混凝土结构的设计方法

混凝土结构设计方法论文

目前在世界范围内,混凝土作为用途最广、 用量最大的一种的建筑材料,研究混凝土的特点和性能可以更方便的应用混凝土,充分发挥混凝土的优势。 要让混凝土更好地为人类服务与环境协调发展,进一步促进混凝土科技进步, 为不断探索发展途径和技术创新奠定基础,必须掌握混凝土的强度、 工作性、耐强度久性等各方面性能。 目前混凝土技术已进入高科技时代, 品种不断增加, 应用领域不断扩大，结构设计方法也在不断完善。然而规范是结构设计的技术文件，在结构设计方面起着重要的指导作用，反映着一个国家和地区技术和经济发展的水平。技术先进、安全适用、经济合理、经久耐用是制定结构设计规范的基本原则，世界各国均是如此。我国与美国和欧洲相比，有着不同的社会历史背景，所以混凝土结构设计方法和规范的发展也经历了不同的过程。

关键词：混凝土结构；设计方法；规范

Abstract

Now in the Worldwide, The most widely used and the largest amount of a

building material of concrete that the study of the characteristics and

properties can be more convenient application and play advantage .To make

concrete better service to humanity and environmental development and

further promote the progress of science and technology and explore

technology innovation and development foundation. We must grasp the

建筑结构　

分析型钢混凝土结构的性能设计方法　

郑鹏　｛　

上海朗诗规划建筑设计有限公司　

０前言　摘要：随着我国新型城镇化进程的加快，人们生活水平的提高，建筑物所承担的功能也越来越复杂，在这种背景下，大跨度与超　

高层建筑在城市用地日渐紧张的情况下大量出现。在大跨度与超高层建筑中，因为传统混凝土结构局限性，建筑要求往往难以实　

现，而型钢混凝土优异的性能正可以弥补传统混凝土的不足并较好地满足建筑要求。在本文中，笔者结合自身的工作实际，分析了　

型钢混凝土组合结构的性能设计方法。　

关键词：型钢混凝土；性能设计；建筑工程　

型钢混凝土结构是在型钢的四周布置钢筋，然后浇筑的一种混凝土结　

构。当前，在我国城市用地逐渐紧张，城镇化快速推进的背景下，型钢混凝土　

结构得到了广泛的应用。在本文中，笔者结合相关的理论文献与工程实例，从　

型钢混凝土的种类、型钢混凝土结构的性能设计等方面分析了型钢混凝土结　

构的性能设计这一命题。　

１工程实例与型钢混凝土结构的类型　

新乡医学院第一附属医院综合病房楼，位于河南省卫辉市，地上由两个　

２３层、高度为９２．４米的主塔楼和一个高度为１４．１米的独立裙房组成，地下两　

层，总建筑面积约为８７０００　。该病房楼两个主塔楼为框架一剪力墙结构体系，　

抗震设防烈度８。，设计基本地震加速度值为０．２ｇ，设计地震为第一组，ＩＩ类场　

地，设计特征周期为０．３５ｓ。由于是乙类建筑，抗震等级按９度区确定，故框架和　

剪力墙抗震等级均为特一级。　

由于地震烈度及抗震等级较高，结构比较复杂，设计中采用了型钢混凝　

土结构。　

１．１型钢混凝土组合结构的类型　

根据型钢形式的不同，型钢混凝土分为两类，一类是空腹式，一来是实腹　

式。对于实腹式来说，主要使用的是交叉工字钢、槽钢和钢管等形式，而截面　

的形式包括Ｉ、Ｔ和Ｈ等形式；这是一种经济适用、制作比较简短，抗震性能良好　

的型钢混凝土结构形式，在当前的建筑工程中有着广泛的使用。　

空腹式型钢混凝土结构通常采用缀板或者连接槽钢组成，一般包括两种　

混凝土结构的耐久性设计方法

随着国家基础设施工程的推进，混凝土作为建筑材料因其高性能、高耐久性和易于施工的特点得到业内人士青睐而应用普遍。现通过对混凝土结构的耐久性定义下手，从我国混凝土结构现状以及环境现状出发来探讨混凝土结构耐久性，做出合理的设计理念并对其前景加以探讨。

