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发表建筑结构论文范文1
【关键词】建筑混凝土；裂缝；类型；防治方法
1 引言
建筑施工过程中出现混凝土裂缝问题将会给混凝土构件刚度以及整体建筑结构的坚固性及抵抗性造成很大的负面影响，即便是所出现的混凝土裂缝不会破坏混凝土构件或者导致建筑物出现坍塌的严重后果，也会在一定程度上影响建筑物外观，并且，如果未及时对混凝土裂缝进行处理，裂缝就会随着时间的推移不断变宽，进而导致内部钢筋结构出现锈蚀现象，使建筑结构的耐久性大打折扣。因此要对建筑混凝土裂缝引起高度重视，针对裂缝类型总结有效的防范及应对措施。
2 建筑混凝土裂缝防治方法
2.1 建筑混凝土裂缝的类型
导致建筑混凝土裂缝出现的原因十分复杂，总的来说，大致可以归结为三点，即变形、荷载以及不均匀沉降。通常情况下，由于温差、沉降不均等因素引发变形，是造成混凝土裂缝的最为常见的原因。以导致混凝土裂缝的常见影响因素为依据，可以将混凝土裂缝划分为以下几类：温度裂缝、收缩裂缝、沉降裂缝、徐变裂缝、施工裂缝以及应力裂缝等。
2.2 建筑混凝土裂缝防治对策
2.2.1 温度裂缝
第一，在混凝土配置的水泥选择方面，选择低热或中热水泥；在混凝土中添加适当的粉煤灰或者是减水剂；将冷却水管预埋于基础中，这样通过循环冷水可以将一部分热量有效导出；对于厚度和体积均较大的混凝土，可以添加适当比例的块石已达到热量吸收的目的，并且可以控制混凝土的实际用量。第二，把握好混凝土浇筑的时间，特别是错开高温或者是夜间。混凝土拌制最好使用温度较低的水，条件允许可以搭设遮阳罩，防止混凝土拌合物温度过高；此外，混凝土浇筑的厚度也十分重要，最好控制在三十厘米范围内，这有利于热量的散发。第三，对混凝土采取保温及保湿处理措施，确保温度缓慢降低，使其徐变特性完全发挥出来。在夏季施工时，避免烈日暴晒，冬季则需要采取必要的保温措施。严格遵守拆模时间规定，使其应力松弛效应充分发挥出来，需要注意的是，拆除模具后，应尽快回填土，防止侧面长时间处于暴露状态。第四，实施双控计算方式，也就是先依据施工条件以及你试试的防裂控制方法将有可能出现的降温收缩拉应力计算出来，一旦超出此限度，则立即进行对策调整，以确保应力始终保持在适当的范围中；浇筑完成后，需要依据实测温度以及温度升降曲线，将降温过程中各个阶段的混凝土累积拉应力计算出来，一旦发现超出允许的限度，则需要及时采取保温措施。
2.2.2 收缩裂缝
注重早期养护，及时对表面覆盖草垫，并进行喷水，根据施工现场的实际情况确定具体的养护时间；实施密封保水法，如喷养护剂或覆盖塑料膜，防止水分蒸发；确定适宜的配合比，例如水灰比例、水泥用量等，并对砂、石含泥量进行严格控制。
2.2.3 沉降裂缝
要严格控制施工过程中布点下料的位置数量；在对下层钢筋进行振捣时，可以同时对上部钢筋进行轻轻震动，最好不要出现上部钢筋粘带水泥的现象；在进行混凝土浇筑前，先用水将钢筋和模板浸湿，以达到降低钢筋和模板温度的作用；如果是在夏季施工，最好是在清晨或者温度相对较低的时间段进行混凝土浇筑；在进行施工的过程中，要对钢筋保护层的厚度加以严格控制；此外，浇筑混凝土时的振捣时间也需要加以控制，既要确保达到充分振捣的效果，又要保证适当的分层间隔。
2.2.4 徐变裂缝
将端头截面高度适当的上调；将预应力筋弯起角度予以下调，从而是非预压区减少；采取微动方式将支撑节点连接起来；在经过一定时间后在进行构件吊装；不要过早放张预应力混凝土构建，防止由于收缩导致的变形；端头支承垫板适当增大，从而是集中应力控制在适当的范围内。
2.2.5 施工裂缝
用水浸湿木模板，避免由于膨胀造成的混凝土拉裂。在进行脱模时要保持稳定，避免较大冲击或震动，尽可能在平整地面进行；在管芯平直的前提下进行预应力构建留孔操作；如果是在冬季施工，需要添加氯盐早强剂以及亚硝酸钠阻锈剂；确保模板尺寸及安装质量符合相关标准。
3 结语
建筑施工时，会出现一系列施工问题。例如，当墙体抹灰完成后，墙面有大面积又细又密的龟裂状裂纹，这种裂纹虽然面积大，但只是表面裂纹，没有危及到内部结构，可以不做处理，不会危及人们的财产安全；当抹灰大面积脱离内部墙体时，只能返工重做，部分地方加“补丁”很难恢复原貌，既不经济也不美观。
墙体抹灰龟裂的原因主要有以下几种：1）抹灰砂浆配比不符合要求，如水泥属水硬性材料，用量过多会使抹灰干缩严重而造成龟裂，若水放的多了 ，抹灰在干了之后有可能出现龟裂、空鼓等现象；2）施工方技术不到位，导致抹灰层厚薄不均或抹灰层太厚，也会造成表面龟裂的发生；3）对于要求比较严格的抹灰应该分层施工，有时施工单位为了加快进度或图省事，抹灰层次划分不当，分层厚度也不符合要求，压不密实，也会引发龟裂；当施工环境通风良好，干燥，墙体抹灰完成后没有定期的养护，导致砂浆失水造成龟裂。
随着经济的发展，城市化建设进程的加快，建筑施工项目越来越多，混凝土应用范围也越来越广，针对实践中经常遇到的混凝土裂缝问题，笔者结合多年的实践经验，针对混凝土裂缝的具体类型，有针对性的提出有效的防治措施。在建筑施工过程中，要进行密切观察和对比，以便及时发现问题，对于已经出现的问题要进行全面的分析和总结，总结出有效的预防和应对方法，进而达到有效避免混凝土裂缝问题出现的效果。
参考文献：
[1]丛佩军.混凝土裂缝产生的原因及防治方法.黑龙江生态工程职业学院学报,2007年 第02期
