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结构工程中混凝土结构的加固优化设计摘要：混凝土建筑装饰材料在我国建筑工程建设过程中起着非常重要的作用。
优质混凝土建筑装饰材料的施工对提高我国建筑工程的质量有很大的帮助。
然而，我国建筑行业的建筑企业在混凝土的应用中仍存在许多问题，经常发生混凝土裂缝。
鉴于此，本文分析了结构中混凝土结构的加固设计方案。
关键词：结构；混凝土结构；加固设计方案1 混凝土结构在结构中存在不足1.1 漏筋难题混凝土漏筋是当代建筑工程混凝土施工中常见的施工产品质量问题，也会导致建筑钢筋暴露在混凝土外，导致建筑钢筋内部结构裂缝，降低混凝土钢筋结构的荷载强度，从而提高所有建筑工程的质量。
混凝土施工人员在施工中实际操作标准有效，导致施工钢筋、混凝土锻造环节未能很好地封闭包装梁主筋，混凝土表面钢筋保护层机械设备不能严格执行合理施工设置的设计标准，也会导致混凝土裂缝问题。
此外，混凝土施工人员在混凝土浇筑阶段的关键施工技术不科学、不规范，导致放置过远或过高，也会导致混凝土施工漏筋。
1.2 裂缝难题在建筑工程混凝土施工中，裂缝问题是一个常见的施工问题。
当建筑工程出现裂缝问题时，混凝土的结构和特性会发生不良变化，或多或少会损害建筑工程的施工质量。
建设工程施工中的裂缝问题与施工人员施工技术的应用标准密切相关。
例如，在混凝土浇筑施工过程中，如果环境因素温度明显低于内部结构温度，则会导致温度应力的诞生，促进混凝土内部结构也会产生大小裂缝。
然而，如果在混凝土凝固过程中，受外部自然环境温度的危害也会导致其内部结构的热膨胀和冷收缩，然后形成干收缩，导致混凝土出现更严重的裂缝问题。
2 混凝土结构在结构中出现问题的原因2.1 混凝土原材料质量问题混凝土原材料的质量会影响工程的施工质量。
混凝土将与砾石、混凝土、水、减水剂等混合。
如果材料类型或文字不当，可能会导致混合物的结构裂变问题。
混凝土结构应考虑当地环境和温差，选择水泥品种，以减少裂缝问题的发生。
2.2 建筑钢筋耐腐蚀性差目前，从国内建筑主体结构的角度来看，建筑钢筋主要用于固化土结构，钢筋材料本身耐腐蚀性较弱，加上施工过程中遇到的实际情况，如果不及时选择合适的添加剂，腐蚀问题将变得更加严重。
探讨高层建筑混凝土结构的优化设计摘要：随着城市化进程的加快，有限的土地资源导致大量高层建筑工程的崛起。
而在高层建筑工程项目中，结构的设计是确保工程质量的关键。
因而本文主要就高层建筑混凝土结构的设计提出了相关优化措施，为高层建筑工程质量奠定坚实的基础。
关键词：高层建筑；混凝土结构；优化设计中图分类号：tu972 文献标识码：a对高层建筑混凝土结构优化设计不仅是提高高层建筑工程质量的重要举措，也是提高企业核心竞争力的必经之路。
那么作为新时期背景下的建筑结构设计人员，在实际工作中应如何确保设计的优越性呢？一、高层建筑混凝土结构设计需要考虑的相关因素浅析安全始终是一切建筑工程建设的根本前提，尤其是高层建筑更是如此。
而对高层建筑混凝土结构进行优化设计就是提高高层建筑工程安全性的重要举措。
因而对高层建筑混凝土结构进行优化具有十分重要的意义。
但在优化设计之前，笔者认为还应考虑以下相关因素，才能更好的确保设计的优越性，达到优化设计的目的[1]。
（一）充分考虑侧向力因素所谓侧向力，就是建成之后的建筑物需要承受的各种外力，如垂直荷载、地震力、风力等外力。
尤其是高层建筑需要承受的侧向力，会随着层数的增加而增大，而且侧向力对高层建筑结构的变形、工程造价以及结构内力等有着重要的影响，因而在高层建筑混凝土结构优化设计时必须考虑侧向力因素。
（二）充分考虑刚度因素从胡克定律分析，相同材料刚度的大小主要取决于剪切模量，建筑塑性刚度取决于建筑的形状、构制。
