混凝土结构设计论文范文
混凝土结构设计论文范文第1篇
目前钢筋混凝土排架结构在设计分析方面仍面临很多挑战，为能解决这些可能遇到的问题，很多学者对钢筋混凝土排架结构设计上做了研究。在唐山大地震中，大多数以钢筋混凝土排架结构为主的工业厂房结构柱破坏，造成很大的损失和伤亡，此后，我国学者钢筋混凝土排架结构开始进行深入的分析与研究。研究的内容如下:地震局工程力学研究所对排架结构进行了有机玻璃模型的具体分析;李树祯等采用弹塑动力时程分析方法对横向单棍的排架结构进行分析，认为钢筋混凝土排架结构用普通的设计方法可满足抗震的基本要求，但从概率角度出发，其可靠度相对较低，地震作用下部分构件可能超过强度而严重破坏，“强柱弱梁”整体厂房还做不到;西安建筑科技大学共同对变柱变梁异型平面节点、钢筋混凝土框排架结构柱和带直交梁空间节点进行了大量的试验研究，研究结果表明:提出了长柱、短柱、普通混凝土柱以及异型节点承载力在高强混凝土上的计算公式，为改善节点区的配筋及高强混凝土在工程中应用提供了理论依据;目前弹性扭转效应的研究已趋于成熟，各国的规范对结构的弹性扭转效应都有各自的计算方法。对于结构进入塑性扭转，由于塑性扭转效应涉及到对整体结构的空间弹塑性分析的问题，其在这一领域问题较为明显，为钢筋混凝土排架等结构工程领域研究的热点问题。从总体上讲，在钢筋混凝土排架结构设计及理论方面，通过理论研究分析取得了许多有益的结论。但目前排架结构的研究重点仍处于对平面和弹性阶段的研究和分析，目的是能将空间计算问题尽量简化为平面的简单问题计算。由于钢筋混凝土排架结构的自身复杂性、专业性和特殊性，当前仍然有很多问题有待解决，如:塑性扭转效应和非线性分析问题;当前抗震性能的试验在钢筋混凝土排架整体结构领域进行较少，在排架结构的设计中，抗震设防的理论有待进一步完善;在排架结构处于塑性区后，其抗震能力发生变化，这一现象在结构扭转效应表现突出;此外，对排架与框架相互结合剪力墙结构的研究涉及较少，对框排架的工作性能及受力特点有待进一步的更多的研究和分析;钢筋混凝土框排架结构中框架与排架的协同工作受力情况较为模糊。
2我国目前规范对钢筋混凝土排架设计的不足
在钢筋混凝土排架结构的抗震设计方面，GB50191—2012构筑抗震设计规范和GB50011—2010建筑抗震设计规范指导规范不同地域、不同排架结构的抗震设计。本文结合《构筑抗震设计规范》的具体条文，阐述了目前规范中钢筋混凝土排架结构中设计的不足和缺陷。有关排架结构上部屋架结构计算的规定有:
1)《构筑抗震设计规范》6．2．19条规定，针对Ⅲ，Ⅳ类场地和8度、9度时，应该考虑屋架下弦的拉压效应对结构的影响并核算屋架承载力;
2)《构筑抗震设计规范》6．2．22条规定，针对Ⅲ，Ⅳ类场地和8度、9度时，应验算变形产生的附加内力。上述两点叙述，规范使用“应”字，因此应考虑建立合适的屋架和支撑的杆系模型，否则无法得出上述内力值。在钢结构排架设计方面，钢排架结构施工进度快，造价低，但以后要经常维护保养。框架结构施工复杂，造价高，后期维护工作量低。在工程建设中，钢架也就是在排架柱方向通过设置联系梁或桁架的方式使排架柱方向形成可以抵抗纵向力下变形的钢框架(局部开间或连续开间)，具体做法可采用实腹联系梁或格构桁架———根据可设置高度选用，采用门式柱间支撑，可以留出工艺空间，还能对柱平面外予以加强。但我国处于高度使用水泥的情况，环境污染日益严重，从节能减排方面讲，钢排架结构应作为首选，但规范未给具体说明。
3结语
混凝土结构设计论文范文第2篇
关键词：混凝土结构设计建筑结构
前言
1在设计方法上的差别
在建筑结构专业的《混凝土结构设计规范》GBJ10－89中（以下简称GBJ10－89），采用的是近似概率极限状态设计方法。以概率理论为基础，较完整的统计资料为依据，用结构可靠度来衡量结构的可靠性，按可靠度指标来确定荷载分项系数与材料分项系数，使设计出来的不同结构，只要重要性相同，结构的可靠度是相同的。
在公路桥梁专业的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》TJT023－85中（以下简称TJT023－85），采用的是半概率半经验的极限状态设计方法。虽然也采用概率理论及结构可靠度理论，但在设计公式中是用三个经验系数来反映结构的安全性，即荷载安全系数、材料安全系数、结构工作条件系数。
在设计中，对这种系数的差别要注意区别，不能混淆。
2材料强度取值上的差别
2．1混凝土的强度
混凝土立方体抗压强度是混凝土的基本强度指标，是用标准试块在标准养护条件下养护后用标准试验方法测得的强度指标。两规范中所采用的试块尺寸是不同的。GBJ10－89中采用150mm立方体试块，TJT023－85中用200mm的立方体试块。GBJ10－89中，根据测得的具有95％保证率的立方体抗压极限值来确定混凝土的强度等级，一共分为十级，即C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C60。
TJT023－85中，根据测得到具有84．13％保证率的立方体抗压极限值来确定混凝土的强度等级，用混凝土标号表示，一共分为七级，即15号、20号、25号、30号、40号、50号、60号。由于所采用的试块尺寸不同，两规范中相同数值等级的混凝土强度值是不同的，GBJ10－89的值大。如C15混凝土与15号混凝土，尽管都表示强度等级为15Mpa的混凝土，但实际强度C15混凝土比15号混凝土大。混凝土强度取值不同，这一点在设计中是要注意的。
2．2钢筋的强度
两规范中，钢筋的标准强度取值是一样的，都采用钢材的废品限制值作为取值依据。但钢筋的设计强度取值不一样，GBJ10－89中以标准强度值除以材料分项系数作为取值依据，而TJT023－85中设计强度取值与标准强度取值是一样的。这样，相同的钢筋等级，TJT023－85中钢筋的设计强度取值大。
3荷载取值的差别
两规范中荷载分类与取值都有明确的规定，不容易混淆。在荷载效应组合中有一点差别，应注意。GBJ10－89中，荷载效应组合时，既有荷载分项系数，又有荷载组合系数，要区别开来。TJT023－85中只有荷载分项系数。
4构件计算的差别
两规范中在构件计算上，尽管依据的原理、计算假定、计算模型基本一致，但计算公式、计算结果是有较大差别的。构件计算是关系到设计结果的最重要的一环，值得重视。限于篇幅，只以正截面受弯和斜截面受剪强度计算为例看计算上的差别。
4．1正截面受弯强度计算
两规范在计算假定上就有差别。混凝土极限压应变取值，TJT023－85中为εu＝0．003GBJ10－89中εu＝0．0033。在等效矩形应力图形中，TJT023－85取γσ＝Raβx＝0．9x。GBJ10－89中取γσ＝1．1fcβx＝0．8x。由于εu取值不同，两规范中混凝土界限受压区高度有些差别。从混凝土极限压应变、等效矩形应力图形的差别上可以看出，两规范中安全储备是不同的。TJT023－85的安全储备大。
下面用算例来说明这一问题。
有矩形截面梁，截面尺寸为250mm×500mm20号混凝土，Ⅱ级钢筋。计算截面处计算弯矩为Mj＝15KN．m试进行配筋计算。
4．1．1先按TJT023－85计算。
已知20号混凝土抗压强度设计值Ra＝11MpaII级钢筋抗拉强度设计值Rg＝340Mpa混凝土相对界限受压区高度ξjg＝0．55，材料安全系数γc＝γs＝1．25。
（1）求混凝土受压区高度x
先假定钢筋按一排布置，钢筋重心到混凝土受拉边缘的距离a＝40mm，则有效高度h0＝（500－40）mm＝460mm由
得
解得X＝133mm＜ξjgh0＝0．55×460＝253mm。
（2）求所需钢筋数量Ag，由RgAg＝Ra·bx，得
Ag＝＝＝1076mm2
（3）验算最小配筋率μ＝＝＝1％＞μmin＝
0．1％，满足规范要求。
4．1．2按GBJ10－89计算
C20混凝土，弯曲抗压强度设计值fcm＝11Mpa，钢筋抗拉强度设计值fy＝310Mpa混凝土相对界限受压区高度ξb＝0．544
（1）求X有Mj＝fcmb×（h0－）得115×106＝11×250×（460－），解得x＝（1－1－）h0＝102．3mm＜ξbh0＝0．544×460＝250．2mm满足要求
（2）求As由Asfy＝fcmbx得As＝fcmbx／fy＝（11x250×102．3）／310＝907．5mm2＞μminbh0＝0．15％×250×460＝172．5mm2
如果扣除由于20号混凝土与C20混凝土之间强度取值的差别，20号混凝土按GBJ10－89，fcm＝11×0．95＝10．45MPa则x＝（1－1－）×460＝108．5mm，As＝（10．45x250x108．5）／310＝914．4mm2
从上述计算中看出，按TJT023－85比按GBJ10－89钢筋用量多17．7％。
4．1．3受弯构件斜截面强度计算
在斜截面强度计算中，两规范都是根据斜截面发生剪压破坏时的受力特征和试验资料所制定的。但两规范在计算公式表述上及计算结果上都有较大的差别。
TJT023－85中，斜截面强度计算公式为：Qj≤Qu＝Qhk＋QW，其中Qhk＝0．0349bh0（2＋p）RμkRgk，Qw＝0．06RgwΣAwsinα，式中Qj：根据荷载组合得出的通过斜截面顶端正截面内的最大剪力，即计算剪力，单位为KN；Qhk：混凝土和箍筋的综合抗剪承载力（KN）；Qw：弯起钢筋承受的剪力（KN）；b：通过斜截面受压区顶端截面上的腹板厚度（cm）；h0：通过斜截面受压区顶端截面上的有效高度，自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离（cm）；μk：箍筋配筋率μk＝nk·ak／（b·s）；Rgk：箍筋的抗拉设计强度（Mpa），设计时不得采用大于340Mpa：R：混凝土标号（Mpa）；p斜截面内纵向受拉主筋的配筋率，p＝100μ，μ＝Ag／bh0当p＞3．5时，取p＝3．5；Rgw：弯起钢筋的抗拉设计强度（Mpa）；Aw在一个弯起钢筋平面内的弯起钢筋纵截面面积（cm2）；α：弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角。
