混凝土結構設計規范范文

導語：如何才能寫好一篇混凝土結構設計規范，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：規范修訂；理解應用

中圖分類號：TU318文獻標識碼： A 文章編號：

1 理解混凝土規范的必要性

隨著結構理論的發展和工程實踐的深入，《混凝土結構設計規范》不斷地修訂、完善。規范不是單純的技術性文件，它還具有一定的社會性，受制于當代社會的經濟條件和技術水平，需充分考慮施工工藝和設計習慣，以具備可操作性。規范只在條文說明中才有一些作為依據的簡單理論性解釋，必須充分理解結構理論和工程背景，才能根據具體情況做好設計，否則只能死摳著規范條例進行拼湊式設計。

2 對規范修訂的理解

2.1 修訂背景

混凝土結構需要消耗大量的鋼筋和水泥，從而消耗大量資源和能源，并造成環境污染，迫切地需要提高材料的強度和性能；近年來天災人禍不斷，人類對結構的安全度要求顯著增加，迫切地需要提高結構的抗災害能力；為可持續性發展，迫切地需要提高混凝土耐久性；而大量的現有混凝土結構增加其使用率，迫切地需要進行結構再設計。

根據上述情況，修訂的內容強調：從截面計算到結構設計；提高結構的抗災害能力；耐久性及既有結構的再設計；調整結構的安全度設置水平；采用高強―高性能材料。

2.2 材料的提高

我國建筑事業發展迅速，隨著建筑更高、更大、更輕，對建筑材料的要求也更高，作為建筑主要的結構形式―混凝土結構，混凝土和鋼筋要求輕質高強、耐久性更好。

2.2.1 混凝土

規范修訂提高了混凝土強度等級下限，除素混凝土可以用C15外，均采用C20及以上強度等級的混凝土。采用400MPa及以上高強鋼筋的構件，混凝土強度等級不應低于C25。承受重復荷載的構件，混凝土強度等級不應低于C30。對于預應力構件的混凝土，強度不應低于C30。采用高強預應力鋼筋時不宜低于C40。常用受力構件的混凝土強度等級，對受彎構件提高1級，對受壓構件提高2級。這種提高混凝土的方式并不是提高最高強度（C80），而是將常用混凝土等級大范圍提高1～2個等級，比較經濟。

高強混凝土脆性大，造價亦貴，可以考慮發展約束混凝土，多軸應力狀態下的混凝土強度能有效提高，且延性顯著增加。在柱端、梁端等受力大的部位，尤其是受壓的立柱或局部受壓區域，利用連續、封閉、密集的箍筋，使混凝土成為約束混凝土，能有效的提高構件的承載力和延性。

2.2.2 鋼筋

規范修訂提高了鋼筋強度，普通鋼筋有HPB300、HRB335、HRBF335、HRB400、HRBF400、RRB400、HRB500、HRBF500。HPB300是低碳鋼筋，強度較低，但延性好。HRB是合金鋼筋，強度高，延性、焊接性能、機械連接適應性、施工適應性都很優越，但價格比較高，可用于結構的關鍵受力部位及延性要求較高的部位。HRBF是細控軋晶粒鋼筋，強度高，延性較好，但焊接性能及施工適應性較差，可用于一般受力鋼筋。

為解決密集配筋的問題，可采用并筋，以便設計與施工。

2.3 設計理念的完善

以往規范中結構分析采用線彈性分析，這種分析方法以結構力學為基礎，有局限性，對于現代高度高、跨度大的復雜結構不適用。隨著計算機處理數據能力的快速提升，非線性分析方法在新規范中得以采用，彈塑性分析、塑性極限分析等方法更趨完善，間接作用分析、結構試驗分析也填補了結構分析空缺。

彈性分析法適用于一般混凝土結構在正常使用極限狀態下和承載能力極限狀態下作用效應分析。因其簡單、實用，使設計偏于安全，仍是一種普遍適用常規結構的基本方法。塑性內力重分布法對屈服截面進行了調幅計算，適用于連續梁板計算，要求采用延性好的鋼筋，可簡化設計和節約材料，充分發揮構件抗力潛力。彈塑性分析法適用于大型、重要、復雜的混凝土工程，先設定好結構的形狀、尺寸、邊界條件、材料性能和配筋等，后進行分析計算。規范只對分析方法做了原則性的規定，因此，需根據工程實際情況建模、合理簡化假定等。塑性極限分析法適用于周邊有梁或墻支承的雙向板計算，要求有足夠的塑性變形能力。間接作用分析法適用于一些如大體積混凝土、超長結構會產生嚴重裂縫的體量大、形狀復雜、功能多的結構，由于引起間接作用的因素太多，規律也不明顯，因此規范只能給出一般原則。試驗分析是復核計算結果、驗證假設模型的重要手段，不規則或受力復雜的結構可采用這種方法。

2.4 計算方法與構造措施改進

2.4.1 計算方法

混凝土構件的正截面承載力、斜截面承載力、抗扭承載力、抗沖切承載力、裂縫寬度驗算等在規范中從計算模型、計算公式、計算參數等都有所變化，同時也引入了協調扭轉等概念。

對需考慮自身撓曲引起的彎矩增大的二階效應的受壓構件的計算方法進行了修訂，與結構側移引起的二階效應加以區分。受剪承載力的計算公式混凝土項系數統一表達，不再過于繁瑣；箍筋抗剪承載力計算值降低，使得需要增加配箍量，可以提高結構安全儲備。為發掘抗沖切承載力，計算公式中的抗力項系數增大。構件的裂縫控制要按荷載準永久組合進行驗算，降低了荷載效應及裂縫寬度的計算值；同時調低公式中構件受力特征系數，將裂縫寬度計算值減小10%以上，緩和了由于使用高強鋼筋引起構件撓度增加、裂縫變寬的問題。

2.4.2 構造措施

構造設計是結構設計的核心部分之一，好的構造措施能保證結構安全，規范修訂了基本構造要求及各種構件構造措施，總的趨勢是增加鋼筋的用量。

規范修訂中，放松對伸縮縫最大間距控制，增加控制縫來解決間接裂縫引起的不良后果。比如在墻容易產生收縮裂縫的部位，故意設置成薄弱截面，引導裂縫在此發生，預埋止水帶，并用建筑裝飾消除裂縫的觀感。對鋼筋的保護層厚度適當增大，增加了鋼筋耐久性。為合理控制鋼筋錨固長度，完善錨固修正系數及連乘原則，推廣機械錨固方法。受壓構件的最小配筋率稍有增加，使結構更加安全。改進板、梁、墻、疊合構件的構造要求，完善各種構件的構造設計。

3 規范修訂的局限性

任何一本規范都不能完全指導和解決工程中的所有問題，現行規范能適用于大部分工程，但仍有局限性，這種局限性可由理論研究預見，也可能在后面的實施過程中逐漸體現出來，我們要做的不是否定而是改進，并找到應對方法。

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Abstract: Enhances the structure the safety performance to need from the structure shaping, the structure structure, the structural arrangement, the choice of material and so on many aspects to make diligently, by superstructure's integrity, the ductility and the durability, enhances disaster of its protection mishap and prevents the collapse, is ability which specially the resistance collapses continuously. To the concrete structure design degree of security and the standard revision, proposed own opinion.