[2]刘余.钢筋混凝土底盘和拉线盘表面裂缝防治方法的探讨.广西电机工程学会第八届青年学术年会论文集,发表时间:2004-10-01
发表建筑结构论文范文2
关键词：建筑结构设计；方法；问题
中图分类号：TU318 文献标识码：A
建筑结构设计简而言之就是用结构语言来表达建筑师所要表达的东西。建筑结构语言就是结构师从建筑及其它专业图纸中所提炼简化出来的结构元素。包括基础，墙，柱，梁，板，楼梯，大样细部等等。然后用这些结构元素来构成建筑物或构筑物的结构体系。通过多年的结构设计实践，对结构设计提出了应注意的一些问题，探讨了在结构设计工作中的基本方法。
1 平面图的设计
在绘制结构平面布置图前要需要说明一个问题，就是要不要输入结构软件进行建模的问题。当建筑地处抗震设防烈度为6 度区时（建造于Ⅳ类场地上较高的高层建筑除外），根据建筑抗震设计规范，是可以不用进行截面抗震验算，但应符合有关的抗震措施要求。那么对于砌体结构来讲如果时间不是很充足的话应该可以不用在软件中建模的，直接设计即可。绘制结构平面图时可直接在建筑的条件图上来绘制结构图，这一步必不可少的是删除建筑图中对结构来讲没有用的部分，简单快捷的方法是利用软件的图层功能，直接冻结相关的层，然后再建立新的结构图层：圈梁层，构造柱层，梁层，文字层，板钢筋层等等。这样做的目的是提高绘图效率，方便在不同结构平面图间的拷贝移动和删除。但对于墙体受压或局部受压、托梁、阳台、楼梯、楼板等构件应进行计算。除了必要的计算外，还应按规范要求采取适当的构造措施。墙体局部受压时除应按规定进行计算外还应在梁下墙体采用设梁垫或设置构造柱等措施。如果时间不是很紧张的话，建议还是输入建模较好，建模后可以利用软件来进行荷载导算、构件的强度计算及验算等。当建筑地处抗震设防烈度为7 度及以上时（包括规范规定需要考虑地震作用的情况），根据建筑抗震设计规范，因需要计算地震作用，所以必须要输入软件建模计算的。这样可以利用软件来进行繁琐计算工作，根据程序的计算结果再绘制结构平面图。
2 框架结构的“强柱弱梁”
根据抗震规范“强柱弱梁”的设计原则，我们希望柱的承载能力要大于梁的承载能力，也就是说当结构遭遇地震作用时应该是梁端首先出现塑性铰，梁出铰后结构产生较大的塑性变形，因此能消耗地震能量。但要真正做到“强柱弱梁”是有一定难度的。现就以下几方面的做法做简要探讨。
（1）梁端负弯矩计算。在框架结构设计中，梁的计算跨度是取两节点间的距离。梁端负弯矩的最大值出现在梁柱交点上。如用此弯矩进行截面计算所得到的配筋量肯定要比用柱边截面处弯矩计算所得到的配筋量要大，这就增加了实现“强柱弱梁”的难度。因此，在对梁端进行截面计算要考虑柱截面尺寸对构件内力计算的影响，采用柱边截面处的弯矩。
（2）梁端的实际配筋。在实际工程中，梁端超配筋的现象很普遍，这样的结果就会使梁端的实际承载能力大于计算所需的承载能力，就造成柱与梁的承载能力之间的差值减小或低于梁的承载能力。所以，我们在设计中应该合理的控制梁端实配钢筋与计算配筋之间的比例关系，梁端负弯矩不应超配筋。
（3）在计算梁的刚度时根据规范要求计算楼板对梁刚度的贡献，楼板的有效宽度取多少可以充分考虑梁与板的整体作用，还有楼板有效宽度内的钢筋对梁端的影响，这都是一些不确定的因素。楼板有效宽度取值的大小很大程度上也影响能否真正实现“强柱弱梁”的实现。现有的抗震规范通过柱端弯矩的增大系数来提高柱在轴力作用下的正截面受弯承载力，并规定柱端弯矩大于梁端弯矩，使梁端出现塑性铰的时间要早于柱。这些都是延性框架的最基本要求。
3 砌体结构中房屋构造柱与承重柱混淆不清
在砌体结构中，构造柱不但能够提高墙体的抗剪能力，而且构造柱与圈梁联结在一起，形成对砌体的约束，这对于限制墙体裂缝的开展，维持竖向承载力，提高结构的抗震性能有着重要的作用。在当前结构设计中，构造柱还经常被作为承重柱使用，这种作法将引起以下几个问题。
（1）构造柱作为承重柱使用后，使得构造柱提前受力，这不但会降低构造柱对砌体的拉结和约束作用，而且结构一旦遭遇地震作用时，在构造柱位置必然形成应力集中，而构造柱的截面尺寸与配筋均较小，混凝土强度等级一般也比较低，所以造成构造柱首先破坏。这样，构造柱不但起不到其应有的作用，反而成为房屋结构中的一个薄弱的部位。
（2）构造柱一般生根于地圈梁中，不需要另设基础，构造柱兼作承重柱使用后，柱底基础的抗冲切、抗弯及局部承压强度必然不能满足要求。柱底基础一旦发生冲切或局部承压破坏，将导致构造柱下沉，引起其周围的墙体出现裂缝，最后导致建筑物倒塌。建议承重大梁下应按规范要求设计成墙垛。这样做即安全又简单且造价合理经济。若梁上荷载和跨度都比较小时，构造柱也可布置于梁下，但此时必须按不考虑构造柱作用来验算梁下墙体的局部承压和抗弯强度。经验算满足后，方可在梁下布置构造柱。像规范中规定的“楼梯斜梯段对应的墙体处，应设置构造柱”，就是属于这种情况。因为斜梯段处一般设有楼梯梁，梁上的荷载也比较小。
（3）构造柱作为承重柱使用，还能造成结构形式的混用。这种结构形式在结构设计中是最忌讳的。因为砌体结构的墙体是由砖、砂浆砌筑而成，它的特点是刚度很大而承载力相对较低。当建筑物遭遇地震作用时，吸收了很大的地震能量，但砌体的承载能力较低，所以很快就因破坏而退出工作。这时结构就将荷载全部或大部分的转嫁给构造柱来承担，很显然，构造柱由于截面尺寸及配筋均较小，是不能抵御地震作用的，所以，就容易造成建筑物的破坏或倒塌。
