混凝土結構設計論文

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混凝土結構設計論文范文第1篇

論文摘要:使結構安全適用、經濟合理、是結構工程師的任務和責任。根據長期工作體會從概念設計的觀點出發，介紹抗震設計中遵循的原則，提高房屋抗震性能的措施。結合工程實際介紹了環境類別和保護層厚度的確定、按簡支梁計算構造鋼筋的設置等問題。

一、概念設計和結構構造

抗震設計中，影響整個結構抗震能力的因素很多，如：結構構件的承載力和變形能力;非結構構件的材料性能及提供的強度儲備；結構的連接構造；結構的穩定性；結構的整體性能在經受第一次地震后多次余震反復作用下的抗破壞能力。目前只對第一種因素作了計算，其它因素尚無法進行計算，靠概念設計和結構構造做到結構體系具備必要的承載力、剛度、穩定性、能力吸收及耗能能力，也就是具有足后的延性。對復雜結構，七分計算三分構造，更重要的是概念設計。

（一）概念設計

材料性能、構件性能、連接構造、結構體系通過實驗、實踐檢驗，但還不能計算，稱為概念設計，抗震設計中應遵循以下原則：(1)結構的承載力、剛度、質量在平面內和沿高度應均勻、對稱和連續分布，避免應力集中：(2)應盡可能設置多道抗震防線，布置超靜定結構及延性較高的耗能構件，注意適當加強靜定結構部位、關鍵部位和薄弱環節；(3)注意結構的連接整體性，結果單元應采用牢固連接，不同結構單元應遵守徹底分開的要求；(4)估計和控制塑形鉸區出現的范圍和部位，有針對性的進行構造布置，掌握結構的屈服過程以及最后形成的屈服機制；(5)做到強柱弱梁、強剪弱彎；(6)采取有效措施防止過早的混凝土剪切破壞，鋼筋錨固滑移和混凝土壓碎等脆性破壞；(7)構件和節點連接的承載力和剛度要與結構的承載力和剛度相適應，節點連接的承載力不低于構件的承載力；(8)應該避免盲目增加鋼筋，某一部分結構設計承載力超強或不足，都可能造成結構的相對薄弱，梁端、柱端及抗震墻的加強部位受彎配筋在滿足承載力和抗震構造要求的條件下，應減少鋼筋超配；(9)考慮非結構性部件對主體結構抗震產生有利和不利的影響。

（二）結構構造

結構體系靠力學計算保證構件的承載力及變形，又靠構造措施將構件連接在一起，形成結構體系，合理的構造保證構件傳力明確；保證在力的多次作用下能力的吸收及耗散；避免因部分構件破壞而使結構體系喪失承載能力及抗震能力；保證在設計使用年限內的耐久性。可以說結構構造是概念設計的具體化。我國通過幾十年的實踐，特別是唐山地震所總計的經驗教訓，后來試驗研究都有完整的結構構造措施。但是認識在不斷提高，概念設計在不斷發展，結構設計除正確運用目前的構造措施，同時還需要不斷總結、充實、提高。

二、結構計算

（一）荷載要準確

荷載包括結構自重，建筑材料做法，設備荷載（設備自重、管道重），建筑功能需要的活荷載，風、雪荷載、地震力、溫度變化產生應力以及其它偶然作用等。有的荷載規范有所規定，可作依據，有的需要各專業提高。建筑專業提高的不僅僅是荷重，而應該是具體的材料做法，設備專業則應提供所選用的樣本。由于建筑做法和設備一般要到訂貨時才能落實，在這以前變換的可能性很大，結構設計人員應該意識到這一點，并要求有相關的知識，準確計算所采用的荷載。

隔墻荷載占總荷載的比例較大，隔墻材料品種繁多，但尚無十分理想的隔墻材料，不是荷重偏大就是隔音差、抗撞擊差或板塊之間易出現裂縫。當隔墻位置固定且隔墻材料確定時，預留荷載是必要的，但考慮過重的隔墻會使結構用鋼量過大。一般可與建筑專業配合，易采用輕質材料并在施工圖中說明隔墻材料，允許荷載值及位置。