關鍵詞:混凝土結構設計規范可靠度設計

key words: Concrete structure design standard reliability designs

對于混凝土結構設計規范中的安全度設置水平,最早源于從事高強混凝土結構科研和推廣應用工作中的感受。用現行規范設計C50～C60級高強混凝土結構,其安全儲備比普通強度的混凝土還要低,給推廣造成困難和阻力,何況一項新技術的開始應用會存在經驗不足等問題,更需要有較為寬松的安全度環境;過低的安全度難免捉襟見肘,對新技術推廣不利。我國規范安全度與國外的差別已有不少資料作過報道,現在再看我國規范安全度從解放后的演變,以受彎構件為例,將安全度統一折算成解放初期按破損階段設計方法時的總安全系數K,則在最早的東北人民政府設計規程中K等于2.0;后改為與當時的蘇聯規范相同即1.8,但鋼材強度取值仍低于蘇聯;約在1956年后,按三系數極限狀態方法的蘇聯規范設計,K降到約1.55～1.6,1965年我國頒布的BJG21-66規范與此相同;1974年頒布TJ10-74規范,受彎構件K值又略有降低;1989年頒布的現行規范,K值大體保持在1965年規范的水平。

橫向比較各國規范以及豎向縱觀我國規范的演變,可以深切體會到規范作為上層建筑,必然反映時代社會經濟的特色和需要。在這次規范修訂中,除了必需從專業的技術角度對安全度作細致分析外,如何從社會經濟的角度進行深入探討可能更為重要。

規范和標準如何從短缺型計劃經濟影響下走出來,使之更好地為社會主義市場經濟基礎服務,這是本次規范修訂不同于以往歷次修訂的主要區別,理應作為本次修訂中首要考慮的問題。隨便舉例來說,我們對普通公寓住宅的層高標準作了限制,在北京地區規定為2.7m(凈空僅2.55m),也不準設計人員或用戶提高房屋抗震設防等級,這些限制是否反映了過去短缺經濟年代的特色?短缺經濟的主要傾向是竭盡全力去約束消費和限制投資,并伴以過多的行政干預來加以保證。過去講節約,偏重于初期一次性投資和用料的節省,較少顧及長期和整體效益,更少考慮用戶的利益和要求;設計規范的低安全度和某些荷載標準值的過低取值,也是短缺經濟造成的。在今天的市場經濟體制下,如果只需花相對較少的錢,換得更為結實耐久的房子住,應屬合理消費受到鼓勵,為此而必須多花一些鋼材也屬于合理使用,說不上有違節約原則。安全度的設置本來就是用來對付比較意外的情況,低安全度的房子盡管在一般情況下安全可靠,但是抵御外界不確定性作用的能力相對較弱。房子結實些,壽命長些,符合國家提高人民生活質量的要求;萬一發生不測地震,可以減少生命財產損失;再說這種合理消費并不要政府掏錢,而且合理的多用些鋼材、水泥又能促進生產發展,從眼前講,還多少能緩解通貨緊縮的困難。這些說法從短缺經濟的立場上看是格格不入的,但符合眼前和長遠利益以及市場經濟的需要。

提出要大幅度提高設計安全度,無非是基于客觀形勢變化和對現行安全度進行初步分析比較后的一種宏觀的定性估計。究竟需要提高多少,則需經過課題立項研究才能確定。對于規范修訂組這次提出的設計可靠度改進意見,總的趨勢是往高處調,對此我表示擁護;雖然幅度不夠大。我國幅員廣闊,各地經濟發展很不平衡,象京、滬、穗等國際性大都市,建筑結構的安全度應高些,經濟不發達的邊緣地區允許適當低些。將可靠度設計理論用于設計規范,不論在學術或工程界一直有分歧意見。我傾向于多安全系數的極限狀態設計法,因為其中對安全度的表示比較靈活又易于理解,而且在確定各項安全系數時并不排斥利用可靠度理論手段進行分析對比,然后再綜合考慮其它因素加以修正。

由于現行建筑結構設計規范業已采用了可靠度設計理論,其在規范中的計算表達形式又與多安全系數方法相似,在實用上姑且將它理解為多安全系數也并無不可。在這種情況下,我贊成承認現實,在這次修訂中還是保留現有的設計方法體系為好?？煽慷壤碚搶τ诓煌愋凸こ探Y構的適用程度肯定會有很大差別,用于混凝土建筑結構尚沒有解決不了的大問題,所以不宜再變。結構安全度需要考慮的因素過于綜合,尤其是規范中的結構安全度,它不同于某個具體工程,需要考慮和照顧的方面更多,包括非技術性的社會經濟因素、政策因素等等?？煽慷仍O計理論有其先進的一面,也有其不足之處;可靠度理論也有某些假定和約束條件,會有意或無意地省略某些本應考慮而用這一理論又難以處理的一些因素。技術科學理論一般擅長于分析,而規范安全度的設定除了要用分析外更需要綜合,因此經驗和判斷更為重要。

參考文獻:

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1何謂建筑結構設計安全度

眾所周知，建筑結構設計的最終目標是實現“三性”：（1）安全性。在正常使用條件下能承受可能出現的各種外荷載作用（如：自重、機械設備、家具、人流以及風雪、氣溫變化等）；在特殊情況下（如：地震、火災、颶風等）仍能保持建筑物整體穩定、不倒塌。（2）適用性：在正常使用情況下具有良好的工作性能，即能正常發揮建筑物各分部的使用功能。（3）耐久性：在正常使用和維護條件下具有足夠長的安全使用壽命（設計使用年限）。上述安全性、適用性、耐久性綜合起來，就是衡量建筑結構是否安全可靠的基本標志，稱為建筑結構的安全性。在建筑結構設計中用來度量結構安全性、適用性和耐久性的指標就叫安全度。

2不同的歷史時期有不同的設計理論和設計方法，而不同的設計方法有不同的安全度表示法

20世紀50年代以來，我國建筑結構設計方法歷經容許應力設計法、破壞階段設計法、極限狀態設計法和概率極限狀態設計法四個階段；在結構設計規范中，則分別以安全系數、分項系數和可靠性指標來表示容許應力設計法、破壞階段設計法、極限狀態設計法和概率極限狀態設計法的安全度。其實，建筑結構安全度（又叫可靠度）還與其它一些因素有關，例如：結構的構造規定、荷載標準值與材料強度標準值、結構內力分析的精確度和構件承載力計算公式等。建筑結構可靠度（安全度）理論是分析建筑結構安全性的一種有效手段。我國早已頒布、實施了建筑結構設計統一標準，要求結構設計時，按可靠度理論進行設計?？煽慷壤碚撚檬Ц怕蕘矶攘拷Y構的可靠性，通過將結構自身的抗力和外荷載的作用效應相互獨立，將隨機過程化成隨機變量，并以經驗數據作為校準點，成功地將這一理論應用到建筑結構設計規范中。但由于這一理論尚不完善，在具體設計時還應結合工程實際，靈活應用。

3結構工程師應恰當地確定結構設計安全度

從某種意義上講，建筑結構設計安全度的高低，應當是某個歷史階段國家或地區經濟和資源狀況、財富積累多寡以及設計和施工技術水平高低、所用建筑材料質量優劣的綜合反映，需要以概率論和統計學理論為基礎，參照成功的經驗數據，經綜合考慮后才能確定。但在實際結構設計中往往更多地依靠結構選型、結構工程師的實踐經驗、當時的施工技術水平、建筑材料質量優劣狀況等進行綜合考慮，很少去考慮建設地點的經濟發展水平和資源狀況，因此，常會出現安全系數偏高從而導致建筑物造價偏高，使某些經濟欠發達地區財力難以承受的現象。從全國來看，由于我國目前施工技術平均水平還不高，建筑材料質量參差不齊，各地區經濟發展程度相差較大，現行混凝土結構設計規范中所確定的結構安全度雖稍偏高些，但尚能適應實際工程需要。隨著國家經濟實力的增強、施工技術的不斷提高、新材料新工藝的推廣應用、大跨度大空間結構越來越多，還可以將現行結構設計安全度適當提高一些，以確保“百年大計，質量第一”。因為，與國際上通行的工程結構質量標準相比，我國混凝土結構設計規范中規定的結構安全度還是相對偏低的，原因是結構計算時所采用的荷載標準值比國外的低，而材料強度標準值卻比國外的高，再加上對結構構件之間的構造要求又比國外的構造要求低很多，所以，按現行混凝土結構設計規范中規定的結構安全度設計的結構構件，還是偏于不安全的。

4關于結構構件的耐久性問題

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關鍵詞：混凝土結構設計；承載力；配筋比例

中圖分類號： TU318 文獻標識碼： A 文章編號：

一、混凝土結構設計基本要求

1、遵守設計規范要求 混凝土結構設計師在對建筑結構進行設計過程中，首先，應該做到按國家與地方有關結構設計法規、規程、規范以及設計標準中規定要求執行。盡管目前我國各行業混凝土結構設計規范，在設計理論方面還不是很統一，但是混凝土建筑結構設計通常參考規范有《混凝土結構設計規范》、《高層建筑混凝土結構技術規程》、《建筑結構荷載規范》、《建筑地基基礎設計規范》、《建筑抗震設計規范》等等，在結構設計時，結構工程師應遵守這些規范為最基本原則來進行混凝土結構設計。

2、考慮現場施工材料質量 為能夠滿足混凝土結構功能殊性能要求，再設計時應充分考慮到現場施工材料資料，混凝土結構材料質量與現場所用水泥品種與粗骨料粒徑大小有直接關系。因此，設計者還應了解施工工藝，機械設備使用情況，對水泥性能與凝結時間要求等因素，在施工現場決定選用外加劑以及其參入數量都應該了解。

