)方形，布置時(shí)要考慮地形.基礎(chǔ)形式為擋土墻水池基礎(chǔ)多采用池壁下設(shè)置帶形基礎(chǔ)，地板采用鋪砌式結(jié)構(gòu)，地板做成整體式，水池基礎(chǔ)為水平框架式和雙向板式.伸縮縫的設(shè)置上要考慮建造位置，比如土基中矩形水池，伸縮縫間隔情況如下：普通≤20m，溫度區(qū)間段≤20m，巖基中間隔≤15m；比如建造在土基中的鋼筋混凝土矩形地下式水池，伸縮縫間隔情況如下：普通≤30m，巖基中間隔≤20m.水池池壁結(jié)構(gòu)形式的選擇情況如下：開(kāi)敞式水池宜選擇變厚池壁，池底厚度為池壁的1.5倍；擋土墻式選擇等厚池壁；水平框架式池壁選擇變厚池壁.遵照以上設(shè)計(jì)原則，水池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將會(huì)保持合理性與穩(wěn)定性，利于施工.

3鋼筋混凝土水池施工要點(diǎn)

鋼筋混凝土水池施工中要注意施工縫、混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)等施工要點(diǎn).像施工縫，在底板澆筑完成后，池壁與底板的施工縫要在八字以上1.5m與2m處，底板和柱的施工縫在表面.池壁豎向澆筑要一次澆到施工縫處，并對(duì)柱身、柱帽等做兩次澆筑，以確保穩(wěn)定性.對(duì)施工縫還要做鑿毛處理，將不密實(shí)表面或者浮漿鑿掉，還要避免損及混凝土棱角，避免剔出粗集料.鋼筋綁扎時(shí)可使用板凳筋做法或者排架法.混凝土澆筑過(guò)程中要保持池壁模板的穩(wěn)定，避免變形或硬化失敗.至于施工縫要提前清理，保持合理濕潤(rùn)度，在澆筑前鋪與混凝土配比相同的水泥砂漿，澆筑部分分層完成，每層厚度≤4m，間隔時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，均勻攤鋪.在澆筑頂部時(shí)，要暫停1h，在混凝土下沉后做二次震動(dòng)，消除可能因沉降造成的裂縫，澆筑完成后及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù).養(yǎng)護(hù)根據(jù)季節(jié)不同有不同注意要點(diǎn)，比如夏季因高溫干燥或者多雨等混凝土強(qiáng)度會(huì)受影響出現(xiàn)收縮裂縫后，必須在初凝后聯(lián)系養(yǎng)護(hù)兩周才能拆模，養(yǎng)護(hù)期間還要及時(shí)灑水，保證濕潤(rùn)到位.完成養(yǎng)護(hù)拆模時(shí)表面還要添加超時(shí)的覆蓋層，及時(shí)回填土，保證混凝土水池的施工質(zhì)量.

