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混凝土结构设计总结范文1
【关键词】 抗震设计; 概念设计; 高层建筑结构
中图分类号：TU208文献标识码： A
地震作用影响因素极为复杂，它是一种随机的、尚不能准确预见和准确计算的外部作用，目前规范给出的计算方法还是一种半经验半理论的方法，要进行精确的抗震计算还有一定的困难，因此人们在工程实践中提出了“建筑抗震概念设计”。结构的抗震设计应该是综合概念设计、计算和结构措施等完整的一系列设计。
1 建筑的抗震概念设计
所谓“建筑抗震概念设计”是指根据地震灾害和工程经验等所形成的基本设计原则和设计思想，依此进行建筑和结构总体布置并确定细部构造的过程。掌握了抗震概念设计，有助于明确抗震设计思想，灵活、恰当地运用抗震设计原则，使设计人员不至于陷入盲目的计算工作，从而做到比较合理地进行抗震设计。
在设计中，虽然分析计算是必须的，也是设计的重要依据，但仅靠此往往不能满足结构安全性、可靠性的要求，不能达到预期的设计目标，因此必须非常重视概念设计。从某种意义上讲，概念设计甚至比分析计算更为重要，因为合理的结构方案是安全可靠的优秀设计的基本保证。高层建筑结构设计尤其是在高层建筑结构抗震设计中，更应重视概念设计。这是因为高层建筑结构的复杂性、发生地震时震动的不确定性、人们对地震时结构响应认识的局限性与模糊性、高层结构计算尤其是抗震分析计算的精确性、材料性能与施工安装时的变异性，结构计算模型的假定与地震时的实际工作有很大的差异以及其他不可预测的因素，致使设计计算结果( 尤其是经过实用简化后的计算结果) 与实际相差较大，甚至有些作用效应至今尚无法定量计算出来。
3 高层混凝土建筑结构抗震概念设计的基本内容
3. 1 首先应重视高层建筑结构的规则性
建筑设计应符合抗震概念设计的要求，不应采用严重不规则的形状设计方案。合理的建筑布置在抗震设计中是头等重要的，提倡平、立面简单对称，因为震害表明，此种类型建筑在地震时较不容易破坏，而且容易估计出其地震反应，易于采取相应的抗震构造措施和进行细部处理。“建筑结构的规则性”包含了对建筑的平立面外形尺寸，抗侧力构件布置、质量分布，承载力分布等诸多因素的综合要求。“规则建筑”体现在体形( 平面和立面的形状) 简单; 抗侧力体系的刚度承载力上下变化连续、均匀; 平面布置基本对称。
3. 2 结构刚度、承载力和延性要有合理的匹配
当结构具有较高的抗力时，其总体延性的要求可有所降低; 反之，较低的抗力需要较高的延性要求相配合。对结构提出了“综合抗震能力”的概念，就是要综合考虑整个结构的承载力和构造等因素，来衡量结构具有的抵抗地震作用的能力。地震时建筑物所受地震作用的大小与其动力特性密切相关，与其具有合理的刚度和承载力分布以及与之匹配的延性密切相关。但是，提高结构的抗侧刚度，往往是以提高工程造价及降低结构延性指标为代价的。要使建筑物具有很强的抗倒塌能力，最理想的是使结构中的所有构件都具有较高的延性，然而实际工程中很难做到。有选择地提高结构中的重要构件以及关键杆件的延性是比较经济有效的办法。因此，在确定建筑结构体系时，需要在结构刚度、承载力及延性之间寻找一种较好的匹配关系。
3. 3 设计多道设防结构
3. 3. 1 超静定结构
静定结构是只有一个自由度的结构，在地震中只要有一个节点破坏或一个塑性铰出现，结构就会倒塌。抗震结构必须做成超静定结构，因为超静定结构允许有多个屈服点或破坏点。将这个概念引申，抗震结构不仅是要设计成超静定结构，还应该做成具有多道设防的结构。第一道设防结构中的某一部分屈服或破坏只会使结构减少一些超静定次数。同时要注意分析并控制结构的屈曲或破坏部位，控制出铰次序及破坏过程。有些部位允许屈服或允许破坏，而有些部位则只允许屈服，不允许破坏，甚至有些部位不允许屈服。例如，带连梁的剪力墙中，连梁应当作为第一道设防，连梁先屈曲或破坏都不会影响墙肢独立抵抗地震力。
3. 3. 2 双重抗侧力结构体系
双重抗侧力结构体系是可能实现多道设防结构的一种类型，而且双重抗侧力结构的抗震性能较好。这里提出的双重抗侧力体系的特点是，由两种变形和受力性能不同的抗侧力结构组成，每个抗侧力体系都有足够的刚度和承载力，可以承受一定比例的水平荷载，并通过楼板连接协同工作，共同抵抗外力。特别是在地震作用下，当其中一部分结构有所损伤时，另一部分应有足够的刚度和承载力能够共同抵抗后期地震作用力。在抗震结构中设计双重抗侧力体系实现多重设防，才是安全可靠的结构体系。
3. 3. 3 总结构体系与基本分结构体系