二、常見混凝土結構設計問題以及解決方案

1、在結構計算與分析階段常見的問題 目前，在混凝土結構計算與分析階段，如何高效地、準確地對工程進行內力分析，同時按照規范要求進行結構設計與處理，這是決定工程結構設計質量優劣的關鍵。因此，混凝土結構設計者，應該對這一階段常見問題，必須清晰認識。 在結構總體設計階段，經常受到困擾的是對設計結構整體計算軟件如何選擇的問題。不同軟件采用計算數學模型不同，所以不同軟件計算最終計算結果也有所不同。雖然結果差別較小，但是對結構設計標準與規范卻有很大影響?，F在比較流行結構計算軟件并不少，SATWE、TBSA、TAT、ETABS、SAP等都有其各自特點。然而，設計師在選擇軟件時要么只單一考慮設計模型特點，而忽視設計結構類型，要么只考慮結構類型而忽視對結構設計計算軟件本身分析，所以導致在結構總體設計計算階段，設計結構的工程就出現很多問題。 對于結構設計師，應該考慮到一個科學合理計算軟件，絕對不僅僅取決于軟件系統本身優越與否，還應該分析這種計算軟件是否與設計結構類型相適應。因此，結構設計工程師必須做到，對各個結構設計計算軟件數學模型特點進行分析、對比與系統研究，熟悉結構設計類型，從而進行科學合理選擇計算軟件。

2、地基與基礎設計存在的問題 1）在設計時缺少工程實地勘察報告或者臨近建筑勘察報告；對基礎設計必須按照“勘察——設計——施工”流程進行，要堅決杜絕缺少地質勘察報告，而進行設計情況。如果地質勘查不夠細致、全面、內容模糊情況時，設計單位必須告知建設單位同時要求勘察單位重新勘察或者進行補勘。 2）未考慮地基變形影響；有很多混凝土結構設計都未對處理后地基進行變形驗算，而根據有關規定，當結構設計等級為甲或乙級時，應按照地基變形進行設計；當為丙級時，如采取地基處理，應按照《建筑地基基礎設計規范》相關規定進行；而對地基處理后情況，必須進行變形驗算。 3）下臥層驗算中問題 在計算下臥層頂地基承載力時，只能進行深度修正，修正系數應根據土層來決定。當擴散角所取數值滿足有關規范中規定時，可直接采用；當不滿足時可根據規范附錄中，平均應力系數來進行計算。對復合地基來說.選取承載力較高土層來作持力層，而當軟弱下臥層時，必須對承載力進行驗算；如果是軟弱下臥層控制承載力，那么說明持力層需要進行調整。

3、上部混凝土結構設計過程中存在問題 1）框架柱；在設計計算時，切勿忽視角柱，必須要對角柱自行定義。如出現未進行定義，而實際配筋率又滿足計算結果，那么在實際施工中就會出現配筋率無法滿足最小配筋率問題。作為短柱來說，在一級抗震設計時，沿著短柱全高箍筋間距應小于縱筋直徑6倍?？蚣苤绦蚩梢赃M行自行判定。這種框架柱不可以進行直接替換，不同強度箍筋應滿足不同結果。 2）框架梁：框架梁計算是容易出現實際配筋大于計算結果情況，主要原因有：繪圖時只標注支座一側配筋；當配筋率大于2%時，箍筋并沒有隨著支座處配筋增加而增大；跨中配筋與支座配筋比例超出正常范圍。同時還應注意各抗震等級下，縱筋直徑的要求以及穿過中柱及剪力墻的縱筋直徑。 3）連梁：在地震作用下，為保證剪力墻不發生剪切破壞，即墻肢與連梁滿足“強剪弱彎”的原則降低連梁彎矩設計值，使部分連梁先于墻肢出現彎曲屈服，降低連梁屈服彎矩的同時也降低了連梁的剪壓比，可改善連梁的延性性能。一般控制連梁折減系數在0.5~1之間，抗震設防烈度越高，延性要求越高，設防水準要求越高，就可以折減多一些。這樣才能夠保證連粱在正常使用下不現開裂、屈服等問題。當連梁跨高比不大于2.5時，要注意不要把墻體水平分布筋當做連梁腰筋來計算，否則會出現連梁的腰筋配筋率不滿足標準情況。 4）框支剪力墻；在結構設計中應該重點考慮轉換層，因為轉換層是整個框支剪力墻中比較薄弱樓層結構，在相關計算時，應根據相關規定將其地震剪力乘以增大系數來計算相關參數?？蛑е?、框支梁的縱筋各項系數都應滿足有關規定的要求。

4、混凝土結構設計中其他問題 1）各專業間配合：由于專業分工發展，一個結構設計團隊由各個不同領域專業人才構成，整個項目從設計到施工也是由很多不同團隊負責，因此，專業間配合問題顯得尤為突出?；炷两Y構設計與施工組織之間，涉及到結構設計與施工技術之間銜接與配合。配合得好壞直接關系到整個項目的質量，甚至整個設計理念與風格。結構專業設計人員不可只專注于設計，而忽視配合施工工藝技術，否則就會出現很多大的問題。 2）混凝土設計耐久性：混凝土結構功能有三方面內容：適用性、安全性、耐久性，目前，混凝土結構設計在適用性與安全性方面研究較深入，設計方法相對明確，因此，混凝土結構設計在這兩方面做得比較好。結構耐久性方面研究還不是很成熟，在實際操作中也存在很多問題?；炷两Y構因耐久性不足而失效的現象已經屢見不鮮，為正常使用，必需進行維護，而這樣所付出維護費用是非常高昂的。影響混凝土結構耐久性因素主要有內部與外部兩個方面。再結構設計時應該區別進行考慮。這真對不同結構功能需要，考慮避免降低結構耐久性的影響因素。這樣設計出來的混凝土結構才是最科學，最合理的。

結語 混凝土結構設計本身是個長期、循環、復雜兼具深度和廣度的專業。對于企業來說講究的是效率和效益，因此，目前混凝土結構設計問題產生的主要原因在于設計時間短、設計任務大而重?；炷两Y構設計質量密切關系到人民生命財產安全，責任重大。因此，我們必須從根本做起，做好混凝土結構設計，總結設計經驗不斷改進設計理念，設計時充分考慮各種因素影響，來保證整個工程質量。以上僅僅是筆者的一些淺薄認識，只有不斷地學習、對實踐經驗不斷進行總結才能做出較好的作品

參考文獻

[1] 周克榮等編著.混凝土結構設計[M].同濟大學出版社.2001.8.

[2] 賈慧麟.混凝土結構的耐久性[J].華章,2011（05）：47-47.

[3] 王剛.混凝土結構設計探討[J]才智,2011（25）：85-86.

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收稿日期：2013-02-16

基金項目：重慶市科技攻關項目（CSTC，2010AC4031）和后勤工程學院教學改革研究項目（2011年）

作者簡介：曾祥蓉（1970-），女，后勤工程學院軍事土木工程系副教授，碩士，主要從事結構工程教學及建筑物鑒定與加固研究，（E-mail）。

摘要：在混凝土結構設計原理課程教學中，通過加強對基本概念的理解、加強對設計規范的學習、加強對構造措施的掌握、加強對重點章節的講解、加強實踐環節的落實和將實體模型引入教學實踐、將工程案例引入教學實踐、將科研活動引入教學實踐，即“五加強”、“三引入”，能有效提高混凝土結構設計原理課程教學質量，培養學生的科研能力、實踐能力和創新能力。