4鋼筋混凝土水池施工實(shí)例分析

我們以某公司社區(qū)配套設(shè)施工程污水處理廠污水池土建工程為例分析下施工情況.污水池長(zhǎng)22.5m、寬13.8m，設(shè)計(jì)絕對(duì)標(biāo)高24.8m，基礎(chǔ)底標(biāo)高-3.17m，基礎(chǔ)墊層砼強(qiáng)度等級(jí)C10，池體砼強(qiáng)度等級(jí)為C25.S6，抗震等級(jí)6度.施工前做好現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)準(zhǔn)備與現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備，尤其是現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備，標(biāo)高點(diǎn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)引測(cè)的±0.000測(cè)定標(biāo)高，做好鋼筋型號(hào)抽樣檢驗(yàn)，器具提前進(jìn)場(chǎng)，尤其是雨天施工做好現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備.下面我們以鋼筋施工與模板施工兩大要點(diǎn)為例進(jìn)行分析.鋼筋施工是水池施工重點(diǎn)，鋼筋要根據(jù)施工要求對(duì)型號(hào)進(jìn)行選擇，對(duì)加工尺寸進(jìn)行核對(duì)，所選用鋼筋必須保證提前做好清潔，表面無(wú)損傷與銹蝕，不使用帶顆粒狀的老銹鋼筋.至于鋼筋彎折與彎鉤，要根據(jù)鋼筋等級(jí)分類確定彎折標(biāo)準(zhǔn)，比如Ⅰ級(jí)鋼筋末端180°彎鉤，圓弧彎曲半徑≥直徑2.5倍，平直部分長(zhǎng)度≥直徑3倍，彎曲加工時(shí)φ10以下按配料單尺寸做彎曲點(diǎn)標(biāo)志.粗鋼筋及復(fù)雜形狀鋼筋彎曲時(shí)，要標(biāo)明彎曲點(diǎn)位置，工作臺(tái)上標(biāo)明彎曲控制點(diǎn)，做好偏差控制.比如箍筋的內(nèi)凈尺寸允許偏差為±5㎜，彎起鋼筋的彎曲位置允許偏差為±20㎜，根據(jù)彎曲情況確定允許偏差，確保其合用.柱鋼筋安裝中要按照給出位置線進(jìn)行綁扎，控制好間距，根據(jù)污水池情況計(jì)算好間距與鋼筋數(shù)量，鋼筋箍筋接頭綁扣以八字形為主，箍筋與主筋保持垂直，箍筋與柱角筋做雙扣綁扎，板鋼筋安裝前要做好模板清理，按照畫線—綁板受力鋼筋—綁負(fù)彎距鋼筋及角筋的順序完成施工，確定好主筋分布筋間距后按照先受力鋼筋后分布筋的順序進(jìn)行安裝，綁扎時(shí)距梁邊距為50㎜，綁扎負(fù)筋時(shí)要中間加Ф8間距1個(gè)/㎡的鋼筋馬凳，以確保上部鋼筋的位置.安裝完成后要做好質(zhì)控驗(yàn)收，做成分檢驗(yàn)與專項(xiàng)檢驗(yàn)確保施工效果，保證鋼筋綁扎符合施工要求.模板制作要根據(jù)污水池施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行加工配置，從尺寸、型號(hào)到數(shù)量做好標(biāo)記，按照放線-搭設(shè)支模架-安裝墻壁模板-安裝板底模-安裝柱節(jié)點(diǎn)模順序完成施工.放線時(shí)要注意根據(jù)墊層、板面和基礎(chǔ)情況做好測(cè)量標(biāo)記，方便放線.根據(jù)污水池施工要求，支模架搭設(shè)間距為800×800，水平桿設(shè)置距地分別為300㎜、1500㎜，擰緊縱橫桿與剪刀撐；墻壁模板安裝中可采用50×100木方子、直徑10㎜對(duì)拉螺栓做加固，螺栓中間加焊止水環(huán)和鋼筋頂托，防漏水和混凝土澆筑時(shí)截面變小；板底模安裝中要確保穩(wěn)固不下沉，做抄平檢查，模板板縫采用膠帶粘貼，復(fù)核模板面標(biāo)高和板面平整度、拼縫、預(yù)埋件和預(yù)留洞的準(zhǔn)確性；最后安裝柱節(jié)點(diǎn)模，做加固密封，防止漏漿.安裝完成后要進(jìn)行自檢，再進(jìn)行后續(xù)施工.

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文范文第3篇

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；高層結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；

中圖分類號(hào)：TU375 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

1、高層建筑結(jié)構(gòu)形式分類

1.1 框架結(jié)構(gòu)體系

框架結(jié)構(gòu)體系采用梁、柱組成的結(jié)構(gòu)體系作為建筑豎向承重結(jié)構(gòu)，并同時(shí)承受水平荷載，適用于多層或高度不大的高層建筑?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的布置要注意對(duì)稱均勻和傳力途徑直接。傳統(tǒng)的樓蓋結(jié)構(gòu)布置采用主次梁的作法為主，逐步向扁梁或無(wú)梁樓蓋發(fā)展?？蚣苤强蚣芙Y(jié)構(gòu)的主要豎向承重和抗側(cè)力構(gòu)件, 以受壓應(yīng)力為主。

1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)體系

剪力墻結(jié)構(gòu)體系是利用建筑物的墻體作為豎向承重和抵抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)體系。剪力墻的間距受樓板構(gòu)件跨度的限制，一般為3～8 米。因而剪力墻結(jié)構(gòu)適用于要求小房間的住宅、旅館等建筑。剪力墻一般采用鋼筋混凝土材料，可分為全部為現(xiàn)澆的剪力墻,全部用預(yù)制墻板裝配而成的剪力墻，內(nèi)墻為現(xiàn)澆、外墻為預(yù)制墻板的剪力墻。

1.3 框架——剪力墻結(jié)構(gòu)體系

框架——剪力墻結(jié)構(gòu)是將框架和剪力墻結(jié)合在一起而形成的結(jié)構(gòu)形式。它既有框架結(jié)構(gòu)平面布局靈活、適用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，又有較好的承受水平荷載的能力, 是高層建筑中應(yīng)用比較廣泛的一種結(jié)構(gòu)形式。

1.4 筒體結(jié)構(gòu)

隨著建筑物高度的增加，傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)體系、框架——剪力墻結(jié)構(gòu)體系已不能很好地滿足結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下強(qiáng)度和剛度的要求。筒體體系在抵抗水平作用方面具有良好的剛度，并能形成較大的使用空間，筒體是由框架和剪力墻結(jié)構(gòu)發(fā)展而成。它是由若干片縱橫交接的框架或剪刀墻所圍成的筒狀封閉骨架。