1972 年 12 月 23 日尼加拉瓜首都发生强烈地震，1 万多栋楼房倒塌。林同炎公司 1963 年设计的美州银行大楼，虽位于震中，承受比设计地震作用 0. 06g 大 6 倍的地震 0. 35g而未倒塌，引起世界同行的高度重视。众所周知，建筑物在地震作用下的运动与由风引起的位移是不同的，在强烈地震作用下，结构会在任意方向变形。在高层建筑中，这种变形更为复杂。当然主要是第一振型，同时也包括具有鞭梢效应的第二、第三振型，变形量很大。所以设计者主要考虑的是如何避免就其结构固有特征会引起倒塌的过大变形。再则，设计高层结构所考虑抗风与抗地震要求的出发点往往是矛盾的。刚度大的结构对抗风荷载有利，动力效应小; 反之，较柔的结构有利于抗震。所以要设计一个抗风及抗震性能都很好的高层结构不很容易。林同炎教授的设计思想是设计一个由 4 个柔性筒组成的，具有很大抗弯刚度的结构总体系。在抗风荷载及设防烈度的地震作用下表现为刚性体系。当遇到罕见的强烈地震时，通过控制各分体系( 柔性筒) 之间的联接构件( 钢筋混凝土连梁) 的屈服、破坏，而变成具有延性的结构体系，即各分体系独立工作，则结构的自振周期变长，阻尼增加，即使超出弹性极限，仍持有塑性强度，可做到摇摆而不倒塌。地震后的实地观察，证明其设计思想是正确的，正如预料的那样，联梁的混凝土剥落，梁中有明显裂缝。但四个柔性筒的本身均无裂缝，筒壁仍处于弹性阶段。
3. 4 抗侧力结构和构件应设计成延性结构或构件
延性是指构件或结构具有承载能力基本不降低的塑性变形能力的一种性能。在“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震设计原则下，结构应设计成延性结构。当设计成延性结构时，由于塑性变形可以耗散地震能量，结构变形加大，但结构承受的地震作用不会直线上升，也就是说，结构是用它的变形能力在抵抗地震作用。延性结构的构件设计应遵守“强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱杆件，强底层柱”原则，承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。
3. 5 应有意识地加强薄弱环节
( 1) 结构在强烈地震下不存在强度安全储备，构件的实际承载力分析( 而不是承载力设计值的分析) 是判断薄弱层的基础。
( 2) 要使楼层( 部位) 的实际承载力和设计计算的弹性受力之比在总体上保持一个相对均匀的变化，一旦楼层( 部位) 的这个比例有突变时，会由于塑性内力重分布导致塑性变形的集中。
( 3) 要防止在局部上加强而忽视整个结构各部位刚度、承载力的协调。
( 4) 在抗震设计中有意识、有目的地控制薄弱层( 部
位) ，使之有足够的变形能力又不使薄弱层发生转移，这是提高结构总体抗震性能的主要手段。
4 做好高层建筑结构概念设计还应注意的问题
( 1) 结构方案要根据建筑使用功能、房屋高度、地理环境、施工技术条件和材料供应情况、有无抗震设防来选择合理的结构类型。
( 2) 不同结构体系在竖向荷载、风荷载及地震力作用下的受力特点。
( 3) 风荷载、地震作用及竖向荷载的传递途径。
( 4) 结构破坏的机制和过程，以加强结构的关键部位和薄弱环节。
( 5) 预估和控制各类结构及构件塑性铰区可能出现的部位和范围。
( 6) 场地选择、地基基础设计及地基变形对上部结构的影响。
( 7) 各类结构材料的特性及其受温度变化的影响。
( 8) 非结构构件对主体结构抗震产生的有利和不利影响，要协调布置，并保证与主体结构连接构造的可靠等。
参 考 文 献
［1］ GB 50011 －2001 建筑结构抗震设计规范［S］
混凝土结构设计总结范文2
[关键词]混凝土 结构设计 抗震 建筑
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）44-0119-01
一、概述
众所周知，在建筑物整体设计中，混凝土结构设计处于一个最基础且最重要的位置，它将关系到工程能否顺利施工，在这一过程中如果产生错误或存在弊病都可能使结果变得更复杂。目前，混凝土结构设计已逐步转向为重视建筑的功能、安全和技术因素，更多的是考虑到提高结构设计的质量问题。因此，在设计时要根据受力的合理性来进行，而对结构的受力性能起着关键作用的是结构形式及体系的选择、总体布置等，所以综合考虑才能使其既应用得当又具有良好的抗震性。
二、概念设计和结构构造
（一）概念设计
材料性能、构件性能、连接构造、结构体系通过实验、实践检验，但还不能计算，称为概念设计，设计中一般应该遵循的原则主要有：（1）结构的承载力、刚度、质量在平面内和沿高度应该保持均匀、对称和连续分布，避免应力集中；（2）多设置抗震防线，布置超静定结构及延性较高的耗能构件；（3）注意结构的连接整体性，结果单元应采用牢固连接，不同结构单元应遵守彻底分开的要求；（4）做到强柱弱梁、强剪弱弯；（5）避免盲目增加钢筋，某一部分结构设计承载力超强或不足，都可能造成结构的相对薄弱。
（二）结构构造
结构体系靠力学计算保证构件的承载力及变形，又靠构造措施将构件连接在一起，形成结构体系，合理的构造保证构件传力明确；保证在力的多次作用下能力的吸收及耗散；保证在设计使用年限内的耐久性。可以说结构构造是概念设计的具体化。我国通过几十年的实践总结后，试验研究都有完整的结构构造措施。但是认识在不断提高，概念设计在不断发展，结构设计除正确运用目前的构造措施，也还需要不断的总结、充实、提高。
三、混凝土结构设计的内容
