混凝土结构设计总结范文第1篇

关键词：钢骨混凝土结构；高层建筑

0引言

钢骨混凝土结构是指在钢筋混凝土结构的基础上加入钢骨，使两者形成整体而充分发挥各自优势、达到共同工作的组合结构。这种结构在日本称为钢骨钢筋混凝土结构（Steel Reinforced Concrete Structure，简称SRC）[1-2]，在英、美等西方国家称之为混凝土包钢结构（SteelEncasedConcreteStructure）[3-4]，我国过去一直将其称为劲性钢筋混凝土结构。

在钢骨混凝土结构中，钢骨与外包钢筋混凝土形成整体，共同承担荷载的作用，可以充分利用各自优点，其受力性能优于这两种结果的简单叠加。这种结构优点有：（1）配置钢骨使构件的承载力大为提高，尤其是配置实腹式钢骨柱的抗剪承载力有很大提高，有利于减小构件截面尺寸和结构抗震；（2）具有更大的刚度和阻尼，有利于控制结构的变形；（3）外包混凝土提高了结构的耐久性和耐火性。

1钢骨混凝土结构的发展

钢骨混凝土的研究始于20世纪的欧美。1904年在英国，为满足钢结构的防火要求，在钢柱表面包裹一层混凝土，形成包钢结构，是SRC柱的雏形。1908年Burr完成了空腹式钢骨混凝土柱的试验，发现型钢在外包了混凝土后强度和刚度大大提高。

从1960年起，英国开始改进组合柱设计方法的研究，以此为基础形成了英国规范B55400：part5（1979）。1981年德国制定了SRC柱设计草案，1984年形成正式版本。1985年英、德、法、荷四国共同制定了欧洲组合结构设计规范Eurocodes，此规范假定型钢与混凝土完全交互作用，构成截面仅有一个对称轴，将型钢和混凝土均按照矩形应力块理论考虑，采用极限强度设计方法进行设计。

1979年美国由SSLC提出了基于纯型钢的允许应力设计方法；1989年的美国混凝土规范ACI-318中将型钢视为等值的钢筋，然后再以钢筋混凝土结构的设计方法进行SRC构件的设计；1993年，钢结构设计规范AISC-LRFD则采用了极限强度的设计方法来设计SRC结构，将钢筋混凝土部分转换成等值型钢，按照钢结构的设计方法进行设计；1994年NEHRP建筑业抗震设计规则的建议草案中设置了专章讨论组合结构的设计，综合了ACI与AISC-LRFD设计方法，并增加了组合结构的设计内容。

前苏联于1949年建筑科学技术研究所编制了《多层房屋劲性钢筋混凝土暂行设计技术条件》（BTY-03-49），1951年苏联电力工业部出版了《劲性钢筋混凝土设计规范》，1978年制定并颁布了《劲性钢筋混凝土结构设计指南》。

日本由于客观条件原因在建筑中多采用抗震性能较好的钢骨混凝土结构形式。早在1905年，白石直野设计的和田东京仓库的柱就采用了钢骨混凝土柱。1921年东京建成了高30m的日本兴业银行，就是日本典型的全钢骨混凝土结构，在1923年的东京大地震中表现出良好的抗震性能。从此钢骨混凝土结构被大量采用，1951年开始对SRC结构进行系统研究，1958年制定了《钢骨混凝土结构设计标准》。日本标准以“强度叠加法”作为理论基础，没有考虑钢骨与混凝土之间的相互作用，设计偏于保守。

我国在上世纪80年代以后，冶金部建筑研究总院率先进行了钢骨混凝土轴压短柱、偏压短柱、偏压长柱和钢骨混凝土梁的试验研究。另外，中国建筑科学研究院、清华大学、同济大学、东南大学、西南交通大学等单位先后对各种形式的钢骨混凝土构件进行了试验研究。在这些研究成果的基础上，1997年11月冶金工业部建筑研究总院负责编制了《钢骨混凝土结构设计规程》（YB9082-97）。

2钢骨混凝土的工程应用

钢骨混凝土结构具有良好的力学性能，早就得到了广大结构工程师的重视，特别是在一些多震的发达国家和地区。

美国：休斯顿得克斯商业中心大厦，79层，305m高，均采用钢骨混凝土外框架一钢骨混凝土内筒结构；休斯顿海湾大楼，52层，221m高，采用钢骨混凝土柱一钢梁框架结构。

其它地区：香港中银大厦，72层，363m高，下部为钢骨混凝土结构，上部为钢结构；悉尼恺特斯中心，198m高，采用钢筋混凝土内筒、型钢混凝土刚性悬挂内部楼层、型钢混凝土外柱结构；新加坡财政部大楼，55层，242m高，型钢混凝土核心筒结构。

前苏联在二战后的厂房及桥梁设计中采用大量此结构，并出版了“设计指南”。

日本在经历几次大地震后，钢骨混凝土结构经受了考验，更加促进了钢骨混凝土结构在日本的研究和发展。1981-1985年之间日本所建造的六层以上的建筑，钢骨混凝土结构的占了45.2%，占总面积的62.8%，其中10-15层的高层建筑中，钢骨混凝土结构占了90%。