2、結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題

2.1 在結(jié)構(gòu)體系上，應(yīng)重視結(jié)構(gòu)的選型和平、立面布置的規(guī)則性，擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)性能好且經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)應(yīng)具有明確的計(jì)算簡(jiǎn)圖和合理的傳遞地震力途徑，結(jié)構(gòu)在兩個(gè)主軸方向的動(dòng)力特性宜相近。

2.2 一般工程都僅進(jìn)行小震下的彈性設(shè)計(jì)，通過(guò)概念設(shè)計(jì)和構(gòu)造措施保證“中震可修，大震不倒”，但沒(méi)有驗(yàn)算和證實(shí)。對(duì)抗震設(shè)防烈度較高地區(qū)的特別重要建筑和超限建筑，審查專家往往會(huì)提出更具體的性能化設(shè)計(jì)目標(biāo)：（1）中震或大震不屈服設(shè)計(jì)；（2）中震或大震彈性設(shè)計(jì)；（3）要求設(shè)計(jì)單位確保實(shí)現(xiàn)“三水準(zhǔn)”的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2.3 建筑物是應(yīng)當(dāng)有個(gè)性的，不應(yīng)當(dāng)千面一物。基于性能的抗震設(shè)計(jì)理念的特點(diǎn)是，使抗震設(shè)計(jì)從宏觀定性的目標(biāo)向具體量化的多重目標(biāo)過(guò)渡，允許按照業(yè)主的要求選擇不同層次的抗震性能目標(biāo)作為設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)依據(jù)。

2.4 水平地震作用是雙向的，結(jié)構(gòu)布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)能抵抗任意方向的地震作用，應(yīng)使結(jié)構(gòu)沿平面上兩個(gè)主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力；結(jié)構(gòu)剛度選擇時(shí)，雖可考慮場(chǎng)地特征選擇結(jié)構(gòu)剛度以減少地震作用效應(yīng)，但是也要注意控制結(jié)構(gòu)變形的增大，過(guò)大的變形將會(huì)因P-Δ效應(yīng)過(guò)大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞；結(jié)構(gòu)除需要滿足水平方向剛度和抗震能力外，還應(yīng)具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)震動(dòng)的能力。

2.5 在一個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，應(yīng)避免應(yīng)力集中的凹角和狹長(zhǎng)的縮頸部位；避免在凹角和端部設(shè)置樓、電梯間；減少地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。豎向體型盡量避免外挑，內(nèi)收也不宜過(guò)多、過(guò)急，結(jié)構(gòu)剛度、承載力沿房屋高度方向宜均勻、連續(xù)分布、避免造成結(jié)構(gòu)的軟弱或薄弱的部位。應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載力。根據(jù)具體情況，結(jié)構(gòu)單元之間應(yīng)遵守牢固連接或有效分離的方法。3、結(jié)構(gòu)選型中常見(jiàn)的問(wèn)題

3.1 結(jié)構(gòu)規(guī)則性的問(wèn)題

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于結(jié)構(gòu)規(guī)則性的要求現(xiàn)行規(guī)范增加了很多的新的規(guī)定。比如平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比較的信息以及豎向規(guī)則性信息等，并且在新的規(guī)范中，采用強(qiáng)制性的規(guī)定，所以在高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該遵循設(shè)計(jì)的規(guī)范內(nèi)容，從而可以有效避免施工中要求設(shè)計(jì)的改變。

3.2 嵌固端的設(shè)計(jì)問(wèn)題

目前很多的高層建筑物都有兩層或者兩層以上的人防和地下室，所以嵌固端可能設(shè)置在人防的頂板位置處，也可能設(shè)置在地下室頂板的位置處。在設(shè)置嵌固端時(shí)，建筑師以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師很容易忽略嵌固端的設(shè)置帶來(lái)的問(wèn)題，如：嵌固端上下層的剛度、樓板的設(shè)計(jì)以及上下層抗震等級(jí)的統(tǒng)一性以及結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)嵌固端的位置等一系列的問(wèn)題[3]，如果在設(shè)計(jì)中忽略任何一個(gè)問(wèn)題都可能對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)造成安全隱患，所以這就要求建筑師以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，注意嵌固端設(shè)置的問(wèn)題。

3.3 短肢剪力墻設(shè)計(jì)的問(wèn)題

在鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范中，對(duì)短肢剪力墻在高層建筑中應(yīng)用有很多的限制，所以在高層建筑設(shè)計(jì)中，建筑師以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)該盡量少設(shè)置或者不設(shè)置短肢剪力墻，從而可以有效避免由于設(shè)置短肢剪力墻帶來(lái)的問(wèn)題。