1、地震作用的计算：规则结构不计算扭转耦联的时候，平行于地震作用力方向的两边应乘以放大系数，一般较短边乘以1.15的系数，长些的边乘以1.05的系数，扭转刚度小时要按大于或等于1.3采用，地震作用计算要考虑扭转耦连产生的影响；质量、刚度不对称分布的结构要计入双向水平方向的地震作用扭转影响。
2、质量系数的计算：一般工程中，我们所采用的是质量系数大于等于9，如果是2层结构就采用6个，一般是取3的倍数，每层有3个自由度。计算的时候要检查质量振型参数，要确保不小于90%，如果出现不够的情况，那么必将会导致设计结构不够安全、合理。
3、最小地震剪重比的计算：规范强制要求各楼层剪重比不小于规范给出的标准，如果不满足要求需要检查质量系数，有效的质量系数不够要增加振型数的计算；有效质量系数能够满足时可能结构设计不合理，要合理分布结构质量和刚度。
4、结构的位移、周期的计算：规范要求周期比应该控制在大震下扭转振型不靠前的情况，用楼层竖向最大位移来限制层间最大位移，位移比应该取最大和平均位移比值。
5、柱配筋方式的计算：单偏压方式是按规范公式来计算的，双偏压则是用数值积分法，整体计算建议使用单偏压方式，得出具体结果时再用双偏压复核。
四、混凝土结构设计中的常见问题
1、上部结构设计存在的问题
（1）框剪结构，剪力墙的布置要均匀，不要出现单肢刚度过大的剪力墙，以免应力过于集中，一旦破坏，将构成极其严重的影响。此外，还会增大与之相关联的基础、连梁等构件的设计难度。刚度较大的第一级别的剪力墙，其墙肢数不应少于4肢。另外，当遇到中震时，我们应考虑第一级别的剪力墙进入塑性后，还应有小级别的剪力墙来维持建筑物变形不致过大，产生次生灾害。这就是多道设防的概念。但当遇到大震时，小级别的剪力墙也进入塑性阶段后，建筑物基本已经破坏了。这时，我们应该通过我们的设计有选择地让梁破坏，从而保证柱子的完整性，来保证建筑不倒，或缓倒，以争取时间，减少人员的伤亡，这也就是我们所说的延性设计。
（2）框剪结构的连梁设计是结构设计中很重要的一项，但是我们也会看到，当前有很多设计在这个环节上做的并不好。有的是因为重视不够，有的是因为认识不足。而所谓的连梁实质上就是那些连接两片剪力墙，在遇到中震或大震时，它会先开裂，起到耗能作用，从而使建筑物保持一定延性的梁。因此，在设计时我们不能盲目的增大它抗弯的能力，否则会使连梁延迟破坏，起不到及时耗能的作用，其他重要构件也会被破坏。
2、梁上起柱是否设置附加钢筋的问题
某些工程梁上起柱及次梁上面都在梁中附加横向钢筋，有的设计人员甚至在弹性梁基础中柱下梁内亦附加钢筋，这完全没有必要。根据混凝土结构设计规范的规定，位于梁下部或梁截面高度范围内的集中荷载，应该是全部由附加横向钢筋（箍筋吊筋） 承担，附加横向钢筋宜采用箍筋。因此，次梁放在主梁上面及梁上起柱，主梁是不必设置附加横向钢筋的，混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则及构造详图就是这样的。
3、地基与基础设计过程中存在的问题
（1）柱下独立基础带梁板式的地下室底板设计中，地下室底板设计中，因建筑物沉降所引起的附加应力的影响很容易被忽视。由于实际上整个地下室底板与柱下独立基础在上部荷载作用下，将会一起发生沉降变形，共同受力，如果没有充分考虑因此产生的附加应力，那么对于底板而言是偏于不安全的，也有可能会导致地下室底板承载能力不足而开裂。
（2）对于有地下室的建筑，当地下水位较高时，在室外地坪之下的结构部分，外轮廓形状应该尽量保持简洁，这样才有利于建筑防水的施工。其中对柱下承台的形式是最为明显的。此时，由于受到柱下承台的影响，基槽地模形状很复杂，有很多的阴阳角和放坡，即加大了防水施工的难度，也加长了施工时间，质量也无法保证，同时也会增加工程造价。对于这种情况下，一般是要求统一地下室底板和承台的下皮标高相同，承台需要加厚部分向上作，然后地下室内部作滤水层和覆土等地面做法。该做法能保证施工质量，在一定程度上还能缩短施工时间。
五、结束语
综上所述，混凝土结构的设计是一个有深度的专业，是一个循环的长周期。从当前设计过程中所出现的问题来看，要想积极应对解决，就要从基本方面对混凝土结构进行设计，结合着设计中总结出来的经验，不断完善设计理念，从而确保工程质量。
参考文献
【1】张亮《浅谈我国当前混凝土结构设计及加固对策》[J]，《城市建设理论研究》2013年06期。
混凝土结构设计总结范文3
[关键词]钢筋混凝土；结构设计；规范；概念设计；问题
中图分类号：TU973.12 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0220-01
1、钢筋混凝土柱的结构设计
1.1 钢筋混凝土柱的截面设计
一般在对钢筋混凝土结构进行设计时，首先需要按照至下而上的顺序对截面尺寸进行调整，通常框架结构的柱按照这一顺序变化比较合理，此外，还应创建合理的柱模板，柱断面变化次数不宜太多，柱断面变小也不宜设在同一层，以节约投资，使设计更合理。除了柱截面变小与混凝土强度降低宜设在不同层外，而且柱截面变小剧烈。否则抗侧刚度减少较多，对抗震不利。柱截面尺寸减小的间隔层数为四层，如果间隔太疏又起不到节约投资、降低造价的目的；太密会造成模板浪费、施工不便。每次每侧减小以150mm为宜，减得过多会导致结构竖向刚度变化异常。例如柱截面从550@550变为450@450，柱的线刚度会减少了60%左右，对于纯框架结构其抗侧刚度就减小过多。如果柱截面变化过大时应将柱分批在不同楼层进行截面变小。同时钢筋混凝土柱截面的最小尺寸应符合相关规定。