因而在高层建筑工程项目施工过程中，其高度是导致一切风险因素形成的原因，在包括侧向力因素的同时还包括侧向位移，同样随着层数的增加而增大，若水平力作用在高层建筑上，就应确保其侧向位移始终保持在一定的范围以内，而这就需要高层建筑具有充足的强度，并严格控制自振周期始终处于最佳范围之内。
因而在高层建筑混凝土结构优化设计时必须考虑刚度因素，确保建筑具有合理的刚度。
（三）充分考虑延性因素当不同高度的建筑同时遭受侧向力的作用时，高度越高的建筑越容易变形，而究其根源就是其柔性较大，抗变形能力差。
文章编号:100926825(2007)0820098202钢筋混凝土结构优化设计收稿日期6226作者简介高新艳(82),女,太原理工大学硕士研究生,山西太原 3杜秀丽(682),女,太原理工大学硕士研究生,山西太原 3高新艳 杜秀丽摘 要:同时考虑结构的造价最低和塑性最好两个优化目标,简便地处理了结构位移延性和构件曲率延性之间的关系,并对地震力的计算过程进行了分析,按照现行的规范建立了数学模型,并通过4层框架结构的算例验证了该结构的优化设计方法,以提高经济效益。
关键词:钢筋混凝土结构,多目标优化,延性中图分类号:TU375.01文献标识码:A 文中突破了以往先给定结构截面尺寸后进行结构分析和计算的方法,将延性引入结构优化设计中来,目标函数同时考虑造价和延性两个指标,兼顾经济性、安全性和实用性。
1 结构的内力重分布和延性设计延性结构容许构件的某些截面有一定的转动能力,形成塑性铰,产生塑性内力重分布。
通过塑性铰区域的变形,能有效的吸收和耗散地震能量,有利于抗震。
采用梁型侧移机构,塑性铰首先出现在梁中,当部分以至全部梁端出现塑性铰时结构仍能继续承受外荷载,当全部梁端及柱子的底部均出现塑性铰时结构才破坏。
超静定结构内力重分布的计算方法采用弯矩调幅法,文中按规范采用弯矩调幅系数取0.8。
2 地震力的计算采用振型分解反应谱法计算地震力,应用振型分解和振型正交性的原理将质点体系的运动微分方程组进行解耦,分别求出每一振型的地震作用和相应的作用效应,然后再用平方和开方的方法将各振型的作用效应进行组合以获得总作用效应。
N 个自由度体系在地震作用下的平衡微分方程为:[M ]{¨X }+[C]{�X }+[K ]{X}=-[M ]{1}¨X 0(t )。
其中,[M ],[C],[K]分别为体系的质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵。
振型对质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的正交性表示为:{X}Tj [M ]{X}k =0 (j ≠k );{X}Tj [K]{X}k =0 (j ≠k );{X}T j [C]{X}k =0 (j ≠k )。
建筑规划与设计2012．07高层建筑混凝土结构优化设计的探讨邵永玻福建省建筑设计研究院摘要：社会在发展，时代在进步，在一座座迅速崛起的城市中，增多的不仅是一幢幢的高层建筑，更是人们对高层建筑的研究，特别是对高层建筑中混凝土结构的研究，对于混凝土结构的设计优化，更是越来越受到人们的关注。
笔者在此对高层建筑中各种混凝土结构的发展以及高层建筑的结构设计特点进行分析和探讨，并据分析和探讨提出了高层建筑中有关混凝土结构优化设计的一些方案。
关键词：高层建筑混凝土结构；侧向力；优化设计；对策近些年来，随着我国社会的不断发展，人们生活水平的不断提高，人们对自己所居住的建筑要求也越来越高，建造的各类高层建筑层出不穷给城市建设带来了新的面貌，日益复杂的使用功能和多样化的建筑特征给高层建筑结构的设计者带来了非常严峻的挑战。