關鍵詞：教學實踐；教學質量；工程案例；土木工程專業

中圖分類號：TV3-4；G423.07 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2013）03-0109-03 混凝土結構設計原理是土木工程專業基礎課的一門重要必修課程，起著為學生后續的專業課學習、畢業設計以及畢業后從事混凝土結構設計、科研、施工等工作打下必要基礎的作用，該課程在土木工程專業教學中具有重要的地位?；炷两Y構設計原理課程有以下一些特點：一是該課程內容涉及兩種建筑材料：鋼筋和混凝土，它們的物理力學性能完全不同，鋼筋是單一、彈性、勻質、連續的材料，混凝土是非均勻、非線性的材料，鋼筋混凝土構件的受力過程較復雜。二是混凝土結構設計原理課程涉及受彎、受壓、受拉、受扭構件的設計，無論是材料強度等級的選擇，還是截面尺寸的確定以及鋼筋的配置，其答案都不是唯一的，這與數學、力學等課程有著很大的區別。三是混凝土結構設計原理課程研究各種構件的性能、截面設計及構造措施，其理論大多建立在試驗研究的基礎上，并需要借助工程實踐來驗證。因此，混凝土結構設計原理課程教學內容具有概念多、假定多、公式多、系數多、構造多的特點。這些特點給學生學習該課程帶來了一定的難度。筆者多年從事混凝土結構設計原理課程的教學，對如何提高該課程教學質量進行了一定的探索。在教學實踐中，通過加強對基本概念的理解、加強對設計規范的學習、加強對構造措施的掌握、加強對重點章節的講解、加強實踐環節的落實和將實體模型引入教學實踐、將工程案例引入教學實踐、將科研活動引入教學實踐，即“五加強”、“三引入”，有效地提高了學生的科研能力、實踐能力和創新能力。

一、加強對基本概念的理解

混凝土結構設計原理課程教學應重視學生對結構理論基本概念的理解，比如徐變、塑性鉸等。只有正確理解了概念，才能靈活運用基本理論。而公式大多是在試驗和基本假定的基礎上建立起來的，并且公式的計算可以借助計算機軟件進行電算。因此在教學過程中不要拘泥于精確的公式推導和計算結果，但一定要讓學生把公式中的每個系數理解清楚，并要求學生學會手算，而不能依賴計算機，以加強學生對基本概念的理解。

二、加強對設計規范的學習

混凝土結構設計原理課程涉及的主要規范是《混凝土結構設計規范》。筆者在教學工作中先后經歷了該規范的三次調整，使用了該規范的GB50010-1989、GB50010-2002和GB50010-2010三種版本。每一次新規范的頒布，都迫切要求有關的工程技術人員、教師和學生學習掌握新規范。作為教師，尤其要盡可能地將新規范融入混凝土結構設計原理課程教學實踐中，要加強學生對規范條文的學習和理解，特別是修訂部分的內容，最好能讓學生理解其修訂內容的科研或工程背景，以便學生更好地掌握。只有這樣，學生才能了解混凝土結構的發展狀況與方向，及時更新知識。如：新版《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）其中一處變化就是采用高強度高性能的材料HPB300級光圓鋼筋取代HPB235級光圓鋼筋[1]。

三、加強對構造措施的掌握

構造措施與精確計算，對混凝土結構而言是同等重要的，不能重計算而輕構造?；炷两Y構設計原理課程涉及許多構造措施，比如：混凝土的最小保護層厚度；鋼筋的錨固長度、搭接長度及延伸長度；鋼筋間的凈距或間距；受力鋼筋的最小配筋率；箍筋的最小直徑及最大間距；箍筋的最小配筋率等等。如果一根簡支梁，通過計算確定了其受拉區需要鋼筋的面積，但忽視其鋼筋凈距必須滿足一定尺寸的構造要求，而直接選擇直徑小、根數卻較多的鋼筋，導致相鄰兩根鋼筋緊密排列，這樣勢必造成鋼筋表面沒有混凝土或者混凝土保護層厚度不足，鋼筋與混凝土之間缺少足夠粘結力，那么它們就不能形成整體而共同工作。

四、加強對重點章節的講解

在人才培養計劃的多次調整過程中，混凝土結構設計原理課程的課時都有所減少，而該課程的教學內容卻非常多，因此教師的課堂講解不可能對教材上的每一章節面面俱到，而應該重點章節重點講解，非重點章節作一般講解甚至不講解而安排學生自學，學生有不清楚的，教師可以作補充講解和答疑。比如：在四大構件里面，受彎構件、受壓構件比受拉構件、受扭構件重要，因此有關受彎構件、受壓構件內容應作重點講解（課時分別為22學時和16學時），而對受拉構件和受扭構件作一般講解（課時分別為2學時和4學時）。又比如：受彎構件中正截面和斜截面承載力的計算兩部分比較而言，前者涉及的基本概念多，所以應重點講解，需要14學時，而后者只需要8學時即可。教材上有些知識點是難點但本身卻不是重點，這部分內容可不作講解，比如變角度空間桁架模型。只有這樣抓重點抓核心，才能節約更多的時間來講重點要點，以達到更好的教學效果。

五、加強實踐環節的落實

實踐性教學環節是土木工程專業教學的重要組成部分，是提高專業人才創新能力、動手能力和專業素質的關鍵途徑與手段[2]。在混凝土結構設計原理課程教學中，過去一般比較重理論輕實踐，使得培養出來的學生實踐能力較弱。要改變這一現象，首先要求教師要加強實踐，在實踐中獲取經驗，并把過硬的實踐知識傳給學生；同時也要求學生在學習中將理論知識與實踐相結合，并通過實踐，將理論知識理解得更加透徹。

土木工程專業教學實踐環節主要包括課程實驗、課程設計和課外訓練等[3]。教學中，筆者主要從以下幾方面加強實踐環節的落實。

1.將實體模型引入教學實踐

為增強學生對土木工程結構的空間想象力，筆者所在的教研室建立了比較系統的土木工程專業系列課程教學實體模型室。模型室配置有包括混凝土結構、道路與橋梁工程結構、地下工程結構在內的各種結構教學模型40套（組）。其中混凝土結構有梁、柱、樓蓋等模型（見圖1），梁模型又有簡支梁、連續梁、懸臂梁、矩形梁、T形梁幾種。將實體模型引入課程教學實踐，其目的是模擬“施工現場”，將“工程搬進課堂”，增強學生的感性認識，提高學生對土木工程體系概念的整體思維能力和空間想象力，從而大大提高課堂教學效率和效果。

圖1 樓蓋模型

2.將工程案例引入教學實踐

工程案例即是產生于實際工程的典型事例。將工程案例引入教學，就是根據教學內容和教學目的的需要，在教學過程中圍繞一個或幾個實際工程問題展開描述、分析與討論，用以提高學生分析問題和解決問題的能力。將案例引入混凝土結構設計原理課程的教學實踐，要求教師不能只是孤立地介紹單個結構或構件的基本理論知識，而應該向學生介紹完整的工程結構，特別是在實際工程中如何解決具體問題。教師在課堂教學中既要介紹“工程案例”或“工程項目”，又要組織學生在學習過程中以實際工程案例為分析研究對象，通過對案例的分析、討論，引導學生學會收集相關信息，提供和評估備選方案，讓學生能身臨其境般地了解處于工程項目中的工程師所面臨的復雜情況和實際困難，以此訓練和提高學生在復雜環境下解決實際工程問題的能力和進行決策的能力。采用案例式教學，不僅可以活躍課堂學習氣氛，而且有利于培養學生的空間想象力，也有利于學生將理論知識融入實踐，培養學生的創造能力。當然，采用案例式教學，有兩點值得注意，一要完成工程案例的編制，形成案例庫；二要根據理論教學內容和教學進度對工程案例的素材進行編排、加工處理，使之符合課堂教學規律與特點。

3.將科研活動引入教學實踐

筆者承擔的重慶市科技攻關項目：“預應力碳纖維布加固連續受彎構件的應用技術及示范”，主要是對連續受彎構件進行加固研究。為方便研究試件的制作，連續受彎構件采用的是兩跨連續梁（圖2為科研試驗現場）。試驗梁對鋼筋和混凝土兩種材料的選擇、試驗梁的設計制作、試驗梁的加載方式、試驗結果的分析等，這些研究與混凝土結構設計原理課程內容有關，筆者將上述一系列科研活動引入混凝土結構設計原理課程教學實踐。實踐表明，在課程教學實踐中引入科研活動，以研促教，以研促學，大大提高了學生學習興趣，激發了學生的求知欲，達到了培養學生的科研能力、實踐能力和創新能力的教學目標。

圖2 試驗現場

綜上所述，在混凝土結構設計原理課程教學中，加強對基本概念的理解、加強對設計規范的學習、加強對構造措施的掌握、加強對重點章節的講解、加強實踐環節的落實，并將實體模型引入教學實踐、將工程案例引入教學實踐、將科研活動引入教學實踐，能有效提高混凝土結構設計原理課程教學質量，培養學生的科研能力、實踐能力和創新能力。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB50010—2010混領土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[2]劉建勇，李友群，劉廣靜.加強實踐性教學培養土木工程專業學生的創新能力[J].高等建筑教育，2008，17（5）：107-109.