上式中工作条件系数、安全系数均已记入。公式的适用条件采用上限值和下限值来保证。上限值要求截面最小尺寸满足Qj≤0．051Rh0（KN）。满足下限值，Qj≤0．038R1bh0（KN）可按构造要求配置箍筋，式中R1：混凝土抗拉设计强度（Mpa）。GBJ10－89中，斜截面承载力的计算公式为V≤Vu＝Vcs＋Vsb其中Vcs＝0．07fcbh0＋1．5fyv（Asv／S）h0Vsb＝0．8fyAsbsinαs当为承受集中荷载的矩形独立梁，Vcs＝0．2／（λ＋1．5）fcbh0＋1．25fyvh0，式中V：构件截面上的最大剪力设计值（N）；Vcs：混凝土与箍筋的综合抗剪承载力（N）；Vsb：弯起钢筋所承受的剪力（N）；b：矩形截面的宽度，T形截面或I形截面的腹板宽度（mm）；h0：通过斜截面受压区顶端截面上的有效高度，自纵向受拉钢筋合力点至受压边缘的距离（mm）；fc：混凝土的抗压强度设计值（Mpa）；fyv：箍筋的抗拉强度设计值（Mpa）；S：沿构件长度箍筋间距（mm）；fy：弯起钢筋的抗拉强度设计值（Mpa）；Asb：在一个弯起钢筋平面内的弯起钢筋纵截面面积（mm2）；αs：弯起钢筋与构件纵向轴线的夹角。
公式的适用条件也是采用上限值和下限值来保证。上限值要求截面最小尺寸满足V≤0．25fcbh0当为薄腹梁，V≤0．2fcbh0。满足下限值V＝0．07fbh0，可按构造要求配置箍筋。从上述公式中，可以看出，公式的表达形式不同，各物理量的单位也不同。
下面以实际例子看看计算结果上的差别。
已知T形截面简支梁，25号混凝土，纵筋采用II级钢筋，箍筋采用I级钢筋，计算截面的计算剪力为416．27KN受拉区有2Φ32的纵筋，保护层厚30mm。进行腹筋设计。
下表是根据两规范进行的计算比较。
TJT023－85中，对斜截面抗剪计算，要求弯起钢筋承担40％的计算剪力，混凝土与箍筋共同承担60％的计算剪力。另根据规范对计算剪力的定义，TJT023－85中的计算剪力与GBJ10－89中的设计剪力是一致的。所以在GBJ10－89计算中，也按4：6比例分担剪力。
混凝土结构设计论文范文第3篇
关键词：建筑工程；混凝土；结构设计
近年来，随着我国城镇化发展的深入推进，建筑需求量越来越多。在现代建筑工程施工过程中，混凝土结构是普遍使用的一种结构形式。这种结构具有承载力强、耐久性好、刚度大、耐火性高、安全性高等特点，同时在施工过程中施工成本较低，得到了广泛的应用。在实际中，为了确保建筑混凝土结构的施工质量，实现建筑工程的各项功能，必须对混凝土结构设计中可能存在的问题进行严格的管控，合理分析，并制定相应的解决对策，为建筑工程施工质量的提高打下良好基础。
1建筑工程混凝土结构设计中的不足
1.1地基与基础设计中的问题
在混凝土结构设计中，天然地基独立基础有时因为持力层土层分布不均匀，使基础坐落在软硬不均的土层上，相邻基础沉降差过大，导致基础变形过大；由于地下室在提高建筑稳定性、地基承载力、减少地震破坏以及解决建筑埋深等方面有十分重要的作用。因此，在很多建筑工程中，经常会设置地下室。当建筑选址在山地上时，由于原始地貌水位较低，设计过程中往往会忽视建筑工程竣工后由于回填土体毛细现象，导致地下室底板及外墙承载力不足，出现墙体裂缝和底板涌水现象，给工程项目带来难以解决的问题和损失。
1.2混凝土上部结构设计中的问题
在混凝土结构上部设计时，还存在一些问题，框架结构中抗震设防防线较少；因梁跨度大，梁截面高度就大，而框架柱截面较小，导致强梁弱柱情况出现；框架—剪力墙和剪力墙结构中，剪力墙布置不均匀，出现单肢剪力墙刚度过大，应力集中，连梁刚度过强等；高层结构中忽视零应力区等现象。这样类似问题出现，会给建筑结构的安全带来隐患。
2混凝土结构设计不足的应对策略
2.1混凝土结构地基与基础设计
在实际工程中，采用天然地基基础形式时，要么基础情况非常好，地基承载力非常高；要么上部荷载较小，楼层数较低，对地基承载力要求也较低，采用天然地基可以使工期短、造价低。但无论如何都要满足地基的强度和变形要求。根据地基基础设计规范的规定，地基承载力特征值低于130kPa、相邻建筑物距离过近可能导致发生倾斜、建筑物附近堆载过大等都应进行变形验算。当基础处于软硬不均的持力层土层上时，要采用褥垫层以调整不均匀沉降。根据具体情况，进行厚度约为500～600mm的换填，并进行分层碾压夯实。采用锥形独立基础时，斜面坡度小于1:3，混凝土能够振捣密实，保证基础强度和高度的要求。在对基础间拉梁设计时，要充分考虑梁上土的重量和柱底荷载拉力的作用，适当的增加配筋，从而保证基础的整体刚度。对于地下室工程，宜建造在密实、均匀、稳定的地基上。当处于不利地段时，应采取相应措施。充分考虑各个构件所承受的荷载，尤其是水浮力，回填土后水的压力会升高。底板的浮力会加大，墙体的水平压力也会增高。针对这样的问题，在建筑使用功能允许的情况下，应将底板和地下室外墙尽量分隔成小跨，以减小压力对底板和外墙的影响，减少开裂情况的发生。同时，可以提高垫层混凝土强度等级，厚度也不小于100mm。
2.2混凝土结构上部设计
上部设计中，宜设置多道防线。（1）对整体建筑的抗震要求进行全面考虑，也就是重视概念设计。抗震设计宜采用平面布置基本均匀，竖向刚度无明显变形、承载力无明显突变的结构体系，不应采用严重不规则结构。因此应选择合理的抗震结构体系和构件截面尺寸以及合适的配筋方式，确保竖向构件有足够的延性，增大构件的塑性变形能力。框剪结构和剪力墙结构设计时，剪力墙应沿着纵横两个方向，布置在建筑周边、电梯间、楼梯间及荷载较大的位置，墙体间距满足规范，同时单片剪力墙的水平剪力不能高于结构底部总水平剪力的30%。在设计第二道防线时，要对剪力墙连梁的跨高比进行严格控制。实践表明，剪力墙连梁跨高比为5时，各项性能是最好的。（2）在进行剪力墙梁、柱设计时，应该坚持强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固的原则。此外，对于中震程度建筑混凝土结构，需要考虑第一级别剪力墙，墙肢数量最少要保持4肢。当第一级别的剪力墙进入塑性阶段后，需要在级别较小的剪力墙进行多道设防，避免建筑在震动下过度变形，从而对级别小的剪力墙造成危害。在上部结构设计中，设计者应有选择的将纵横两片剪力墙连接在一起，在遇到中震或者大震时，剪力墙开裂会达到耗能的作用，这样就保持了建筑延性破坏，确保了建筑整体性能不损坏，真正做到小震不坏、中震可修、大震不倒，以保证人民生命财产的安全。
3结束语
在新时期下，不管是业主，还是建设单位都对建筑工程的整体质量有很高的要求，即使是墙体开裂都会对人的心理带来不好的影响。因此结构设计时必须根据具体情况，认真、仔细的对混凝土结构进行设计，并反复审查，发现问题后及时解决，不断优化混凝土结构设计方案，从而促进建筑工程施工质量的提升，为整个建筑工程各项功能的实现提供保障。
作者:毛亚凤 单位:昆明理工大学
参考文献：
[1]张立军.论房屋建筑混凝土施工技术[J].工程技术研究,2017,(2):73+75.
[2]仇文法.建筑工程混凝土施工技术与质量管理[J].住宅与房地产,2015,(28):53+57.
混凝土结构设计论文范文第4篇
自改革开放以来，我国的混凝土施工技术不断提高，混凝土材料的研究与开发也得到了迅速发展。当前混凝土结构的应用十分广泛，不管是陆地还是海洋工程中都可以看到它的身影，混凝土的普遍应用也可以看做时展的印记。虽然目前在建筑行业中钢结构迅速兴起，但是由于其存在一些尚未解决的问题，混凝土依然是建筑施工中应用最多的一种形式。在当前我国钢结构施工水平相对偏低的情况下，混凝土几乎霸占了大部分地区的建筑市场。随着我国建筑施工技术的不断发展，混凝土逐渐成为建筑工程中十分重要的结构材料。但当前在建筑行业的实际应用中，混凝土在结构与设计方面依然存在一些问题，表现为混凝土结构的设计不尽完善、设计技术水平有限等。一些设计人员在混凝土结构设计中无法把握整体性，这就导致很多大型建筑物由于混凝土设计不当而引发意外事故。例如，被称为亚洲第一的宁波独塔斜拉桥，由于混凝土设计问题引发桥裂；某市投入巨资建造的高速公路通车后，不到三个月的时间就在不同部位发现裂纹与凹槽等。这些大型工程由于结构设计不合理，进而形成“豆腐渣”工程，这不仅浪费了大量人力、财力与物力，对正常的社会秩序也造成严重影响。在建筑工程中混凝土结构的设计十分关键，建筑工程的设计是否科学合理，直接关系到工程使用安全。
2建筑结构混凝土设计的主要原则
2.1把握侧向力在混凝土结构设计过程中，侧向力对建筑物结构的形变、内力有直接影响，同时与建筑项目的工程造价密切相关。侧向力主要是指水平地震作用以及风的作用，不管是高层还是低层建筑，都需要承受自重、雪载等垂直荷载的作用，并且需要承受风力、地震等水平力。对于低层混凝土结构，其在水平荷载的影响下位移以及内力较小，这个时候几乎可以忽略不计。而在多层建筑结构中，由于受到的水平荷载作用逐渐增强，这个时候水平荷载等就成为最重要的影响因素之一，需要作为主要控制点。
2.2要求较好的延性与低层建筑相比，高层建筑的内部结构更为柔和，在地震等水平力的作用下变形更大。建筑物的抗震能力与建筑结构的变形能力以及承载力这两个因素密切相关。在进入塑形阶段后，为了保障建筑物具有较好的变形能力，避免高层建筑在大的地震中倒塌，就需要在符合混凝土结构刚性的前提下，运用科学合理的混凝土设计理念，并通过完善的构造措施，来提高整个建筑结构的变形能力，尤其需要注意建筑物的薄弱部位，保障整个结构有很好的延性。因此，在混凝土结构设计时应该综合考虑多方面的因素，保障设计的科学合理，让其具有良好的强度以及延性。
2.3要求合适的刚度目前高层建筑越来越多，随着高度的增加建筑物的侧向位移也将逐渐增加。因此，在高层建筑的混凝土结构设计过程中，不仅需要保障混凝土结构良好的强度，也应该保障其具有合适的刚度，混凝土结构的自振频率等应该符合要求，在水平力的作用下结构的层位移也应该控制在适宜的范围内。
2.4整体性原则建筑结构混凝土的总体设计原则，就是要求建筑物的每个组成部分形成一个整体，并对整体的结构以及功能等进行全面分析研究，保障整体与部分之间相互制约、相互依存，进而实现建筑结构系统的正常运作。
3建筑结构混凝土设计的关键点
3.1混凝土结构的耐久性设计混凝土自身的质量与混凝土结构的耐久性有直接关系，在设计过程中改变混凝土的密度，并对混凝土的渗透压等进行调节，就可以有效减缓混凝土被侵蚀的速度，同时混凝土的耐久性与混凝土的水灰比、强度等级等因素也有关系。在混凝土的实际应用中，氯离子对其中的钢材具有很强的腐蚀性，因此应该根据工程所处环境的不同，注意控制环境中氯离子的浓度。同时由于混凝土中含有大量碱性骨料，如果建筑工程所处的环境比较潮湿，混凝土结构内部的活性离子与碱会发生反应，这样容易导致混凝土出现裂缝，进而加快混凝土被侵蚀的速度。如果混凝土出现的裂缝较大，在裂缝内部也可能出现腐蚀性物质，并导致混凝土中的钢材被腐蚀。上述这些因素均会导致钢筋的腐蚀速率加快，导致混凝土的保护层裂开并剥落，出现锈蚀后钢筋的接触面积会逐渐减少，这也导致混凝土结构的承载力逐渐降低。另一方面钢筋出现锈蚀后，其抗滑能力会逐渐下降，也给建筑结构埋下了安全隐患。因此，在建筑结构混凝土设计过程中需要综合考虑承载力问题，避免出现混凝土的脆性破坏。由此可见，对混凝土的耐久性进行深入研究尤为重要。