在此笔者结合多年的实践经验，对高层建筑混凝土结构设计如何优化进行分析和探讨，现总结如下。
1高层建筑混凝土结构在高层建筑业的发展中，高层建筑混凝土结构主要分为以下几种：①钢筋混凝土结构；②组合结构；③新型结构；④智能建筑结构。
1．1钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构是最早的高层建筑结构，该结构主要由钢筋和混凝土构成，以用钢筋混凝土建造的，包括薄壳结构、大模板现浇结构和使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构作为主要承重要件。
此结构的整体性较能好，且具有耐高温、位移小、维护方便、成本低和刚度大等特点，钢筋混凝土结构的一系列特点，都是钢结构所望尘莫及的。
随着我国混凝土增强材料技术的不断发展，钢管混凝土、钢混凝土和高强混凝土等方面技术的不断成熟。
钢筋混凝土结构已经成为我国大多数高层建筑所采用的结构体系，是目前我国应用最广泛的也是大多数设计者最熟悉的建筑结构型式。
1．2组合结构组合结构主要有钢筋混凝土组合结构和组合切体结构两种类型，其中组合切体结构是一个组合砖砌体构件，主要由砖砌体和钢筋混凝土面层组成，在轴向力偏心距超过0．7y （y 指由截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离），或e 较大，无筋砌体承载力不足，截面尺寸受到限制时比较适用。
第１２期（总第140期）建筑与装修■在传统的钢筋混凝土结构建筑的设计中，设计师往往按照设计要求和自身工作经验并参考类似工程设计来创造自己的设计方案。
这些设计往往是可行的，但不是最优的，更多考虑了建筑结构的可靠性，反而忽略了建筑结构的经济性。
设计出的建筑结构是保守的，偏于安全的，但这样导致了人类赖以生存的资源产生巨大浪费，同时在这些建筑材料的生产过程中又会产生大量污染，直接破坏了生态平衡。
随着市场经济的不断发展，人们生活水平的不断提高和对能源大量消耗的关注，使人们对建筑提出了更高的要求，不仅要满足人们的舒适性，更要求节能和环保，这就需要建筑结构的优化设计。
文章主要以某钢筋混凝土框架剪力墙结构为例，在对该建筑进行优化设计的基础上，总结出钢筋混凝土框架－剪力墙结构优化设计相关要点，可为相关工作者提供参考。
1钢筋混凝土结构优化设计应用分析1.1工程概况某钢筋混凝土框架－剪力墙结构建筑由四层裙楼和Ａ、Ｂ两栋高层建筑组成，Ａ楼高７５．３ｍ，为１９层，Ｂ楼高９５．３ｍ，为２９层。
地下两层为停车库和设备用房。
总建筑面积约５．４万ｍ２，房屋平面布置为不规则形状。
1.2结构设计要求本工程采用钢筋混凝土框架－剪力墙结构，建筑结构的安全等级为二级。
地震基本烈度为７度（０．１ｇ，第二组，特征周期０．４ｓ），抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为７度（０．１ｇ，第二组）。
地基基础设计等级为乙级。
上部结构和负一层的框架抗震等级为二级，剪力墙为二级结构，负二层的框架抗震等级为三级。
基本风压：Ｗｏ＝０．３５ｋＮ／ｍ２，地面粗糙度为Ｂ类。
1.3设计优化的原则在满足结构设计现行规范和相关规定的前提下，通过大量计算和经验分析进行优化，遵循以下原则：保证结构的安全性和正常使用；保证结构具有合理的刚度，特殊部位应有局部加强；可以减小的结构构件，应进行有效的核减。
1.4结构优化设计高层框架剪力墙结构体系中，主要是水平荷载作用下，框架和剪力墙内力分配设计，其中剪力墙的设计位置和数量就是关键。
１．４．１钢筋混凝土框架结构的优化设计在结构整体内力分析完成后，根据梁柱各构件的控制内力进行截面的优化设计，确定满足荷载效应水平要求的各结构构件的几何特征的配筋量的优化结果，由此导致原结构的几何特征和荷载特征的变化，优化结构在现荷载作用下内力分布特征发生变化，各控制截面的控制内力也发生相应变化，据此进行下一步的优化设计。