4 悬挑梁的梁高选用过小
现在的设计者往往只注意了对梁的强度和倾覆进行验算，而忽略了对梁端挠度的验算。梁高选用过小，引起梁截面的受压区应力过高，在正常使用状态下，梁截面受压区产生非线性徐变，梁挠度随时间的推移不断加大。挑梁的变形引起梁上板出现裂缝，裂缝宽度随着挑梁变形的加大而加宽，影响了房屋的正常使用。据观察，这种挑梁的变形发展到后期，梁支座截面上部受拉区常常出现较宽的竖向裂缝。梁受支座附近弯剪作用的影响，竖向裂缝向下延伸发展为斜裂缝，此时梁已接近破坏。当为托墙挑梁时，梁过大的挠度会引起梁上墙体在梁支座附近出现裂缝。裂缝在梁支座处沿竖直方向向上发展，当到一定高度时沿斜向延伸，裂缝愈靠上愈宽。挑梁的截面过小对结构的抗震也很不利。悬挑结构对竖向地震的作用最为敏感。梁高小时，截面的相对受压区高度较大，梁的延性减小，在竖向地震作用下易发生脆性破坏，失去承载力。
5 连续梁按单梁进行设计
这种情况主要发生在阳台边梁的设计中。由于边梁上的荷重一般较小，没有引起设计者的重视，为图受力分析方便，设计者把实际应为连续梁的梁按单简支梁进行设计，致使梁在支座处上部负筋配置量过少。这样必然引起梁在支座附近上部受拉区出现竖向裂缝，进而引起梁上部拦板出现竖向裂缝。如果该边梁长度较长时，问题将会变得更加严重。因为该梁一般直接暴露在室外，受环境温度影响较大。当环境温度变化时，梁的伸缩受到梁端柱或挑梁的约束，在梁内产生收缩应力，该收缩应力作用于原已产生裂缝的梁上，引起梁在支座附近沿整个梁截面四周裂缝贯通，梁承载力降低，直接影响了使用安全。在实际工作中，多次发现类似情况出现，因此应引起设计者的重视。
6 基础设计中的方法与建议
目前，我们在结构设计中是将上部结构、基础、地基土三者分开设计的。三者在设计中互不关联。上部结构设计时不考虑基础与地基土的刚度对上部结构的影响；在设计基础时也不计上部结构的刚度对基础的贡献；只是将上部结构的荷载传递给基础；在地基土的承载力计算及沉降计算时同样没考虑基础的刚度作用，将上部结构传来的荷载简化成均布荷载按传统方法――直线分布法的原理进行计算。对于一般结构的基础设计而言，采用这种方法简便快捷，对于排架结构之类的上部柔性结构以及地基较好的独立基础，能够得到较满意的结果。但是，对地基沉降较敏感的一类结构，如框架结构，计算结果与实际情况有较大的出入，对于地基较差的软弱地基上的条形基础，按这种方法计算与实际差别也较大。同样对于高层剪力墙结构下箱形基础置于一般性质天然地基这种情况，这种简化计算结果也不能令人满意。
在建筑结构的设计中，虽然这种简化的计算方式我们已经采用了很多年，而且在一些简单的结构设计中我们还在继续采用。我们在基础设计时如何做到安全、可靠、合理、经济，很显然采用这种方法除了安全、可靠，无论如何也不可能是经济、合理。我们稍加思考就能发现这种简化的方法的不合理之处。首先任何一栋建筑物都包含上部结构、基础、地基三部分，作为一个整体，它们是即相互联系、影响，又相互约束和相互作用。把三者分开来单独计算，不考虑相互之间的联系与约束，不考虑基础的变形和位移，因此计算所得的结构与实际受力往往有很大的差异，这种现象在底层及边跨的梁柱中尤为明显。我们都知道任何一建筑物在外力的作用下，均会产生相应的变形，上部结构、基础、地基他们根据各自的刚度对相互的变形有着制约的作用，从而制约整个结构体系的内力、变形、基底反力及沉降的变化，同时满足内力平衡、变形一致。所以，最合理的设计计算方式就是应按结构整体考虑―共同作用。上部结构、基础的刚度现在可以通过程序计算得到，地基土变形特性的计算模型及参数的确定，是一个非常复杂和困难的课题，这需要我们不断的摸索和研究。一般的建筑基础设计还是可以采用传统方法――直线分布法，它的精度能满足要求。高层及同一整体大面积基础上建有多栋高层或多层等复杂建筑的基础应该采用上部结构、基础、地基同作用的方法来计算结构的内力及变形。
7 结束语
发表建筑结构论文范文3
1980年夏天，正在读研的徐世慕名拜访了来大连开会的著名混凝土大坝温控专家朱伯芳，就此确定硕士论文题目。由此，他与“混凝土断裂力学”结下了不解之缘，并成为他人生大部分时间为之孜孜努力的研究方向。
2009年11月16日，徐世正式出任浙江大学建筑工程学院院长，他面对的仍然是打了30年交道的实实在在的“混凝土。不同的是，他正在努力地将传统的硬且脆的混凝土，通过科学的魔方，改良成为具有优异的柔韧性能的混凝土材料新品种。
“我将继续发挥学术专长，带领建工学院的学科集群走向国际一流。”56岁的徐世平静地说。
“最年轻的元老”
1979年夏天，徐世考上大连工学院(现大连理工大学)赵国藩院士的硕士研究生，在确定研究方向的时候，他早早地做起了准备，并瞄准了当时国内还没有开始研究，国际上才刚刚兴起的混凝土断裂力学研究领域。1980年，时任国家水利电力部总工程师的中国科学院学部委员潘家铮老先生、中国水利水电科学研究院结构材料研究所所长于骁中先生刚刚在《水利学报》上发表了关于混凝土断裂力学方面的研究论文。徐世对该方向的研究兴趣更大了，但是对其发展前景还不是十分明晰。