[3]潘穎.提高混凝土結構原理課程教學質量的思考[J].高等建筑教育，2011，20（4）：74-77.

Exploration and practice to improve teaching quality of concrete

structural design principle

ZENG Xiangrong， CHEN Jin， WANG Ping， WANG Wei， ZHANG Lei

（Department of Military Architecture Engineering， Logistical Engineering University， Chongqing 401311， P. R. China）

篇6

【關鍵詞】 鋼筋砼結構；最小配筋率；受彎構件；帶肋鋼筋

現行的國家規范“砼結構設計規范”(GB50010-2002) 中把HRB400鋼筋確定為鋼筋砼結構的主導用筋。其后冶金企業研制開發的符合國情標準“鋼筋砼用熱軋帶肋鋼筋”(GB1499-1998) 的新型號筋。HRB500鋼筋具有強度高、延性好、耐高低溫、耐疲勞和可加工性能好的優點，符合砼結構對建筑用筋性能指標的主要內容要求。HRB500鋼筋在建筑行業中己得到廣泛使用，會促進其它相關建筑材料的發展提高，因此而帶來可觀的社會及經濟效益，促進建筑業健康有序的發展具有重要意義。

鋼筋砼梁的主筋縱向筋配筋率是保證安全使用影響承載力的主要因素，配筋率的變化不僅使梁的受彎承載力產生變化，而且會使梁的受力性能和破壞特征發生質的變化。當縱向主筋配筋率少到一定值后，梁的受力性能會產生大的變化，同無筋素砼梁沒有什么差別。當這種梁一旦在受拉區的砼出現開裂，裂縫截面的拉力會很快超過屈服強度而進入強化階段，造成整根梁發生撕裂，甚至使整個鋼筋被拉斷，這種破壞現象沒有明顯的預兆，屬于脆性破壞。為了防止這種脆斷的產生，鋼筋砼結構設計規范明確規定：鋼筋砼受彎構件的縱向受力主筋的配筋率不能低于某一限定值，該值即為受控鋼筋的最小配筋率。HRB500鋼筋作為一種新型的高強鋼筋，已經在工程實踐應用范圍較廣，必須合理確定其作為受拉鋼筋的最小配筋率。在實踐應用中探討對HRB500鋼筋作為受彎構件縱向主受拉的最小配筋率作淺要分析。

1最小配筋率確定的一般原則

鋼筋砼受彎構件的最小配筋率是一個比較復雜的技術問題。試驗和理論分析均表明，構件的最小配筋不僅與受力形態、表面尺寸及形式、材料強度有關，而且與受荷時間的長短、溫度變化的大小、收縮及徐變的程度有關。目前世界一些國家對鋼筋砼受彎構件的受拉鋼筋最小配筋率的取值方法基本上有兩種：即模型法和經驗法。模型法是以截面受拉區砼開裂后，受拉鋼筋由于配置過少而立即屈服進入強化階段，此時的受拉鋼筋配筋的最小配筋率。經驗法是指直接給出最小配筋率的的取值，而沒有受完整的受力模型作為取值準則，但其中也從不同角度考慮了一些因素對最小鋼筋率取值的影響，所考慮的這些因素的影響規律與模型方案的趨勢有一定的近似性。

而國內現行的《混凝土結構設計規范》對鋼筋砼受彎構件的最小配筋率的確定原則是：截面開裂后，構件不會立即失效（裂而不斷），即在最小配筋率的條件下，構件的抗彎承載力不低于同截面素混凝土構件的開裂彎矩，即：

MEY≤Mu ①

現以單筋矩形截面承受純彎矩作用為例探討鋼筋砼受彎構件的縱向主受拉鋼筋的最小配筋率問題。首先要計算鋼筋砼梁的開裂彎矩。由于鋼筋砼梁開裂時，鋼筋的應力很低，因此計算鋼筋砼梁開裂彎矩時，可以忽略鋼筋的作用，即鋼筋砼梁的開裂彎矩等于素砼的開裂彎矩。根據文獻對素砼梁的開裂彎矩的推導計算，無筋素砼梁的開裂彎矩為：

MEY =0.256Fftbh2 ②

試中： ft-為混凝土軸心抗拉強度設計值。

根據鋼筋砼梁的受力進行過程， 按照現行砼設計規范關于正截面承載力計算的基本假定“不考慮砼的抗拉強度”，假定鋼筋砼梁達到極限承載力狀態時的截面力臂為yho，其中y為內力臂長度系數，則鋼筋砼梁的極限彎矩為:

MU = yhoòyAS

此時òy= fyAS =pmin bho Y=1

MU = ho fypmin bho③

將式②、式③ 帶入式① 以后，求出：

pmin=0.256ft / fy[h/ho]2 ④

2國內不同時期砼結構設計規范對最小配筋率的規定

根據介紹對世界各有關國家砼結構設計規范，對鋼筋砼受彎構件規定的最小配筋率進行了簡單比較，見表1。為轉化為國內材料強度后各有關國家砼結構設計規范，對鋼筋砼受彎構件規定的最小配筋率表達式。 轉貼于

表1不同國家對鋼筋砼構件最小配筋率計算要求

我國的設計規范對于鋼筋砼受彎構件，確定的最小配筋率的規定基本上是沿用前蘇聯20世紀五、六十年代的規定，數值明顯偏低。隨著我國國力的增強，結構設計的安全度增大以及結構耐久性設計概念的應用，鋼材供應狀況及水平的偏高，每次規范修訂均適當提高了受力鋼筋的最小配筋率，而且使其更為合理。a.在原《鋼筋混凝土結構設計規范》TJ10-74中規定受彎構件最小配筋百分率:當砼強度標號為200號及以下時為0.1;當砼強度標號為250-400號時為0.15。b.在進行了修改后的《混凝土結構設計規范》GBJ10-1989中規定受彎構件最小配筋百分率:當砼強度等級為C35時為0.15；當砼強度等級為C40-C60時為0.2。c.在現行的《混凝土結構設計規范》GB50010-2002中規定受彎構件最小配筋百分率為0.2和45 ft / fy中的較大值。

從國各內各個階段設計規范對最小配筋率規定的變化可以看出:隨著我國改革開放的進一步推進，國民經濟收入穩步的提高，對結構安全度的要求逐漸提高，綜合考慮各種因素，構件的最小配筋率均有提高，而且考慮了材料強度的影響，有利于促進高強材料在工程中的大量應用。

3HRB500鋼筋砼受彎構件的最小配筋率的應用

根據我國現行的《鋼筋砼用熱扎帶肋鋼筋》GB1499-1998中規定:HRB 335的屈服強度為335 MPa，HRB 400的屈服強度為400 MPa，HRB 500的屈服強度為500 MPa。我國現行的《混凝土結構設計規范》規定：HRB 335的屈服強度設計值為300 MPa，HRB 400的屈服強度設計值為360 MPa，不同種類鋼筋材料分項系數ys均為1.10，因此HRB500鋼筋的屈服強度設計值應取為450MPa。根據資料介紹的試驗結果并考慮到裂縫寬度的影響，對HRB500鋼筋的屈服強度設計值建議為420MPa，材料分項系數ys為1.19。根據我國現行的《混凝土結構設計規范》GB50010-2002中規定受彎構件最小配筋率百分率公式45 ft / fy，分別計算出各種鋼筋的最小配筋率。詳見表2。

表2鋼筋混凝土受彎構件配筋率要求

根據表2可以看出，鋼筋砼構件的最小配筋率的確定，不完全是技術問題，還反映了某一地區當時的經濟建設發展水平，具有一定的社會性和政策性。因此，考慮將HRB 500鋼筋砼受彎構件的最小配筋率百分率（%）為：當混凝土強度等級不大于C30時為0.15，當砼強度等級為C30以上時為0.2和45ft / fy 中的較大值為宜。根據上述淺要分析，國家推廣應用HRB500鋼筋不僅可以滿足建筑行業科技飛速發展的需用，還具有明顯的經濟效益和社會效益。為了在工程實踐中大力推廣HRB500鋼筋，考慮到我國實際國情，要采用HRB 500鋼筋砼受彎構件的最小百分率（%）為：當砼強度等級不大于C30時為0.15，當砼強度等級為C30以上時為0.2和45ft / fy，中的較大值安全。