結構計算最忌諱漏掉荷載，他將使計算白費或使結構存在隱患，應引以為戒。

（二）應分析計算結果

對復雜或重大工程一般需要用兩種不同單元模型的程序進行分析和比較，對特殊工程應選擇適當的計算程序。建立的模型，邊界、支撐條件應盡量符合實際。程序中的輸入數據應弄明其緣由，弄清其概念，對提高設計質量是不可缺少的。

（三）環境類別與保護層的確定問題

混凝土設計規范第3.4.1條規定了耐久性設計的原則及構件環境類別的分類標準。規范第9.2.1條給出了各類環境條件下的構件縱向受力筋保護層最小厚度。這是新規范重視耐久性問題的具體體現。由于規范是依據構件所處的環境類別來確定縱向受力筋保護層最小厚度的，對于處在兩種環境交界部位的構件，如地下室墻，迎水面側一般為二類環境，而其室內一側一般為一類環境，兩側面的受力筋保護層最小厚度也應有所區別。因此筆者認為，對于處在兩種環境交界部位的構件，在選用最低混凝土級別、確定混凝土配合比等耐久性基本要求（規范第3.4.2～3.4.8條）時應接交界面上兩種環境類別中的最不利環境類別確定，在確定受力筋保護層最小厚度時，則應按構件表面所處的環境類別分別考慮。否則，對于基礎地板、地下室外墻，隨著保護層厚度的增大，采用商品混凝土時，構件表面出現早期收縮縫的機率也隨之增大，而構件表面開裂后，反而影響構件的耐久性。所以保護層厚度不是越大越好，而應構件表面所處的環境類別有針對性地選用。

（四）安簡支計算的梁端部上部構造鋼筋設置問題

混凝土結構設計規范第10.2.6條對實際受約束的簡支梁端上部構造筋作了規定。此時梁端實際受到部分約束，如按梁端的實際約束條件采用彈性理論進行整體內分析，計算所得的實際彎矩除與梁上承受的荷載大小有關外，更與梁端的約束構件即邊梁或構件柱的相對剛度有關。將梁端構造鋼筋的截面面積與梁跨中下部縱向受力鋼筋計算所需截面面積相關聯，只體現了梁上承受荷載的大小，而沒有考慮梁端實際約束程度，如果梁端實際約束程度很弱，非常接近于簡支，即使梁上承受的荷載很大，梁端實際彎矩仍很小，因而沒必要配置太多鋼筋，這是其一。其二，條文所指部分約束梁端的構件通常是指磚混結構的構造柱、框架和主次梁體系中的邊梁，如果梁端實際配筋較大，梁承受的負彎矩也較大，與之平衡的構造柱彎矩或邊梁的扭矩也較大，當約束構件是構造柱時，由于構造柱配筋較小，一般為4φ12，很可能造成構造柱的配筋不足；當約束構件是框架或主次梁體系中的邊梁時，雖然按彈性理論計算邊梁有較大的扭矩，但國外的試驗資料表明5，邊梁開裂后，其抗扭剛度約相當于彈性抗扭剛度的1/10。塑性內力重分的結果使得邊梁扭矩和梁端實際彎矩值都很小，沒比要配置太多的鋼筋。新的混凝土結構設計規范實施前，我院設計的大部分工程終于邊梁相交的梁端實際配筋統一為2φ12（四肢箍為4φ12），20世紀六七十年代設計的部分工程甚至為2φ10或2φ8這些工程已正常使用了30年綜上所述，規范所給的這種配筋策略是否合適值得商榷。