1.2 钢筋混凝土柱箍筋的肢距设计
根据混凝土结构设计的有关规定可以看出，在对钢筋混凝土柱加密区的箍筋内箍筋肢距进行设计时，要保证一级抗震等级不能超出二十厘米，二三级抗震等级则不能超出二十五厘米，同时保证箍筋直径在二十倍中的较大值；四级抗震等级不宜大于三十厘米。按一般的理解，箍筋肢距应为每肢箍筋的水平距离。本文作者对箍筋肢距的解释为钢筋混凝土柱纵向钢筋的箍筋拉接点的距离，这样不仅可以顺利对柱钢筋的拉接还便于施工的要求。而不少设计人员在设计时将箍筋肢距一律按均匀分布且小于二十厘米，导致混凝土浇捣困难，必须使用导管，将混凝土引导到根部，是不能让其从高处直接坠落的，然后逐渐向上浇灌。如果箍筋肢距过小，将无法使用导管。
2、关于梁的结构设计
梁的截面高度是由挠度与配筋控制其下限值，由裂缝允许值控制上限值。设计中很多人取较大的梁截面以保证挠度满足要求。但大截面低配筋率梁对抗裂并不利，经过适当配筋调整，裂缝宽度能勉强地满足要求，其计算裂缝宽度很小，然而这种梁出现裂缝的可能性较大。
2.1 钢筋混凝土梁侧的纵向钢筋设计应该注意的问题
根据相关要求我们可以发现，梁腹板的高度大于45cm时，梁的两个侧面设计应该满足纵向构造要求，纵向构造钢筋之间的距离需要保持在20cm以内，每一侧的截面面积应该大于或等于腹板界面的0.1%，钢筋混凝土梁侧纵向钢筋的直径一般为十五厘米左右。在钢筋混凝土结构的实际设计中，常会遇到钢筋混凝土梁侧抗扭纵筋很大，对上述情况应在计算上做合理的调整，由于电算设计时候的抗扭纵筋面积较大。对跨度较大的钢筋混凝土次梁支承于主梁上时，钢筋混凝土次梁的支承端会对主梁产生较大的扭矩，在电算程序中钢筋混凝土次梁的端支座为绞接造成的。目前电算程序在结构构件计算时尚未考虑现浇楼板对钢筋混凝土梁扭转影响，必须需要人为地给程序一个梁扭矩折减系数，合理选择钢筋混凝土梁扭矩折减系数是必要的。调整后计算出来的钢筋混凝土梁的抗扭纵筋面积会很大，必须保证箍筋的配筋率满足规范的规定。
2.2 针对强柱弱梁的结构设计
强柱弱梁的概念最早是在抗震设计中提出的，钢筋混凝土柱的结构设计直接关系着整个建筑物的安全性能，因此我们需要减少钢筋混凝土梁的破坏。强柱弱梁设计理念一定要将这一概念设计贯彻下去。严格控制钢筋混凝土柱轴压比，笔者认为轴压比不宜过大，且我们对柱断面及配筋设置时应分部位处理，建议适当加强角柱、边柱的配筋，所有钢筋混凝土柱建议纵筋均不宜小于20mm，同时应该全柱通长加密箍筋，且配箍率满足规范要求，矩形截面柱对称配筋。而对梁配筋则建议应配足梁中部筋，以使地震作用下梁铰机制的形成，避免柱比梁先屈服，使钢筋混凝土梁端能先形成塑性铰，使柱端受弯承载力比梁端的实际受弯承载力大。
3、关于基础的结构设计
在整个建筑工程开展过程中影响工程造价及施工质量的主要因素就是地基基础，这是在工程设计过程中相关人员十分重视的结构设计内容，由于地基设计的好与坏直接关系到后期设计工作的有序开展，还可能会造成无法弥补的损失。所以，在进行地基基础设计时，在地基基础设计中要注意地方性规范的学习。避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。因此在基础设计时，应充分重视工程当地的规定要求，最好能参考邻近已建建筑物设计经验，可使基础设计更加经济、合理。如某综合楼工程，抗震设防烈度为8度，建筑总高度100m，采用框架核心筒结构，基础设计采用筏板基础。在利用程序计算时，主楼下的筏板板厚达到3m，配筋量大。规范基础冲切计算也未考虑基础底板下土的影响，在参考类似工程经验后，设计基础筏板厚度定为2.1m，使筏板厚度减少近30%。
3.1 基础的最低混凝土强度等级
有关规定中提到建筑地基的扩展基础混凝土强度等级不应低于C20，规范还规定基础的最低混凝土强度等级二a类为C25，二b 类为C30。规定高层建筑基础的混凝土强度等级不宜低于C30。
3.2 基础的最小配筋率
墙下钢筋混凝土条形基础和柱下钢筋混凝土独立基础的最小配筋率如何确定存在分歧。混凝土结构设计相关规定了受弯构件的最小配筋百分率的值；而建筑地基基础设计中规定：基础底板的配筋，应按抗弯计算确定。
4、结语
设计是一个工程开展的最初环节，同时也是最关键的环节，直接关系到之后各个环节的落实，钢筋混凝土结构设计也是如此。如果在设计过程中有任何的参数选择失误都会给整个设计带来影响，严重的甚至无法弥补。该文重点针对钢筋混凝土结构设计中常见的问题进行了分析，并在此基础上提出了一些建议。在今后的钢筋混凝土结构设计过程中，经常钢筋混凝土结构总结设计的经验，使设计更经济、合理。
参考文献：
[1] 混凝土结构设计规范GB50010-2010.中国建筑工业出版社.2010.
