文献综述报告：
钢筋混凝土建筑结构设计综述
1.引言
本文主要是总体介绍钢筋混凝土在建筑上的应用与设计的过去状况、现状与未来的发展方向以及浅谈结构设计一些原则与方法，文章所描述的结构仅限于钢筋混凝土结构。
自从世界上首次制成钢筋混凝土制品，并用于结构工程，至今略过百年。比起原始人类最早所用的土、木结构，文明史初期出现的砖石、砌体结构，以及工业革命后大量发展的钢结构来说，钢筋混凝土结构是最年轻的结构工程成员。但是，它的性能和制作工艺不断地获得改善和提高，结构形式变化多样，应用范围逐渐扩大。现今，在世界各国，特别在我国，它已经成为结构工程中最为兴旺发达的一族。其广泛应用于建筑工程、桥梁和交通工程、水利和海港工程、地下工程及特种结构等。
2.钢筋混凝土与结构设计
2.1 钢筋混凝土
所谓钢筋混凝土结构是指由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构[1]。其充分利用了混凝土的受压能力与钢筋的受拉性能。
2.2 结构设计
而建筑结构设计就是结合一系列的理论计算方法充分利用钢筋混凝土的力学性能，设计出最优化的结构受力体系，满足人类的日常生活的要求。
结构的设计原则和计算理论，初期是从钢结构移植过来的“弹性分析-允许应力法[1]”，发展为单一安全系数的极限承载力法，以至现在基于概率统计可靠度分析的极限状态设计法。
结构的内力计算，由最简单的古典弹性分析法，发展为考虑塑性变形的极限
平衡法，以至进行结构受力非线性全过程分析。有限元分析方法和计算机技术的结合，为复杂结构的准确分析提供了强力的有效手段，在实际工程中已日益完善。
2.3 新型钢筋混凝土结构的发展
随着现代科学的发展，钢筋混凝土结构已经不仅仅是混凝土加钢筋的组合。越来越多的新型现代钢筋混凝土结构出现并应用在建筑上。如新型钢管混凝土结构，特别是最新采用薄壁钢管混凝土，采用高性能混凝土的钢管混凝土，中空夹层钢管混凝土，该新型结构是将两层钢管同心放置，并在两层钢管之间关注混凝土。这种钢管混凝土具有很好的发展前景，可以减少单位耗钢量，降低结构的综合造价，且结构上钢管混凝土柱刚度大，变形小，稳定性好，在多层住宅及高层或超高层建筑中应用较实惠[5]。
另外，钢与混凝土组合结构也进入工程师结构选型的视野，如钢与混凝土组合梁、钢与混凝土预应力组合梁、钢板与混凝土组合梁、钢桁架与混凝土组合梁、压型钢板混凝土组合梁、外包钢混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢骨混凝土柱等[6]。
预应力混凝土结构自从上世纪20年代进入混凝土结构家族以来，逐渐成长为一项成熟的结构。采用先张拉和后张拉的技术是混凝土结构在承受荷载前给予配置钢筋一个有效预应力与锚固损失和混凝土收缩徐变产生的损失相等]12[。要注意的预应力混凝土技术需要采用高强钢材和高强混凝土材料。因此预应力混凝土在要求裂缝控制等级较高的结构；大跨度或受力很大的构件；对构件刚度和变形控制要求较高的结构构件中优先采用。
2.4 建筑结构设计原则与浅析
建筑结构设计的原则是：适用、安全、经济、美观，同时要便于施工[2]。这五个方面各有所重，又互为矛盾，最优建筑结构设计是这五个方面的最佳结合。
结构设计一般在建筑设计之后。结构设计不能破坏建筑设计，建筑设计不能
超出结构设计的能力范围。结构设计决定建筑设计能否实现，在这个意义上，结构设计显得更为重要。
建筑结构设计可分为整体设计和部件设计两部分。整体设计包括结构体系的选择、柱网的布置、梁的布置、剪力墙的分布、基础的选型等。整体设计一般分主体和基础两部分进行。设计人员根据建筑物的性质、高度、重要程度、当地的抗震设防烈度、风力情况等条件来选择合适的结构体系。选定结构体系后，就要具体决定柱、梁、墙(剪力墙)的分布和尺寸等[2]。
在进行主体结构内力计算后，主体结构底截面的内力就是基础选型和计算的重要依据。进行整体设计后，就要进行部件设计。部件设计是指柱、梁、板、墙(剪力墙)和块体这5部分的内力和配筋计算。梁和柱一般可看作细长杆件，内力情况与计算体系相符合[8]。