3.4 結(jié)構(gòu)超高問(wèn)題

在鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)于高層建筑的總高度在抗震規(guī)范中有嚴(yán)格的限制，特別是新規(guī)范中，除了將原來(lái)的限制高度設(shè)置為A級(jí)高度，增加了B級(jí)建筑物的高度，所以在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格控制建筑物高度，從而可以減少重新設(shè)計(jì)以及不符合要求等問(wèn)題，減少對(duì)高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及工程工期的影響。

4、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中要注意滿足地方性規(guī)程的要求。由于我國(guó)幅員遼闊，地質(zhì)條件差異性大，作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，僅僅一本《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》無(wú)法對(duì)全國(guó)各地的地基基礎(chǔ)都進(jìn)行詳細(xì)的描述和規(guī)定。因此，作為建立在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之下的地方標(biāo)準(zhǔn)，地方性的“地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)程”能夠?qū)⒏鞯胤降牡鼗A(chǔ)類型和設(shè)計(jì)處理方法等一些成熟的經(jīng)驗(yàn)描述和規(guī)定得更為詳細(xì)和準(zhǔn)確。所以，在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)地方規(guī)程進(jìn)行深入地學(xué)習(xí)，以避免對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或后期設(shè)計(jì)工作造成較大的影響。

5、計(jì)算與分析

5.1 計(jì)算模型的選取

對(duì)于常規(guī)結(jié)構(gòu)，可采用樓板整體平面內(nèi)無(wú)限剛假定模型；對(duì)于多塔或錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，可采用樓板分塊平面內(nèi)無(wú)限剛模型；對(duì)于樓板局部開(kāi)大洞、塔與塔之間上部相連的多塔結(jié)構(gòu)等可采用樓板分塊平面內(nèi)無(wú)限剛，并帶彈性連接板帶模型；而對(duì)于樓板開(kāi)大洞有中庭等共享空間的特殊樓板結(jié)構(gòu)或要求分析精度高的高層結(jié)構(gòu)則可采用彈性樓板模型。

5.2 抗震等級(jí)的確定

對(duì)常規(guī)高層建筑，與主樓連為整體的裙樓的抗震等級(jí)不應(yīng)低于主樓的抗震等級(jí)；對(duì)于地下室部分，當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，地下一層的抗震等級(jí)應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)相同，地下一層以下的抗震等級(jí)可逐層降低一級(jí)，但不低于四級(jí)，地下室中超出上部主樓相關(guān)范圍且無(wú)上部結(jié)構(gòu)的部分，其抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或四級(jí)。

5.3 非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的分析計(jì)算

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，很多的建筑由于對(duì)建筑物的功能或者美觀要求，會(huì)布置一些非主體承重體系內(nèi)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，對(duì)于這些構(gòu)件，特別是對(duì)于高層建筑物樓頂?shù)难b飾構(gòu)件，由于地震作用的鞭梢效應(yīng)比較大，所以在進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)格遵守規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定，并滿足相關(guān)抗震措施要求。

結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得高層建筑在中國(guó)興起并發(fā)展的如火如荼，其建筑手段和設(shè)計(jì)也變得科技性更強(qiáng)。建筑工程的質(zhì)量直接關(guān)系到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此，對(duì)于這項(xiàng)復(fù)雜而科技含量高的工作，如何通過(guò)合理的設(shè)計(jì)使得高層建筑達(dá)到高質(zhì)量的同時(shí)也滿足人們居住舒適性需求，是每個(gè)建筑工作者必須考慮和解決的事情。

參考文獻(xiàn)

[1] 王小平. 鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題淺析[J]. 中國(guó)高新技術(shù)企業(yè). 2009(13)

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文范文第4篇

關(guān)鍵詞：水利工程;建筑物;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);問(wèn)題;處理方式;分析

水利工程建筑項(xiàng)目在正式施工建造前需要做好各項(xiàng)設(shè)計(jì)、規(guī)劃工作，工程設(shè)計(jì)人員在實(shí)地勘察中分析影響項(xiàng)目建設(shè)的主要因素，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上不斷進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，提高項(xiàng)目建設(shè)水平與質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員對(duì)于水利工程建筑物結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)要進(jìn)行等級(jí)劃分，依照科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)展開(kāi)項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)的信息分析，水利工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)工程建設(shè)工作中重要一環(huán)，建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平直接影響到后期項(xiàng)目的建設(shè)質(zhì)量，因而保證水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理、科學(xué)，能夠有效提升項(xiàng)目建設(shè)的質(zhì)量。[1]針對(duì)水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中容易產(chǎn)生的問(wèn)題，需要從工程實(shí)踐角度重點(diǎn)分析其問(wèn)題解決方法，這對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的專業(yè)基礎(chǔ)和技能水平有一定要求。