混凝土结构设计总结范文4
关键词：水利工程；混凝土；结构设计；优化策略
引言：
水利工程是通过修建堤坝、水闸、渡槽、溢洪道等水工建筑物，调控自然界的地表水和地下水资源，以防止洪涝干旱等自然灾害，满足社会生产生活的需要。由于水利工程规模大、工期长、技术难度高，所以在其建设中应用混凝土结构也就势在必行。混凝土是指以水泥为胶凝材料，以砂石为集料，与水等按比例混合搅拌形成的建筑工程复合材料。再以其作为承重材料，配以定量的钢筋、预应力筋等构件，则成为耐久耐火性好、整体灌注性高、广泛应用于大型工程建设中的混凝土结构。但我国混凝土结构应用于水利工程建设的时间较短、经验较少，尚未形成完善的优化设计方案。因此，探究水利工程中混凝土结构的优化设计，具有重要的理论和实践价值。
一、水利工程中混凝土结构设计存在的问题
水利工程中的混凝土结构设计是一项高难度的复杂技术，并且由于水利工程施工地点的地形地势复杂，加之混凝土本身成分的复杂状况，导致混凝土结构的设计施工难度骤然加大。也正因如此，我国水利工程混凝土结构的整体设计水平相较于发达国家而言，仍有较大差距，逐渐显露出根源于技术水平疲软的诸多问题。
（一）混凝土材料配比不稳定
混凝土并非是单一性质的材料，而是由水泥、砂、石等原料拌合胶凝而成。因此，材料配置比例的些许不同，就可能导致混凝土标号降低，在浇筑后则会使结构出现孔洞、气泡、麻面等不良现象，严重影响着混凝土结构的质量。例如，如果混凝土搅拌中砂石比例过高，则会因骨料集中而造成拌合物离折、混凝土料干硬，一定程度上降低了混凝土结构的牢固度。
（二）混凝土岔管设计不合理
现代水利工程常在地下网道中采用“一洞多机”的布局方案，这就需要利用混凝土岔管设计来完成。但是岔管对混凝土结构设计施工的技术水平要求较高，并且目前没有形成完善的、具体的混凝土岔管设计指导细则。因此，工作人员难以掌握混凝土岔管结构设计的承压能力，在复杂的地形和计算影响下，常常出现设计不合理现象，为混凝土结构安全埋下隐患。
（三）混凝土衬砌易出现渗漏
我国水利工程建设中混凝土结构设计的突出问题之一，即是混凝土衬砌容易出现透漏，对渠道结构安全不利。总的来说，衬砌易渗漏是由于混凝土结构出现裂缝，主要由四方面原因所造成。一是模板的设计布置存在偏差；二是通道的位置处理不到位，上方岩土层沉降对衬砌产生巨大压力形成裂缝；三则是混凝土原材料质量存在问题；四是在搅拌、运输以及浇筑过程中对混凝土疏于养护。
（四）建筑的准备过程不精细
混凝土结构设计过程存在的另一大问题，即是人员配合不力，建设前期准备不精细。这主要表现在两方面，一方面，工作人员在前期准备过程中没有对施工区域的地形地势、水文状况等进行细致考察，没有明确预计施工难度，不仅可能导致设计误差，还会延缓施工进程；另一方面，水利工程建设中的混凝土结构设计，有赖于设计人员、施工人员的通力配合。但是混凝土结构设计人员与具体施工人员之间没有形成及时、高效的沟通机制，容易造成设计与施工的脱节。
二、水利工程中混凝土结构设计的重要意义
近年来，随着三峡大坝、南水北调等国家重要水利工程的建设完工，水利工程建设中的混凝土设计吸引着社会的广泛关注，显现出其独特的重要意义。
（一）提高工程质量
水利工程利及千秋万代，其工程质量至关重要。混凝土的粘聚性使混凝土结构的密度增大，结构性质趋于稳定；同时，混凝土抵抗重压、抻拉、弯剪等作用力的能力较强，不易变形，能够确保水利工程结构的稳定性。此外，混凝土结构相较于其他土木结构来讲，还有良好的耐久性和耐火性，可以抵御较长时间的外力侵蚀。因此，混凝土结构能够有效提高水利工程建设质量。
（二）降低施工难度
水利工程体量复杂且庞大，而且大多修建在地势起伏大、地形复杂的山区，普遍来讲施工难度较大。但混凝土结构设计的引入，则可有效改善这一状况。一方面，混凝土的可塑性极强，可以根据预先设定好的模型进行浇灌，从而弥补其他结构技术的精密性误差。另一方面，混凝土结构属于一次浇灌成型，操作简单快捷，极大降低了水利工程的施工难度。
（三）便于保养维护
延长水利工程的使用寿命必须依赖于健全的保养维护举措。传统的水利工程结构普遍难以进行保养维护，而混凝土结构则不然。例如，通过对混凝土结构进行定期清洁，可清晰发现结构表面的磨损、裂缝，即可进行及时修补，从而有效防止缺陷继续延展。便于保养维护的优势，使混凝土结构设计有力保障着水利工程使用安全。
三、水利工程中混凝土结构的优化设计方案
自古至今，我国的水利工程建设方法和技术一直处于不断地改进更新过程中，持续推动着水利工程事业的发展。随着时代进步和科技水平的提升，水利工程建设对混凝土结构设计的质量、安全、性能等提出了更高标准要求，因而混凝土结构应当加大优化设计力度，努力形成优质高效的混凝土结构设计方案。
（一）科学合理配比混凝土原料
在混凝土结构优化设计过程中，保证混凝土原料的科学合理配比是首要策略，不仅可以减少混凝土结构的麻面、孔洞等缺陷，还对控制裂缝、衬砌防渗等有明显的帮助作用。具体而言，细度模数在2.0-3.0之间的砂应当是水利工程中混凝土结构设计的首选材料，继而将单层混凝土铺设厚度控制在30-50厘米范围内，分层摊铺、捣振均匀，同时钢筋架构要校准位置、精确焊接，才可为混凝土结构设计的安全性和稳定性保驾护航。