參考文獻

[1]混凝土結構設計規范(GB50010-2002).2002

[2]中國建筑科學研究院.混凝土結構設計.中國建筑工業出版社.2003

[3]呂西林。高層建筑設計(第二版).武漢理工大學出版社.2003。

混凝土結構設計論文范文第2篇

鋼筋混凝土水池根據用途、結構、建造位置、形狀、施工方法、配筋方式等有多種分類.水池的池壁也有多種結構形式，根據荷載分布情況可分為變厚池壁和等厚池壁，等厚池壁還可分為圓形與矩形，二者區別在于體積大小，前者容量200m3左右，后者200-1000m3，變厚池壁則主要適用于容量＞1000m3的水池.根據用途和施工工藝，水池的池底也有諸如倒球殼、倒錐殼等多個復雜形式.水池承受荷載豎向有池頂與池底荷載兩種，水平則為池壁荷載，具體示意圖見圖2.像池頂荷載計算時需要注意活荷載與雪荷載取最大值的篩選準則.池底何在相對整體式地板而言，荷載計算為地下水浮力與地板承受地基反力，效果為底板中產生彎矩與剪力.除去上述荷載之外，對水池結構產生影響的作用力還有諸如溫度、濕度與地震作用等.溫度與濕度的變化會導致混凝土膨脹或收縮變形，產生附加應力，也稱為溫度或濕度應力，導致這種應力產生的原因為水池內外溫度與濕度的差異.地震作用會破壞水池結構，所以設計時需鹽酸水平地震作用，從而達到良好的抗震效果，低于一定烈度下的地震作用.設計時目前多以7度、8度以下地震烈度為考量，多選擇地面式或者地下式水池，對于有頂蓋的矩形水池著重采取抗震構造措施.在地震烈度＞8度時除去考慮水平地震效應外，還必須考慮豎向地震作用影響，通過平方與開平方的方法計算組合獲得結果.目前水池的荷載計算主要方式主要依據池內有無滿水、池外有無土進行組合計算.

2混凝土水池設計

在分析完混凝土水池荷載情況之后，在水池結構設計時需要考慮這些荷載作用.下面我們以矩形鋼筋混凝土水池為例做結構設計分析.首先，完成長高比池壁的計算假定.側向荷載作用下，水池不同長高比受力情況有所差異，根據池壁單向與雙向受力情況做劃分。水池結構的布置要符合設計原則，像矩形水池均為長方形，布置時要考慮地形.基礎形式為擋土墻水池基礎多采用池壁下設置帶形基礎，地板采用鋪砌式結構，地板做成整體式，水池基礎為水平框架式和雙向板式.伸縮縫的設置上要考慮建造位置，比如土基中矩形水池，伸縮縫間隔情況如下：普通≤20m，溫度區間段≤20m，巖基中間隔≤15m；比如建造在土基中的鋼筋混凝土矩形地下式水池，伸縮縫間隔情況如下：普通≤30m，巖基中間隔≤20m.水池池壁結構形式的選擇情況如下：開敞式水池宜選擇變厚池壁，池底厚度為池壁的1.5倍；擋土墻式選擇等厚池壁；水平框架式池壁選擇變厚池壁.遵照以上設計原則，水池的結構設計將會保持合理性與穩定性，利于施工.

3鋼筋混凝土水池施工要點

鋼筋混凝土水池施工中要注意施工縫、混凝土澆筑與養護等施工要點.像施工縫，在底板澆筑完成后，池壁與底板的施工縫要在八字以上1.5m與2m處，底板和柱的施工縫在表面.池壁豎向澆筑要一次澆到施工縫處，并對柱身、柱帽等做兩次澆筑，以確保穩定性.對施工縫還要做鑿毛處理，將不密實表面或者浮漿鑿掉，還要避免損及混凝土棱角，避免剔出粗集料.鋼筋綁扎時可使用板凳筋做法或者排架法.混凝土澆筑過程中要保持池壁模板的穩定，避免變形或硬化失敗.至于施工縫要提前清理，保持合理濕潤度，在澆筑前鋪與混凝土配比相同的水泥砂漿，澆筑部分分層完成，每層厚度≤4m，間隔時間不宜過長，均勻攤鋪.在澆筑頂部時，要暫停1h，在混凝土下沉后做二次震動，消除可能因沉降造成的裂縫，澆筑完成后及時灑水養護.養護根據季節不同有不同注意要點，比如夏季因高溫干燥或者多雨等混凝土強度會受影響出現收縮裂縫后，必須在初凝后聯系養護兩周才能拆模，養護期間還要及時灑水，保證濕潤到位.完成養護拆模時表面還要添加超時的覆蓋層，及時回填土，保證混凝土水池的施工質量.