正巧，中国水利水电科学研究院的朱伯芳工程师正在大连工学院参加一个学术会议。“朱院士是研究大坝温控的，那时他在国内已经很有名气。我去拜访他，想听听他对于我选择混凝土断裂力学作为研究方向的意见。”当时的徐世此前也未曾有与朱伯芳谋面的机会。但朱伯芳毫无保留地把自己的想法告诉了徐世。“他对我说，60年代就想从事混凝土断裂力学研究，但是组织不同意，安排我去三门峡大坝研究大坝温控。现在有机会了，就要好好做。这个领域，是一块肥沃的土地，只要你辛勤耕耘，一定能收获很多的果实。”
研究方向确定下来了，但随后又碰到更为棘手的问题――缺乏试验和测试设备。“我当时所有的研究经费总共不过500元，但要做断裂力学试验，必须测试裂缝口张开位移，所需要的夹式引伸仪一支就要800元。”为了得到准确的数据和结果，从没做过实验仪器的徐世决定自己动手做一支夹式引伸仪。
经过一番打听，徐世找到大连工学院机械系卫国强副教授寻求帮助。卫老师告诉他，加工夹式引伸仪需要16硅2锰弹簧钢，但这种弹簧钢在市场上买不到。这让徐世傻了眼。“市场上买不到，我就一家一家地到企业去打听。”
功夫不负有心人，经过整整1周的寻找。徐世娘终于在一家军工厂找到这种弹簧钢。“但他们不卖给我。因为我想买1公斤，他们说要买就得买一捆，一捆是32公斤。”徐世一咬牙，就把这32公斤的弹簧钢搬回了实验室。随后，徐世又找到学校基建处，希望买些实验用的木材水泥、砂与石子。“我告诉他们我手上仅剩的一点经费，看能买多少?基建处的老师说，你这点钱买一样材料都不够。算了，我们送给你得了，也算为你的研究工作做些奉献。”
“走进科研殿堂的第一步，我是在大家的无私帮助下完成的。”徐世感激地说，自己当时只有满腔热情和一股子韧劲，是老一辈科学家的热诚帮助和周围同事的鼎力支持给了他无穷的力量。“经历的这些小挫折，也是一笔不小的财富。我会以平常心对待科研中碰到的困难，努力去寻找解决困难的途径和方法。”
1981年的冬天，徐世终于完成了自己的研究课题。在当年举行的第一届全国岩石混凝土断裂力学学术会议上，他的研究论文被《水利学报》和《冶金建筑》(现为《工业建筑》)两个期刊选中。这是他进入混凝土断裂力学这个领域以来发表的首篇学术论文。与他的论文同样受关注的，还有他的实验测试仪器。徐世娘回忆说：“国内很多同行买不到16硅2锰弹簧钢。后来他们找到我，我就陆续邮寄给他们，解了他们研究中的燃眉之急。”
自涉足混凝土断裂力学领域的研究以来，徐世就一直执著于国内研究混凝土断裂力学的研究。1985年，在河海大学举行的一个学术会议上，徐世就被与会的一些老教授称为这一领域“最年轻的元老”。“搞基础研究不仅难度大，周期长，而且要耐得住清贫。”徐世说，建筑行业本身来钱又快，一旦受到市场诱惑，很多人就直接下海了，能坚持到最后的很少。“到我2004年从德国回国后发现，原先仅有的几个同行早已退休了，那时真的感到愈发寂寞。”
重视科学原创，服务国家建设
传统混凝土易开裂，严重影响了工程质量，成为引发工程事故的主要原因之一。问题的根本在于混凝土的抗拉强度低、韧性差和开裂后裂缝宽度难以控制等缺陷。为克服混凝土这些不足，徐世带领他的科研团队，围绕国家大项目潜心研究，努力攻关。
“建筑为什么会寿命短，是因为混凝土易开裂，开裂之后引起钢筋锈蚀，导致膨胀，又进一步引发更大范围的破坏和开裂，这样就对这个建筑结构产生严重的危害，从而致使结构失效，丧失使用功能。”徐世说，从事混凝土断裂力学研究的目的，就是要找到减少裂缝危害的理论支撑。甚至是研发新材料的理论基础。
1983年，徐世撰写基金申请书，并作为主要研究者完成了国家自然科学基金第一批获准项目“混凝土断裂和损伤的机理”。在这个项目中，他采用激光散斑干涉法，发现了混凝土裂缝失稳断裂前存在着裂缝的稳定扩展阶段和断裂过程区，并提出了混凝土断裂概率模型和尺寸效应公式；1984年，徐世又负责承担了水利水电科学基金项目“混凝土断裂韧度的尺寸效应”的研究工作。考虑到工程实际的需要，徐世和他的课题组成员大胆地进行了国际上最大尺寸和最大规模的混凝土I型断裂韧度测定，在国际上最早将光弹性贴片法应用于测量混凝土断裂过程区，发现了当试件高度大于2米时，混凝土断裂韧性为常数，其断裂过程区长度的影响可以忽略，线弹性断裂力学理论可以直接应用于混凝土大坝的裂缝安全评定。课题的成果已应用于我国东风拱坝裂缝的防治分析中；1986年，徐世在“七五”国家重点科技攻关项目“混凝土裂缝的评定技术”的全国招标会上中标。徐世制定了详细的研究计划，带领课题组成员开展了大规模的全级配混凝土断裂实验研究。该研究为我国高混凝土坝的裂缝防治技术作出了重大贡献。
1992年，徐世远赴德国继续他的研究。当时，德国卡尔斯鲁尔大学的赫尔斯道夫教授，对徐世完成的国际上最大混凝土断裂试件的断裂力学实验研究成果很看重，帮他联系到了当时正值盛年的斯图加特大学奥托格拉夫研究所的莱茵哈特所长，建议他去德国之后在莱茵哈特教授那里开展合作研究。赫尔斯道夫教授还专门给德国洪堡基金会写了推荐信，帮助徐世获得了德国洪堡基金会研究奖励基金。
在德国经济和工业最发达的城市，徐世度过了他依然忙碌的国
外研究岁月。莱茵哈特教授为徐世提供了良好的工作条件、自由而宽松的研究环境，配备了强有力的实验研究小组。“德国教授擅长把基础研究与工程相结合，让我受益匪浅”。在这里，徐世解决了国际上一直未能解决的纯剪切断裂试验研究的理论基础和实验方法，首次实现了各向异性材料和混凝土材料的纯II型断裂韧性和断裂能的测试。特别是利用这个难能可贵的可以静下心来潜心研究的机遇，他系统地完成了混凝土双K断裂模型和基于裂缝粘聚力的裂缝扩展阻力新KR曲线的理论架构和基础。