单向板可简化为单位宽度的梁来计算，双向板的计算理论也较成熟，异型板的计算较为复杂，应尽量避免。对于单片的剪力墙，一般把它视为薄壁柱]14[作近似计算，有时要考虑翼缘的作用；对于简体结构中的剪力墙则要用空间力学的方法来计算。块体不同于梁、柱、板、墙，它在空间3个方向的尺寸都比较大，难以视作细长杆件或简化为平面体系来计算。如单独基础、柱的承台、深梁都是块体，受力情况很复杂，难以精确分析，所以在计算中往往加大安全系数，以保安全。
手算与计算机算所采用的计算方法、理论、计算模型是有差别的[9]。结构计算的工作量是很大的，采用手算时要在工作量和计算精度之间折中。手算时为减少工作量，受力体系应尽量简化为平面力系，计算中作一些假设，要利用经验值和图表，用计算机进行合理的结构内力计算，需要优秀的结构计算程序。作为结构设计人员应学习计算机所用的计算理论，并要知其所以然。结构设计程序的出现并没有降低对设计人员的要求，相反，它要求设计人员学习更先进的计算理论。目前许多结构计算程序都有一个弊端：即计算过程的屏蔽，使用者只管输入数据和看结果，对计算过程一无所知，不知道计算过程建立的基础及其适用范围，这
是潜在的危险。
一个优秀的结构计算程序应该提供程序所采用的计算理论的详细说明，说明其采用的计算模型、计算假设、适用范围等。另外，应允许使用者干预计算过程，充分发挥设计者的主观能动性和创造力。
另外，在设计中活荷载是需要重点考虑的，例如风荷载和雪荷载都是比较容易过大或者过小的被设置。更重要的是已有建筑物的荷载中，风荷载和雪荷载所产生的效应是巨大的[11]。因此在建筑的荷载设计中，风荷载与雪荷载要考虑周到。
2.5 结构设计的发展方向
今后结构设计的方向应该是：
（1）概念设计将发挥越来越大的作用[7]
概念设计是指正确地解决总体方案、材料使用和细部构造的问题，以达到合理抗震设计的目的。它是根据抗震设计的复杂性、难以精确计算而提出来的一种从宏观上实现合理抗震，避免不必要的繁琐计算，同时为抗震设计创造有利条件，使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况的设计方法。
（2）采用先进的计算理论[10]
空间受力分析，非弹性变形分析，塑性内力分析，由加载到破坏全过程的受力分析，时程分析，最优化设计，方案优化等先进科学的设计方法及理论将得到更广泛的应用。
（3）采用主动设计，使设计更合理、更经济
今后的设计除了提高结构抗力外，还应考虑尽可能地降低作用效应。因为降低作用效应对增加结构安全性，降低造价，节约投资意义重大。
（4）使用具有高强、轻质、环保等特点的新型建材[3]
建造物的自重在结构设计中占有很大的比重，使用轻质、高强的建材，将使建筑结构设计发生革命性的变化。例如在预应力结构中，无粘结预应力筋]13[是
近几年发展起来的预应力筋的新型材料。
（5）钢筋混凝土结构耐久性设计将被更多的考虑
可持续发展在当今世界上日益重要，提高钢筋混凝土结构的耐久性就是建筑的节能，就是对能源的节约和保护，在以后的设计中，耐久性设计将是被更多考虑的一个因素[1]。
（6）结构工程的优化设计
为了减少造价，优化设计能最合理地利用材料的性能，使结构内部各单元得到最好的协调，并具有规范所规定的安全度，可以使土建工程造价降低5％-30％[4]。
结构优化是使设计者能从被动的分析、校核，而进入主动的设计，是结构设计上的一次飞跃。
3.总结
放眼未来，钢筋混凝土结构虽已过百年，但科技是第一生产力，只要科学在进步，钢筋混凝土结构的发展将不会停止，可以说钢筋混凝土结构是一个年轻的结构工程。作为造价较低的结构，在世界上，特别在我国这样一个发展中国家还是具有很广阔的前景。
参考文献
[1] 过镇海、时旭东钢筋混凝土原理和分析 [M] 清华大学出版社
[2] 胡涛建筑结构设计浅析 [J] 山西建筑 2002年第28卷第7期
[3] 冯乃谦高强度混凝土结构 [M] 机械工业出版社
[4] 张炳华、候旭土建结构优化设计 [J] 同济大学出版社
[5] 韩林海、杨有福现代钢管混凝土结构技术 [M] 中国建筑工业出版社
[6] 王连广钢与混凝土组合结构 [M] 科学出版社
[7] 王顺卿谈建筑结构设计中的概念设计 [J] 山西建筑 2006年第32卷第6期