我国从50年代开始主要在工业厂房方面应用钢骨混凝土结构。20世纪80年代以来，我国在北京、上海等地相继建了一批该种结构的高层建筑。如北京香格里拉饭店，地上24层，地下2层，高82.7米，为钢骨混凝土和钢筋混凝土混和结构一钢骨混凝土框架、钢筋混凝土核心筒，底层外柱尺寸为800mm*1000mm，内柱为800mm*800mm；上海瑞金大厦，地上27层，地下1层，总高度107米，1到9层为钢骨混凝土和钢筋混凝土混和结构，9层以上为钢柱一钢筋混凝土内筒结构；北京的国际贸易中心大厦、上海的金茂大厦、深圳的鸿昌大厦等都部分或者全部采用了型钢混凝土结构。随着我国多、高层建筑的迅速发展，钢骨混凝土在我国的应用将越来越广泛。

3结语

随着我国现代化建设的发展，高层、超高层建筑迅速发展，钢骨混凝土结构的应用越来越广泛。目前，国内外对钢骨混凝土结构有诸多方面的研究，也取得了许多科研成果。但在一些设计和计算方法上仍略显落后，应适时引进一些先进的结构设计理念，进一步完善钢骨混凝土结构设计理论，为钢骨混凝土在工程上推广应用提供科学依据。

参考文献

[1]日本建筑学会.钢骨钢筋混凝土结构设计标准及解说.冯乃谦，叶列平等译.北京：能源出版社.

[2]Architectural Institute of Japan. AIJ Standards for Structural Calculation of Steel Reinforced Concrete Structures （1987）.1991

混凝土结构设计总结范文第2篇

关键词：补偿收缩混凝土；超长混凝土结构；无缝施工

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.088

1 引言

通过建筑学者的研究和工程师对大量混凝土工程的工程实践，结合混凝土结构的材料性能，在钢筋混凝土结构中，裂缝问题是不可避免的。而混凝土结构构件中出现的裂缝在一定的范围内也是可以接受的，只要采取有效的措施来控制裂缝的的危害。钢筋混凝土规范也明确规定[1]：在不同环境条件下，允许钢筋混凝土结构存在一定宽度的裂缝。引起钢筋混凝土结构出现裂缝的原因很复杂，是由设计、施工、材料、环境及管理等众多因素相互影响的综合性问题，控制裂缝的产生要采取综合的办法，从设计方面、材料方面、施工方面的措施等综合研究，相互配合，从而采取有效的措施来控制裂缝的产生，使钢筋混凝土结构在使用过程中尽可能的不出现裂缝，或裂缝的数量和宽度在规范允许的范围内，避免有害裂缝的产生，确保工程质量。

随着城镇化建设的加速，超长混凝土结构在现代工程建设中的应用越来越广泛，平面尺寸超长，宽度超宽，面积超大的建筑迅速出现，特别是一些大城市随着交通问题和停车问题的日趋严重，地铁的建设和地下停车场的建设逐渐增多，超长混凝土地下结构对裂缝的控制更加严格。超长混凝土结构为了防止裂缝的产生，更好的适用于地下建筑，一般采取不设缝或少设缝的无缝施工技术措施。在超长混凝土结构应用方面我国已经有大量的工程实践案例，中国建筑材料科学研究院发明的《超长钢筋混凝土结构无缝设计与施工方法》（专利号931171126）提出了用补偿收缩混凝土代替后浇带的无缝施工技术。

用补偿收缩混凝土代替后浇带的无缝施工技术设计思路是“抗放兼施，以抗为主”，通过补偿收缩混凝土中的膨胀剂产生的膨胀作用，使得混凝土受到钢筋和邻位外界的约束，产生一定的预压应力，该预应力可以抵消由于混凝土收缩产生的拉应力，防止混凝土构件产生裂缝。“无缝”只是相对的，是指结构的少缝或无缝，如钢筋混凝土构件设置的后浇带。

2 补偿收缩混凝土膨胀加强带

通过对超长钢筋混凝土结构无缝施工技术的研究我们发现在众多超长混凝土结构施工方式中采取无缝施工技术是最为广泛的一种方法，无缝施工技术采取的是用掺加适量膨胀剂的混凝土膨胀加强带代替后浇带，来达到预防混凝土开裂的目的。膨胀加强带是指通过在钢筋混凝土结构预设的后浇带部位浇筑由膨胀剂或膨胀水泥拌制的补偿收缩混凝土，来达到延长构件连续浇筑长度，防止混凝土构件出现裂缝。通过国内外学者的大量研究和试验，补偿收缩混凝土能够避免或者大大减少混凝土构件的开裂，并具有良好抗渗性能的特点。掺加在补偿收缩混凝土中的混凝土膨胀剂是在膨胀水泥的基础上发展而来的一种混凝土外加剂，在施工现场中直接掺加在硅酸盐水泥中即可拌制成膨胀混凝土。补偿收缩混凝土在膨胀加强带中的使用重点要注意其膨胀剂的掺量和限制膨胀率，在实践工程中，超长混凝土结构设计人员和施工人员通过大量试验并结合具体工程来配制补偿收缩混凝土。