1998年开始，为发挥徐世的学术专长，大连理工大学支持他建立了国内课题组。徐世同时带领这个课题组开始了对“混凝土裂缝扩展的断裂理论与分析方法”的研究。这是基于国家杰出青年科学基金项目开展的课题。通过大量实验研究，他们取得了一系列创新性成果：系统测试了混凝土的双K断裂模型的断裂参数，测试了不同混凝土等级的基于裂缝粘聚力的裂缝扩展阻力新KR曲线，建立了以能量释放率为参数的双G断裂模型及新的GR阻力曲线理论等。近年来，该研究成果已经在三峡大坝裂缝稳定性分析等国家建设中得到广泛应用。2005年6月，该成果还被作为制定我国水工混凝土断裂韧度测试规程的基本理论。
“从1998年开始，我的研究开始从‘混凝土的断裂韧性’转向‘韧性断裂的混凝土’。”徐世说，转变的目的是希望通过改变传统的配制混凝土的方式，设计制造新型的混凝土材料，实现节能环保。“传统的混凝土是脆性的，它的抗拉强度比较低，再怎么进行温控，也很难避免出现裂缝，所以必须要提高材料的韧性、增强材料自身抵抗开裂的能力。”
2000年，徐世带领其国内课题组率先开展了超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)研究。2004初，徐世完全回国后，这一研究工作取得了加速进展，在国产胶凝材料基础上研制出极限拉伸应变高达3～6％和挠跨比高达12％的应变硬化UHTCC新材料。这项研究工作改善了普通钢筋混凝土本征缺陷，可解决普通钢筋混凝土梁长期使用安全性下降和服役时间达不到设计寿命的问题。俄罗斯《大众机械》杂志2007年撰文将该材料列为未来能够使人类生活因此而更加完美无缺的十大新技术之一，与其并列的有相变随即闪存，汽车智能一体化、可印制太阳能电源技术、防伪护照、人体局域网、等离子电弧汽化技术、网络视频技术、聪明药丸等。
“现在桥梁桥面铺装用的混凝土为了防止开裂，铺得都很厚。如果采用超高韧性水泥基复合材料，桥面铺装厚度可大为降低，桥梁自重得以减轻，相当于桥上的汽车载荷可以忽略不计；现在的隧道衬砌一般都用60～80公分厚的混凝土浇筑，如果使用新材料，降低它的厚度，隧道的开挖量减少了，用的混凝土也减少了。特别是，我们国家基础设施的重大工程结构。比如大型桥梁、高混凝土坝、城市地铁和城市建筑使用寿命如果能达到100年甚至300年以上，这样就能真正实现国家财富的积累和真正意义的节能环保―我们不用生产那么多水泥、不用去挖那么多山和毁坏那么多植被了，就可以造福于我们的子孙后代了”徐世说。
以创新带动学科发展
原大连工学院老院长钱令希先生来自浙江大学，他给徐世留下了很深的印象。“钱老先生身上体现出来的浙大人的‘求是’精神，真的让我打心眼里佩服。”徐世说，“求是”才是科学态度，才是科学家应该坚持的。“正是钱老先生力邀，叫我从德国回来的。能有机会到浙大工作，更应秉承‘求是、创新’的校训，并将这个理念贯穿到我的管理和科研中。”
在受聘担任浙江大学建筑工程学院院长前，徐世像做基础研究一样，对国际顶尖大学士木工程学科的设置和研究方向等进行了比较研究。他发现，这些国际顶尖的大学越来越重视土木与环境工程的相互影响，特别注重学科交叉、新材料和新材料结构的研究。徐世说，材料的创新是土木工程结构领域最带有革命性的根本创新，是学科发展的制高点。目前高性能混凝土材料在世界著名大学得到了广泛研究，其研究趋势已经从传统的被动地研究材料和结构的性能，包括研究材料和结构的断裂性能、耐久性能，可靠性等，转向主动地根据工程需求研究出具有集多种高性能性质于一身的高性能材料和结构。“有趣的是，这些研究高性能材料和高性能结构的学者，大多是我在混凝土断裂力学领域的研究同行。”徐世说，“我们站在同一个起跑线上。”
根据研判和实地了解，徐世描绘了浙大建工学院土木工程学科(已有80余年厚实发展历史学科)的愿景――学科发展为国内一流、在国际上具有重要影响的学科集群：岩土工程、空间结构传统优势学科进一步增强，水利工程学科和建筑学实现跨越式快速发展，同时大力发展交通工程学科。经过几年的努力，土木工程学科进入国内前3名，水利工程学科进入前5名、建筑学进入前8名，在大平台建设上迈出一个新台阶，承担具有较大影响的国家大项目，在土木水利工程学科几个主要领域出现若干具有国际前沿水平和影响的学术成果。
“要实现学科的可持续发展，重要的是营造一个以创新为核心的宽松的学术环境。”徐世说，根据他自己近30年不断从事科学研究的经历和领导创新团队的管理经验，他认为三个“三分之一”的科研力量分布配置是比较科学的：三分之一的科研力量从事大平台、大团队建设，承担和完成对国家建设具有重要贡献、对提高学校学术声誉具有显著影响的大项目、大成果，三分之一的科研力量从事工程科学的研究，进行长期持续性的原创积累；三分之一的科研力量从事为社会服务的横向工程项目的工作。
发表建筑结构论文范文4
关键词: 三角形稳定性;四边形不稳定性;四方形转换三角形;横向三角体式房屋;纵向三角体式房屋；确保生命安全。
中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：