（二）优化设计混凝土裂缝控制
水利工程的裂缝控制是混凝土结构优化设计的重要方面。要实现对结构裂缝控制的优化设计，设计人员一方面要结合工程运行环境、水文压力、地势压力等要素，综合考量混凝土结构的极限承载力，从而选用与之相匹配标号的钢筋和混凝土；另一方面，现代水利工程在弯拉构件方面的裂缝控制，要选择恰当的杆件，严格控制混凝土的裂缝宽度。
（三）优化设计混凝土围岩稳定
水利工程中混凝土结构的优化设计，要着力研究围岩的水压承载能力。因为只有围岩的水压承载能力强，才能够选用不衬砌或非限裂混凝土衬砌的方案，对降低工程成本、提高工程质量意义重大。因此，设计人员要根据平缓或陡坡地表面的相关准则，优先衡量围岩结构的最小覆盖厚度，并通过精测的测量和计算确定混凝土围岩稳定系数。
（四）优化设计混凝土衬砌防渗
混凝土结构设计中的衬砌类型非常多，主要可分为裂衬砌与非裂衬砌两大类。技术人员首先要根据围岩稳定程度选择科学合理的衬砌方案，而后对衬砌与围岩的承载力进行联合模拟。同时对钢筋混凝土进行支护、对岔管进行布局，预估渗透、裂缝等问题的出现概率，从而做出相当的技术设计调整，以致力于降低混凝土衬砌渗漏的出现几率。
四、总结
总而言之，混凝土结构在水利工程建设领域发挥着愈来愈重要的作用，其设计应当得到不断优化。水利工程建设中混凝土结构的优化设计，须以当前所暴露出的问题为着力点，以混凝土合理配比为前提，从裂缝控制、围岩稳定以及衬砌防渗等方面进行全面优化，从而致力于实现水利工程建设的高质量、高效益，为推动水利工程发展奠定坚实的技术根基。
参考文献：
[1]张志刚,邓钦.水利工程中混凝土结构的优化设计[J].珠江水运,2015,(01).
[2]刘荣钊.水利工程中优化加强混凝土结构的相关策略设计[J].黑龙江水利科技,2014,(07).
[3]张国新,朱伯芳,杨波,朱银邦.水工混凝土结构研究的回顾与展望[J].中国水利水电科学研究院学报,2008,(04).
[4]李向东.水利施工中混凝土裂缝的防治技术探析[J].治淮,2013,(10).
混凝土结构设计总结范文5
关键词：高层 钢筋混凝土 结构设计 注意事项
中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：
引言：
随着我国城市化进程的不断加快，以空间最大利用为特点的高层建筑在城市建设中越来越普遍，但因为建筑类型和功能的愈来愈复杂，结构体系的更加多样化，使得高层建筑设计中具有结构柔和性高、竖向载荷大等难点。2010年的最新的的《高层建筑混凝土结构技术规程》里对结构设计又提出了新的要求。所以，如何追求完美的高层建筑钢筋混凝土结构设计，达到高层建筑安全性与美观性并存的特点，以满足普通百姓住房便捷、安全的要求，成为现代高层建筑结构设计重中之重。笔者将结合多年高层建筑结构设计的经验，谈谈高层建筑钢筋混凝土结构设计的注意事项。
1 钢筋混凝土结构方案问题
高层混凝土结构方案选型要根据能高效利用材料效率、清晰传力途径来进行，这对配筋指标等的控制具有重要作用。在方案选型时要注意以下几点：第一，结构坚向与抗侧力传力途径要明确；第二，要形成空间的整体受力，增强结构与构件的材料使用效率；第三，要尽可能提高结构的均匀性与规则性；第四，形成良好的结构整体性与耗能机制。在设计时，结构工程师尽量保证建筑的设计理念，
结构部分要与建筑部分加强合作，减小没有必要的大空间，减少结构转换工作。在结构的抗侧力体系选择时，首先要使得结构抗侧力体系和建筑的高度相适应；其次，结构垂直方向沿高度的变化要平缓、连续，强度等级的变化与混凝土墙的厚度变化要错开；最后尽可能使结构抗侧力构件连接成整体，要保证体系中所选材料与截面类型与施工期相符合。另外，在在重力荷载传力方面，要尽量降低结构的自重，楼板设计时，要综合考虑设备、净高、建筑吊顶的做法等各方面因素，可以运用组合楼板和钢梁的形式来降低自重，以缩短施工工期。如果结构很复杂要注意加强技术的分析工作，选择合理的楼面结构与转换结构，在结构抗侧力体系上要合理设定腰桁架，抗震等级的选择要适当[1-3]。
2 基础的设计选型问题
高层基础设计也是钢筋混凝土结构设计部分应该要特别主要的问题，这是由于基础设计的不恰当，会使建筑因承载力不足而造成不均匀沉降，使得建筑物出现开裂或倾斜，引起安全问题；另外，合理的基础设计是降低工程造价和缩短工期有重要作用。在基础设计选型要注意以下条件的分析。第一，地质条件。地质条件是决定高层建筑基础选型的关键因素，结构设计人员要和勘察人员做好协调，对勘察的地质资料要进行准确分析，进而合理地进行基础选型，同时要在工程的实施状况变化进行合理的修改。第二，分析高层建筑结构的特点，从建筑高度、跨度、荷载大小以及层数等因素进行分析，选择最佳的基础形式。第三，注意上部建筑结构形式的影响。要分析上部框架、框架剪力墙或剪力墙结构对地基不均匀沉降的影响，选择刚度适中的基础。第四，要满足构造本身的需求。比如对于箱型基础，要满足结构竖向静荷载重心和基底平面形心相重合、高度与埋深、偏心距等指标的要求。第五，高层建筑基础选型要符合建筑物使用功能的具体要求。比如要符合地下商场、人防工程、地下车库的要求。第六，考虑高层周围已有建筑物影响。不同的基础形式对周围建筑有很大影响。例如，采用预制桩基础，在打桩就可能造成已有建筑物开裂或建筑上构件坠落等安全隐患。第七，考虑抗震性能的影响，主要是根据当地的地质资料进行合理的抗震等级选型。