3.2混凝土结构的抗震性设计发生地震后建筑物的两个主体力量间将发生分配，因此在混凝土设计时需要考虑到建筑物主体结构在不同时期刚度的变化情况，对于钢筋混凝土材料，设计时可以选择混凝土剪力墙作为建筑的主体结构，并将钢筋混凝土作为建筑物的一个主要抗侧应力结构。如果出现往复式地震，处于塑性阶段的建筑物会出现墙体裂缝，这个时候结构的刚度将迅速下降，而刚度出现退化会导致框架的剪应力增加。一般来说，建筑物钢筋混凝土框架结构的弹性形变较大，比混凝土墙体的弹性好的多。在遇到较大的地震时，尽管建筑物的抗震能力比塑性阶段低，其中的钢筋混凝土框架会吸收大部分弯矩与水平剪应力。因此，为了保障建筑结构的基本“裂缝”需求，同时把握钢筋混凝土框架的水平部分，有效提高建筑物地基的承载能力，就需要应用相应的工艺措施让混凝土结构具有较高的变形能力，以此保障建筑物具有较好的抗震性。
3.3遵循强柱弱梁的理念在混凝土结构设计时遵循强柱弱梁的理念，在出现地震作用时，如果只是梁被破坏，并不会影响建筑物的整体运作，可能只是部分结构失去工作能力，但如果柱被破坏，那么整个建筑物将会倒塌。因此，柱的作用是十分关键的。近年来，我国发生了多处地震，设计人员应该注意对建筑结构的抗震设计。首先，在设计过程中对柱的轴压比加强控制。根据相关工程的统计数据，柱的轴压比一般需要控制在0.9%以下。同时需要加强柱截面、边柱的强度，并对柱进行加密箍筋设计，保障配筋率在1%以上。
4结语
混凝土结构设计论文范文第5篇
【关键词】钢管混凝土；轴心受压承载力；计算理论
钢管混凝土结构是指在钢管内充填素混凝土形成的组合结构，它凭着高承载力、塑性和韧性好、耐火性能好、经济效益好和施工方便等优点在实际工程中得到了广泛的应用，同时也引起了国内外诸多学者的关注，通过长期深入的研究，取得了巨大的成果。目前，国外关于钢管混凝土构件的设计规程主要是欧洲EC4（1994）、德国DINI8800（1997）、美国SSLC（1979）、LRFD（1999）和ACI（1999）以及日本AIJ（1997）等，这些规程中都同时给出了圆形截面和方、矩形截面钢管混凝土构件的承载力设计计算有关条文，其中尤以欧洲EC4、美国LRFD和日本AIJ最具代表性。尽管国内对钢管混凝土的研究工作相对落后，但随着经济的发展，我国学者在这一领域所取得的研究成果也令人瞩目，制定的设计规程包括CECS28：90（1992）、DB29-57-2003和DL/T5085-1999（1999）等。本文对国内外已有的几种钢管混凝土轴压构件的设计规范做了整理介绍，并对三种轴心受压承载力的计算理论进行了比较与分析。
一、轴心受压构件
（1）EC4规范。欧洲EC4（1994）是CEN提出的关于钢—混凝土混合结构的设计规范，能同时适用于圆形和方、矩形截面钢管混凝土设计计算。（2）LRFD规范。LRFD（1999）为美国钢结构协会制定的设计规程，它考虑了构件的整体稳定，先将混凝土强度折算到钢材中，得到其名义抗压强度，再用计算钢管混凝土轴压构件的承载力。（3）AIJ规范。AIJ（1997）是日本建筑学会在大量试验研究的基础上提出的设计规范，它同时给出了极限状态设计法和允许应力设计法，其截面形式包括圆形和方、矩形。（4）DBJ13-51-2003。《钢管混凝土结构技术规程》为福建省工程建设标准，能同时适用于圆形和方、矩形钢管混凝土设计计算。从上述各种规范给出的钢管混凝土轴压构件承载力设计计算公式不难看出，因各种规范制定的思路和出发点不同，所得计算公式也各不相同。有的是建立在钢结构的计算方法基础上，有的是建立在混凝土的计算方法基础之上，还有的则是把两者结合起来视为一个整体对其进行分析。
二、三种轴压承载力计算理论及公式的比较研究
综合以上各种规程所提到的计算方法，目前用于钢管混凝土的计算理论主要有三种：统一理论、拟钢理论和拟混凝土理论，现分别做简要介绍。
1.统一理论。“统一理论”是钟善桐1993年在总结以往研究成果的基础之上提出的，该理论认为钢管混凝土在承受各种荷载作用时的工作性能是随材料的物理参数、统一体的几何参数、截面形式和应力状态的改变发生改变的，变化是连续相关的，计算则是统一的。它将钢管混凝土视为一个整体，按单一材料研究其组合性能，计算构件的承载力时，不再区分钢管与混凝土。这种基于组合理论的计算方法物理意义比较明确且计算简单，适用于实际设计，但它没考虑钢管与混凝土之间的相互工作效应，使其计算结果偏于安全，而且该计算公式是在回归分析的基础之上建立的，缺乏试验验证，还需进一步研究。
2.拟钢理论。拟钢理论是同济大学基于钢结构规范提出的一种计算理论，它将混凝土折算成为钢，再按照钢结构规范进行设计。这种方法是在不改变钢管横截面面积的条件下，将管内填充的混凝土看成是对钢管壁屈服强度和弹性模量的提高，以此换算得出等效钢管的性质，并以该等效钢管的承载力作为原钢管混凝土的承载力；在计算时，不考虑内填混凝土对构件的抗拉和抗弯承载力影响，只加入其对轴压承载力提高的相关部分。拟钢理论是采用换算模量，将混凝土折算成钢进行计算，在对高层、超高层建筑进行结构设计时，是忽略了剪切模量再采用换算模量对其进行内力分析的，所以会出现分析结果和构件设计不准确的情况；另外，将钢管和混凝土统一成整体后，不易明确混凝土的分担作用和结构行为，所以具有一定的局限性。
3.拟混凝土理论。拟混凝土理论认为钢管混凝土是由钢管对核心混凝土实施套箍强化后的一种套箍混凝土或约束混凝土。在计算时，只考虑核心混凝土二向应力状态下的受力情况，将钢管壁看成是处于核心混凝土周围的等效纵向钢筋，其面积按照钢管的形状和截面积而定。该理论从概念上要比较适合圆形钢管混凝土，对于方、矩形钢管混凝土，因钢管对混凝土提供的约束能力比较小，其套箍混凝土的概念已不再适用。实际上，“约束效应系数”对套箍作用的发挥至关重要，但这种理论不能拟合出一条具有代表性的曲线来例证它的有效性，因此不是十分可靠。目前，对钢管混凝土构件有着不同的研究方法，以上三种理论是研究者们从不同的角度对其进行分析而得出的，由于钢管混凝土力学性能的复杂性，使得三种理论具有一定的缺陷和不足，因理解不同，导致估计的准确程度不同，所获得的计算方法和计算结果也就有所出入。因此还有待做进一步的研究。
三、结语
钢管混凝土这一组合结构因其独特的优势，在工程中已得到广泛的应用，并引起国内外诸多学者的关注，通过长期深入的研究，编制出了相应的设计规程，其成就令人瞩目。本文就国内外已有的几种钢管混凝土轴压构件承载力的设计规范做了整理介绍，且对目前适用于钢管混凝土的三种计算理论进行了评述，指出其不足之处，并通过算例结果比较了三者的差别，说明对钢管混凝土构件还有待做进一步的研究。
参 考 文 献
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混凝土结构设计论文范文第6篇
关键词：预应力；型钢混凝土；框架；抗裂度；挠度；次轴力
中图分类号：TU323.4; TU311 文献标识码：AExperimental Investigation and Design Theories
预应力型钢混凝土结构是在预应力混凝土结构中配置轧制或焊接型钢的组合结构，它结合了预应力结构与型钢混凝土结构的优点.国内外已对型钢混凝土结构作了一些研究 ［1-5］，而对预应力型钢混凝土结构仅作了少量的研究.文献 ［6-9］通过预应力型钢混凝土简支梁、连续梁的竖向静力实验，对预应力型钢混凝土结构的承载力、裂缝分布与开展及变形发展情况进行了初步研究，实验表明在型钢混凝土梁中施加预应力，能够提高结构构件承载力，较好地改善型钢混凝土梁的抗裂性能，抑制裂缝开展和增加构件的刚度.实际工程大多数为有侧向约束的超静定结构如框架结构等，目前还没有关于约束影响下预应力型钢混凝土框架的实验研究与理论分析.
本文研究有约束的预应力型钢混凝土结构的受力性能特征和设计计算理论，基于两榀大尺度后张有粘结预应力全型钢混凝土框架的静力试验，系统地研究和分析了预应力型钢混凝土框架梁的破坏形态、弯矩调幅、抗裂性能、裂缝分布和变形规律，进而分析次内力产生的本质，提出了考虑次内力包括次弯矩、次轴力的预应力型钢混凝土结构的抗弯极限承载力、抗裂度、刚度及最大裂缝宽度计算公式，计算结果与试验数据吻合较好.本文作为在编国家行业标准《预应力混凝土设计规范》的在研项目，所提计算理论反映了现代预应力设计理论的思想，为规范中“预应力型钢混凝土结构”一章的编制提供依据.1 预应力型钢混凝土框架试验研究及
现象分析1.1 试验框架概况
为增加试验结果的可信度,试验采用大比例的试验构件, 主要考察框架梁控制截面纵向受力筋改变时结构的各项特征.框架柱中线长度为8.2 m, 构件配置足够的箍筋以防止剪切破坏， XGKJ1纵筋采用6Ф18(HRB400)；XGKJ2纵筋采用6Ф22 (HRB400)，内置型钢钢材型号为Q235，梁中型钢为Ι290×100×8×10,柱型钢为Ι280×120×8×14，连接螺栓M20为8.8级摩擦性高强螺栓.柱内型钢上下翼缘、梁端型钢上翼缘设两排Ф19@200栓钉. 裂缝宽度理论计算值与试验值的比值为1.08±0.10，说明理论公式具有较高的精度，可用于计算正常使用阶段预应力型钢混凝土框架梁的最大裂缝宽度.4 结 论
1)预应力型钢混凝土框架梁发生类似于钢筋混凝土适筋梁的正截面受弯破坏,属延性破坏.结构中型钢和预应力的存在，抑制了裂缝的开展，受力筋屈服前，使构件在荷载增加的情况下出现了裂缝发展的“停滞”现象，这种现象使框架梁达到开裂荷载后，不因混凝土的开裂而在荷载挠度曲线上出现明显的转折点.
2) 试验构件梁端形成塑性铰实现了塑性内力重分布，位移延性比大于3，弯矩调幅值为30%左右，弯矩调幅值比普通后张有粘结预应力混凝土结构框架结构提高10%左右，实际设计中可以对预应力型钢混凝土框架梁端进行适当的弯矩调幅设计.
3)约束及其分布是产生次内力的本质，在侧向约束较大的预应力超静定结构中，次轴力产生的不利影响不能忽略，所以在预应力型钢混凝土结构计算理论中，不仅要考虑次弯矩，还要考虑次轴力.
4)本文提出考虑次内力包括次弯矩、次轴力的预应力型钢混凝土结构的抗弯极限承载力、抗裂度、刚度及最大裂缝宽度计算公式，结果与试验数据较吻合.反映了现代预应力设计理论的思想，为在编预应力混凝土设计规范中“预应力型钢混凝土结构”一章的编制提供依据.