2.1 混凝土膨胀剂

混凝土膨胀剂在超长混凝土结构中的使用起到了至关重要的作用，混凝土膨胀剂的类型较多，我国使用比较广泛。混凝土膨胀剂按化学成分可以分为五类：氧化钙类、硫铝酸钙类、硫铝酸钙-氧化钙类、氧化镁类、氧化铁类。国内外绝大多数生产硫铝酸钙类膨胀剂，它以8%～12%掺入水泥中（等量取代水泥），形成钙矾石（C3A・3CaSO4・32H2O）膨胀结晶。我国主要生产和使用的也是硫铝酸钙类膨胀剂。该膨胀剂在掺加过程中它等量取代水泥进行混凝土的搅拌，一般情况下的掺量以8%～12%掺入水泥中，形成钙矾石膨胀结晶。通过与水泥其他成分反应，而生产钙矾石晶体，钙矾石的最大特点是会产生体积膨胀。该膨胀会全部抵消或部分抵消混凝土硬化过程中的收缩，同时混凝土膨胀受到钢筋的约束，对钢筋产生拉应力，在混凝土中产生压应力，相当于预应力混凝土的特性，可以很好的防止钢筋混凝土构件的开裂。

将膨胀剂按内掺法（替代等量胶凝材料）掺入混凝土或水泥砂浆中，由膨胀能建立起的预压应力可大致抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩拉应力，使混凝土趋于致密及不裂或少裂，达到防渗漏目的。

2.2 补偿收缩混凝土

补偿收缩混凝土是指在施工现场掺加了各种膨胀剂拌制的混凝土，通过在混凝土水化过程中膨胀剂发生膨胀来抵抗混凝土的收缩，达到防止混凝土开裂的目的。用来补偿混凝土的收缩而拌制的补偿收缩混凝土的自应力值较小，其自应力值大小一般有两种情况：一用于补偿因混凝土收缩产生的拉应力时，为0.2～0.7MPa；二用于后浇带、膨胀加强带和接缝工程的填充时，为0.5～1.0MPa。在这两种情况下使用的补偿收缩混凝土混凝土，由于自应力很小，故在结构设计中一般不考虑自应力的影响。为了使得补偿收缩混凝土发挥补偿收缩的性能，在膨胀剂的选择上和膨胀剂的掺加量上要根据工程结构特点和膨胀剂的相应标准规范来综合考虑，同时也要根据具体工程来确定混凝土的限制膨胀率，确保补偿收缩混凝土的补偿收缩性能，保证工程质量。

补偿收缩混凝土对于提高能混凝土构件的防水抗渗性能，应用非常广泛，一般情况下宜用于混凝土结构自防水工程，混凝土结构接缝的填充，采取连续施工的超长混凝土结构，和易产生裂缝的大体积混凝土结构等工程中。

补偿收缩混凝土的质量除应符合现行国家标准《混凝土质量控制标准》GB50164的规定外，还应符合设计所要求的混凝土的强度等级要求、以及满足膨胀要求的限制膨胀率、膨胀剂的掺量的要求，和符合结构使用要求的抗渗等级和耐久性等技术指标。

3 补偿收缩混凝土在超长结构中的应用

3.1 超长混凝土结构无缝施工的意义

超长混凝土无缝施工技术是在混凝土中掺加一定量的膨胀剂补偿收缩混凝土作为结构材料，通过其在水硬化过程中产生膨胀作用，该膨胀由于受到结构钢筋等的约束，而产生一定的预压应力，来抵抗混凝土由于温度和收缩变形产生的拉应力，防止混凝土结构的收缩裂缝或把裂缝控制在无害裂缝的范围内。其特点是

（1）以“膨胀加强带”而取消后浇带与伸缩缝，补偿收缩混凝土能连续浇筑施工，提高混凝土结构的整体性，对有整体防水要求的地下混凝土结构，提高了其防水性能。

（2）后浇带一般需经过42d以后才能进行混凝土浇筑，采用补偿收缩混凝土无缝施工技术，减少了施工中对后浇带的处理这一繁琐的施工环节，减化了施工程序，加快模板周转，缩短了建设工期，降低了工程造价。

（3）通过大量的实践研究，采用补偿收缩混凝土膨胀加强带，

（下转第113页）

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可以很好的防止混凝土结构的温度裂缝和收缩裂缝，增强了混凝土结构的耐久性和使用年限。

3.2 超长混凝土结构无缝施工应用

超长混凝土无缝施工技术是用膨胀加强带代替后浇带，预防混凝土的开裂。在广大建筑学者的共同努力和施工技术人员的不断探索中，无缝施工技术越来越多的成功应用到各建筑工程中。无缝施工技术的成功使用可以有效地避免按结构设计规范设置的伸缩缝，提高超长混凝土结构的整体性、耐久性、防水防渗性及抗震性，同时也可以缩短工期，降低工程造价。

国内对超长混凝土结构的分析研究从王铁梦在20世纪50年代提出了有条件取消伸缩缝，以及“抗放兼施，以抗为主”的设计原则，到吴中伟、游宝坤等研制了一系列混凝土膨胀剂，成功的应用到工程实际，并取得了良好的效果。这一阶段超长混凝土结构无缝施工技术的施工，主要依靠对混凝土材料和施工技术的研究分析，采取一定的措施进行控制。随着计算机技术的发展，超长混凝土结构收缩模型的建立，大型结构有限元程序的应用，超长混凝土结构在收缩和温度作用下的受力特点的分析计算，设计者可以有的放矢的进行结构设计和配筋。从而使超长混凝土结构的使用更加广泛。