地震给人类造成的灾难是可想而知的，每当听到某地、某处发生地震时，首先最关注的是人的生命安全。2008年5月12日发生的四川汶川地震,再次证明了“夺命的是建筑物,而不是地震”这句老话。但是当人们发现震区的很多住房竟然破碎到如此程度时,仍然感到震惊不已。大地震带来的生命、财产损失是如此严重,使得平时被很多人忽视的住宅结构抗震设防问题再次被尖锐地摆在国人面前。但四川汶川地震的震害也再次表明,很多结构设计合理、抗震措施到位的住宅,还是能经受住地震考验的。地震作为一种自然灾害,目前人类尚无有效的办法来阻止它的发生,但如何提高建筑物的抗震能力,是我们应该可以做到的。为此，我反复思考着这样的一个问题，就是应该把三角形稳定性原理从多角度、多方位融入于房屋建筑结构上，提高房屋的整体抗震能力。
一、在保留传统的房屋外观和房屋整体框架的基础上，从五个方面在房屋建筑中让“四边形”构件转向“三角形”构件。 (1)、在科学论证好的地面上，挖掘一定的深度，按设计尺寸，用钢筋混凝浇灌出基础圈梁，以房屋内部的间数为单位，在四边形的圈梁中间浇灌对角的一根斜构件，让一个原四边形的地圈梁变成两个三角形的地圈梁，形成一个稳固的房屋底座，提高地基承载力，防止地基失稳。(2)、在每一层楼层板面的四方框架内根据房屋空间大小，对应基础部分的横、纵过梁中间用钢筋混凝浇灌斜梁，使一个“四边形”的圈梁，变成两个“三角形”的楼层圈梁。 (3)、在房屋的四周墙柱中间也同样用钢筋混凝或用钢板之类的材料斜置于两柱中间，使之成为三角形构件。 (4)、在房屋内部装修上，利用三角形稳定性进行设计，比如房间的隔墙可采用对角装修，减少楼层板面的承受力及增加墙壁的稳固性。（5）、在房屋窗户的形状上进行改造。一幢楼房的窗户一层层、一排排相互对称排列在房屋的墙面上，大多是四方形结构。这些或多或少的“四边形”结构的窗户，在一幢楼上就隐藏着或多或少的不稳定性。当地震发生时的摇晃瞬间，房屋内在力的流动会使整幢房屋的无数个四边形窗户结构就会发生变化，导致房屋变形、开裂。因此，笔者建议不管什么结构的房屋窗户应该建造成三角形状，因为三角形的稳定性要比四边形的不稳定性好得多 。
二、 改变传统方形结构的建筑框架模式、让房屋的整体结构呈“三角体”形状。根据实际情况而设计“三角体”的类型，如等腰“三角体”、“直角三角体”等等。房屋的整体构造可以采用横向三角式和纵向三角式。⑴、横向三角式。周围的三面墙为垂直向上，屋顶可以建成“平顶三角式”或“三角斜面式”。整个房屋结构由周围的3个柱子和中间一个柱子组成，在楼层板面再建造对角交叉的3根大梁。房屋空间人们可根据生活需要进行装修，房屋外观式样如左模拟图①。
⑵、纵向三角式，如右模拟图 ②。优点是底宽上窄，重心均衡，基础到房顶形成金字塔形状。房屋整体结构由纵向、横向的构造件组成的“笼子”。房屋基础部分的三角形中间同样用交叉的地圈梁构成一个稳固的基础底座与房屋的出面部分紧紧地连在一起，就像一个物体放在一个平台上。笔者通过模拟实验，在同样的地质条件，同样的建筑材料，同样的施工质量的“三同”条件下，建造“四方体式的房屋”和“三角体式的房屋”，其抗震效果是“三角体式的房屋”优于“四方体式的房屋”。
三、利用楼群的三角组合，增加房屋的稳定性能
在房屋建造前，应对房屋用地进行科学的整体布局规划，相邻房屋相互协调，在有条件的情况下，楼与楼之间可应用三角形稳定性组成三角形楼群(园区)。由三角体式的房屋三幢构成一个三角形的楼群。基础结合、楼角结合、三楼之间“”空间，可为休闲绿化区，楼顶可设计成“雄鹰
展翅”式的太阳能屋棚或其他式样的“三角大楼”。因为常言道:“一根筷子易折，一把筷子难折”，所以三角形楼群的科学组合，在一定程度上有利于抗震效果和预防暴风的功能。如右模拟图 ③。
随着科学的发展，人类抵御自然灾害的能力不断得到提升，为了防患于未然，减少自然灾害所带来的人员伤亡和财产损失，笔者建议:在房屋建筑上，把三角形稳定性原理，科学、全面地运用到房屋建筑的主体上，要大手笔的设计、大刀阔斧地改进，在资金保障的前提下，在地震多发区或设立示范区建造“三角体”式的标志性样板房,为建成小康社会，建设美丽中国打造抗震防灾安居品牌。
附:三角形楼群组合平面草图
大院心或建一幢高楼
小院心小院心
公路或 街道
参考文献
《上海房地》2008年第09期 《住宅结构抗震性的思考》作者毛京广;
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关键词：力矩分配法；多格水池；内力计算
多格水池是城市给水排水工程重要的水工构筑物，因具有占地面积少、便于工艺设备布置和操作等优点，被广泛应用于生活污水处理、市政工程供水、工业废水等工程，尤其近年伴随大型自来水厂及城市生活污水处理厂工程的增多，多格水池的建设数量也随之增多。水池内力计算方法及理的发展历程是一个在不断总结积累工程经验的基础上逐步完善的过程，并且它与结构力学及计算分析理论的发展密切相关。作用于水池的外荷载通常有池顶活荷载、覆土荷载、过车荷载、土的侧向压力及内外水压力等，求解多格水池内力时，需将上述荷载作为边界条件并建立于未知数相等的条件方程，联立进行求解。多格水池常见的内力计算方法有：传统的结构力学计算方法（包括位移法和力法）；利用Ansys、SAP2000、Midas/civil2006、世纪旗云等有限元结构分析软件模拟并计算内力；采用弹性地基梁法的结构内力计算，这些方法也各有其优缺点。