5)本文框架由于框架柱的侧向约束较小，故次轴力的影响不明显，但是预应力型钢混凝土结构一般应用于大跨、超长结构中，如果不考虑次轴力的影响，可能会导致结构的不安全.参考文献
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混凝土结构设计论文范文第7篇
高等混凝土课程是土木工程防灾专业课程的重要组成部分，因其专业性强并与实践密切结合而成为教学的重点和难点。文章以加州大学伯克利分校、新加坡国立大学、帝国理工大学、香港理工大学以及同济大学为例，从课程设置、课程要求、课程内容等多个层面，对不同国家和地区的土木工程防灾专业高等混凝土课程的开设情况进行对比研究，并提出适合中国国情的教学改革方案。
关键词：高等混凝土；课程设置；教学改革
中图分类号：TU528；G6423文献标志码：A文章编号：
10052909（2017）01006104
土木工程防灾是指利用工程技术来减轻以土木工程为载体的灾害，以实现防灾减灾[1]。防灾减灾工程及防护工程学科是土木工程学科的二级学科，文章主要对不同国家和地区高校的防灾减灾工程及防护工程专业的高等混凝土结构理论课程设置情况进行对比研究。
混凝土结构是我国土木工程领域目前应用最多、最广的结构形式，且是今后相当长时间内建筑结构的主要形式[2]。混凝土结构及其系列课程经过多年发展已成为土木工程专业的主干课程[3]，文章讨论的对象是高等混凝土结构理论――一门主要面向研究生开设的对混凝土结构基本原理进行深化拓展的课程。文章以加州大学伯克利分校、新加坡国立大学、帝国理工大学、香港理工大学以及同济大学为例，对中外土木工程防灾专业高等混凝土课程的开设情况进行对比分析，以提出适合国情的教学改革方案。
一、课程概况
高等混凝土结构课程主要讲授高等混凝土结构理论，是为研究生开设的对混凝土结构基本原理、混凝土结构设计知识深化与拓展的课程，同时课程还结合最新研究进展分析相关研究内容，使学生掌握相应的概念和方法，为科学研究及工程实践提供坚实的理论基础。
同济大学土木工程学院防灾减灾工程及防护工程方向把高等混凝土结构理论设为必修课，课程采用课堂教学、课后小作业、课后大作业的形式开展教学，使学生掌握混凝土结构的基本原理，理解计算公式的来龙去脉，培养学生的逻辑思维，为学生今后在实际工作中的业务能力打下基础。
香港理工大学土木工程专业包括一般土木工程学科、结构工程学科、交通工程学科，与防灾联系最为密切的学科为结构工程学科，该学科为研究生开设高等钢筋混凝土课程。
加州大W伯克利分校土木工程专业未设置防灾方向，但是设有结构工程及材料力学两个与防灾相关的专业。在两个专业的研究生课程中，与高等混凝土技术相关的有混凝土技术、混凝土结构、混凝土性能、预应力混凝土结构等课程。
新加坡国立大学土木工程专业未设置防灾二级学科，将同济大学防灾核心课程与新加坡国立大学课程设置进行对比发现，对应高等混凝土结构理论的课程有：高等混凝土结构设计、高等混凝土技术、混凝土结构鉴定与加固等。这些课程主要针对研究生、高年级本科生或对高等混凝土结构具有强烈兴趣的学生。
帝国理工大学土木工程专业下未设置防灾二级学科，结构工程分为混凝土结构、地震工程、综合结构工程、钢结构设计等四个模块，其中地震工程模块与防灾最接近，地震工程开设的钢筋混凝土课程与高等混凝土课程对应。
由五所学校的课程设置可以看出，加州大学伯克利分校及新加坡国立大学的课程设置更加专业化，更加全面，形成了一系列子课程，而同济大学、香港理工大学及帝国理工大学的高等混凝土课程则是综合设置一门课程。从科学研究的角度来说，加州大学伯克利分校及新加坡国立大学的课程设置方式更有利于理论学习，对高等混凝土结构理论进行专业化的分类及细化可以使学生有机会对混凝土结构的知识进行深入了解和研究，为其后期的科学研究工作打下坚实的基础。同济大学、香港理工大学及帝国理工大学的课程设置方式则更符合工程实践的要求，实践中往往需要对结构有一个整体的认识，这样更有利于综合运用所学知识解决实际问题。
二、课程要求
以同济大学、加州大学伯克利分校、新加坡国立大学高等混凝土的课程要求为例，同济大学的高等混凝土结构理论为必修课，加州大学伯克利分校的课程均为选修课，新加坡国立大学三门课程均为九选五（从九门课程中选修五门），这样的安排是出于对总课时有限的考虑，不能无限制增加一门课程的学时。
同济大学的课程安排可以让学生综合掌握混凝土的各方面知识，但由于总课时有限，学生对混凝土各个方面知识的学习只能浅尝辄止，而难以进行深入研究，广度有余而深度不足。与之相反，加州大学伯克利分校和新加坡国立大学的课程安排则可以让学生根据自己的兴趣和研究课题选择课程，从而深入地进行学习与研究，尤其高等混凝土结构理论课程多是针对研究生开设的，考虑到本科阶段学生已进行过比较系统的混凝土课程学习，这样安排课程可以对本科的知识进行深化和扩展。
三、课程内容
五所学校对应于高等混凝土结构理论的课程内容及学分见表1―表5。
这五所大学的课程设置及教学内容体现了不同国家和地区的研究生教育特点。
加州大学伯克利分校共设置四门课程，分别从混凝土材料、结构、技术进展、预应力混凝土结构等方面开设课程，这与美国研究生教育中大规模、重视课程学习的特点有关。美国的研究生教育重视课程学习，为保证研究生接受严格、系统的课程教学，美国的高校往往设置一系列可供选修的课程，此外，美国的研究生教育已脱离精英教育而迈入大众化教育阶段[4]，规模大是其鲜明特点之一，这也是其多门课程开设的保障，以免选修课程的人数过少而影响正常授课。
帝国理工大学设置一门课程对高等混凝土的知识进行综合性学习。英国的研究生教育具有悠久的历史和完善的体制，近年来英国研究生教育越来越重视课程学习，尤其关注课程内容的综合化。
新加坡国立大学设置三门课程，分别从结构设计、混凝土技术、结构鉴定与加固三个方面对高等混凝土的内容进行展开，与加州大学伯克利分校的课程设置有类似之处，但课程细化和分类的角度不同。新加坡的研究生教育培养模式是在英国的教育体制基础上吸收美国教育体制的长处而形成的特色模式，精英教育与广博教育并重[5]。
同济大学综合设置一门课程，在本科生混凝土基本原理和混凝土结构设计课程的基础上对混凝土构件的极限破坏分析、混凝土结构抗灾性能分析原理、混凝土结构耐久性、混凝土结构可靠性设计理论等内容进行讲授，这一课程的设置在一定程度上反映了中国内地的研究生教育特点。我国内地的研究生教育自20世纪90年代开始步入转型期，主要表现为研究生教育从追求规模变为提高质量，从一味扩张转为发展内涵，从以知识为本转向以能力为本[6]，同济大学虽然只开设了高等混凝土结构理论一门课程，但是课程内容较本科阶段更加深入，从理论上对混凝土及混凝土结构的性能进行分析。
香港理工大学同样只设置高等钢筋混凝土一门课程展开教学。香港理工大学是一所应用型大学，主张“实用为本，学以致用”，因而在课程设置上更加注重其实用性及应用性。
总而言之，这五所大学开设的混凝土课程所讲授的主要内容基本一致，大致可以分混凝土材料性能和本构关系、混凝土构件在弯、剪、扭及轴向荷载作用下的性能（强度理论），混凝土结构耐久性，预应力混凝土结构的特性等几部分[7]。不同之处在于，加州大学伯克利分校和新加坡国立大学课程安排中均涉及混凝土技术发展的最新进展情况，如高强混凝土、自密实混凝土等的发展情况，建筑产业的可持续发展，可再生骨料的利用等。同济大学在课程中加入全过程分析和混凝土结构可靠性设计理论，对混凝土结构抗灾性能分析原理及混凝土结构设计进行展开，更加符合防灾学科的培养要求，同时实践性更强。新加坡国立大学设置混凝土结构鉴定与加固课程，讲授混凝土结构鉴定与加固技术的相关应用，符合当代土木工程的发展趋势。
四、教学改革思路和结论
根据上述比较研究，可以看出中外高校土木工程专业防灾方向高等混凝土结构课程设置与其所处的国家和地区的研究生教育特点有关，其中比较明显的区别有以下几方面。
第一，部分大学的课程设置更加专业化，对高等混凝土课程进行了细分，按照不同的分类方法将混凝土课程进行细化，设置一系列的选修课程供学生选择，使学生可以按照自己的课题方向或兴趣进行专项学习，也有部分大学高等混凝土只设置一门课程，且课程要求为必修，此类大学更加注重学生的系统教育，使学生能学到系统的基础与专业知识，但同时也占用了学生有限的精力，学生缺乏足够的时间选修自己想学习的课程，无法调动学生学习的主动性，限制了学生独立规划与自我创新的能力。
第二，国外部分高校更加关注最新研究成果，在课程安排中增加了混凝土技术的最新进展，如高强混凝土、自密实混凝土的发展情况等，与国际接轨，这样的安排无疑可以增加学生对国际最新进展的关注度，提高学生的科学素质，而我国大学的课程设置兼顾学习内容的实践性与应用性，更加实用。
在进行教学改革时，应结合自身情况，借鉴吸收其他学校有益可行的经验。
1.对课程内容进行深入、细化
把高等混凝土结构理论作为一门课程进行讲授显然不甚合理，且课程内容与本科有相当部分的重复。防灾专业的学生，应当选取与本专业相关的内容进行重点、深入学习，如结构鉴定加固的内容应当补充到教学内容中，并进行重点学习。
2.合理设置课程要求
对高等混凝土结构内容进行细化之后，如果还是按照之前的课程要求将其全部设为必修课程显然并不合适，这时需要重新确定课程要求，使学生在总课时不变的情况下选修与自己课题方向相关的课程进行学习。
3.加入最新研究成果，与国际接轨
在课程内容中加入科技前沿内容，可以提高研究生教学的学术性和前沿性，开阔学生的视野，使学生了解最新科技进展，与国际接轨，也有利于培养学生的创新性[8]。参考文献：
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Abstract：
混凝土结构设计论文范文第8篇
【关键词】：钢结构；连接节点；预埋件；混凝土构件
中图分类号： TU391 文献标识码： A
1引言
改革开放以来，随着钢产量的提高，国家政策导向也开始转变为鼓励钢结构应用于建设工程中[1]。 钢结构设计中钢结构节点是钢结构体系的枢纽，节点的主要作用是连接多个构件和传递杆件内力。因此节点设计是设计中十分重要的环节[2]。有限元理论和技术的发展以及计算机计算能力的不断提高促进了计算机辅助技术在钢结构设计中的应用。一些大型结构分析通用软件，如SAP、ANSYS、ADINA等，可以进行各类钢结构的静动力、弹塑性分析[3]。钢构预埋件与混凝土构件在前期设计及实际施工十分复杂和困难，需各单位相互配合协调。本文结合某体育馆工程实例来讨论钢构预埋件与混凝土构件连接节点所存在的问题及相关建议。
2工程介绍
该工程为东南某省某市体育馆，建筑面积约一万三千平方米左右，顶部为钢结构网架顶棚，底部为混凝土看台及基础。体育馆设计时涉及混凝土、钢结构、幕墙等多个结构专项设计。
本工程建筑结构的安全等级为一级，结构设计基准期为50年，结构设计使用年限为100年。建筑抗震设防类别为乙类。本工程结构承载力按100年重现期设计，挠度按50年重现期设计。本工程抗震设防类别为重点设防类，工程所在地区的抗震设防烈度为6度，地震作用计算按7度（0.10g）、抗震构造措施按7度考虑。钢结构设计时根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)等国家规范。
3钢构件与混凝土构件连接设计问题
混凝土部分设计时，其本身的复杂性，本构关系随受力状态的不同而变化；加上顶部钢结构对其影响，而变得更加复杂。但通常仅将顶部钢结构的荷载输入到混凝土结构计算模型中。混凝土核心筒承担主要竖向和水平荷载,支撑上部桁架钢结构,形成钢-混凝土组合结构 [4]。在现今的体育场馆设计中，由于钢结构部分与混凝土部分是分别由不同设计人员设计，因而往往在设计时缺乏相互协调。因此钢构件与混凝土构件连接节点的设计是体育场馆设计上的一个盲区，容易产生设计问题，存在设计安全隐患。
对于顶部钢结构网架通过钢结构设计软件单独进行受力计算后将其荷载加载到底部看台混凝土梁柱上，对应的钢构件与混凝土梁柱构件连接节点主要承受抗拔力，通过设计抗拔预埋件（如图1所示）埋入混凝土中实现抗拔效应（参考图2）。
图1.预埋件示意图
图2.抗拔效应示意图
3.1预埋件体积对其抗拔能力有削弱影响
预埋件设计体积太大使得混凝土梁柱构件中混凝土用量大幅减少。预埋件所在位置为混凝土梁柱端部，这些位置均为箍筋加密区且配有较多纵向钢筋。这将导致混凝土构件内部由大量钢筋及钢预埋件组成而混凝土实际含量变少。根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）[5]中第9.7条对于预埋件及连接件的规定，未对预埋件体积与混凝土构件的比例进行规定。
参照钢筋抗拔性能的规定，抗拔力主要通过预埋件与混凝土接触面的咬合能力实现的，形成一种内约束。如果预埋件与混凝土的接触面不足，将对其抗拔能力有着严重的削弱。在混凝土看台结构设计时，通常未考虑预埋件埋入后对框架梁受力改变的影响。钢预埋件埋入后（如图3、4所示）等同于增大了梁端部的实际用钢比率，同时也削减的混凝土用量，并且改变了两端部的受力性能；同时，巨大预埋件埋入有密集钢筋网的混凝土梁端或柱端后，势必对现场混凝土下料和工人振捣操作造成困难，容易造成内孔洞。这也将使得预埋件的抗拔能力大大幅减少，甚至丧失抗拔能力。