海南省政府办公大楼为超长混凝土结构，主体结构轴线总长度158m、总宽度38m，地下室底板轴线总长度158m、总宽度41m，地下建筑面积5866m2，在施工过程中采取总长度方向上无缝施工和预应力混凝土技术，有效地控制了裂缝的产生。

合肥“新地中心”建筑面积约70万m2，地下室单层面积约6万m2，长278m，宽213m，整个地下室采用补偿收缩混凝土无缝施工技术，不设置永久伸缩缝。在超长地下室设计过程中，考虑大体积混凝土水化热的影响，降低地下室地板和外墙厚度；在施工过程中，综合考虑混凝土原材料、环境温差及膨胀剂的所产生的收缩变形、温度变形和徐变的影响，计算分析了膨胀加强带的设置间距和限制膨胀率的取值。通过合理的设置膨胀加强带，结合有效的结构措施和施工措施，成功的实现了该超长地下室的无缝设计。

4 小结

通过大量工程实践，补偿收缩混凝土在超长混凝土结构的有效使用，超长构件不设置施工缝，提高了混凝土结构的整体性和耐久性，缩短了建设工期，降低了工程造价。在施工过程中应根据规范要求来配置补偿收缩混凝土，强化施工环节，保证超长混凝土结构施工质量。

参考文献：

混凝土结构设计总结范文第3篇

关键词：混凝土结构 水工结构 计算机辅助设计 结构分析 VB CAD

计算机辅助设计（CAD）技术以其设计工期短、设计质量高、设计成本低等优点在航空、汽车、电子、机械制造、土木建筑等行业中得到了广泛的应用.相对而言，我国水工结构设计中CAD技术的应用较为落后.

80年代中期，国内曾形成一股水工结构设计CAD研究热潮，其代表性成果有厂房CAD、重力坝CAD、拱坝CAD等，这些大型软件一般来说价格昂贵，而通常的设计院若干年才完成一个或几个水利工程的设计，不像建筑设计院每人每年要完成几个甚至几十个工程的设计，因此其真正的用户不多.另外，由于当时计算机硬件水平较低，再加上水工结构设计的复杂性，水工结构CAD技术未能得到应有的发展.许多设计单位自行编制了若干常用小程序，诸如框架结构内力计算程序，钢筋混凝土结构配筋设计程序等，这类程序在实际工程结构计算方面确实起到了一定的作用.部分CAD技术应用较好的设计院也主要是利用通用软件，例如AutoCAD等，进行辅助绘图，其效率很低.近年来建筑CAD发展很快，已真正进入CAD的应用阶段.我国有关部门已正式将计算机辅助设计的出图率和优化设计所占的比重作为评定设计单位级别的一项重要指标.另一方面，计算机硬件水平又有了突飞猛进的发展.可以预言，21世纪将是计算机软件的时代.与此同时，随着科学技术的发展，水工结构设计理论有了长足的发展.基于GB50199—94《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》的新一轮水工结构设计规范几年前就已开始修订，目前已有多本规范正式颁布实施.例如，从1997年5月1日起实施的SL／T191—96《水工混凝土结构设计规范》采用近似概率极限状态设计法取代原来的半概率半经验设计法，理论上更趋完善，但设计也更复杂.因此，大力开展水工结构CAD软件的研究势在必行，研制开发一套基于上述新规范的水工混凝土结构CAD系统很有必要，而且也是可能的，具有较大的理论和实际应用价值.

1　系统总体设计原则

水工混凝土结构CAD系统总体设计时遵循了以下原则：

a． 集成化计算机辅助设计系统与可持续发展相结合的原则.目前，国内外软件开发的一个显著特点就是集成化.集成化计算机辅助设计软件具有资料查询、科学计算、绘图与图形显示、仿真模拟、综合分析、优化以及咨询等功能，其范围涉及可行性研究、总体规划、初步设计、技术设计、施工图设计、设计文件及工程造价预测与分析的全过程.例如，最初的PKPM系列软件包括用来进行钢筋混凝土框、排架及连续梁结构计算与施工图绘制的PK软件和用来进行钢筋混凝土结构平面结构设计的PMCAD软件.以后又逐渐开发出框架、框架剪力墙、剪力墙结构空间协同分析计算软件XTJS，剪力墙结构计算机辅助设计软件JLQ等，还开发出三维建筑设计软件APM，给排水设计软件WPM，建筑采暖设计软件HPM，建筑电气设计软件EPM，建筑通风设计软件CPM等，这些软件之间实现了一定程度的数据共享，形成了集建筑设计、结构设计、给排水设计、采暖设计、电气设计、通风设计为一体的集成化计算机辅助设计系统.水工混凝土结构CAD系统理应包括结构设计的全过程，首先在图形编辑状态下进行结构布置，然后自动形成计算简图并进行结构分析，再进行配筋设计，最后直接形成结构施工图.但鉴于水工混凝土结构设计的复杂性，要在短期内完成上述全部功能有很大的困难.所以，该系统的初级阶段主要包括结构分析、结构设计及规范查询等内容，但考虑到其可持续发展的要求，预留了大量接口，为今后形成大规模集成化软件系统作了充分准备.