因此，结构优化就是一个不断迭代、渐进的寻优过程。
１．４．２结构最优设防的选择在预测地震烈度概率分析的基础下，使用专业地震安全评价报告的数据，采用模糊综合评定分析法计算结构的模糊延性向量和模糊抗震强度，损失等级概率和震害损失的概率预估期望值，在满足最大投资期望和最大损失约束条件下，求出最优地震设防烈度值。
１．４．３框架与剪力墙协同工作，承载力、刚度、延性能力的最佳匹配设计剪力墙结构的设计主要是结构刚度和结构延性的最佳组合。
结构刚度对结构的主要影响为结构的自振周期和侧向位移，结构延性对结构的影响主要为保持承载力能力的前提下的变形能力，因此可以采用结构整体的侧向位移量来协调结构的刚度和延性，按规范对层间位移量和顶点钢筋混凝土结构优化设计探究陈朝华（福州大学土木建筑设计研究院，福建福州３５０００１）摘要随着人民生活水平的提出，以及建筑业竞争的加剧，使建筑结构优化设计越来越受到重视。
文章结合实际工作经验，以某钢筋混凝土框架－剪力墙结构建筑为例，阐述在工程实践中如何进行钢筋混凝土结构建筑优化设计，并总结归纳出钢筋混凝土框架剪力墙结构建筑优化设计要点。
关键词钢筋混凝土建筑；结构；优化设计2012年位移总侧移的限值来控制结构的刚度和延性设计。
１．４．４框架－剪力墙结构的优化设计框架结构优化设计的原则就是结构优化的原则，通过一次性完成的结构件，逐步优化各个构件，以达到结构受力合理，节约投资的目的。
１．４．５基础优化设计（１）主楼和裙楼的基础分别设计，即依据地勘资料，主楼采用筏板基础，裙楼采用独立基础，基础底板或桩基承台要按照经验和计算结果设置，不得随意增加厚度或加大钢筋。
例如在地下室基础的初步设计工作中，原初步设计地下室基础拟全部采用筏板基础，经审核计算后，提出纯地下室基础部分采用独立基础加抗浮底板及抗浮锚杆的做法能做到节约钢筋、混凝土。
同时保证结构安全，施工简便，能达到更加节省工程成本目的。
因此对纯地下室基础采用独立基础加抗浮锚杆、底板方式设计施工图（图１）。
（２）对地下室有防水要求的基础底板，裂缝宽度可控制为０．２ｍｍ；地下室顶板及外墙，要求荷载取值准确、有些荷载可根据实际情况选用，不得累加。
（３）作为塔楼的嵌固端，地下室的顶板不宜太薄，在覆土不太厚的情况下，采用十字梁较好，在覆土较厚时，采用井字梁较宜。
（４）依据地质勘察报告，基础持力层为中密卵石层，Ａ、Ｂ栋塔楼采用筏板基础，裙楼基础采用独立柱基础加抗水底板，裙楼和纯地下室部分采用抗浮锚杆。
１．４．６强化“强柱弱梁、强剪弱弯”设计理念框架结构的柱、剪力墙设计要引起重视，要加强设计；而梁和板的配筋不宜调大，梁的设计变量主要是截面高、宽及纵向受拉钢筋的截面积和架立钢筋的截面积，优化设计主要针对以上设计变量进行优化，因此梁的截面尽量按正常值取定，少做宽扁梁，配筋率也应控制在１．５％左右，次梁的箍筋宜分为加密区和非加密区。
１．４．７楼板优化设计考虑到楼板要预埋管道的要求，楼板较薄时施工容易造成裂缝，因此楼板设计时采用弹性假定，不采用塑性假定设计，计算楼板厚度、配筋的折减等，精心配筋。
最小配筋率取０．２和０．４５ｆｔ／ｆｙ中较大值相同板厚时混凝土强度等级低、钢筋强度大时，最小配筋率低，故优先采用三级筋；板中抗裂钢筋（分布筋）最小配筋率为０．１％，当１２０ｍｍ厚板时，可用Ф６＠１５０；尽量不用大跨厚板。
1.5优化设计效果高层建筑的结构优化是一个亟待解决和非常复杂的工程难题，结构优化带来的经济效益也是巨大的，因此研究和开发应用钢筋混凝土结构优化技术对节约工程投资具有重大意义。
为验证设计优化的有效性，分析结构设计的初步方案，采用工程所在地的市场价格。