因此建议：（1）设计单位在原有钢筋总用量基本不变的情况下，绘制预埋件安装二次深化图。通过将钢筋的截面面积和间距同时增大等办法来实现较大的空间，减小密度同时使施工时更为便利。（2）优化基础混凝土的强度设计，以弥补接触面不足等问题；分批多次浇筑混凝土，使混凝土的收缩在多阶段完成，减少混凝土的水化热现象，也可以使大体积混凝土的收缩应力和温度应力减少，降低混凝土收缩开裂的可能性。（3）混凝土浇筑时, 预埋件处混凝土浇筑要对称均匀下料, 振捣也需对称。振捣棒在预留排气孔内均匀振捣，使混凝土中气泡充分排除，混凝土高度高出预埋件表面，使混凝土与预埋件充分接触，不发生空鼓。
图3.预埋件置入示意图
图4. 预埋件埋入示意图
3.2钢结构预埋件的埋入势必会对混凝土结构构件产生一定的破坏
目前体育场馆的钢结构顶棚和底部混凝土看台经常分包施工。由于是两个施工单位分别承包施工，钢结构与混凝土连接节点常常在施工上出现不协调。
由于钢结构预埋件设计时并未考虑混凝土构件中钢筋的分布，使得在实际情况下大体积钢结构预埋件难以埋入有密集钢筋的梁端和柱顶。施工时为了将预埋件放到对应位置，往往要大费周章，影响施工进度。当框架梁端部的配筋率太大时往往使框架梁产生超筋破坏。这种超筋脆性破坏将使得混凝土压碎脱落后钢筋尚未屈服，丧失结构延性。借鉴混凝土的超筋破坏，大体积钢预埋件埋入混凝土梁端后，用钢率过大可能产生同混凝土梁超筋破坏相似的脆性破坏。
因此，对于预埋件的设计、施工这一重要环节,需要设计单位间相互协调，完成埋件件深化设计。将原设计柱顶梁钢筋在设计规范允许的条件下作相应变更，让出预埋件预埋空间，就配筋率、钢筋的绑扎方式、混凝土的浇筑位置等交叉设计，在完成施工图确认后，针对预埋件的施工编制作业方案；施工与设计单位互相合作，予以安装指导和检查，施工单位应严格按照设计图纸内容和相关规范安装作业。如遇特殊情况需做出变更，应得到设计单位主管的认可。
柱子顶端设置预埋件时，钢结构施工单位为了保证预埋件能够埋入混凝土构件中，由于柱顶锚固钢筋内弯加上梁顶部有纵向钢筋通过（如图5所示），现场施工时往往通过减少柱子纵筋锚固长度和撬动梁两端箍筋与纵向钢筋来埋入柱顶预埋件，使得梁端箍筋间距与设计不符，更有甚者会剪短梁端箍筋，这也从某种程度上降低混凝土柱节点的受力性能。框架梁端部箍筋加密区是梁主要受剪部位，混凝土梁柱节点是结构抗震的重要部位，是混凝土结构概念设计中要重点加强的位置。变大箍筋间距或者裁断箍筋使得其受剪承载力大幅降低。梁端预埋件与混凝土交界处是受剪斜裂缝最常出现的部位。如果此处缺乏箍筋起到的抗剪切能力将会严重影响结构的承载能力，存在严重的工程结构的安全隐患。
因此建议：（1）应与设计单位设计人员协调,解决前期图纸中梁顶部所出现的纵向钢筋和柱端内弯钢筋影响预埋件安装做出调整，绘制预埋件安装二次深化图。梁顶部的纵向钢筋由原来的单排布筋更改为双排布筋；也可将原有的梁主筋过柱面的通长筋，变更为梁主筋在柱面处断开，锚入框架柱内。将柱端少量影响到预埋件安装的内弯钢筋更改为直接通过柱面锚入预埋件内部的加长筋，为预埋件提供埋设空间。但上述方案必须经过设计单位主设计人的同意。（2）预埋件的施工属于隐蔽工程，预埋件在完成埋设后，混凝土浇注前，须派人在现场对其进行监测检查，如发现问题应及时汇报并解决。
图5.纵向钢筋通过柱顶示意图
4 总结
对于以上几点钢构件与混凝土构件连接节点的问题，无论是理论分析还是试验研究都还处于空白阶段。因此有必要针对钢构件和混凝土构件的连接节点进行实验研究和理论分析。同时规范应提出关于预埋件的构造规定与实际破坏情况相符合的计算公式。设计上应对钢构件和混凝土构件的连接节点进行有针对交叉设计。钢结构部分和混凝土结构部分的设计应相互协调，方便施工。设计时要避免由于预埋件的埋入对混凝土构件产生的不利影响。施工时要保证混凝土构件中钢筋不受破坏等要求。本文以工程实例简述建议，仅供参考。
参 考 文 献
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混凝土结构设计论文范文第9篇
关键词：水工钢筋混凝土结构；精品课程建设；教学方法
作者简介：任宜春（1969-），女，山东掖县人，长沙理工大学土木与建筑学院，副教授。（湖南 长沙 410114）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）14-0105-02
“水工钢筋混凝土结构”是长沙理工大学（以下简称“我校”）水利类专业港口航道与海岸工程和水利水电工程专业必修的专业基础课，是一门实践性很强，与现行规范、规程等有关的专业基础课，比较难学。主要讲授：混凝土结构所用材料的性能，混凝土结构设计原则，混凝土结构中常见的种类受力构件（受弯、受压、受拉、受扭）的破坏特征及设计方法，钢筋混凝土构件的抗裂、裂缝宽度和构件挠度计算，钢筋混凝土肋形结构及刚架结构设计，预应力混凝土的基本概念。通过课程的学习和课程设计的练习，使学生掌握水工钢筋混凝土基本原理和基本构件的设计计算方法，掌握结构的基本概念，为后续专业技术课程的学习和从事水工结构设计、施工和管理工作奠定坚实的基础。
一、课程教学中存在的问题
“水工钢筋混凝土结构”这门课程内容多且抽象，公式多，难点多，综合性强，前后知识连贯紧密，涉及的数学知识和力学知识广泛，同时又具有很强的实践性。与本课程内容紧密相关的先行课程主要有概率论、建筑材料、材料力学和结构力学，要求学生在学习这门课程的时候具有较扎实的数学和力学基础。我校水利类专业在学习这门课程之前，没有开设“建筑材料”这门课程，因此学生对于混凝土和钢筋这两种材料的物理力学性能没有知识储备，特别是对混凝土这种特殊混合材料没有任何感性和理性的认识，这样就给这门课程的学习带来了困难。我校“水工钢筋混凝土结构”这门课程没有设置对应的实验课，学生对钢筋混凝土梁受弯和受剪破坏过程没有直观的学习过程，造成对理论分析的理解困难。针对这些问题，采取一定教学方法，激励学生的学习兴趣，提高学生的学习效率。
二、课程教学方法探索与实践
“水工钢筋混凝土结构”课程教学体系和教学内容的建设在国家人才培养目标调整的大前提下正在不断探索、不断改进过程中。水工钢筋混凝土结构课程在各个教学环节的实施过程中，注重探究性学习、研究性学习，体现以学生为主体、以创新能力和实践能力培养为主旨的教学理念，根据课程的内容，针对学生的特点，选用不同的教学方法。
1.注重相关课程与本课程的关系讲解
在学生没有学习“建筑材料”这门课程的情况下，讲授钢筋和混凝土力学物理性能的时候，利用多媒体播放一些混凝土施工的录像和图片，使得学生对混凝土产生一些直观认识，同时补充混凝土配合比和混凝土凝结硬化过程等方面的介绍，让学生能够更好地理解混凝土徐变和收缩等概念。将教师课堂引导学习和课后学生自主学习相结合，要求学生课后阅读混凝土材料特性和混凝土材料发展的相关文献，如要求学生通过自学了解什么是高性能混凝土并写出读书报告。
水工混凝土结构设计原理的讲解中需要大量用到概率论的原理和方法，在很大程度上，是否掌握概率论原理的这些知识决定了学生能否理解概论极限状态设计法的关键。在讲授混凝土立方体抗压强度时，以一组混凝土试块强度测定值为例讲述数学平均值、标准差、分布频率及界线分数值的划定，引出保证率的基本概念，给同学们复习相关概率论的理论基础，为概率极限状态设计法的讲解打下基础。
本课程与“材料力学”具有较强的相关性，在学习过程中应注意两者的共同点和不同之处。材料力学是研究单一、匀质、连续、弹性材料，侧重于构件的应力分析和变形计算；而本课程是研究钢筋和混凝土两种材料组成的非匀质、非连续的弹塑性材料，不仅研究强度和变形的计算问题，更主要是结构构件的设计，包括方案、截面形式及材料的选择、配筋构造等。材料力学的三大基本公式：平衡条件、变形协调条件和物理条件也适用于钢筋混凝土结构，但由于材料的不同，本课程无法直接使用材料力学公式。在整个教学过程中注意分析本课程与材料力学在解决问题思路上的异同点，让学生从本质上把握钢筋混凝土结构的受力分析的本质特点。
“结构力学”作为研究杆件及结构内力分配及变形计算为主的课程，是本课程研究和讨论问题的基础。钢筋混凝土结构构件设计的基本原则就是要求作用效应的最不利组合的设计值必须小于结构抗力的设计值。结构力学课程是解决作用效应的计算，而本课程是解决结构抗力的计算问题，因此只有将结构力学与本课程内容联合起来才能够解决钢筋混凝土构件的设计问题。
2.强调实验研究在本课程学习中的作用
水工钢筋混凝土结构是实践性较强的课程，许多公式和物理特性都是建立在实验的基础上的。我校这门课程没有开设对应的实验课，只能通过课堂播放混凝土立方体抗压强度实验、钢筋混凝土受弯构件正截面破坏和斜截面破坏试验录像，加深学生对相关内容的理解与认识。结合试验录像讲解原理，例如在播放受弯构件斜截面破坏试验的同时，将几种破坏的剪跨比、配筋率等和各自的破坏现象在黑板板书对比，使得学生掌握发生斜截面斜拉、剪压、斜压破坏的条件和特征。组织学生观看建筑工地支模、绑扎钢筋和浇注混凝土的录像和照片，增加学生的感性认识。观看试验录像和工程录像，将枯燥的教学内容置于图、文、声的教学氛围中，使教学内容形象化、动态化，有助于学生学习积极性的提高，有效地提高教学质量和效率。
3.理论教学与期末课程设计相结合
“水工钢筋混凝土结构”这门课程在学期末安排了一周的课程设计，课程设计要求学生完成一水电站楼盖设计，通过课程设计实践，使学生进一步巩固所学的内容，培养学生独立分析和解决问题的能力，为今后从事结构设计打下牢固的基础。
在理论教学和课程设计过程中，强调创新性思维能力和工程师基本素质训练。课堂教学以学生为主体，课堂讲授注重师生互动，双向交流，采用案例教学、讨论启发式教学。教师力求在讲课中不断地提出问题、分析问题，构筑师生交流与互动的平台，提供思考与探索的空间，使教学成为启迪学生智慧，开发学生潜能与创新能力的重要途径。在教学过程中，除了在课堂上进行关键性、启发性和兴趣性的提问外，更鼓励学生主动提问，培养学生提问的能力，激发他们的学习兴趣和求知欲。课程设计阶段，鼓励学生采取手算和计算机电算相结合的方式，要求学生用CAD绘图，提高学生的计算机运用能力。编撰了完整的水工钢筋混凝土结构课程设计任务书和指导书，并制作了指导学生CAD绘图的PPT课件。在课程设计的指导过程中，重视以讲课形式的集中指导，同时对学生设计中碰到的疑难问题个别辅导解决。采用以点带面的形式，集中给所有同学讲解一遍一个同学提出的典型问题。分阶段跟踪检查学生的课程设计进度和设计情况，并根据平时完成情况和最后成果给出成绩。大多数同学反映通过期末的课程设计，加深了学生对水工钢筋混凝土结构基本理论、计算方法的理解，提高了综合运用所学课程知识解决实际工程问题的能力。
在教学过程中没有简单地将理论教学和期末课程设计分成两个过程，而是将理论教学与课程设计结合起来，在理论教学时就将课程设计题目布置给学生，使得学生带着任务学习。结合课程设计题目，讲解理论知识，如讲解肋形楼盖布置时，可以结合课程设计题目让同学们思考水电站楼盖结构怎样布置。在期末课程设计时，对于大多数同学没有理解的理论问题，也会采用讲课的形式集中讲解。
4.结合精品课程建设，利用网络教学资源
“水工钢筋混凝土结构”是我校的校级精品课程，通过精品课程的建设，建立了高素质的师资队伍，构建“基本原理――方法――应用”循序渐进、环环相扣的模块化的教学体系，根据学科发展适时更新教学内容，采用多样化的教学方法。制作了内容丰富详细、版面生动美观的多媒体课件，既节省了写板书时间，又使基本构件设计计算、结构体系的设计计算及各种构造要求更加生动直观。将精品课程建设与我校的网络教学结合，完成了教学大纲、授课教案、实践指导、习题练习、参考文献、试验录像和动画演示等网络教学资源，使学生在课堂之外能够借助于网络资源自主学习。学生上课时没有及时做笔记或理解透某些问题，可以在课后登陆校园网通过网络课件进一步学习。将精品课程网站建设成一种评价平台，加强评价体系和学习效果反馈体系的建设。通过课程网站进行课程交流、教师网上答疑，及时搭建起相互沟通的平台，有效促进学生与教师之间的交流，通过教学互助互补，促进教学相长，提高教学质量。
三、结束语
“水工钢筋混凝土结构”是一门理论与实际紧密联系的课程，既有系统的科学理论又具有很强的工程概念。为了使学生真正掌握这门课程的基本原理、基本方法，为后续专业技术课程的学习和从事水工结构设计、施工和管理工作打下坚实的基础，教师必须在课堂理论教学、课程设计以及网络教学等方面，认真探索和实践多样化的教学方法和手段，激发学生的学习兴趣，提高学习效率，增强学生解决实际问题的能力。总之，对于“水工钢筋混凝土结构”课程的教学方法应与时俱进、不断创新，这样才能适应新时代的教学要求。
参考文献：
[1]河海大学,大连理工大学,西安理工大学,等.水工钢筋混凝土结构学[M].第4版.北京:中国水利水电出版社,2009.
[2]吴海军,陆萍.学科交叉在“水工钢筋混凝土结构”教学中的应用[J].中国电力教育,2013,(13):116-117.