b． 具有良好的用户界面.目前开发的软件都是基于中文Windows操作系统的.Windows的最大特点就是用户界面的图形化和可视化.当今的计算机用户已经熟悉了具有下拉式菜单、变化多样的颜色和字体以及多窗口的软件，摒弃了从键盘上输入指令的陈旧方式，越来越多地使用鼠标器在图标或菜单选项上通过揿动按钮来启动一段程序或激活一条指令.传统的没有用户界面、直接用文件输入的软件已入黄昏，少有人问津，开发基于Windows的应用软件是当今的流行趋势.该系统采用能充分利用图形用户界面（GUI）的最流行的VB语言开发，具有简洁美观、方便快捷的人机交互式界面以及Windows应用程序的标准外观和风格，用户只要稍具Windows操作知识，便可轻松正确地按人机交互方式输入计算参数，以而得到满意的结果.

①图中括号中的字母“(F)”为快捷键；“…”表示将打开对话框.下同.c． 采用数据库管理技术.水工混凝土结构CAD系统采用数据库管理技术来统一管理计算机辅助设计过程中所有数据，这样做有以下几个特点：①尽可能不重复，即冗余度最小；②以最优的方式服务于一个或多个应用程序，即应用程序对数据资源的共享；③数据存放尽可能地独立于使用它的应用程序，即数据独立性；④用一个软件统一管理这些数据，例如维护、增加、变更、检索这些数据.

d． 采用菜单结构.水工混凝土结构CAD系统各主要功能模块是通过菜单调用实现的，这样做有以下几个优点：①程序结构层次清晰明了，符合设计人员的逻辑思维，便于实用；②各功能菜单相对独立，使程序设计可留有大量接口，符合可持续发展的原则；③可在屏幕上清楚地显示出供用户选择的全部项目，有助于用户了解开放的“选择”范围，并且具有一定的提示作用；④菜单能使用户明确地选择各种功能，防止用户作出无效的选择，减少出现错误命令的可能性；⑤用户通过菜单可以容易地实现相应的功能，不必记忆各种各样的输入命令.由于该系统软件的内容比较多，主菜单选用下拉式菜单，分为7个菜单项目，即文件系统、结构分析、素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、规范查询和帮助，每个菜单项目下又有若干个子菜单.

e． 方便实用.水工混凝土结构CAD系统的方便实用性具体体现在以下几个方面：①设计流程尽可能地与工程设计人员的工作思路一致，让设计人员实实在在地感受到该系统确确实实能提高其工作效率，设计人员乐于接受；②满足不同层次人员使用该系统的需要.具体设计人员希望该系统的设计流程与其实际设计步骤相一致；总工程师们希望在审查别人设计成果时能利用该系统对设计成果某些有疑问的地方进行复核；教师们希望能利用该系统进行计算机辅助教学；学生们希望能利用该系统来加深对所学知识的理解，并能对所做作业进行复核；③与新规范密切结合.充分利用了Windows优良的在线帮助功能，研制开发了功能强大、内容丰富的规范查询系统，使之成为广大工程设计人员的得力助手，也是学习理解新规范的有效途径.

2　功能模块设计

<水工混凝土结构CAD系统共有7个功能模块，下面分别介绍其结构及功能.

2．1　文件系统

<文件系统菜单结构如图1①所示.

图1　文件系统菜单结构

<文件系统的主要功能是对水工混凝土结构CAD系统的输入参数、运行结果(包括文本文件和图形文件等)进行各类常规处理.例如，单击“新建工程…”项，输入工程名及存储路径，系统将自动创建一标准的工程数据库结构，定义各种图表及其字段，计算机辅助设计过程中，与该工程有关的所有信息将按部就班地存入相关部位.当然，要想永久保留输入的信息，在退出系统之前必须单击“保存…”项.若想对已建工程作进一步的修改，可单击“打开工程…”，新建时输入的所有资料都继续有效，并可在此基础上随心所欲地修正，或继续完成前期未尽的工作.对于大型工程，可多人分工合作，最后通过“添加工程…”将其合并在一起.要想删除与某一工程有关的所有信息，只需单击“删除工程…”.通过“打印设置…”可以按各种格式输出所需的设计结果.单击“AUTOCAD…”，可以进入AutoCAD，完成各种图形后处理工作.其它一些常见功能与Windows等通用软件相同，此处不再赘述.

2．2　结构分析

结构分析菜单结构如图2所示.

图2　结构分析菜单结构

结构分析内容非常广泛，涉及静力、动力及稳定问题等，国内外已有多种优秀的大型结构分析软件.但该类软件由于功能比较齐全，结构庞大，价格昂贵，对基层设计人员来说，既不易掌握，也有点大材小用，不为广大设计人员所接受.本结构分析模块主要包括工程中常见的、简单的结构分析问题，计算所需参数均采用人机交互式输入，小巧玲珑，方便实用.计算结果直接存入数据库，供结构设计采用.当然，此部分内容也可作为常规的结构分析软件使用.

2．3　素混凝土

素混凝土菜单结构如图3所示.