參考文獻

1徐有鄰等．混凝土結構設計規范理解與應用．中國建筑工業出版社， 2002

篇7

關鍵詞：鋼筋混凝土；結構設計；裂縫；防治措施

中圖分類號：TV331 文獻標識碼： A

鋼筋混凝土已作為主要建筑材料而應用于建筑工程中，然而在建筑工程中，鋼筋混凝土結構一定會出現不同程度和形式的裂縫現象，這種現象的普遍發生，成為長期困擾建筑工程人員的技術難題的同時，也在一定程度上給使用者增加較大的心理壓力。以下就鋼筋混凝土結構設計中裂縫的防治措施進行論述分析。

一、鋼筋混凝土裂縫的種類形式以及危害

1、鋼筋混凝土裂縫的種類。（1）溫度裂縫。溫度裂縫是鋼筋混凝土結構中最常見的裂縫，它的形成是由于外界溫度變化較大，混凝土隨著溫差而發生熱脹冷縮，這種裂縫常出現在建筑結構的屋面層。（2）結構裂縫。對于現澆的鋼筋混凝士結構，不同的結構構件之間剛度往往是不同的因此這就容易造成一些結構中形成相對剛度薄弱區，就是在這些相對薄弱部分及結構的截面突變處，易出現結構裂縫破壞，如建筑物墻角處及鋼筋混凝土樓板的板端處。（3）構造裂縫。造成鋼筋混凝土結構出現構造裂縫的原因主要有混凝土的水灰比過大、模板的滑動、混凝土澆筑時未充分振搗等。除此之外，支架下沉、脫模過早，混凝土養護工作未做好也會造成鋼筋混凝土結構出現構造裂縫。（4）收縮裂縫。混凝土結構在養護過程中會逐漸的硬化、碳化及脫水，這一過程一直持續，即使達到28天齡期也不會停止，這一特性是水泥基混凝土的固有特性，再加上混凝土硬化時發生化學反應再失掉一部分水分，因此整個過程中均有混凝土收縮的現象出現，此時就會形成各種收縮裂縫。

2、鋼筋混凝土裂縫的形式（1）45度斜裂縫此種裂縫通常出現在建筑物墻角處，與水平面成夾角45度，因此被稱為45度斜裂縫。（2）長裂縫此種裂縫常出現在建筑物的樓面板及屋面板的上表面，是由于房間內預埋管線造成的混凝土裂縫，一般寬度較小，肉眼幾不可見。（3）不規則裂縫裂縫呈散葉狀或龜裂狀，一般出現在建筑結構頂層部位。在鋼筋混凝土結構的跨中及端部也會出現。

3、常見鋼筋混凝土結構裂縫的危害主要體現：（1）影響鋼筋混凝土結構的承載能力。（2）引起鋼筋銹蝕，使保護層崩落。（3）影響鋼筋混凝土結構的正常使用。（4）降低結構剛度，影響建筑物的整體性（5）影響鋼筋混凝土結構的耐久性能和使用壽。（6）裂縫大的可能使結構或構件徹底報廢、造成工程返工、材料浪費、延遲工期以及較大的經濟損失。

二、當前鋼筋混凝土結構裂縫控制設計存在的問題

1、忽視了結構設計的整體性。由于現在設計的分工，設計人員往往是你計算你的梁，我設計我的柱，忽視了結構本身的整體性及協調性，建筑結構的設計是一個整體性的設計，在計算以及配筋時，必須考慮到結構與結構之間、構件與構件之間的變形協調問題，同時，相臨結構構件在角邊處的應力影響現象也要重視。

2、未重視結構設計原則。當前我國規范規定的結構設計原則為：建筑結構的設計必須要滿足承載力極限狀態及正常使用極限狀態，前者是保證建筑結構不會發生破壞及失穩等破壞的極限標準，而后者則是保證建筑結構不出現超過正常使用狀態的變形、裂縫以及可靠、耐久等其它影響正常使用的極限標準。當前許多設計人員只注重滿足承載力極限狀態，而正常使用極限狀態卻往往被忽視。

3、簡化計算，導致與實際受力不符。很多的設計人員在計算鋼筋混凝土結構時，為求簡單，往往將復雜受力體系簡化為簡單的結構，如將雙向板當單向板計算，這樣計算出的配筋往往與實際的受力情況不符，導致結構構件局部產生裂縫。

三、鋼筋混凝土結構設計中裂縫的防治措施

裂縫的產生有可能導致構件內部鋼筋的銹蝕，影響使用耐久性和安全性。而結構設計作為工程的重要環節，在設計的過程中就應該注意對裂縫的控制。

1、設計時考慮周全。設計時充分考慮偶然作用和非設計工況所引起的效應，并在相關部分采取合理的控制裂縫的構造措施。例如：按簡支設計的時候，實際上端部仍然受到一定的嵌固約束；按自由端考慮，但在荷載較大使構件發生位移，變形加大后，可能起到約束作用的部分；平面凹凸、立面剛度變化突變的部位，容易引起應力集中的部位；房屋兩端的陽角處以及山墻處的樓板，屋面板；現澆結構中與周圍梁柱整體澆筑的樓板；大體積混凝土等等。

2、裂縫驗算?；炷两Y構應該按照《混凝土結構設計規范》（GB5001-2002）的規定，根據荷載效應來進行裂縫寬度的驗算，對于不符合的應該及時調整。在設計時就應重視裂縫問題，構件設計時，不能僅考慮強度問題，在沒有確切把握的情況下，對所有的梁板均應進行裂縫寬度驗算，尤其是當梁配筋率小于1%的時候，更應該引起重視。

3、分割措施。對于較長的建筑結構，在設計時可以考慮采取分割措施將建筑物分成若干的結構單元。這樣就能減小結構構件內部各種作用（例如溫差，混凝土收縮，基礎不均勻沉降等）產生的拉應力。并且對于處于不利條件下（抗震不利地段，軟弱地基上）的建筑物更應嚴格按設計規范要求合理布局結構單元。合理設置后澆帶，可以適當的增大伸縮縫的間距，但是后澆帶仍不能代替伸縮縫，在建筑物過長時，仍然需要按規范要求設置伸縮縫。后澆帶內的鋼筋一般情況下不截斷，但是如果是為解決高層建筑與其裙房之間的沉降而設置的后澆帶，內部的鋼筋宜截斷并采用搭接連接方式，待相鄰兩側結構滿足了設計允許沉降差異后，方可進行澆筑。

4、配筋時對鋼筋的選擇。根據《混凝土結構設計規范》可以看出，鋼筋面積與裂縫寬度的關系，因此在其他條件不變的情況下，酌情選用細直徑鋼筋對于裂縫控制是有利的，也是控制裂縫寬度的很實用的方法之一。因為在外部條件和配筋總面積一定的情況下，鋼筋直徑越細，排列就越密，與混凝土的粘結力就越好，混凝土產生的裂縫越分散，使較寬深的單條裂縫分散成多條細淺的裂縫，對于結構是有利的。但是由于這樣會增加施工難度，且在截面過小時，由于鋼筋間距的減小，不利于混凝土的澆筑，因此應根據實際情況選用。在條件允許的情況下，盡可能的選用螺紋鋼筋，因為其和混凝土的粘接力更大，可以有效地控制裂縫的生成和寬度。

5、改善混凝土性能。在條件允許的情況下，改善混凝土的自身性能。在混凝土中滲入UEA、HEA等微膨脹劑，鋼纖維等抗裂劑，可以有效地防止混凝土構件的開裂。

結束語

鋼筋混凝土結構會出現裂縫的現象已經被大量的科學研究和實踐證明是不可避免的，但事實上，我們可以把這些裂縫所造成的危害程度控制在一定的范圍內，這就要求我們要對裂縫產生的種類、形勢、危害、問題以及應采取怎樣的有效措施以應對等等問題有相當的了解，進而起到裂縫的防治目的。

【參考文獻】

[1]王郁紅.現澆鋼筋混凝土構件裂縫的產生原因及控制措施[J].安徽建筑.2011

篇8

【關鍵詞】建筑工程、鋼筋混凝土、結構設計、裂縫、問題、危害、防治措施

鋼筋混凝土結構會出現裂縫的現象已經被大量的科學研究和實踐證明是不可避免的，但事實上，我們可以把這些裂縫所造成的危害程度控制在一定的范圍內，這就要求我們要對裂縫產生的種類、形勢、危害、問題以及應采取怎樣的有效措施以應對等等問題有相當的了解，進而起到裂縫的防治目的。