混凝土结构设计论文范文第10篇
Abstract: This paper based on experiment of concrete filled square steel tubular columns under combined constant axial load and cyclic lateral loads, the reasons of the effect of axial compression ratio on the ductility of composite column are discussed in this paper .The conversion relation betweenexperimental axial compression ratio and design axial compression ratio is deduced .Finally, the limitedvalues of axial compression ratio of concrete filled square steel tubular columns are brought forward on the basis of the deduced result and experimental data.
关键词:钢管混凝土;轴压比;轴压比限值;延性
Key words: concrete filled square steel tubular columns;axial compression ratio;limited values of axial compression ratio;ductility
中图分类号:TU43文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)10-0107-02
0引言
方钢管混凝土是整个钢管混凝土结构的一个组成部分,同圆钢管混凝土结构处于并列地位。较之圆钢管混凝土结构,方钢管混凝土结构具有以下特点,①截面受力合理。大开间是市场对现代化住宅提出的要求。选用钢框架体系,在两个方面跨度都较大。需要柱截面在两个方面上都要承受较大弯矩,双向同性的优点更能满足结构需要。②耐火性好。方钢管混凝土由于是由钢管和混凝土两种材料组成,混凝土的热熔较大。③塑性,韧性好。方钢管混凝土构件在大轴压比的情况下仍具有较好的耗能性能和延性,因而抗震性能好。④方钢管混凝土结构具有节点构造简单,施工方便,承载力高的特点,经济效果明显。因而文献[1]和文献[2]都作出钢管混凝土柱无需限制轴压比的论断。但此论断均是针对圆钢管混凝土柱作出的。
为了研究方钢管混凝土柱的抗震性能,在天津大学结构试验室进行了基本性能研究,试验结果简要的列于表1中。在本试验数据基础上,参考了文献[3]的试验结果,讨论了轴压比对方钢管混凝土柱延性的影响和方钢管混凝土柱轴压比限值的问题。
本文采用结构极限位移角作为衡量结构延性的指标,参照我国《高强混凝土结构设计与施工指南》[4](HSCC-99)中规定的混凝土框架结构层间弹塑性位移角限值为1/60。极限位移角计算公式为:
R=(1)
式中,Δ为层间极限位移,L为层高。实际中Δ、L分别为柱中点侧向位移和柱中点至辊轴中心的距离。
根据《天津市钢结构住宅设计规程》[5](DB29-57-2003),钢管混凝土柱的轴压比采用下面计算公式:
n=N/N0(2)
式中,N为轴向荷载,N0为钢管混凝土的极限承载力。N0=fcAc+fyAs,其中fc为混凝土抗压强度,fy为钢材的屈服强度。As、Ac分别为钢管和管内混凝土的面积。
1轴压比对钢管混凝土柱延性的影响
1.1 预压应变的影响凝土压弯柱在受到轴向荷载N后,将产生一个压应变 ,在水平荷载作用下,受压一侧的压应变将继续增大,如果材料的极限压应变为r,则r与r的差值大小决定了截面极限转角。因而极限转角随 的增大而减小,与此同时,钢管混凝土压弯柱地延性也就越差。
1.2 附加弯矩的影响当轴力为定值时,随着试件水平位移的不断增大,附加弯矩的影响越来越大,由于受压混凝土的破坏程度不断加大和钢材的屈服,截面承受弯矩的能力也会不断降低,这些将导致水平承载力不断下降。当轴压比较小时,附加弯矩的影响也小,反映在滞回曲线骨架曲线上,表现为下降段较缓,反之高轴压比会使骨架曲线下降段变陡
2试验轴压比与设计轴压比的换算关系
试验轴压比为: nt=N/N0(3)
设计轴压比为:nd=Nd /N(4)
式中,N为试验轴压力,N0为柱轴心受压极限承载力,Nd为设计轴力,N为设计轴心受压极限承载力。
若设计时取Nd=N,则:
n/n=NN(5)
根据(3)可得:
=(6)
式中,f、f分别为钢管屈服强度的试验值和设计值;f、f分别为混凝土强度的试验值和设计值。
根据《混凝土结构设计规范》[6](GB 5000.10-2002),混凝土的轴心抗压强度设计值的计算公式为:
f=(7)
式中,f为混凝土强度等级值,即具有规定保证率的混凝土立方体抗压强度标准值;α为混凝土轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值;α为对C40以上混凝土考虑脆性折减的系数。本文综合考虑α和α,取αα=0.77。
混凝土的强度标准值应具有95%的保证率,混凝土强度标准值与立方体强度平均值fcu的关系为:
f=f(1-6.645δ)(8)
式中,δ为变异系数,统一取δ=0.1。
由此可得:
==0.525(9)
类似地,对于钢管,设计值与试验值的关系为:
==0.760(10)
将公式(9)和(10)代入公式(6),即可得:
==0.760-0.235(11)
取钢管混凝土的约束效应系数ξ=AfAf,代入上式可得:
=0.760-0.235(12)
3方钢管混凝土柱轴压比限值的讨论
表1针对本试验和文献[3]中方钢管混凝土压弯试验结果进行了试验轴压比与设计轴压比对应值的对比。方钢管混凝土柱压弯试验的基础上,探讨了轴压比影响柱延性的原因,并推导了试验轴压比与设计优压比的换算关系公式,最后根据换算关系公式实验数据,以层间弹塑形位移角作为延性控制指标,指出了方钢管混凝土柱的轴压比限制。从表1中关于方钢管混凝土柱压弯试验的结果,可以看出轴压比越大,极限位移角Ru越小,也即方钢管混凝土柱的延性越差。可知轴压比是影响钢管混凝土柱延性的重要指标,因此为了满足抗震设计要求,确定一个合适的轴压比限值就显得尤为重要。合适的轴压比应该既满足结构延性的要求,又能充分发挥钢管混凝土柱提高承载力的优势,做到既安全又经济。根据表1的对比可知,当试验轴压比为0.5时,极限位移角均能满足1/60的结构设计有限延性的要求。而当试验轴压比为0.5时,其对应的设计轴压比约为0.8,取二级抗震等级时轴压比限值为0.8。再根据抗震等级不同浮动0.10,即可得方钢管混凝土柱的轴压比限值可按表2取值。
4结语
轴压比是影响钢管混凝土柱延性的重要因素,轴压比越大则延性越差。轴压比主要通过预压应变和附加弯矩影响柱的延性。以层间弹塑性位移角为延性控制指标,通过本文和文献[3]方钢管混凝土柱压弯试验的数据以及本文推导的试验轴压比与设计轴压比的关系式可以导出轴压比限值,为方钢管混凝土柱抗震设计提供参考。
参考文献:
[1]钟善桐.钢管混凝土结构(第3版)[M].北京:清华大学出版社,2003.
[2]蔡绍怀.现代钢管混凝土结构[M].北京:人民交通出版社,2003.
[3]吕西林,陆伟东.反复荷载作用下方钢管混凝土柱的抗震性能试验研究[J].建筑结构学报,2000;21-2.
[4]HSCC-99.高强混凝土结构设计与施工指南[S].
混凝土结构设计论文范文第11篇
关键词： 《钢筋混凝土结构》课程 课程特点 教学方法 改进措施
土木工程中钢筋混凝土结构是应用最广泛的结构形式，对于高等院校土木专业的学生而言，《钢筋混凝土结构》是一门必修的专业基础课，主要研究钢筋混凝土结构的力学性能、设计和施工方法［1－2］，涉及建筑材料、建筑制图、高等数学、理论力学、结构力学等课程，并与其他专业课程，如砌体结构、建筑抗震、土力学与地基基础等形成课程体系，具有承上启下的重要作用，其教学效果直接影响整个专业的教学质量和所培养人才的知识结构。通过这门课程的学习，学生能建立起初步的结构概念，并为其他后续课程的学习奠定基础。本文结合钢筋混凝土结构课程的特点，提出了几项改进教学方法的措施。
1.钢筋混凝土结构课程的特点
钢筋混凝土结构是应用性很强的一门专业基础课，课程内容多、涉及范围广、公式多、符号多、体系庞杂，加上规范条文的约束性给教师的讲授和学生的学习都带来了一定的困难。其特点主要有以下几个方面。
（1）教学内容多、涉及范围广。钢筋混凝土结构课程的教学内容包括材料性能、设计方法、各类构件的受力（拉、压、弯、剪和扭）性能及其计算方法和配筋构造等［3］，涉及内容非常广泛，既有理论推导，又有试验研究，还与规范条文、工程实际联系密切，因此教学难度较大［4］。
（2）公式多，规范条文多。公式多是该课程的另一个特点，这些公式逻辑推理强，涉及力学和数学，需要学生有坚实的数学和力学知识基础；课程常对一些不便、不必计算的内容进行规定，内容比较零散，系统性和逻辑性均较差，学生们常常感到杂乱无章、概念混杂。
（3）经验性强。混凝土结构的研究对象是钢筋和混凝土复合材料组合结构的力学性能、设计和施工方法，它不像材料力学和结构力学可以假定材料为弹性［4］。钢筋混凝土是弹塑性材料，其力学性能的影响因素多且离散性大，用纯粹理论的方法得出的结果往往与试验结果相差几倍乃至十几倍，这就决定其研究方法是在试验的基础上做出基本假定，得出半理论半经验的公式。学生学起来枯燥无味，抽象难懂，学习积极性不高。
（4）综合性强。建筑制图、建筑材料、理论力学、材料力学、结构力学是学习钢筋混凝土结构课程的基础。因此，要学好钢筋混凝土结构理论，学生就应在大学一年级和二年级的课程学习中打下良好的基础，建立合理的知识结构。特别材料力学、结构力学的有关知识是本课程学习的重点基础知识，是学生解决钢筋混凝土基本构件的截面几何关系、应力应变关系、内力平衡关系，以及计算钢筋混凝土框架等结构的基础。老师在《钢筋混凝土结构》专业基础课讲授过程中，要不断地帮助和引导学生复习过去的各种力学和材料知识，使学生的知识积累系统化并和本课程有机地结合起来，增强教学效果。
通过上面的分析，我们了解到钢筋混凝土结构这门课程知识多、涉及面广，与基础课程联系紧密，既有理论知识又有实践经验总结，还有规范条文。因此在教学方法上要紧密结合这门课程的特点，有针对性地采用适当的教学方法，增加学生的理论知识，提高其实践技能，改善教学效果不尽如人意的现状。
2.教学体会
目前，钢筋混凝土结构知识的传授基本是通过授课、答疑、作业这一程序完成的，学生在学习过程中普遍存在课堂学习理解不够、课程设计抄袭现象的问题；部分《高校钢筋混凝土结构》课程采用传统的板书教学，这种单一的教学方式枯燥呆板，不利于学生对理论知识的分析和理解，容易导致学生情绪懈怠，教学效果较差。我在几年的《钢筋混凝土结构》教学过程中，有以下几点教学体会。
（1）将传统与现代教学方法相结合，激发学生的学习热情。《钢筋混凝土结构》课程不仅有大量的理论公式，又与实践紧密相连。粉笔和黑板的传统教学方法是行之有效的教学方式，但仅沿袭传统的教学方法，既不利于学生理解各种枯燥的理论公式，又激发不了他们的学习兴趣，因而导致教学效果较差。为了改善教学效果，改变传统的课程安排――先学理论知识，然后生产实习，最后毕业设计这一过程。课堂教学前组织学生观看教学录像是十分必要的，这不仅使学生获得混凝土结构的感性认识，增加了学习的兴趣和动力，还让学生在教学过程中不感到枯燥乏味。多媒体、互联网、电子教案、计算机辅助教学CAI（Computer Assisted Instruction）等现代化教学手段为这一目标的成功实现提供了强有力的技术支撑。
（2）理论联系实际，重视课程设计与实践教学。理论知识是基础，掌握扎实的理论知识，可以为工程应用提供指导；工程实践能力是教学目的，只有具备实际工作技能，才能更好地服务社会［5-6］。在课程设计过程中，我们改变一个题目全班做的方式，采用分组设计的方法，一般四五个学生一组，设计一个大的题目。此种方法不仅巩固了学生的理论知识，培养了团队协作的精神，还大大减少了课程设计中存在的抄袭现象。学生的理论知识学习是一个系统的过程，然而，如何将理论知识应用到生产实践中是他们面临的一个非常重要的问题。组织学生参与各种实践活动是解决这个问题的一种有效方法，例如组织土木工程、工程力学、建筑学等专业的学生参加结构模型大赛，类似的实践活动，可以培养学生的动手能力，让学生对结构概念有更进一步的理解;或根据课程进度，以及所学的理论知识，有目的地到施工现场参观、学习，增强感性认识，积累工程经验，有意识地培养学生的实践能力。
（3）掌握教学重点，合理安排教学内容。根据钢筋混凝土结构课程内容多、涉及面广的特点，教师在教学过程中要掌握重点，合理安排教学内容。
（4）作为专业基础课程，《钢筋混凝土结构》应该有先进的教学内容，及时反映本学科领域的最新科技成果。近年来，随着材料强度的不断发展和新建筑材料的不断出现，结构和构件的设计方法在不断改进。因此，在教学过程中，我们不能局限于课本上的内容，而要一直紧跟本学科发展的脉搏，不断将最新科技成果引入教学内容，以此开阔学生的视野，激发其求知欲，使学生建立用发展的观点学好《钢筋混凝土结构》课程的基本思想。
3.结语
《钢筋混凝土结构》是土木工程专业的主干课程，存在教材内容多、课时少、难理解、实践性强等特点，要求教师采取行之有效的教学方法，在获得最好授课效果的同时，让学生学起来轻松。我基于几年的教学经验得出的结论：掌握本门课程的特点，采用将现代与传统相结合的授课方式，重视实践教学，充分调动学生的积极性，才能使学生学好并掌握好这门课程。
参考文献：
［1］叶列平.混凝土结构（上册）［M］.北京:清华大学出版社，2002.