图3　素混凝土菜单结构

GBJ83—85《建筑结构设计通用符号、计量单位和基本术语》规定，凡是以混凝土为主制作的结构，统称为混凝土结构，包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构等.因此，本软件系统也相应地将混凝土结构分为素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土3个子功能模块.素混凝土的主要功能是对素混凝土受压构件、受弯构件以及局部受压构件承载力进行计算。

2．4　钢筋混凝土

钢筋混凝土菜单结构如图4所示.

图4　钢筋混凝土菜单结构

<钢筋混凝土的主要功能包括两部分，一部分是钢筋混凝土各类基本构件在已知设计内力的情况下进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态验算，另一部分是水工结构中各类常见结构的配筋设计，计算内容包括基本资料结构布置、荷载输入、内力计算、内力组合、配筋计算、抗裂验算、裂缝宽度验算、挠度验算等，并形成计算书和施工图.

2．5　预应力混凝土

预应力混凝土菜单结构如图5所示.

图5　预应力混凝土菜单结构

<预应力混凝土的主要功能也包括两部分：一部分是对预应力混凝土结构基本构件在已知设计内力的情况下进行承载能力极限状态计算和正常使用极限状态验算；另一部分是常见预应力混凝土结构的配筋设计.

2．6　规范查询

<规范查询菜单结构如图6所示(图中仅列出水工混凝土结构设计规范的子菜单，其它规范的子菜单与相应的设计规范一致，此处从略.)

规范查询（Q）水利水电工程结构可靠度设计统一标准

图6　规范查询菜单结构

基于GB50199—94《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》修订的新一轮水工结构设计规定已陆续完成，目前已颁布实施的有DL5077—1997《水工建筑物荷载设计规范》、SL203—97《水工建筑物抗震设计规范》、SL／T191—96《水工混凝土结构设计规范》等.规范查询的主要功能是以文件的形式记录了相应规范的有关内容，供用户查询.查询时可按目录和主题两种方式进行，方便快捷.

2．7　帮助

帮助菜单结构如图7所示.

图7　帮助菜单结构

<帮助的主要功能是详细介绍水工混凝土结构CAD系统的使用方法以及技术资料等.

作者单位：河海大学土木工程学院　南京　210098

参考文献

［1］JGJ／T90—92　建设领域计算机软件工程技术规范

［2］杨秀兰.水工混凝土结构CAD系统研制：［学位论文］.南京：河海大学，1998

［3］GB50199—94　水利水电工程结构可靠度设计统一标准

［4］DL5077—1997　水工建筑物荷载设计规范

混凝土结构设计总结范文第4篇

关键词：水泥混凝土路面；参数；可靠度；变异水平

1 水泥混凝土路面设计选用可靠度理论的意义

水泥混凝土路面结构是否具有保障，是需要在一定的时间和规定的条件下，路面的质量能够达到相关标准，这就意味着路面的实际使用性能能够满足运输需求。随着经济的发展，我国不断开发新公路，水泥路面设计规范选定的水泥混凝土结构的设计方法，需要充分地考虑路面的整体结构，需要根据现实的温度和行车荷载在相互作用下所产生的问题作为设计标准。混凝土路面结构是否具有保障，也可以通过实验的方式，在规定的时间和条件下，通过行车荷载力度的压迫，需要保障混凝土弯拉强度要始终大于温度梯度疲劳应力和行车荷载疲劳应力的总和。在公路水泥混凝土路面中，是通过合理的结构保障公路的质量的，在整体结构中一旦一个部位受到相应的损害，极其容易引起其他部位的伤害，使得整体的公路性能受到影响。因此，在对公路混凝土路面设计的过程中，需要严格地保证设计的总体科学性，保证路面的整体结构具有足够的强度和刚度，使得公路具有良好的稳定性、耐久性以及抗滑性。

2 水泥混凝土路面设计参数变异水平等级确定

在公路水泥混凝土路面结构中，最重要的是需要详细地了解路面结构的参数，主要包括路面厚度、弹拉性、弯拉强度、基层顶面综合回弹模量和结构的疲劳寿命。混凝土的路面结构在总体方向是十分重要的，但是一旦出现数据变异性，就容易对其他条件引起变化。需要通过采用水准仪器的方式，通过准确的测量来取得数据，并按照专业的分析方法对变异的数值进行分析。混凝土弯拉强度和弹性模量的变异性，可以采用标准小梁试件测强法的方式取得数据。在基层顶面综合回弹模量的设计需要根据弯沉测定的方式获得数据。

3 水泥混凝土路面设计中的问题浅析

3.1 水泥混凝土路面设计目标可靠度的分析 公路的设计安全能够有效地保证我国经济的发展，保证人们出行的行使安全。公路工程结构的安全等级主要分为三个等级，公路混凝土路面的等级也需要根据道路的等级进行相对应，为了有效地保证公路的设计安全，提高了设计安全等级的强度，为路面增加了一二设计安全等级的第四等级。四个安全等级主要是分层进行管理的，根据施工技术、施工质量控制和管理要求等条件达到相对一个的要求，能够有效地提高公路的安全等级。针对相对应的等级合理控制混凝土层面的设计厚度要求。对于高速公路而言，更加需要保证公路的质量，需要提高变异水平的等级，可以通过技术经济分析以及需要降低混凝土层面的设计厚度和强度。