力矩分配法是以位移法为基础的一种数值渐近方法，由美国H.克罗斯于1932年发表的，主要用于杆系刚结结构（如连续梁和刚架）的受力分析。随着结构力学理论水平的不断提高力矩分配法在土木工程界已经广泛应用，其涉及工民建、市政、道桥、水利、港工等领域，也得到工程界专业人士的认可。力矩分配法主要用于连续梁和无结点线位移（侧移）刚架的计算。其优点是不需要建立和解算联立方程组，而在其计算简图上进行计算或列表计算，就能直接求得各杆断弯矩，正在被更多的设计者所接受和应用。
1 多格水池底板计算原理
1.1 计算原则
对于底板跨度较小的水池，底板内力适用于地基反力直线分别假定，分别在底横、纵向取单位截条进行计算。但对于多格水池底板，由于组合工况繁多，截条计算方式非常繁琐，总结以为工程经验，可对多格水池在满足以下原则情况下进行简化计算。
（1）底板与外墙池壁按简支考虑，底板与内隔墙池壁按固结考虑，池壁在侧向荷载作用下的底端弯矩作为力偶荷载传递在底板上。
（2）地基反力计算时仅考虑池底板以上所有竖向荷载，不含池内液体重和底板自重。
（3）底板根据每格水池平面尺寸长宽比，分为单向和双向受力底板，分别根据底板四周支承条件查取《建筑结构静力计算手册》中均匀荷载作用下板的计算系数表，得出各格底板在地基反力作用下跨中和支座的弯矩。
（4）底板位于外墙池壁根部的支座弯矩即为该处池壁底板弯矩；各池格底板跨中弯矩等于地基反力作用产生的跨中弯矩加上该池格满水工况下相应方向池壁底端弯矩；各池格底板在中间隔墙处的支座弯矩等于地基反力作用产生的支座弯矩加上该池格满水工况下相应方向池壁底端弯矩。
1.2 力矩分配法的基本原理
1.2.1 基本方程
力矩分配法的理论基础是位移法，为此通过位移法基本体系来说明力矩分配法的基本原理，如图1所示的刚架，该刚架仅有一个基本未知量（只有角位移无线位移）。
如图1中（a）、（b）所示，可得系数和自由项为
表示汇交于结点1的各杆端转动刚度之和。
是附加约束上的约束力矩，它等于汇交于结点1的各杆端固端弯矩的代数和，它同时表示各固端弯矩所不能平衡的差额，故又称为结点上的不平衡力矩。由此解基本方程得：
基本未知量求出以后，由叠加原理求最后的各杆端弯矩，即汇交于结点1的各杆端为近端，另一端为远端。则各近端弯矩为：
以上各式中的第一项表示荷载单独作用时所产生的弯矩，即固端弯矩。第二项表示结点转动角度为时所产生的近端弯矩，相当于把约束力矩或不平衡力矩反号后按汇交于同一结点的各转动刚度所占的比例分配给近端，故称为分配力矩，其中、、、称为分配系数，可统一写为：
显然，汇交于同一结点各杆端的分配系数之和应等于1，即，此条件主要用于校核。各远端弯矩为：
以上各式中的第二项为近端结点转动时产生的远端弯矩，如果我们暂不考虑固端弯矩，它就等于近端分配力矩乘以传递系数，因此称之为传递弯矩。
1.2.2 基本运算步骤
为此，在画连续梁、无结点线位移的刚架或虽有结点线位移但线位移已知的刚架弯矩图时，不必绘制图和图，也不必列位移法的基础方程，直接计算各杆的杆端弯矩，其步骤如下：
（1）锁住结点，求约束力矩。约束力矩等于汇交于同一结点的固端弯矩之和，以顺时针转向为证。
（2）放松结点，求分配力矩和传递弯矩。分配力矩等于将约束力矩或不平衡力矩反号后乘以汇交于同一结点的各近端的分配系数，传递弯矩等于分配力矩乘以传递系数。
（3）叠加以上结果。各近端的杆端弯矩等于固端弯矩加上分配力矩，各远端的杆端弯矩等于固端弯矩加上传递弯矩。
2 算例验证
2.1 设计资料
以《湖南省新化县经济开发区污水处理项目》预处理组合池为例，水池平面尺寸为26.4m×20.6m，水池高H=5.9m，池壁顶部简支于顶板，底部固定支承于底板上。水容重，修正后的地基承载力特征值。由于底部较大，选取比较有代表性的四格底板进行计算。
2.2 荷载计算
（A）已知，在水侧压力作用下，
甲板
乙板
（弯矩以池壁内侧受拉为正）
（B）顶板和池壁自重
底板自重：
一格水池重：
2.3 地基承载力验算
2.4 内力计算
（弯矩以底板上面受拉为正）
（1）自重作用
查《给水排水工程结构设计手册》表3.2.7-3，X31=0.74
跨中弯矩
支座弯矩
（2）根据工艺要求，只存在（Ⅰ）（Ⅱ）池放空其余满水最不利工况
（3）底板计算弯矩
利用文章方法所求结果如表1所示，同时为作比较，将理正结构工具箱及世纪旗云软件计算结果也列于表1中。从表1的底板各弯矩值分析可知，底板板跨中都为正弯矩，表明底板最不利工况时底板上部受拉，且底板边缘弯矩与跨中弯矩相比呈逐渐增大的趋势，结果符合板一般受力特点。变1中显示，两者求解的弯矩所得结果基本吻合，相对误差基本控制在5%之内。
3 结语
（1）通过将力矩分配法与理正结构工具箱及世纪旗云计算软件所得弯矩图进行对比，表明力矩分配法对多格水池底板进行内力计算所得结果是科学合理的且具有较高的精确度，为多格水池底板计算提供了新的计算方法。
（2）力矩分配法不必求解联立方程组，而且可以直接求得底板边缘弯矩，运算式可以按照一定得步骤重复进行，比较容易掌握，适合手算。通过该方法计算内力可以加深对结构受力的理解并复核计算软件的合理性及准确性，对实际工程有一定指导意义。
（2）通过上述计算结果对比，表明文章提出的计算方法对多格水池底板内力进行计算是很有效的，它能较好反映上部结构和底板的相互作用，该方法还可以适合于市政工程中常见的泵房、沉井、涵洞等给排水工程结构的设计及计算。
参考文献
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关键词：水工结构；可靠度；设计；运用；管理