［2］东南大学.混凝土结构（上册）［M］.北京:中国建筑工业出版社，2002.
［3］罗向荣.钢筋混凝土结构［M］.北京:高等教育出版社，2003.
［4］马芹永.混凝土结构课程教学方法的研究与实践［J］.淮南工业学院学报（社会科学版），2001，3，（4）:96-97.
混凝土结构设计论文范文第12篇
关键词：混凝土结构，耐久性
1.环境因素决定了混凝土结构的耐久性
1.1使用环境分类。影响混凝土结构耐久性的重要因素是环境，环境类别应根据其对混凝土结构耐久性的影响确定。混凝土结构的环境类别参见《钢筋混凝土结构设计规范》的表3.4.1。第一类环境类别为：室内正常环境。第二a类环境类别为：室内潮湿环境；非严寒和非寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境。这部分主要是考虑基础、地下室、人防工程等在浸水情况下的耐久性。第二b类环境类别为：严寒和非寒冷地区的露天环境、与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境。第三类环境类别为：使用除冰盐的环境；严寒和寒冷地区冬季水位变动的环境；滨海室外环境。这类环境在空气中含有大量的氯离子，氯离子有很强的活性，日长月久极易破坏钢筋表面的钝化膜而引起钢筋锈蚀；水位变动的环境加上严寒和寒冷地区冬季的反复冻融，往往对混凝土造成很大的损伤。第四类环境类别为：海水环境。如港口码头，灯塔、海岛高脚屋等。港口的耐久性规定详见《港口工程混凝土结构设计规范》。第五类环境类别为：受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境。对于人为侵蚀性环境应根据《工业建筑防腐蚀设计规范》的有关规定进行耐久性设计。论文参考。对于自然侵蚀性物质影响的环境应根据水文地质勘察报告，确定自然侵蚀物侵蚀性的强弱，采取相应的防护措施，否则极易引起事故。
1.2混凝土的基本要求。影响混凝土耐久性的一个重要因素是混凝土本身的质量。论文参考。提高密实度而减少混凝土的渗透性可以减缓侵蚀性物质侵入混凝土内部的速度，而这又与混凝土的强度等级、水灰比等因素有关。论文参考。由于氯离子可引起钢筋锈蚀，所以根据不同的环境类别限制混凝土中氯离子的含量。当混凝土中含有碱活性骨料时，在露天和潮湿的环境中，碱和骨料内的活性颗粒产生碱—骨料反应造成混凝土表面产生裂缝，加速侵蚀性物质的破坏作用。因此规范第3.4.2条对一类、二类和三类环境中，设计使用年限为五十年的结构混凝土的最大水灰比、最小水泥用量、最低混凝土强度等级、最大氯离子含量和最大碱含量都做出明确的规定。
1.3对于在一类环境中设计使用年限为100每年的结构混凝土的耐久性应做更严格的要求，详见规范第3.4.3条。规范第3.4.4条规定，在二、三类环境中设计使用年限为100年的混凝土结构应采用专门有效措施，保证其耐久性。
1.4规范第3.4.5条和3.4.6条主要针对混凝土的抗冻要求和抗渗要求。混凝土的抗冻等级和抗渗等级的设计见《水工混凝土结构设计规范》和《地下工程防水设计规范》。
1.5规范第3.4.7条规定，三类环境中的结构构件，其受力钢筋宜采用环氧树脂涂层带肋钢筋；这种钢筋表面的环氧树脂涂层可有效防止钢筋锈蚀，钢筋使用可参见《环氧树脂涂层钢筋》。而预应力结构的耐久性要求更高，故对预应力钢筋、锚具及连接器应采用专门防护措施；可采用刷防锈漆，封闭灌浆，用混凝土封闭，外加水泥砂浆抹面保护。
1.6规范第3.4.8条规定，四类和五类环境中的混凝土结构，其耐久性要求应符合有关标准的规定。临时性混凝土结构可不考虑混凝土的耐久性。
2.耐久性设计的内容
混凝土耐久性设计的内容：一部分为《钢筋混凝土结构设计规范》GB50010—2002 中的第3.4.1～3.4.8条规定的内容。另一部分则分散在不同规范的各章节中。为此，我们在进行混凝土耐久性设计时，应综合有关规范的要求来进行设计。例如：规范规定楼板的保护层厚度为20mm，天面层钢筋应设置温差钢筋；《建筑地基基础设计规范》GB5007-2002中扩展基础的构造措施第8.2.2条，有垫层时钢筋的保护层厚度不小于40MM，混凝土强度等级不应低于C20。第8.4.3条高层建筑筏形基础的混凝土强度等级不应低于C30等。
3.设计使用年限
普通混凝土是以水泥为胶结材料，以天然砂、石为骨料加水拌合，经过搅拌浇筑成型，养护凝结硬化形成的固体材料。由于物理、化学作用，施工、环境因素的影响，混凝土是带裂缝工作的。
当混凝土结构裂缝较大时，侵蚀性物质会通过裂缝渗入混凝土内部到达钢筋表面引起锈蚀。钢筋锈蚀养化后体积膨胀将混凝土保护层涨裂，反过来又加速钢筋锈蚀，最后导致保护层剥落。钢筋锈蚀后，钢筋的有效面积减小，强度降低导致结构承载力下降。另一方面锈蚀钢筋的抗滑移能力降低，有可能导致结构出现滑移破坏。由此可见随着时间的推移，混凝土结构可能出现承载力方面的问题，有时甚至会是脆性破坏。这就是混凝土耐久性问题的根源。
由于耐久性问题对结构抗力的影响，所以混凝土结构不仅应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算，而且还应保证其在相当长的时期内满足设计规定的功能要求。这个时间区段称为“设计使用年限”。
设计使用年限是指设计规定的结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。根据《建筑结构可靠度设计统一标准》的规定，设计使用年限对临时结构是5年；易于替换的结构构件为25年；普通房屋和构筑物为50年；记念性建筑和特别重要的建筑结构为100年。
4.结语
由于影响混凝土结构耐久性的因素很多，学习研究不深，难以达到定量设计的程度。规范采用了宏观控制的方法，即根据结构设计使用年限和环境类别对结构混凝土提出相应的限制和要求，以保证其耐久性。这种方法概念清楚，设计简单。规范规定设计人员在设计图纸上应标明建筑结构的使用年限，为此，设计人员应结合巳有的设计经验和当地工程建设实践认真进行结构的耐久性设计。
参考文献
[1]钢筋混凝土结构设计规范大全.GB50010—2002.中国建筑工业出版社,2002,9.
[2]建筑结构设计新规范综合应用手册.中国建筑工业出版社,1993,10.
[3]PKPM新天地,2002,6.
混凝土结构设计论文范文第13篇
【关键词】混凝土结构耐久性；等级修复；模糊划分；模糊评估
1前言
目前，我国建筑材料使用最广的就是混凝土材料。虽然混凝土结构具有很强的适应性，但是混凝土结构材料有自身和使用环境的影响，使得混凝土结构存在耐久性的问题。大多数混凝土结构在还没有达到预期的设计年限就出现了问题，原因包括由设计不当造成，但是造成提前失效的主要原因在于混凝土结构耐久性不足。耐久性问题会给工程造成巨大的损失，所以，混凝土结构耐久性的研究已经成为土木工程界研究的一个重点。混凝土结构耐久性的修复的划分和评估是混凝土结构耐久性研究的一个重点。混凝土结构修复性等级的划分和评估不仅为制定修复决策提供指导意见而且还为健康检测提供可靠的理论依据。混凝土结构耐久性的修复指的是混凝土结构在实际的工作环境和材料内部的影响下，受大气影响、有害物质的腐蚀以及其他恶化条件因素导致出现的混凝土结构损伤，并通过物理或者是化学方法被修复的能力。
2混凝土结构耐久性的评估方法
我国目前将混凝土耐久性评估理论分为三类，第一类是传统的概率论作为基础的理论；第二类使用现代不确定的数学工具、建立评估模型；第三类是可以建立专家评估系统。混凝土耐久性评估是很复杂的，虽然有很多学者根据理论和试验建立了不同的模型对混凝土结构耐久性进行了深入的分析，但是混凝土耐久性的信息还不完整、不确定。日本提出了一种建筑物混凝土结构耐久性修复评估的方法，不仅结构严密，条理清晰，根据多次调查再对混凝土结构进行评估，这样很大程度降低了人为因素的影响。
与传统的评估方法相比较具有几点优点，例如：首先，成立调查委员会和调查小组；其次，对调查的项目和内容进行了详细的编制，并且按照要求去执行；再次，运用现代检测手段，对调查的数据结果加以处理；最后，保证结果的可靠性，每一步骤都要有补充调查消除疑点。
对混凝土结构耐久性的修复性评定可以揭示出结构存在的危险，对混凝土结构采取有效的措施进行维修或者是拆除，减少事故的发生，同时得出的结果可以直接用在混凝土结构设计过程中，对混凝土结构耐久性的修复性进行评估，可以及时修改方案，保证混凝土结构的耐久性。
3混凝土结构耐久性修复考核的指标
混凝土结构耐久性的修复性与很多因素有关，例如：修复费用、时间、工作量，恢复性是混凝土耐久性修复后的状况评价。通常情况下，混凝土的修复费用越多，对混凝土的修复级别也越高。但是，混凝土结构耐久性修复在只需要更换较贵的构件时，并且混凝土设计施工较简单，与同类混凝土结构原始造价相比并不高时，尽管混凝土结构耐久性修复的花费较多时，修复的等级也不会很高的。
混凝土耐久性的修复性费用除了与施工费用有关外，还包括由混凝土耐久性修复相关的花费，例如：环境污染费用。
混凝土结构的可靠性是衡量结构是否修复的指标。所以，把可靠性鉴定等级作为混凝土结构耐久性修复的指标。按照混凝土结构的承载能力、混凝土结构的构造、混凝土结构变形和裂缝的开裂程度分别进行等级评估，把最低一级的结构作为可靠性的等级。
4修复等级的模糊划分
根据混凝土结构耐久性损伤情况，把混凝土修复分为多个等级，从较模糊的数学角度分析，对特修、大修、中修、小修划分标准不严谨。从等级定义和考核指标两个方面考虑，往往没有确定性，都是用比较模糊的的概念进行描述。例如：“部分”、“较小”、“较差”等等。
5混凝土结构寿命周期和成本
一般说来，混凝土的结构要经过多个阶段，比如：调查、设计、施工、修复，而且占用时间最长的就是混凝土的修复。混凝土结构在使用的时间内不发生耐久性损伤是不可能的。也就是说，对混凝土进行适当的维修可以延长混凝土结构老化的时间，从而延长混凝土的使用寿命。把混凝土结构的生命周期分为三个阶段，拥有期、结构服役期、结构老化期。第一周期是混凝土结构耐久性最好的时期；第二周期耐久性逐渐降低；第三阶段是混凝土结构耐久性的最低阶段，达到承载能力的极限，甚至有可能导致结构报废。
6修复等级多级模糊综合判断
采用多级模糊评估的方法对混凝土结构耐久性修复性进行评估。将其分为混凝土结构、传力树、构件。传力树系统包括基本构件和非基本构件。基本构件是混凝土结构在失效时会导致传力树其他的构件失效的构件；而非基本构件指的是该构件在失效时不会导致其他构件失效。混凝土结构耐久性损伤不能满足要求的适用性，要经过不断的处理修复才可继续使用。把混凝土结构划分为多个单元进行评定；根据混凝土失效的特点，评定基本构件和非基本构件的等级；也可以根据模糊判断矩阵可信度的权重确定。
7结束语
我国建筑材料使用最广的就是混凝土材料。混凝土结构具有很强的适应性，但是混凝土结构材料也有自身和使用环境的影响，使得混凝土结构存在耐久性的问题。大多数混凝土结构在还没有达到预期的设计年限就出现了问题，原因包括由设计不当造成，但是造成提前失效最根本的原因就是混凝土结构耐久性不足。所以，混凝土结构耐久性问题也越来越成为人们研究的重点。根据混凝土结构的耐久性设计、修复设计和施工方案的不断改进，提出了一套合理科学的混凝土结构耐久性修复性评估方法。
混凝土结构设计论文范文第14篇
【关键词】 混凝土箱梁、裂缝、分析、防治
中图分类号： TU37 文献标识码： A
1 简介