标签： 混凝土结构；耐久性；设计方法

引言：

作为现代建筑技术的重要组成部分，既有建筑物的鉴定、维修和加固改造技术越来越受到国内外的高度重视。混凝土结构因其具有高性能、高耐久性和易于施工的优点，在土木工程中的应用广泛。随着我国经济的发展及大规模的基础设施工程建设的推进，混凝土结构性能不断提高，但其耐久性问题则相应忽视，混凝土结构寿命问题不断出现，我国的很多混凝土结构在使用不到20～30年，就出现了耐久性破坏，有的甚至不到5年就需要大修。在我国经过几十年大规模的基本建设后，既有建筑物的维修、改造和加固技术也已成为工程建设领域特别关注的一个重要课题，需要将其视为一个体系加以研究和探讨。另外，从环境保护、可持续发展以及与国际接轨等角度来看，提高混凝土结构的耐久性同样具有非常重要的意义和迫切性。

一、设计混凝土结构的含义及原则

混凝土的耐久性是指结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。因为与钢筋之间存在着粘结力，所以人们普遍认为混凝土和钢筋的结合使用大大提高了混凝土的抗拉承载力，混凝土是无比坚固，不会自然损毁，强度很高。但是近几年国内外的工程调查表明，混凝土结构的建筑物在修建十几到二十年的时间里，由于混凝土的耐久性不足而非力学性能不够而导致的破坏非常多，并有越来越严重的趋势。由于混凝土的耐久性造成国家大量的经济损失和安全隐患，所以研究混凝土的耐久性显得至关重要。

混凝土结构耐久性的具体要求是在设计使用的年限内，不需要大范围的维护即能保证混凝土结构的正常使用，在最少投入的情况下提高混凝土的使用寿命。因此，设计过程中要注意以下几点原则：首先，混凝土结构必须要对使用环境。使用年限等内容进行明确规范，这也是保证提高混凝土结构耐久性的前提条件。为了提高混凝土的密实性，在控制水灰比、强度等级、厚度等都要有所重视，这样也就加少了混凝土因为外界物质的侵蚀而发生变质。其次，混凝土的水泥使用量要适当的减少，由于水泥使用过量会导致混凝土在水热过程中产生裂缝，这样就会减少混凝土的使用寿命。同时，保护层的厚度也要适当的减少，否则也容易发生裂缝现象。

中国混凝土结构设计方法

中国建筑科学研究院建筑结构研究所《钢筋混凝土结构设计规范》管理组组织全国有关高等院校、科研、设计、施工单位，针对当时规范存在的问题和工程建设中存在的带有普遍意义的新技术、新材料、新结构问题，有计划地开展了三批钢筋混凝土结构设计规范课题的研究。对研究成果进行了分级鉴定和审议，出版了《钢筋混凝土结构研究报告选集》，一些研究成果同时发表在国内的相关刊物上。通过这三批课题的研究，获得了大量的试验数据和理论成果，为规范的修订提供了依据。《混凝土结构设计规范》（GBJ10一89）于1989年颁布。修订主要体现在如下几个方面：

1.结构可靠度设计体系

美国、加拿大、英国、德国、澳大利亚等国家在这方面做了很多工作，经过大量的荷载调查、材料性能实测和理论研究，我国于1984年颁布了《建筑结构设计统一标准》（GBJ68—84）。所以，修订组在《统一标准》规定的分项系数设计表达式的基础上，在荷载分项系数、荷载组合系数已由《建筑结构荷载规范》规定的前提下，根据《统一标准》对各类构件可靠指标的要求，首先对轴心受拉构件进行可靠度分析，确定钢材强度分项系数，然后对轴心受压构件按已知作可靠度分析，再确定混凝土强度分项系数。最后，在钢材强度分项系数和混凝土强度分项系数都确定的情况下，分析计算公式的不定性，确定构件承载力计算公式中的系数，从而建立了GBJ10一89规范的可靠度设计体系。

2.正截面承载力计算

TJ10一74规范的受弯和受压（包括大小偏心受压）承载力计算公式基本是根据对试验结果的分析建立的。对于复杂的情况（如腹部配筋、双向受弯、双向受压及任意截面），则不能外推。GBJ10一89规范通过引入平截面假定，并给出理想化的钢筋和混凝土的应力一应变曲线，对常遇的截面形状和配筋形式给出了简化的实用计算公式，给出了按平截面假定确定的受弯构件超筋界限和大、小偏心受压界限条件。引入平截面假定使钢筋混凝土构件正截面承载力的计算建立在科学的体系之上。