1.建筑工程中鋼筋混凝土結構裂縫控制設計存在的問題

1.1忽視了結構設計的整體性。由于現在設計的分工，設計人員往往是你計算你的梁，我設計我的柱，忽視了結構本身的整體性及協調性，建筑結構的設計是一個整體性的設計，在計算以及配筋時，必須考慮到結構與結構之間、構件與構件之間的變形協調問題，同時，相臨結構構件在角邊處的應力影響現象也要重視。

1.2未重視結構設計原則。當前我國規范規定的結構設計原則為：建筑結構的設計必須要滿足承載力極限狀態及正常使用極限狀態，前者是保證建筑結構不會發生破壞及失穩等破壞的極限標準，而后者則是保證建筑結構不出現超過正常使用狀態的變形、裂縫以及可靠、耐久等其它影響正常使用的極限標準。當前許多設計人員只注重滿足承載力極限狀態，而正常使用極限狀態卻往往被忽視。

1.3簡化計算，導致與實際受力不符。很多的設計人員在計算鋼筋混凝土結構時，為求簡單，往往將復雜受力體系簡化為簡單的結構，如將雙向板當單向板計算，這樣計算出的配筋往往與實際的受力情況不符，導致結構構件局部產生裂縫。

2.建筑工程中鋼筋混凝土裂縫的種類形式以及危害

2.1鋼筋混凝土裂縫的種類。（1）溫度裂縫。溫度裂縫是鋼筋混凝土結構中最常見的裂縫，它的形成是由于外界溫度變化較大，混凝土隨著溫差而發生熱脹冷縮，這種裂縫常出現在建筑結構的屋面層。（2）結構裂縫。對于現澆的鋼筋混凝士結構，不同的結構構件之間剛度往往是不同的因此這就容易造成一些結構中形成相對剛度薄弱區，就是在這些相對薄弱部分及結構的截面突變處，易出現結構裂縫破壞，如建筑物墻角處及鋼筋混凝土樓板的板端處。（3）構造裂縫。造成鋼筋混凝土結構出現構造裂縫的原因主要有混凝土的水灰比過大、模板的滑動、混凝土澆筑時未充分振搗等。除此之外，支架下沉、脫模過早，混凝土養護工作未做好也會造成鋼筋混凝土結構出現構造裂縫。（4）收縮裂縫。混凝土結構在養護過程中會逐漸的硬化、碳化及脫水，這一過程一直持續，即使達到28天齡期也不會停止，這一特性是水泥基混凝土的固有特性，再加上混凝土硬化時發生化學反應再失掉一部分水分，因此整個過程中均有混凝土收縮的現象出現，此時就會形成各種收縮裂縫。

2.2鋼筋混凝土裂縫的形式（1）45度斜裂縫此種裂縫通常出現在建筑物墻角處，與水平面成夾角45度，因此被稱為45度斜裂縫。（2）長裂縫此種裂縫常出現在建筑物的樓面板及屋面板的上表面，是由于房間內預埋管線造成的混凝土裂縫，一般寬度較小，肉眼幾不可見。（3）不規則裂縫裂縫呈散葉狀或龜裂狀，一般出現在建筑結構頂層部位。在鋼筋混凝土結構的跨中及端部也會出現。

2.3常見鋼筋混凝土結構裂縫的危害主要體現：（1）影響鋼筋混凝土結構的承載能力。（2）引起鋼筋銹蝕，使保護層崩落。（3）影響鋼筋混凝土結構的正常使用。（4）降低結構剛度，影響建筑物的整體性（5）影響鋼筋混凝土結構的耐久性能和使用壽。（6）裂縫大的可能使結構或構件徹底報廢、造成工程返工、材料浪費、延遲工期以及較大的經濟損失。

3.建筑工程鋼筋混凝土結構設計中裂縫的防治措施

裂縫的產生有可能導致構件內部鋼筋的銹蝕，影響使用耐久性和安全性。而結構設計作為工程的重要環節，在設計的過程中就應該注意對裂縫的控制。

3.1設計時考慮周全。設計時充分考慮偶然作用和非設計工況所引起的效應，并在相關部分采取合理的控制裂縫的構造措施。例如：按簡支設計的時候，實際上端部仍然受到一定的嵌固約束；按自由端考慮，但在荷載較大使構件發生位移，變形加大后，可能起到約束作用的部分；平面凹凸、立面剛度變化突變的部位，容易引起應力集中的部位；房屋兩端的陽角處以及山墻處的樓板，屋面板；現澆結構中與周圍梁柱整體澆筑的樓板；大體積混凝土等等。

3.2裂縫驗算?；炷两Y構應該按照《混凝土結構設計規范》（GB5001-2002）的規定，根據荷載效應來進行裂縫寬度的驗算，對于不符合的應該及時調整。在設計時就應重視裂縫問題，構件設計時，不能僅考慮強度問題，在沒有確切把握的情況下，對所有的梁板均應進行裂縫寬度驗算，尤其是當梁配筋率小于1%的時候，更應該引起重視。

3.3分割措施。對于較長的建筑結構，在設計時可以考慮采取分割措施將建筑物分成若干的結構單元。這樣就能減小結構構件內部各種作用（例如溫差，混凝土收縮，基礎不均勻沉降等）產生的拉應力。并且對于處于不利條件下（抗震不利地段，軟弱地基上）的建筑物更應嚴格按設計規范要求合理布局結構單元。合理設置后澆帶，可以適當的增大伸縮縫的間距，但是后澆帶仍不能代替伸縮縫，在建筑物過長時，仍然需要按規范要求設置伸縮縫。后澆帶內的鋼筋一般情況下不截斷，但是如果是為解決高層建筑與其裙房之間的沉降而設置的后澆帶，內部的鋼筋宜截斷并采用搭接連接方式，待相鄰兩側結構滿足了設計允許沉降差異后，方可進行澆筑。

3.4配筋時對鋼筋的選擇。根據《混凝土結構設計規范》可以看出，鋼筋面積與裂縫寬度的關系，因此在其他條件不變的情況下，酌情選用細直徑鋼筋對于裂縫控制是有利的，也是控制裂縫寬度的很實用的方法之一。因為在外部條件和配筋總面積一定的情況下，鋼筋直徑越細，排列就越密，與混凝土的粘結力就越好，混凝土產生的裂縫越分散，使較寬深的單條裂縫分散成多條細淺的裂縫，對于結構是有利的。但是由于這樣會增加施工難度，且在截面過小時，由于鋼筋間距的減小，不利于混凝土的澆筑，因此應根據實際情況選用。在條件允許的情況下，盡可能的選用螺紋鋼筋，因為其和混凝土的粘接力更大，可以有效地控制裂縫的生成和寬度。

5、改善混凝土性能。在條件允許的情況下，改善混凝土的自身性能。在混凝土中滲入UEA、HEA等微膨脹劑，鋼纖維等抗裂劑，可以有效地防止混凝土構件的開裂。

結束語

鋼筋混凝土結構裂縫是工程中常見的質量通病，但它的出現并非與荷載作用有直接的關系，大量的研究表明，裂縫的出現是由于結構自身的變形所引起的，要想盡量減少結構裂縫的出現，就必須在結構設計過程當中綜合考慮各方面的因素，嚴格遵守相關設計規范及準則。

【參考文獻】

[1]王郁紅.現澆鋼筋混凝土構件裂縫的產生原因及控制措施[J].安徽建筑.2011

篇9

關鍵詞：鋼管混凝土柱；設計規范；實例探討

中圖分類號：TU375 文獻標識碼：A 文章編號：

1鋼管混凝土柱的特點

鋼管混凝土柱是鋼管和混凝土的組合結構,其特點如下。

1.1既發揮了鋼材的彈塑性能好、抗拉壓強度高,又發揮了混凝土抗壓性能好的特性。鋼管在承壓時由于管壁薄容易失穩,當鋼管內灌滿混凝土后,可以有效地防止鋼管失穩,從而可以提高鋼管的承載力。同時在軸力作用下由于鋼管的套箍作用,又大大提高了混凝土的抗壓強度,提高了混凝土延性,改善了結構的抗震性能,同時也降低了造價。