在水工结构设计过程中，运用可靠度设计方法，必须要注重对抗力要素、材料性质要素、荷载作用等诸多设计要素实施数理统计和分析，尤其是要对近些年积累的设计资料实施统计和分析。与此同时，还要分析已经建成工程大量原型结构观测资料，以及已有实验研究成果的分析。从本质上做好设计推广的工作，使水工结构的设计人员可以接受和理解结构可靠度理论。下面，笔者就对结构可靠度在水工结构设计中的应用进行浅谈。
一、工程结构可靠度理论及其演变
在工程设计过程中，最重要的问题就是工程结构的安全性问题。原因在于，结构工程建设的耗资十分巨大，一旦其工程失效，不仅会威胁人民群众的生命安全，更会造成难以估量的损失和次生灾害。在人们对于结构工程不确定性进行认识的过程中，结构可靠性理论得以形成。在1911年，便有人用统计数学对荷载以及材料强度进行计算。1928年和1935年，相关学者相继发表了这方面的文章。在1946年，《结构的安全》这一研究论文得以发表，该文章对结构安全度等问题进行了重点探讨。通过这样反复的研究和发展，人们可靠度理论得以产生，人们也纷纷对可靠度理论的基本概念和应用进行探讨。
对结构可靠度产生影响的因素多种多样，从工程背景的角度来看，其影响因素主要包括：荷载、材料参数、几何尺寸、初始条件、边界条件、计算模型等。人们将影响结构可靠度的因素称之为随机变量，所有的参数都可以作为随机变量，或者还可以将当量作为随机变量。但是，为了给计算带来便利，人们将可以当做常量的量看作常量。
二、水工结构可靠度设计的常用方法
（一）运用分项系数极限状态表达式
在水工结构设计的过程中，将分项系数表达极限状态作为设计方法，不仅得到了广泛的运用，成为当前水工结构可靠度设计的过程中所普遍运用的设计方法，更与确定性方法相适用。明确作用分项系数以及材料性能分项系数的物理概念，对可能会产生的不确定性和不确定因素进行反映，具有很强的降强概念和超载概念，而且其与结构类型无关。因此，从作用本身变异性来对作用分项系数进行准确地确定，运用材料试件变异性来对材料性能分项系数进行确定。在《统一标准》中，已经明确规定，水工结构结构系数主要对各种结构抗力计算不确定性进行综合考虑，还要对作用分项系数和材料性能分项系数中没有考虑的其他分项系数进行综合考虑，比如几何尺寸不确定性等。这些不确定性与水工结构的形式具有重要的关系，结构系数与结构构件的可靠度具有直接关系，结构安全等级的不同，导致其目标可靠指标也并不相同。所以，在《统一标准》里已经明确规定，将安全等级是II级结构作为前提和基础，对其他等级结构，结构系数将II级结构系数乘以对应重要性系数便可以得到。
（二）确定目标可靠指标
在水工结构可靠度的设计过程中，目标可靠指标是水工结构设计重要的根据，目标可靠指标与工程的使用维护费用、投资风险、造价、人民生活、财产等因素息息相关，目标可靠指标对水工结构经济性和安全性平衡进行体现，可以说，目标可靠指标代表水工结构设计所预期的结构可靠度。因此，对目标可靠指标值进行合理的明确，不仅要依靠设计人员水工结构可靠度的设计水平，还要依靠科技发展和社会经济，正因如此，目标可靠指标是一项需要对国家综合性技术和经济政策进行充分考虑的指标。通常情况下，人们通过经验校准法、经济优化法、事故类比法这三种方法来确定目标可靠指标。在确定目标可靠指标的过程中，不仅要对理论结果进行综合考虑，还要对水工结构设计的情况进行综合考虑，将旧规范和新规范衔接起来。在实际运用的过程中，如果采用经验校准法来确定目标可靠指标。要通过对现行的设计规范安全度进行校核，通过反演计算，将根据原规范设计在水工结构里隐含相应的可靠指标值找出来，通过对其进行分析和调整，进而对目标可靠指标进行制定，通过这样的方法和流程得出的目标可靠指标，是基于概率分析之上，属于可靠性设计目标可靠指标。
（三）计算水工结构可靠度
水工结构可靠度计算的常用方法多种多样，例如Monte Carlo抽样法、一次二阶矩方法、高次高阶矩方法、遗传算法。作为一个将适应度的函数作为根本的算法，遗传算法主要通过对各种群个体实施遗传操作，进而实现种群内个体结构重组。在这样的过程中，种群个体逐代得以优化，并且逐渐与最优解逼近。遗传算法属于智能搜索的算法，变异、交叉和选择是遗传算法所依赖的基本操作。遗传算法的流程如下图所示，遗传算法具有很强的全局最优性、自适应性、鲁棒性等特征，这些特性是其它算法缺少的。
遗传算法流程图
通过运用遗传算法，能够规避传统算法的缺点，将决策变量编码作为运算的开展对象，遗传算法将决策变量某一种形式编码作为预算对象，这样能够为我们提供便利，我们便可以更好地运用遗传操作算子。此外，遗传算法还将目标函数值作为根本的搜索信息，对搜索范围和方向进行确定，遗传算法还适用于多个搜索点信息的搜索，其概率搜索技术得以广泛运用。
结语
当前形势下，工程结构越来越复杂，人们对于事物认知程度越来越深，正因如此，工程结构设计已经逐渐从确定性的设计方法转变成为概率设计方法。传统的水工结构设计方法，不能够真正保证水工结构的安全和可靠，也不利于深入理解设计安全性的内涵。因此，在水工结构的设计过程中，要将结构可靠度理论作为前提和基础，运用概率极限状态的设计方法，能够从本质上对水工结构设计过程中不定性的因素实施量化分析。
参考文献：
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