1水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)部分

（一）整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

水利工程項(xiàng)目在施工建設(shè)過(guò)程中進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是為了使項(xiàng)目建設(shè)滿足施工合同基本要求，在項(xiàng)目結(jié)構(gòu)安排中提高建筑建設(shè)、使用的實(shí)用性與適用性。水利工程建筑物整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要在施工現(xiàn)場(chǎng)勘查的基礎(chǔ)上，對(duì)照工程合同要求，對(duì)建筑整體進(jìn)行結(jié)構(gòu)類型的劃分。[2]水利工程建筑物整體結(jié)構(gòu)能夠劃分為不同的類型，主要結(jié)構(gòu)包括大壩和水閘，其他則是一些配套設(shè)施，如管理用房等，在整體性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要對(duì)水利工程建筑物整體框架進(jìn)行規(guī)劃，保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完整與配套。

（二）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一大重點(diǎn)內(nèi)容即混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于項(xiàng)目建設(shè)特性，大多水利工程項(xiàng)目建造均應(yīng)用混凝土結(jié)構(gòu)，水利工程建筑物混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果與水平直接關(guān)系到整體水利工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)與建造的效果與質(zhì)量?；炷两Y(jié)構(gòu)具有較為明顯的施工優(yōu)勢(shì)，在混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)到位的情況下，混凝土結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的穩(wěn)固性，但是容易出現(xiàn)施工裂縫，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)使用安全性與美觀性均會(huì)受到不同程度的影響。[3]因而進(jìn)行水利工程建筑物混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行大量的結(jié)構(gòu)質(zhì)量試驗(yàn)，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的承重極限和抗震能力等進(jìn)行檢驗(yàn)，減少施工裂縫，提高混凝土結(jié)構(gòu)性能。

（三）水閘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

水利工程項(xiàng)目另一主體結(jié)構(gòu)為水閘，水閘結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要重點(diǎn)考慮工程防水性與排水性，水利工程項(xiàng)目建設(shè)受水力作用影響較大，因而在結(jié)構(gòu)安排中未設(shè)計(jì)好水閘部分，將導(dǎo)致工程項(xiàng)目整體防水、排水性能下降，水利工程建筑物建成后投入使用的壽命也會(huì)大大降低。水利工程建筑物水閘部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要與整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作相連接，綜合性的考慮水利工程建設(shè)的性能要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，提高不同類型水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有效性。[4]

2水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)處理方法

（一）明確結(jié)構(gòu)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)

水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)等級(jí)的劃分，否則設(shè)計(jì)效果難以達(dá)到預(yù)期理想，因而在建筑物結(jié)構(gòu)等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)制定中要注意合理性與可用性，設(shè)置的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高或過(guò)低，均會(huì)影響最終的設(shè)計(jì)成果。根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)合同要求，參照不同項(xiàng)目結(jié)構(gòu)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，使水利工程結(jié)構(gòu)等級(jí)劃分與實(shí)際工程建設(shè)要求一致，減少不必要的資源浪費(fèi)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要相關(guān)部門提交與工程有關(guān)的項(xiàng)目資料，資料內(nèi)容包括氣候環(huán)境、水文、土質(zhì)等，設(shè)計(jì)人員在資料分析中不斷改進(jìn)建筑物結(jié)構(gòu)，在方案優(yōu)化中提高設(shè)計(jì)效果。[5]水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)明確結(jié)構(gòu)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)能夠在保證工程質(zhì)量的前提下，最大限度的降低施工成本，促使水利工程項(xiàng)目建設(shè)效益最大化。

（二）合理安排結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)

水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要應(yīng)用工程技術(shù)手段對(duì)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)尺寸等參數(shù)進(jìn)行合理計(jì)算與安排，以混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中由于尺寸較大，應(yīng)該盡量選用跨高比較小和體積結(jié)構(gòu)較大的混凝土構(gòu)件。由于水利工程項(xiàng)目建設(shè)、使用特性，建筑物主要結(jié)構(gòu)部分位于水下較多，因而要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行嚴(yán)格控制，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要靈活安排混凝土配筋量和配筋率?；炷两Y(jié)構(gòu)縱向鋼筋受壓構(gòu)件強(qiáng)度等級(jí)為500MPa時(shí)，最小配筋百分率為0.50；強(qiáng)度等級(jí)為400MPa時(shí)，最小配筋百分率為0.55；強(qiáng)度等級(jí)為300MPa時(shí)，最小配筋百分率為0.60；一側(cè)縱向鋼筋，最小配筋百分率為0.20。[6]大體積的混凝土結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)烈的水化熱反應(yīng)，因而需要使用溫度鋼筋，防止鋼筋內(nèi)外溫差較大，產(chǎn)生溫度裂縫影響建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