4鋼筋混凝土水池施工實例分析

我們以某公司社區配套設施工程污水處理廠污水池土建工程為例分析下施工情況.污水池長22.5m、寬13.8m，設計絕對標高24.8m，基礎底標高-3.17m，基礎墊層砼強度等級C10，池體砼強度等級為C25.S6，抗震等級6度.施工前做好現場技術準備與現場準備，尤其是現場準備，標高點根據現場引測的±0.000測定標高，做好鋼筋型號抽樣檢驗，器具提前進場，尤其是雨天施工做好現場準備.下面我們以鋼筋施工與模板施工兩大要點為例進行分析.鋼筋施工是水池施工重點，鋼筋要根據施工要求對型號進行選擇，對加工尺寸進行核對，所選用鋼筋必須保證提前做好清潔，表面無損傷與銹蝕，不使用帶顆粒狀的老銹鋼筋.至于鋼筋彎折與彎鉤，要根據鋼筋等級分類確定彎折標準，比如Ⅰ級鋼筋末端180°彎鉤，圓弧彎曲半徑≥直徑2.5倍，平直部分長度≥直徑3倍，彎曲加工時φ10以下按配料單尺寸做彎曲點標志.粗鋼筋及復雜形狀鋼筋彎曲時，要標明彎曲點位置，工作臺上標明彎曲控制點，做好偏差控制.比如箍筋的內凈尺寸允許偏差為±5㎜，彎起鋼筋的彎曲位置允許偏差為±20㎜，根據彎曲情況確定允許偏差，確保其合用.柱鋼筋安裝中要按照給出位置線進行綁扎，控制好間距，根據污水池情況計算好間距與鋼筋數量，鋼筋箍筋接頭綁扣以八字形為主，箍筋與主筋保持垂直，箍筋與柱角筋做雙扣綁扎，板鋼筋安裝前要做好模板清理，按照畫線—綁板受力鋼筋—綁負彎距鋼筋及角筋的順序完成施工，確定好主筋分布筋間距后按照先受力鋼筋后分布筋的順序進行安裝，綁扎時距梁邊距為50㎜，綁扎負筋時要中間加Ф8間距1個/㎡的鋼筋馬凳，以確保上部鋼筋的位置.安裝完成后要做好質控驗收，做成分檢驗與專項檢驗確保施工效果，保證鋼筋綁扎符合施工要求.模板制作要根據污水池施工現場進行加工配置，從尺寸、型號到數量做好標記，按照放線-搭設支模架-安裝墻壁模板-安裝板底模-安裝柱節點模順序完成施工.放線時要注意根據墊層、板面和基礎情況做好測量標記，方便放線.根據污水池施工要求，支模架搭設間距為800×800，水平桿設置距地分別為300㎜、1500㎜，擰緊縱橫桿與剪刀撐；墻壁模板安裝中可采用50×100木方子、直徑10㎜對拉螺栓做加固，螺栓中間加焊止水環和鋼筋頂托，防漏水和混凝土澆筑時截面變小；板底模安裝中要確保穩固不下沉，做抄平檢查，模板板縫采用膠帶粘貼，復核模板面標高和板面平整度、拼縫、預埋件和預留洞的準確性；最后安裝柱節點模，做加固密封，防止漏漿.安裝完成后要進行自檢，再進行后續施工.

混凝土結構設計論文范文第3篇

關鍵詞：鋼筋混凝土；高層結構；結構設計；

中圖分類號：TU375 文獻標識碼：A 文章編號：

1、高層建筑結構形式分類

1.1 框架結構體系

框架結構體系采用梁、柱組成的結構體系作為建筑豎向承重結構，并同時承受水平荷載，適用于多層或高度不大的高層建筑。框架結構的布置要注意對稱均勻和傳力途徑直接。傳統的樓蓋結構布置采用主次梁的作法為主，逐步向扁梁或無梁樓蓋發展。框架柱是框架結構的主要豎向承重和抗側力構件, 以受壓應力為主。

1.2 剪力墻結構體系

剪力墻結構體系是利用建筑物的墻體作為豎向承重和抵抗側力的結構體系。剪力墻的間距受樓板構件跨度的限制，一般為3～8 米。因而剪力墻結構適用于要求小房間的住宅、旅館等建筑。剪力墻一般采用鋼筋混凝土材料，可分為全部為現澆的剪力墻,全部用預制墻板裝配而成的剪力墻，內墻為現澆、外墻為預制墻板的剪力墻。