3 钢筋混凝土结构框架结构延性设计问题
考虑到建筑物的抗震能力与安全性，延性钢筋混凝土结构在高层建筑结构设计的应用越来越广泛。钢筋混凝土结构框架结构延性设计要注意三个原则。第一，强柱弱梁原则，保证框架柱能达到抗弯承载能力的要求, 减少了柱段屈服的可能。钢筋混凝土框架结构的延性和塑性铰的分布密切相关。一般来说，在梁中出现塑性铰均匀塑性的梁铰结构和柱中出现塑性铰而形成柱铰结构，两者很难同时实现，由于柱铰机构常常有较大的位移，因此引起了不稳定问题，甚至是结构的倒塌。所以在设计时必须使得非弹性变形只限在梁内, 就是要求在统一节点上梁端极限弯矩总和要小于柱段截面积限弯矩的总和。第二，强剪弱弯原则。为了减少在非弹性变形时发生剪切破坏的可能性，要满足原则。它主要通过抗剪承载力计算公式的选取、计算设计剪力和一定的构造措施来实现的。实际的计算和抗弯承载力计算类似, 但更为严格, 以增强抗弯承载力。另外，当在非弹性反应趋于发生时，为了减少框架梁柱的剪切破坏危险，梁柱端部构成塑性铰后的极限抗弯强度要与设计剪力相对应。第三，强锚固，强节点原则。
4 结构计算和分析问题
在高层建筑钢筋混凝土结构计算和分析是结构设计的重要阶段，高效准确的内力分析，并按照高层钢筋混凝于结构设计规范的要求进行设计，是保证高层质量的关键。这方面要注意：第一，选择合理的计算软件。当前结构设计计算软件种类较多各个软件的侧重点不同，设计人员应认识软件的基本假定，根据设计的需要选择可靠的计算软件，并设计计算进行结果分析，从力学概念与工程经验角度出发进行判断，确认软件的合理性和准确性后，才能投入使用。第二，考虑振型数目是否足够，是否需要进行地震力放大。新规范中增加一个振型参与系数的概念，因此在计算要对此参数进行判断。第三，考虑非结构构件的计算和设计。出于建筑的美观和功能要求，高层建筑往往存在一些非结构构件。对于这部分构件，特别是在设计高层建筑中屋顶的装饰构件时，因为高层的风荷载与地震作用一般较大，所以，必须根据新规范中的要求，对增加的非结构构件的进行计算、设计。
结语：
高层钢筋混凝土结构设计是复杂而艰巨的过程，它关乎高层建筑的安全使用，任何设计上的疏漏都可能引起工程出现不安全因素，因此我们广大结构设计者应该不断思考，在实际设计中总结经验，完成我们的伟大使命。
参考文献：
[1]JGJ3-2010高层律筑混凝十结构技术规程[S]. 北京:中国律筑工业出版社，2010.
混凝土结构设计总结范文6
关键词：混凝土；结构设计；分析
中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：
混凝土结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，在这过程中出现任何的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全隐患。因此，我们设计人员应按规范相应的构造要求严格执行，才真正确保设计质量的安全。
1 混凝土结构设计内容
1.1计算地震作用
规范中要求规则结构不计算扭转耦联的时候，平行于地震作用力方向的两边要乘以放大系数，一般较短边乘以1.15的系数，长些的边乘以 1.05 的系数，扭转刚度小时要按大于或等于 1.3 采用，地震作用计算要考虑扭转耦联产生的影响；质量、刚度不对称分布的结构要计入双向水平方向的地震作用扭转影响。
1.2计算质量系数
一般工程采用不少于 9 的质量系数，如果是2层结构采用6个，一般是取3的倍数，每层有3个自由度。计算的时候要检查质量振型参数，要保证不能小于90%，如果不够的情况，将导致设计的结构不够安全。
1.3计算最小地震剪重比
规范强制要求各楼层剪重比不小于规范给出的标准，当不满足要求时要检查质量系数，有效的质量系数不够要增加振型数的计算；有效质量系数能够满足时可能结构设计不合理，要合理分布结构质量和刚度。
1.4计算结构的位移、周期
周期比要控制在大震下扭转振型不靠前，用楼层竖向最大位移限制层间最大位移，位移比取最大和平均位移比值。
1.5计算柱长度
水平荷载造成的弯矩设计值超过总设计值 75% 时，框架柱长度按规范内 7.3.11-1 和 -2 公式计算的小值为准。
1.6确定柱配筋的方式
单偏压方式是按规范公式计算的，双偏压则是用数值积分法，整体计算建议使用单偏压方式，得出具体结果时再用双偏压复核。
1.7分析框架的结构
注意柱长度的计算系数；建议柱采用单偏压配筋；大截面的柱可以设与梁重叠处为刚域。
1.8分析混合的结构
模型数据尽量以原型输入，节点要有规律性，并合理的输入参数，墙体受压以墙段为单元进行计算，注意不要忽视小于 250 的墙段。