（三）配筋設(shè)計(jì)

由于水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題要引起足夠的重視，水下建筑物受水力沖刷和凍融影響較大，對(duì)于非桿系建筑物體系設(shè)計(jì)不能一味依照極限理論完成配筋設(shè)計(jì)，要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的數(shù)據(jù)計(jì)算保證設(shè)計(jì)合理性。水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于不同類型結(jié)構(gòu)安排需要綜合考慮其建筑建造類別、工程產(chǎn)出效益、規(guī)模效益和成本效益，在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)于項(xiàng)目結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)要遵從客觀依據(jù)，非桿系建筑物體系較為脆弱，因而無(wú)法進(jìn)行壓、彎和拉等極限測(cè)試操作，無(wú)法作為配筋設(shè)計(jì)理論依據(jù)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的配筋設(shè)計(jì)要綜合項(xiàng)目數(shù)據(jù)，在物理學(xué)原理應(yīng)用研究下，進(jìn)行合理計(jì)算，并使其符合工程施工要求。

3結(jié)語(yǔ)

水利工程建設(shè)的目的是為了合理調(diào)配和控制地下水與地表水，在水資源的開(kāi)發(fā)利用中滿足人們基本的生活、生產(chǎn)需求，由于水利工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中受自然地理、氣候、水文、土質(zhì)等因素影響較大，同時(shí)項(xiàng)目建設(shè)中資金投入大、工程量大，因而需要重點(diǎn)做好建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，保證項(xiàng)目建設(shè)的穩(wěn)定性。水利工程項(xiàng)目建設(shè)，需要工程設(shè)計(jì)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察結(jié)果，對(duì)項(xiàng)目施工中容易產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)性問(wèn)題、質(zhì)量性問(wèn)題進(jìn)行預(yù)測(cè)、分析，并提出有效的問(wèn)題解決方案。水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要按照不同的工程標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)等級(jí)進(jìn)行劃分，并準(zhǔn)備好相關(guān)資料，包括氣象數(shù)據(jù)資料和凍土厚度資料等，主要為工程設(shè)計(jì)工作提高必要參考。水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要有完整的設(shè)計(jì)方案，重點(diǎn)解決好水利工程建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、整體結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)等施工問(wèn)題，提高項(xiàng)目建設(shè)的效率與效益。

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混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文范文第5篇

關(guān)鍵詞：水利工程；水工結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)見(jiàn)解

Abstract: the hydraulic structure as a national infrastructure in the important component, according to the special function of design, will also be hydraulic structure design of the realization of the normal function of guarantee. This article mainly according to the author for many years work experience, try to elaborate on water conservancy engineering structure design ideas.

Keywords: water conservancy projects; Hydraulic structure; Design ideas

中圖分類號(hào)：TB482.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

0 引言

大多數(shù)水利工程都以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式為主；就通常的水工建筑結(jié)構(gòu)而言(如大壩、水閘、碼頭等建筑構(gòu)筑物等)，建筑結(jié)構(gòu)的荷載承重和防滲功能等均主要由混凝土結(jié)構(gòu)承擔(dān)，因此，混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。

1 水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以強(qiáng)度設(shè)計(jì)為主的特點(diǎn)，水工混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要注重結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，還需要更多地考慮建筑結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期使用過(guò)程中由于水下環(huán)境作用引起的結(jié)構(gòu)材料腐蝕對(duì)結(jié)構(gòu)性能與適用性的影響,應(yīng)盡可能通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命。水工混凝土建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格按照現(xiàn)行的有關(guān)國(guó)家、地區(qū)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定執(zhí)行,充分考慮建筑結(jié)構(gòu)在正常使用階段結(jié)構(gòu)構(gòu)件的相關(guān)檢測(cè)和維護(hù)過(guò)程,在進(jìn)行水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí), 應(yīng)預(yù)留足夠的工作面為后續(xù)工作提供可實(shí)施性。值得指出的是,水工混凝土結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中遭受病害是不可避免的,只是應(yīng)將其程度降至最低水平。因此,在設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí),在考慮材料受環(huán)境侵蝕和老化對(duì)性能產(chǎn)生的影響后,還仍然要確保結(jié)構(gòu)和構(gòu)件存有足夠的安全性和整體穩(wěn)定性。

2 水工混凝土結(jié)構(gòu)的特性

水工混凝土是混凝土學(xué)科中帶有許多特殊性的領(lǐng)域。將一般混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論用于水工混凝土結(jié)構(gòu),常會(huì)遇到不少無(wú)法解決的困難。水工混凝土結(jié)構(gòu)的特殊性有如以下5個(gè)方面。