在针对公路水泥混凝土道路进行设计的过程中，可以依据设计的参数变异数值的变化来选择合适的可靠度系数。通过找到详细的可靠数值，提高公路的整体质量。在结构面设计的过程中需要满足目标可靠度，为了更好地达到目标可靠度，对路面的结构面积逐渐加厚，提升了建筑成本，但是在一定程度上减少了公路的维修。另外，当目标可靠度定的相对比较低，在一定程度上也降低了初期的修建费用，不能保证公路的质量。这就需要通过具体的设计规范对公路设计进行分析，利用这种校准法，提高了制定目标的可行性，提高了生产经验，保证了公路混凝土路面的质量。

3.2 交通量计算取值的分析 在公路水泥混凝土中，周在换算公式的导出主要是由于等级疲劳断裂原则而形成的。对于公路建筑路面，当轴载和标准轴载产生相同疲劳损耗时候，才能进行有效换算。在交通调查分析时，需要根据交通实际分布情况，选择交通量方向分配系数以及公路设计的车道数量，从而能够确定交通量车道分配系数，有效地设计出车道的年平均日货车交通量，将计算取值自动剔除2轴4轮以下的车载量。

3.3 水泥混凝土路面结构组合的设计分析 在公路水泥混凝土设计过程中，对于路基建设方面，在材料的选择上一般选择含有机质细粒土或者高液限黏土，需要根据公路的等级选择合适的材料，不能盲目地选择和高速公路、一级公路、二级或者二级以下公路的路床填料。应该根据实际路况选择合适的路床填料。其中高液限粉土材料自身的塑性比较高，膨胀率也高于一般的液限黏土，这样的黏土从质量要求上不能用作高速公路以及高等级的道路材料，由于条件的限制，在技术要求上一旦在等级不同的公路上使用不相适宜的材料，需要在材料中适量地添加石灰或者水泥等材材料进行改善总体材料的质量。在对于基层材料选择的过程中，在特重交通路段为了保障公路的质量，需要采用贫混凝土、碾压混凝土或者沥青混凝土。在这些材料中，需要根据实际的公路建设情况进行复合式的路面分析，通过严格的计算和科学的设计，保证路面的质量，最大限度的降低路面出现质量问题，通过不断的强度试验，确保路面达到相对应的要求。在对水泥混凝土层下基层的最基本的要求就是需要具备抗冲刷能力，这样能够有效地避免自然灾害。如果基层选择了不抗冲刷能力的土壤，不利于公路表面的长期建设，在渗入水分之后，加上车辆的荷载作用，会直接引发公路出现质量问题，容易产生板底脱空以及错台等病害，极其容易产生错台等病害，不利于公路的稳定性，容易影响行车安全，也会加速板的断裂。在混凝土面层下，采用的是贫混凝土基层，最主要的目的是提升路面的总体质量，增加基层材料的抗冲刷能力，提高道路自身的强度。道路的强度不能一味地提升，高强度的混凝土地面，也会对公路的质量产生影响，容易使地面混凝土层的温度翘曲应力，直接影响到地面层的收缩能力。在公路水泥混凝土设计的过程中，针对面板层，最薄弱的地方是混凝土的接缝处，使得公路的荷载能力降低，需要在混凝土层的缩缝内设置传力杆，提高公路质量，保证行车安全。

4 结束语

总之，公路的发展为我国经济的快速发展起到了关键作用，公路的质量问题引起了关注。在公路水泥混凝土路面设计中，需要根据实际情况不断规范设计研究，设计出经济合理的路面结构。

参考文献：

[1]李宏君，边晓艳.谈水泥混凝土路面裂缝原因及防治措施[J].吉林交通科技，2006（04）.

[2]黄伟坚.探讨水泥混凝土路面断板的原因及处理策略[J].门窗，2014（07）.

[3]周金足.水泥混凝土路面裂缝的成因与防治[J].科技视界，2015（20）.

混凝土结构设计总结范文第5篇

关键词：混凝；裂缝；设计；预防措施

混凝土结构出现不同程度，不同形式的裂缝，这是非常普遍的，特别是大体积混凝土结构出现裂缝更常见。但这些裂缝必然会给工程带来不同程度的危害。如何采取有效措施，从设计上防止混凝土结构表面和内部出现有害裂缝呢？下面谈谈笔者的一些看法。

一 混凝土结构产生裂缝设计方面的成因

混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多，主要原因有设计原因、材料原因、混凝土配合比设计原因、施工及现场养护原因、使用原因（外界因素），下面主要对设计原因进行进一步的分析。

1. 设计原因

⑴设计结构中的断面突变而产生的应力集中所产生的构件裂缝。

⑵设计中对构件施加预应力不当，造成构件的裂缝（偏心、应力过大等）。

⑶设计中构造钢筋配置过少或过粗等引起构件裂缝（如墙板、楼板）。

⑷设计中未充分考虑混凝土构件的收缩变形。

⑸设计中采用的混凝土等级过高，造成用灰量过大，对收缩不利。

2. 材料原因

⑴.粗细集料含泥量过大，造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生。⑵.骨料粒径越细、针片含量越大，混凝土单方用灰量、用水量增多，收缩量增大。⑶.混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当，严重增加混凝土收缩。⑷.水泥品种原因，矿渣硅酸盐水泥收缩比普通硅酸盐水泥收缩大、粉煤灰及矾土水泥收缩值较小、快硬水泥收缩大。⑸.水泥等级及混凝土强度等级原因：水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响很大。混凝土设计强度等级越高，混凝土脆性越大、越易开裂。