箱梁由于其良好的受力特性广泛的应用于桥梁工程中，它适用于各种桥梁体系，如正负弯矩交替出现的连续梁、拱桥、刚架桥、斜拉桥等，也可以适用于主要承受负弯矩的悬臂梁、T型刚构桥等桥型。近几年来，随着国内桥梁建设的大规模进行，混凝土箱梁出现了不少问题，其中最为严重的就是混凝土箱梁的开裂问题，这一问题引起了许多学者的关注，并在这方面进行了大量的研究。本文综合国内许多关于混凝土箱梁的裂缝资料，详细分析了混凝土箱梁的裂缝成因，并在此基础上提出了预防混凝土箱梁裂缝发生的措施。
2 混凝土箱梁裂缝的成因分析
2.1 混凝土箱梁设计理论不完善
现代箱形梁随着施工技术的进步及高强材料应用的发展，多采用薄壁倒梯形，宽悬臂板多向预应力的单箱单室或多箱单室发展，现行钢筋混凝土箱形梁的设计沿用了对矩形梁和T型梁长期使用的线弹性理论分析其内力和应力，然后按极限状态法确定其承载力的抗裂性的方法。采用现行的设计方法并不能保证结构的可靠性，沪宁高速新兴塘大桥箱梁梁体出现较多明显裂缝，通过对裂缝原因进行分析，发现其与混凝土箱形梁的特性认识不足是有关的，曲线混凝土箱形梁按现行的设计方法设计更显不足，很明显采用现设计方法不能考虑弯扭、轴向的作用的耦合特征。设计理论的不完善是混凝土箱梁裂缝问题比较严重的一个主要因素，主要表现为由于荷载而引起的裂缝。
2.2 由于荷载而引起的裂缝
箱梁截面在荷载的作用下会产生四种典型的变形类型：纵向弯曲、横向弯曲、扭转和扭转变形（畸变），对应的在箱梁的顶板、底板、腹板以及横隔板分别产生应力。这些因素是往往是导致混凝土箱梁裂缝发生的主要因素，根据实际情况来看，裂缝一般分为如下几种：
2.2.1独柱墩箱梁顶板支点负弯矩区出现呈45o角的斜裂缝；
2.2.2双柱墩箱梁顶板支点负弯矩区出现较多的横桥向裂缝，分布较广；
2.2.3箱梁底板正弯矩区的横向裂缝，裂缝的长度为；
2.2.4腹板裂缝较小，一般呈竖向并向底板开展。
2.3 收缩引起的裂缝
在实际工程中，混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中，塑性收缩和缩水收缩（干缩）是发生混凝土体积变形的主要原因，另外还有自生收缩和炭化收缩。
施工中，由于混凝土浇筑、振捣不良或者钢筋保护层较薄，有害物质进入混凝土使钢筋产生锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀，导致混凝土胀裂，此种类型的裂缝多为纵向裂缝，沿钢筋的位置出现，也应该高度重视。
3 混凝土箱梁裂缝预防措施
3.1 设计理论方面
混凝土箱形梁设计理论明显滞后于使用，主要表现为：
3.1.1箱形梁(单室、多室、直线、曲线)受力特性计算模型，该模型应能反映箱形梁拉压弯曲、扭转、翘曲、畸变特征，并方便工程计算，以利设计人员使用，而且数据准备工作量小；
3.1.2建立用于配筋计算的混凝土箱形截面构件、正截面承载力计算模型，主要应考虑剪力滞引起有效冀缘宽度的确定问题；
3.1.3建立用于配筋计算混凝土箱形截面斜截面抗剪承载力计算模型，现有T型、矩形斜截面抗剪计算模型多为半经验半理论公式，且经验成份居多，是否能套用应依据试验研究和理论分析；
3.1.4箱梁特别是多室箱梁的抗拉计算明显不同于T型或矩形梁，如在开裂阶段如何建立剪切中心等，必须全面考虑箱形梁截面本身的构造特征。
3.2 设计方面
3.2.1选择合适的桥梁体系
3.2.2进行空间结构分析
3.2.3应加强桥梁构造设计
3.3 施工方面
3.3.1干缩裂缝及预防主要预防措施：
3.3.1.1选用收缩量较小的水泥，一般采用中低热水泥和粉煤灰水泥，降低水泥的用量。
3.3.1.2混凝土的干缩受水灰比的影响较大，水灰比越大干缩越大，因此在混凝土配合比设计中应尽量控制好水灰比，同时掺加合适的减水剂。
3.3.1.3严格控制混凝土搅拌和施工中的配合比，混凝土的用水量绝对不能大于配合比设计所给定的用水量。
3.3.1.4加强混凝土的早期养护，并适当延长混凝土的养护时间。冬季施工时要适当延长混凝土保温覆盖时间，并涂刷养护剂养护。
3.3.1.5在混凝土结构中设置合适的收缩缝。
3.3.2塑性收缩裂缝及预防：
3.3.2.1选用干缩值较小早期强度较高的硅酸盐或普通硅酸盐水泥。
3.3.2.2严格控制水灰比，掺入高效减水剂来增加混凝土的坍落度和和易性，减少水泥及水的用量。
3.3.2.3浇筑混凝土之前，将基层和模板浇水均匀湿透，振捣中要密实，竖向变截面处宜分层浇筑。
3.3.2.4及时覆盖塑料薄膜或者潮湿的草垫、麻片等，保持混凝土终凝前表面湿润，或者在混凝土表面喷洒养护剂等进行养护。
3.3.2.5在高温和大风天气要设置遮阳和挡风设施，及时养护。
3.3.3沉陷裂缝及预防：
3.3.3.1对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要的夯实和加固。
3.3.3.2保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。
3.3.3.3防止混凝土浇筑过程中地基被水浸泡。
3.3.3.4模板拆除的时间不能太早，且要注意拆模的先后次序。
3.3.3.5在冻土上搭设模板时要注意采取一定的预防措施。
3.3.4温度裂缝及预防：
3.3.4.1尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉煤灰水泥等。
3.3.4.2减少水泥用量将水泥用量尽量控制在450kg/m3以下。
3.3.4.3降低水灰比，一般混凝土的水灰比控制在0.6以下。
3.3.4.4改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量降低水化热。
3.3.4.5改善混凝土的搅拌加工工艺，在传统的“三冷技术”的基础上采用“二次风冷”新工艺，降低混凝土的浇筑温度。
3.3.4.6在混凝土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热，推迟热峰的出现时间。
3.3.5化学反应引起的裂缝及预防：
3.3.5.1选用碱活性小的砂石骨料。
3.3.5.2选用低碱水泥和低碱或无碱的外加剂。
3.3.5.3选用合适的掺和料抑制碱骨料反应。
5 结语
混凝土箱梁裂缝是桥梁各种病害的最直接的表现，本文综合国内许多关于混凝土箱梁的裂缝资料，详细分析了混凝土箱梁的裂缝成因，并在此基础上提出了预防混凝土箱梁裂缝发生的措施。
通过本文研究可以得到以下几点结论：
混凝土箱梁属于空间受力模式，在结构设计时必须进行详细的空间应力分析，在应力较大的区域应配置相应的受力钢筋；
混凝土箱梁设计理论目前还不完善，故在进行桥梁设计时，应确定合理的板厚；
改善施工工艺与方法可以降低混凝土箱梁裂缝的开展的可能性。
参考文献：
混凝土结构设计论文范文第15篇
Abstract: With the development of urban construction and building technology, large span high-rise building has become one of the main directions of the construction structure development. Therefore, the steel reinforced concrete structure in China has a broad application prospects. The paper introduces the structure of steel reinforced concrete, its advantages and the application situation of this structure in foreign countries.
关键词:活性粉末混凝土;减水剂;硅灰;粉煤灰
Key words: reactive powder concrete; water reducer; silica fume; flyash
中图分类号:TU52 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)30-0057-01
1钢骨混凝土结构特点
钢骨混凝土结构具有强度大、延性好、抗震能力强、防火防腐性能好及便于施工等一系列优点,还可以大大减小构件的断面尺寸,明显增加了房间的使用面积,也使房间中的设备、家具更好布置,因此已越来越广泛地应用于高层及高耸结构、地震区的建(构)筑结构、承受大荷载的结构及大跨度结构中,尤其在地震多发的日本应用十分广泛。
钢骨混凝土中配置的型钢形式总的可分为实腹式型钢与角钢骨架的桁架式配钢两大类。
前者的强度、刚度、延性很高,远比后者优越,可用于大型、中型及很高的建筑中。但是,配角钢骨架比配实腹型钢可更多地节约钢材,其含钢量比钢筋混凝土结构稍大或基本相当,而其强度、刚度、延性则比钢筋混凝土结构仍有较大的提高,所以常在荷载、跨度、高度不是特别大的结构中采用。钢骨混凝土构件可以是梁、柱、板墙等组合构件。
目前实腹式钢骨混凝土结构应用更加广泛。钢骨混凝土结构的优点主要在于:
1.1 承载能力和刚度高,截面面积小钢骨混凝土结构中钢骨、钢筋、混凝土三种材料协同工作。钢骨和混凝土直接承受荷载,由于混凝土增大了构件截面刚度,防止了钢骨的局部屈曲,使钢骨部分的承载力得到了提高;另外,被钢骨围绕的核心混凝土因为钢骨的约束作用,使核心区混凝土的强度得以提高,即钢骨和混凝土二者的材料强度得到了充分的发挥,从而使构件承载力大大提高;由于钢骨混凝土结构不受含钢率限制,其承载力比相同截面的钢筋混凝土结构高出一倍还多。
1.2 抗震性能好与钢筋混凝土结构相比,钢骨混凝土结构尤其是实腹式钢骨混凝土结构由于钢骨架的存在,使得钢骨混凝土结构具有较大的延性和变形能力,显示出良好的抗震性能。
1.3 经济效果好与钢结构相比,钢骨混凝土结构用钢量大幅度减小,在承载相当的情况下,一般可节省钢材50%左右,造价可降低10%～40%;与钢筋混凝土结构相比,可节省60%左右的混凝土,并减小了构件的截面尺寸,增加了使用面积和层高,避免形成肥梁胖柱,减轻地基荷载,降低基础费用,因此具有可观的经济效益。
1.4 施工速度快,工期短钢骨混凝土结构中钢骨架在混凝土未浇注以前已形成钢结构,已具有相当大的承载能力,能够承受构件自重和施工时的活荷载,并可以将模板悬挂在钢结构上,不必为模板设置支柱。在多高层建筑中,不必等待混凝土达到一定强度就可以继续上层施工,加快施工速度,缩短建筑工期。
1.5 耐火性和耐腐蚀性好众所周知,钢结构耐火性和耐腐蚀性较差,但对于钢骨混凝土结构来说,由于外包混凝土的存在,在保证承载力提高的前提下,使构件耐火性和耐腐蚀性较钢结构得到了提高。
2钢骨混凝土结构在国外的研究及应用
钢骨混凝土结构最早出现在欧洲。欧美20世纪初就开始对钢骨混凝土柱进行了研究。对钢骨混凝土梁的研究是从加拿大开始的,相继在英国、美国、日本及前苏联等国家也开始了研究。但对钢骨混凝土构件的性能进行大量试验和研究是从20世纪50年代开始的,很多学者在计算模型、分析方法及简化计算等方面做了大量工作,提出了许多风格各异的适合本国实情的理论和方法,但概括起来不外乎钢结构和混凝土结构及叠加原理三方面的理论。欧美的计算理论基于钢结构的方法,考虑混凝土的作用,在试验基础上将试验曲线进行修正,突出反映在组合柱的计算上。前苏联关于型钢混凝土结构的计算理论是基于钢筋混凝土结构的计算方法,认为型钢与混凝土是完全共同工作的,因此试验证明前苏联计算方法在某些方面偏于不安全。第三种类型是日本建立在叠加理论基础上的方法,认为型钢混凝土结构的承载能力是型钢与钢筋混凝土两者承载能力的叠加。比较证明,日本的计算方法过于偏于安全。
3钢骨混凝土结构在我国的研究及应用