2.1 結(jié)構(gòu)尺寸較大,常為大體積結(jié)構(gòu),或?yàn)榭绺弑群苄〉亩虠U件。

2.2 強(qiáng)度所需的配筋率小于一般混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論中規(guī)定的最小配筋率,但其配筋量仍極大。

2.3 大體積混凝土結(jié)構(gòu)的水泥水化熱較大,在外界溫度變化時(shí),常不可避免地發(fā)生溫度裂縫。為限制裂縫寬度需配置較多的溫度鋼筋。

2.4 結(jié)構(gòu)有的全浸于水中,有的處于承壓或干濕交替的狀態(tài),有的尚有滲漏、凍融或沖刷氣蝕等作用,耐久性常成為水工混凝土的嚴(yán)重問(wèn)題。

2.5 不少結(jié)構(gòu)為非桿件體系,無(wú)法象彎、壓、拉等標(biāo)準(zhǔn)桿件那樣按極限強(qiáng)度理論進(jìn)行配筋分析。

為適應(yīng)水工中這種大體積、低配筋和非桿件的特殊性態(tài), 我國(guó)工程界曾作過(guò)多方面的探索,如按應(yīng)力圖形配筋、非線性鋼筋混凝土有限元分析、大體積混凝土溫度配筋等,并有了不少進(jìn)展。

3 水工混凝土結(jié)構(gòu)的可靠度分析

水工統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)已規(guī)定水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須采用以近似概率法為基礎(chǔ)的可靠度理論。但在引用這一理論時(shí),注意到水工混凝土結(jié)構(gòu)的某些特殊性是完全必要的。例如：

3.1 水工大體積混凝土的實(shí)際強(qiáng)度與實(shí)驗(yàn)室小試塊強(qiáng)度的差異就比工民建的混凝土來(lái)得更大些,其中尺寸效應(yīng)、持久強(qiáng)度和水飽和時(shí)的強(qiáng)度降低及后期強(qiáng)度的增長(zhǎng)等因素造成的混凝土強(qiáng)度不定性就有深入研究的必要。

水工中一些主要荷載的實(shí)測(cè)和統(tǒng)計(jì)工作做得還很不夠。有些荷載如土壓力、圍巖壓力、

滲透壓力、地基反力等還是用理論公式計(jì)算出來(lái)的,與實(shí)測(cè)值有多大差異還不十分清楚。有

些荷載還具有人工控制的特點(diǎn),如有溢洪或閘門設(shè)施時(shí)的擋水壓力,就具有確定的上下限,它的分布概型就具有很大特殊性。

3.2 水工中荷載與荷載效應(yīng)之間的關(guān)系常隨所采用的分析方法的不同而有根本性的差別。例如：尾水管,采用一般框架分析或帶剛性域框架分析或用有限元分析,得出的荷載效應(yīng)值將有極大差別,甚至?xí)菇孛鎯?nèi)力發(fā)生變號(hào)。因此計(jì)算簡(jiǎn)圖正確程度的不定性將嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)實(shí)有的可靠指標(biāo)。但這種不定性目前還難于統(tǒng)計(jì)分析。

3.3 房屋建筑或橋梁工程等失事后果僅在于建筑物本身以及本身范圍內(nèi)的人身及經(jīng)濟(jì)損失。但擋水大壩等水工建筑物失事后將危及下游廣大范圍內(nèi)的村鎮(zhèn)及農(nóng)田,其損失遠(yuǎn)大于建筑物本身。因此對(duì)這種會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果的結(jié)構(gòu)是不能用一個(gè)結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)并簡(jiǎn)單地取 就能了事的。在它的可靠指標(biāo)分析中應(yīng)該把造成后果的嚴(yán)重程度考慮在內(nèi)。目前,水工統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（初稿）把水工建筑物的安全等級(jí)也類似房屋建筑那樣分為三級(jí),分別取。但水工中的大型建筑物如葛洲壩、劉家峽工程與一些小型渠系涵管之間,其失事后果嚴(yán)重性的差別,決不是1.0， 0.9 之比。我們認(rèn)為水工建筑物的安全等級(jí)宜分為五級(jí),對(duì)于擋水建筑可分屬于1,2,3個(gè)級(jí)別,對(duì)于一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件則可分屬于3,4,5三個(gè)級(jí)別。因?yàn)樽钪匾匿摻罨炷翗?gòu)件也無(wú)法與3級(jí)擋水閘壩相比。

4 水工混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性

過(guò)去,工程技術(shù)人員所關(guān)心的常常只是工程的設(shè)計(jì)和建造。但工程結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期使用過(guò)程