3.混凝土配合比设计原因

⑴.设计中水泥等级或品种选用不当。⑵.配合比中水灰比（水胶比）过大。⑶.单方水泥用量越大、用水量越高，表现为水泥浆体积越大、坍落度越大，收缩越大。⑷.配合比设计中砂率、水灰比选择不当造成混凝土和易性偏差，导致混凝土离淅、泌水、保水性不良，增加收缩值。⑸.配合比设计中混凝土膨胀剂掺量选择不当。

二 混凝土结构裂缝设计预防措施

想要对裂缝进行最为有效的预防和控制就必须对裂缝的成因和类型进行深入的研究和了解，因地制宜，对每一种裂缝类型实施有针对性的预防和控制。在可能产生裂缝的各个环节采取有效的预防措施。将混凝土裂缝的隐患消灭在萌芽之中。

混凝土有裂缝是绝对的，无裂缝是相对的。混凝土的裂缝一般都发生在早期，所产生的裂缝主要是塑性收缩裂缝、沉降裂缝及收缩裂缝，而在后期所产生的裂缝与结构设计及材料的应用有关。大部分混凝土结构裂缝的原因是由于变形作用引起的，而变形作用包括温度、湿度及不均匀沉降等。由于混凝土自身所具有的一些特点，从原材料到施工工艺等诸多因素都会对混凝土发生直接的影响，所以控制混凝土的裂缝应综合从各个方面综合考虑，把好可能对其发生影响的各道关。设计时预防混凝土结构裂缝，主要包括以下两方面。

1.混凝土裂缝的设计防治措施

混凝土裂缝的防治措施主要有设计措施和施工措施，混凝土裂缝常见的预防措施主要有混凝土塑性裂缝的预防措施、温差裂缝的预防措施、混凝土裂缝渗漏水的预防措施、合理正确的使用外加剂、混凝土的早期养护，下面将对设计防治措施进行进一步的研究。

一是精心设计混凝土配合比。在保证混凝土具有良好工作性的情况下，应尽可能地降低混凝土的单位用水量，采用“三低（低砂率、低坍落度、低水胶比）二掺（掺高效减水剂和高性能引气剂）一高（高粉煤灰掺量）”的设计准则，生产出高强、高韧性、中弹、低热和高极拉值的抗裂混凝土；二是增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。全截面的配筋率应在0.3-0.5%之间；三是避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施；四是在易裂的边缘部位设置暗梁，提高该部位的配筋率，提高混凝土的极限拉伸；五是在结构设计中应充分考虑施工时的气候特征，合理设置后浇缝，保留时间一般不小于60天。如不能预测施工时的具体条件，也可临时根据具体情况作设计变更。

2. 混凝土裂缝渗漏水的设计预防措施

设计中应充分考虑地下水作用的最不利情况，即地下水、地表水和毛细管水对结构的作用以及由于人为因素而引起的周围水文地质变化的影响。

桩基、筏基必须支撑在可靠的持力层上，使结构具有足够的强度、刚度，以抑制地基基础局部下沉。

结构设计中，应根据地下工程确定的几何尺寸，地基土和桩基情况，验算整浇混凝土由于温差混凝土收缩所产生的总温度应力是否超过当时基础混凝土极限抗拉强度，并采取相应的混凝土强度和抗渗。等级，合理配置钢筋，提高混凝土的瞬时极限拉伸值，使大体积混凝土具有足够的抗裂能力而不出现裂缝。根据结构断面形状、荷载、埋深，基础的强度，采用结构自防水混凝土，即补偿收缩混凝土。一般在混凝土中内掺WG-HEA或UEA膨胀剂，补偿混凝土的限制收缩，抵消混凝土结构在收缩中产生的拉应力，控制温差，使结构不裂。HEA、UEA混凝土参以膨胀加强带取代后浇缝。即在结构收缩应力最大的地方多掺入HEA或UEA，产生相应较大的膨胀来补偿结构的收缩。加强带的位置一般设在结构后浇带上，宽为2m。带之间适当增加温度钢筋10%～15%，能实现连续超长防水结构，其后浇缝设置可延长至100m以上对于温度影响大，墙薄、面大，养护困难的地下室边墙、柱墙变截面部位，只需适当增加水平构造钢筋和加强钢筋。特别重要的防水建筑，增加外防水层，即构造自防水与建筑防水相结合，双防双保险。地下工程底板采用现代高效预应力混凝土，对消除结构混凝土裂缝，有其独特的效果。

根据结构设计，合理设置后浇带和变形缝。设计图中，应着重绘制加强带、后浇带、变形缝和施工缝等构造详图，便于施工。

三 结束语

总之，混凝土在设计中对有些结构按其所处条件的不同，允许存在一定宽度的裂缝。但设计时应尽可能采取有效的技术措施控制裂缝，使结构尽量不出现裂缝，或尽量减少裂缝的数量和宽度，特别是避免有害裂缝的出现，以确保工程质量。

参考文献

[1]王乃胜.浅谈混凝土裂缝的成因及控制[J].安徽建筑.2012（06）