1.2鋼管混凝土柱和鋼柱相比,可節約鋼材50%左右,降低造價是顯而易見的。

1.3鋼管混凝土結構施工簡單,它與鋼柱相比,零件少、焊接工作量少;與混凝土結構相比,不用對柱子支模板,從而降低了支模板的費用,減少工作量,大大加快了施工速度。

1.4鋼管混凝土柱耐火性能比鋼柱好,但比鋼筋混凝土柱差。用鋼管混凝土柱可節約價格昂貴的防火涂料,同時內部混凝土的填充減少了鋼柱的防腐處理面積,節約了防腐涂料,降低了廠房造價。

2鋼管混凝土的相關設計規范

目前國際上主要采用的設計規范有美國的AISC-LRFD(1999年)、英國BS5400(1979年)、歐洲規范EC4(1994年)、日本AJJ(1997年)等。我國到目前為止頒布的有關設計規程主要有:

2.1國家建筑材料工業局標準JCJ 01-89鋼管混凝土結構設計與施工規程;

2.2中國工程建設標準化協會標準CECS 28∶90鋼管混凝土結構設計與施工規程;

2.3國家電力行業標準DL/T 5080-1999鋼—混凝土組合結構設計規程;

2.4中國工程建設標準化協會標準CECS159∶2004矩形鋼管混凝土結構技術規程。其中CECS 28∶90,CECS 159∶2004是推薦性行業標準。另外,福建、上海、天津等地也相繼頒布了針對或包含鋼管混凝土結構設計的地方標準。

3以具體工程為例介紹鋼管混凝土柱的作用

在工業廠房結構設計中，鋼管混凝土柱主要應用于下柱，下面以一個具體工程為例對此進行介紹。邯鋼設備制造有限公司新建鑄鐵車間為單層工業廠房，建筑面積 8448m2，共三跨，每跨有 2臺 Q=32/5t 橋式吊車，工作級別為 A5 級，軌頂標高 10.020m。北京中冶設備研究設計總院有限公司建筑院設計，廠房采用鋼結構，上柱為實腹 H 形，下柱為雙肢鋼管混凝土柱，腹桿為 Φ140X5 鋼管（不灌注混凝土），屋面采用梯形鋼屋架，H 型鋼檁條，壓型鋼板屋面板；吊車梁為實腹工字型斷面鋼吊車梁；墻面板為壓型鋼板，卷邊 C 型鋼墻梁，墻皮柱間距6m。該工程在柱子系統和屋面系統節約大量鋼材，本文著重介紹柱子系統，除去上柱及肩梁與一般鋼結構柱子計算方法一樣不做比較外，下柱采用鋼管混凝土結構比普通鋼結構節約鋼材 50%左右。

計算荷載取值：

①屋面荷載：活荷載 0.5 考慮積灰荷載 0.3

②風荷載： 0.45

③地震烈度：7·（0.15g）

計算軟件采用中國建筑科學研究院的 PKPM-STS 軟件，用框排架模塊計算?；灸Ｐ蜑榕偶芷矫鎯戎_與基礎剛接，上柱與屋架鉸接；排架平面外柱腳與基礎按鉸接計算，靠柱間支撐保證平面外穩定。下柱支撐為雙片交叉支撐，采用H250X125X6X9軋制H型鋼分別與兩個柱肢相連。下面僅對邊列柱計算結果進行比較。

經計算當采用鋼管混凝土結構時柱子斷面見 圖1。

圖1

下柱為Φ355X6 鋼管，腹桿為Φ140X5。鋼管中采用泵送頂升澆灌法澆注C40混凝土；上柱采用H600X350X12X16焊接H型鋼；上下柱均為Q235B 鋼。鋼柱的穩定應力比為 0.8，平面外計算長細比為 75，鋼管外徑與壁厚比值 d/t=59，均滿足《鋼管混凝土結構設計與施工規程》3.1.5 條的要求。整個下柱用鋼量 （不含肩梁）為1363kg。

在相同條件下下柱采用 H 型鋼格構式雙肢柱斷面，經計算，斷面為雙H 型鋼 H500X250X8X12，腹桿為雙角鋼 L100X8。上柱同樣為 H600X350X12X16 焊接 H 型鋼；上下柱均為 Q235B 鋼。應力比為 0.85，長細比為 120。整個下柱用鋼量（不含肩梁）為 1998kg。經比較每根柱子鋼管混凝土結構比純鋼結構柱子可以節省鋼材635kg，效果非常顯著。同時腹桿采用鋼管結構比采用雙角鋼結構減少了大量的焊接工作量。

4滿足適合采用鋼管混凝土結構的條件

4.1 軌頂標高不宜太高，因為鋼管混凝土結構格構式柱子對于柱子的長細比要求較高，《鋼管混凝土結構設計與施工規程》表3.1.5 規定格構式柱子長細比限值為 80，所以如下柱過高，則由于長細比的限制而導致鋼管直徑過大，使鋼管混凝土的強度不能充分利用。

4.2 鋼管混凝土柱子受壓強度很高，但是受拉和受彎強度相對較差所以格構式柱子在除節點之外的部位不宜連接使柱子承受水平力的構件。

5采用鋼管混凝土柱子時的注意事項

5.1 因為鋼管混凝土結構一般管徑較小，推薦采用泵送頂升澆灌法澆注混凝土以保證混凝土澆灌質量。應注意盡量采用骨料較小的混凝土，當采用泵送頂升澆灌法時一般為0.5~3cm，水灰比不大于 0.45，塌落度不應小于 15cm，當有穿心部件時，粗骨料粒徑宜減小為 0.5~2cm。為滿足塌落度的要求，應摻適量減水劑。為減少收縮量，也可摻入適量的混凝土微膨脹劑。

5.2柱肢和腹桿焊接時應避免使焊縫重合或交叉。

6需要完善的問題

6.1我國尚未制定有關鋼管混凝土結構防火設計方面的規定,在某種程度上制約了該類結構的推廣應用。對于已經建成的鋼管混凝土結構,有的采用鋼筋混凝土結構的要求外包混凝土,有的按照鋼結構的要求涂防火材料(可能偏于保守造成浪費),缺乏科學性和統一性。因此,在理論研究和工程實踐的基礎上,應盡快編制適合我國國情的鋼管混凝土結構防火規范。

6.2具有優越的抗震性能是鋼管混凝土的重要特點,為合理而安全地在地震區推廣這類結構,必須深入進行動力性能研究。但目前國內外對鋼管混凝土的動力性能研究基本上只限于試驗研究,尚沒有提供可供規范使用的計算理論和設計公式;而且對鋼管混凝土徐變和疲勞性能的研究大多還處在以試驗研究為主,尚缺乏合理的設計方法上。

6.3實際使用的鋼管往往由鋼板焊接而成,焊接殘余應力對鋼管混凝土構件性能的影響較大,當管壁較薄時更為突出,且在施工中,內填混凝土澆筑前鋼管也有相當的初應力。因此關于殘余應力和初應力對結構性能的影響,仍需要深入和系統的研究。

結束語：

工程實踐表明，鋼管混凝土與鋼結構相比，在保持自重相近和承載能力相同的條件下，可節省鋼材50%，同時焊接工作量可大幅減小。因為鋼管混凝土結構采用圓形鋼管，外觀新穎，造型美觀大方。隨著鋼管混凝土設計與施工水平的不斷提高，必將得到更大的推廣。

參考文獻：

[1]《鋼結構設計規范》GB50017-2003.

[2]《鋼管混凝土結構設計與施工規程》.

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1、綁扎搭接：國家標準GB50010-2010混凝土結構設計規范中“8．4鋼筋的連接”里“8．4．2軸心受拉及小偏心受拉桿件的縱向受力鋼筋不得采用綁扎搭接；其它構件中的鋼筋采用綁扎搭接時，受拉鋼筋直徑不宜大于25mm，受壓鋼筋直徑不宜大于28mm”。

2、焊接連接：鋼筋焊接連接有閃光對焊、電弧焊、電渣壓力焊、氣壓焊和預埋件鋼筋埋弧壓力焊這5種，應滿足國標GB50010-2010混凝土結構設計規范和行標JGJ18-2003鋼筋焊接及驗收規程的相應要求。

3、機械連接：鋼筋機械連接有直螺紋、錐螺紋和套筒擠壓這3種，應滿足國標GB500102010混凝土結構設計規范和行標JGJ107-2010鋼筋焊接及驗收規程的相應要求。因套筒積壓和錐螺紋連接質量不穩定和接頭受力達不到等而現在很少采用，以最常用的直螺紋接頭作為分析比較對象。

（來源：文章屋網 ）