中會(huì)逐漸損壞這一客觀規(guī)律迫使人們把注意力轉(zhuǎn)向已建結(jié)構(gòu)的可靠性評(píng)估及維修加固技術(shù)方面來(lái)。人們除了關(guān)心工程的初始造價(jià)外,還應(yīng)從大系統(tǒng)出發(fā)考慮工程的維護(hù)費(fèi)用及遇到風(fēng)險(xiǎn)時(shí)的損失期望值。這方面的研究已成為結(jié)構(gòu)工程學(xué)科發(fā)展的重要分支。

目前,國(guó)內(nèi)不少50年代的建筑物,已進(jìn)入“老年期”,對(duì)其繼續(xù)使用壽命作出鑒定和書評(píng)估,以及采取最佳的加固補(bǔ)救技術(shù)是十分重要的。國(guó)內(nèi)在房屋建筑方面已制定了相應(yīng)的法規(guī)

和條文,編制了可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)和加固技術(shù)規(guī)范。水工混凝土建筑的病害比房屋建筑嚴(yán)重得

多,除混凝土碳化鋼筋誘蝕引起順筋開(kāi)裂外,還有凍融、低強(qiáng)度風(fēng)化、滲漏、沖刷氣蝕、水質(zhì)侵蝕、堿骨料反應(yīng)等嚴(yán)重病害。僅“七五”期間,部屬大中型水電工程需要修補(bǔ)的就耗資數(shù)億元。

但目前水工鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范中, 對(duì)耐久性還只以荷載直接作用下的受力裂縫的寬度作為衡量的指標(biāo),這顯然是很不全面的。有關(guān)水工建筑物調(diào)查顯示：967根構(gòu)件中因鋼筋銹蝕順筋開(kāi)裂（先銹后裂）的占56% ,但未發(fā)現(xiàn)一根是由于受力裂縫（橫向裂縫）引起的。鋼筋混凝土構(gòu)件的耐久性主要決定子保護(hù)層厚度、水泥品種和訊量、水灰比、結(jié)構(gòu)類型、施工質(zhì)量、表面防護(hù)等。大體積混凝土結(jié)構(gòu)則還與混凝土強(qiáng)度、抗凍性、抗?jié)B性、抗腐蝕性和抗沖刷能力等有關(guān)。因此,在設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該把這些因素加入進(jìn)去加以考慮,以改變?cè)O(shè)計(jì)人員只重視強(qiáng)度的片面觀。

5 新材料、新技術(shù)和新工藝的誕生

在結(jié)構(gòu)使用壽命期內(nèi),新技術(shù)和新工藝的發(fā)展對(duì)維修費(fèi)用的發(fā)生會(huì)起很大的影響。俗話

說(shuō),十壩九裂,在水工混凝土建筑物中的確存在著各種各樣的缺陷和病害,對(duì)于水工建筑物的維護(hù)和維修是不可避免的。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,應(yīng)優(yōu)先考慮采用新材料、新工藝、新技術(shù)維修帶病運(yùn)行的水工建筑物,提高建筑物的可靠程度,使建筑物的功能正常實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樗薪档徒ㄖ锉旧淼淖灾丶敖档凸こ坛杀驹靸r(jià)方面的優(yōu)點(diǎn),使其在經(jīng)濟(jì)、實(shí)用等方面具有良

好的發(fā)展前景。

例如近年來(lái)開(kāi)始運(yùn)用的新材料,采用特有的活性化學(xué)物質(zhì),利用水泥混凝土本身固有的化學(xué)特性和多孔性,借助于滲透作用來(lái)提高混凝土材料抗?jié)B性,而達(dá)到永久性防水、防潮和保護(hù)鋼筋,增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的效果；還有性能優(yōu)良、適用性強(qiáng)、適合水下灌漿的多功能新型灌漿材料；還有以聚合物水泥砂漿作為防滲、防腐、防凍材料,也已在水工混凝土建筑物修補(bǔ)工程中得到廣泛應(yīng)用,這種以少量乳膠材料對(duì)水泥砂漿或混凝性后,增強(qiáng)其抗?jié)B性、

抗炭化和抗凍性,是一種性能可靠、經(jīng)濟(jì)和施工方便的修補(bǔ)材料。水下修補(bǔ)材料及水下修補(bǔ)技術(shù)取得較大進(jìn)展,投入的一些新的施工設(shè)備,使用方便,省時(shí)省工,有利于環(huán)保和人身健康。

在以后的科技發(fā)展過(guò)程中,新的材料、技術(shù)和工藝的產(chǎn)生將會(huì)更快,更高效,這一點(diǎn)對(duì)于結(jié)構(gòu)是有很重要的影響,不容忽視。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)在是越來(lái)越規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化。但在相關(guān)領(lǐng)域還是需要更進(jìn)一步,而如何更好地深入發(fā)展和應(yīng)用仍是一項(xiàng)重大課題。這就需要工程設(shè)計(jì)人員、科研人員共同努力,使之趨于完善。

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