2 混凝土结构设计中应注意的问题
2.1 关于柱的设计
2.1.1 框架柱的截面设计
在钢筋混凝土结构中，柱的截面尺寸从下到上逐渐缩小，以节约投资，使设计更合理。柱截面尺寸减小的间隔层数为3～5层，如果间隔太密，会造成模板浪费、施工不便；太疏又起不到节约投资、降低造价的目的。每次每侧减小的尺寸以100～150为宜，如减得太多，有可能导致结构竖向刚度突变。另外，柱的最小截面尺寸应符合《混凝土结构设计规范GB50010-2002》第l1.4.11条的规定：矩形柱的宽度和高度均不宜小于300mm ；圆柱的截面直径不宜小于350mm 。
2.1.2 框架柱的箍筋肢距
《混凝土结构设计规范GB500l0-2002》第l1.4.15条规定“柱箍筋加密区内的箍筋肢距：一级抗震等级不宜大于200mm；二、三级抗震等级不宜大于250mm和20倍箍筋直径中的较大值；四级抗震等级不宜大于300mm。此处的“箍筋肢距” 的定义，规范没有明确的说明。按一般的理解，箍筋肢距应为每肢箍筋的水平距离。因此不少设计人员在设计时将箍筋肢距一律按均匀分布且不大于200mm（以一级抗震等级为例）。这样将使混凝土的浇捣发生困难。因为混凝土在浇捣时，是不允许从高处直接坠落的，必须使用导管，将混凝土引导到根部，然后逐渐向上浇灌。如果箍筋肢距过小，将无法使用导管。笔者认为“箍筋肢距” 应理解为“柱纵向钢筋的箍筋拉接点之间的距离”由此可以采用箍筋形式，这样既便于施工，对柱钢筋的拉接，也符合要求。
2.2 关于梁的设计
2.2.1 框架梁的负筋只需按计算配够，不必增加配筋量
在框架结构的计算中， 由于地震作用、风荷载等水平力的作用，往往使得框架梁的粱端负弯距远大过跨中正弯距。为了避免框架梁负筋过多过密，我们往往都将框架梁的负弯距乘以一个0.85左右的调幅系数进行调幅，使梁端负弯距减少，并相应增加跨中正弯距，使梁的上下配筋均匀一些。如果在框架计算是作了负弯距调幅，而配筋时又将负筋放大，就是没有道理而且是自相矛盾的。
2.2.2 梁侧纵向钢筋的配置
梁侧纵向钢筋包括梁侧纵向构造钢筋和梁侧抗扭纵筋。新混凝土设计规范规定梁腹板高度hw≥450mm梁侧应沿高度配纵向构造钢筋， 且间距不大于2OOmm。梁侧纵向构造钢筋对防止梁侧面的开裂具有非常重要的作用。
梁侧纵向钢筋的直径不应太大，一般以φ12～φ16为宜。在实际设计中，常常见到梁侧抗扭纵筋很大的情况，这是由于电算结果显示抗扭纵筋的面积较大。对这种情况应在计算和设计上做一些调整：
a.由于目前电算程序在结构构件分析时尚不能考虑现浇楼板对梁扭转的影响，而是由程序给出一个梁扭距折减系
数，合理选用梁扭距折减系数对控制梁的扭距是很重要的，一般情况可取0.4～0.6 。
b.对跨度较大的次粱支承于主梁上时，次梁的支承端会对主梁产生较大的扭距，这时可在电算程序中指定该次梁
的端支座为绞接。这种方法对解决粱在受剪扭情况下的超筋超限是非常有效的。
c.有时虽然做了以上调整，但梁的抗扭纵筋面积仍然较大。此时应将抗扭纵筋面积分摊一部分到粱的四根角筋其余部分面积按梁侧腰筋设置，梁腰筋直径仍以φ12～φ16为宜。
2.3 基础的设计
2.3.1 基础垫层与保护层
混凝土基础垫层的作用：一可方便施工，保证基础混凝土的浇筑质量，二可兼作混凝土保护层，对钢筋起保护作用。设计时，配有钢筋的柔性基础宜考虑设置垫层。垫层的厚度通常取70-100mm。在基本积极条件较好时，也可以不设垫层，但应注意施工时确保钢筋的保护层厚度满足要求。按规定，有垫层时，最小混凝土保护层厚度为35mm，无垫层时则为70mm。如果设置的垫层伸出基础四边，其伸出长度与垫层厚度相同。
2.3.2 基础宽度或面积的计算
在计算基础宽度或面积的时候，往往由于力学模型不明确或考虑问题不周详，，使得基础宽度或面积不足，下面列举三种情况用以说明。
情况一：墙体上作用有较大的集中力。当墙体上有较大的集中力作用时，通过墙体和基础可将此集中力向地基扩散，但这种扩散是有一定范围的，并且基底土反力并非均匀分布。如果设计时用该集中力除以墙段长度得到的平均线荷载来计算基础宽度，则可能造成局部基础宽度不足。
情况二：纵横墙体相交处，存在着基础面积重叠问题，由于地基受力面积的重复使用，造成地基应力加大。在四墙相交的十型节点处，三墙相交的口型节点处应力集中最为显著。因此，必须调整局部基础宽度以满足地基承载力的要求。上文提出了采用局部调整系数调整基础宽度的方法。
情况三：柱下单独基础与墙下条形基础混用，在框架结构中，有时为了减小柱基所受压力而设置墙下条形基础以承受底层墙体的重量。此时，由于地圈梁的作用，实际仍有一部分墙重难以计算，设计时往往忽略，从而导致柱下基础面积偏小。因此，笔者认为设计时应尽可能地使得计算模型简化和明朗化，从而避开由于结构模型模糊造成的隐患。
3 结束语
我国的混凝土结构设计规范已经基本形成体系，但限于条件和具体工作环境状况，存在一些设计方面的空缺和问题是难免的，为了使设计人员在混凝土结构设计中更好地贯彻执行向关设计规范等，做到安全适用、经济合理、技术先进和确保质量。
参考文献：