本工程的最终优化的结果为：节约钢筋６５ｔ，节约资金约３２万元。
2钢筋混凝土结构优化设计要点总结分析本文通过对某框架－剪力墙建筑结构优化设计分析，给相关工程设计提供了借鉴，除了工程实践中所分析优化设计方法外，笔者还得出了以下几点关于框架－剪力墙结构优化设计要点：（１）分散：剪力墙的布置应考虑地震力分散作用于刚度大致相等的多片剪力墙上。
因为如果地震力集中作用到一两片刚度很大的剪力墙上，会造成墙体内力很大，截面设计困难，且主要受力剪力墙一旦破坏后，其余较弱剪力墙和框架很难额外负担起该剪力墙传来的很大地震力，以致出现破坏。
（２）均匀：同方向的各片剪力墙应比较均匀地布置在建筑平面的各个区段，而不是集中于某一区段内，以防止因楼盖过大的水平变形导致地震力在各框架间的不均匀分配。
（３）周边：剪力墙尽可能沿结构平面的周边布置，以获得结构抗力的最大水平力臂，充分提高整个结构的抗扭转能力。
（４）对称：剪力墙应尽量做到对称布置，如果在平面上难于做到对称布置时，可通过调整剪力墙的长度和厚度，使结构的抗推刚度中心尽量与质量中心相接近，缩小偏心距，以减弱地震时结构的扭转振动。
（５）在一个独立结构单元内，同一方向的各片剪力墙不宜是单肢墙，应多设置一些双肢墙或多肢墙，单个剪力墙构件宜设计成周边有梁柱（或暗梁柱）的带边框剪力墙，图1独立柱基础剖面■建筑与装修第１２期（总第140期）纵横向剪力墙宜连在一起形成Ｌ形，Ｔ形，［形，十字形等。
以避免同方向所有剪力墙同时在底部屈服而形成不稳定的侧移机构。
（６）一般情况下，剪力墙布置在竖向荷载较大处，平面形状变化处或楼盖水平刚度剧变处、楼梯间、电梯及管道并。
纵向剪力墙不宜设置在独立结构单元的两端，以免纵向框架梁和楼板因受到变形约束的区段过长而产生较大的收缩和温度应力。
（７）剪力墙的门窗洞宣上下对齐，形成明确的墙肢和连梁，不宜采用错洞墙。
剪力墙的布置对结构抗侧刚度有很大影响，剪力墙缘高度不连续，将造成结构刚度突变，故尽量不设转角窗；无法避免时，应在转角处采取增大墙厚、板厚及设暗梁等加强措施，以保证相邻楼层刚度的减弱不宜大于３０％。
（８）剪力墙宜设置在墙面不需要开大洞的位置（保证足够的刚度）：剪力墙之间无大洞口的楼、屋盖的长宽比不宜大于３。
如超过时，应计入楼盖平面内变形的影响。
（９）剪力墙的特点是平面内刚度和承载能力较大，而平面外刚度和承载能力相对很小。
因而应尽量避免剪力墙平面外的弯距。
楼面梁不宜单侧垂直搁置于一字形剪力墙上，当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应按规范要求采取措施。
（１０）结构平面应布置一些短肢剪力墙，形成短肢剪力墙与一般剪力墙共同抵抗水平力的剪力墙体系。
（１１）轴压比也是剪力墙设计的一个重要参考指标，当其太小时说明没有充分发挥材料的力学性能，应减少布置一些剪力墙。
（１２）一个刚度较小的结构所承担的楼层剪力与弯矩也较小。
3结语文章从钢筋混凝土结构优化设计应用出发，总结出了钢筋混凝土框架－剪力墙结构建筑优化设计方法，具有一定的实际意义，也符合目前建筑结构设计发展需要。
除了笔者所述以上要点外，钢筋混凝土结构优化还需以先进设计理念为指导，借助先进的建筑结构设计软件，融入科学的结构设计优化流程，从整体上提高钢筋混凝土结构建筑优化设计水平。
参考文献［１］张民．钢筋混凝土框架－剪力墙结构设计的优化研究．上海：同济大学土木工程学院，２００８．［２］张炳华，侯起．土建结构优化设计［Ｍ］．上海：同济大学出版社，１９９８．［３］朱杰江，王振波．Ｒ．Ｃ．框架实用优化设计［Ｊ］．工业建筑，２００２，（２）．作者简介：陈朝华（１９７８－０６），男，汉族，福建福清人，大学本科，工程师。
建筑与装修■。