1.3 框架——剪力墻結構體系

框架——剪力墻結構是將框架和剪力墻結合在一起而形成的結構形式。它既有框架結構平面布局靈活、適用性強的優點，又有較好的承受水平荷載的能力, 是高層建筑中應用比較廣泛的一種結構形式。

1.4 筒體結構

隨著建筑物高度的增加，傳統的框架結構體系、框架——剪力墻結構體系已不能很好地滿足結構在水平荷載作用下強度和剛度的要求。筒體體系在抵抗水平作用方面具有良好的剛度，并能形成較大的使用空間，筒體是由框架和剪力墻結構發展而成。它是由若干片縱橫交接的框架或剪刀墻所圍成的筒狀封閉骨架。

2、結構概念設計應注意的問題

2.1 在結構體系上，應重視結構的選型和平、立面布置的規則性，擇優選用抗震和抗風性能好且經濟合理的結構體系。結構應具有明確的計算簡圖和合理的傳遞地震力途徑，結構在兩個主軸方向的動力特性宜相近。

2.2 一般工程都僅進行小震下的彈性設計，通過概念設計和構造措施保證“中震可修，大震不倒”，但沒有驗算和證實。對抗震設防烈度較高地區的特別重要建筑和超限建筑，審查專家往往會提出更具體的性能化設計目標：（1）中震或大震不屈服設計；（2）中震或大震彈性設計；（3）要求設計單位確保實現“三水準”的設計目標。

2.3 建筑物是應當有個性的，不應當千面一物。基于性能的抗震設計理念的特點是，使抗震設計從宏觀定性的目標向具體量化的多重目標過渡，允許按照業主的要求選擇不同層次的抗震性能目標作為設計者的設計依據。

2.4 水平地震作用是雙向的，結構布置應使結構能抵抗任意方向的地震作用，應使結構沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力；結構剛度選擇時，雖可考慮場地特征選擇結構剛度以減少地震作用效應，但是也要注意控制結構變形的增大，過大的變形將會因P-Δ效應過大而導致結構破壞；結構除需要滿足水平方向剛度和抗震能力外，還應具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉震動的能力。

2.5 在一個獨立的結構單元內，應避免應力集中的凹角和狹長的縮頸部位；避免在凹角和端部設置樓、電梯間；減少地震作用下的扭轉效應。豎向體型盡量避免外挑，內收也不宜過多、過急，結構剛度、承載力沿房屋高度方向宜均勻、連續分布、避免造成結構的軟弱或薄弱的部位。應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載力。根據具體情況，結構單元之間應遵守牢固連接或有效分離的方法。3、結構選型中常見的問題

3.1 結構規則性的問題

在建筑結構設計中，對于結構規則性的要求現行規范增加了很多的新的規定。比如平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比較的信息以及豎向規則性信息等，并且在新的規范中，采用強制性的規定，所以在高層建筑物結構設計時，應該遵循設計的規范內容，從而可以有效避免施工中要求設計的改變。

3.2 嵌固端的設計問題

目前很多的高層建筑物都有兩層或者兩層以上的人防和地下室，所以嵌固端可能設置在人防的頂板位置處，也可能設置在地下室頂板的位置處。在設置嵌固端時，建筑師以及結構設計師很容易忽略嵌固端的設置帶來的問題，如：嵌固端上下層的剛度、樓板的設計以及上下層抗震等級的統一性以及結構整體計算時嵌固端的位置等一系列的問題[3]，如果在設計中忽略任何一個問題都可能對高層建筑結構造成安全隱患，所以這就要求建筑師以及結構設計師在鋼筋混凝土高層結構設計時，注意嵌固端設置的問題。

3.3 短肢剪力墻設計的問題

在鋼筋混凝土高層結構設計的規范中，對短肢剪力墻在高層建筑中應用有很多的限制，所以在高層建筑設計中，建筑師以及結構設計師應該盡量少設置或者不設置短肢剪力墻，從而可以有效避免由于設置短肢剪力墻帶來的問題。

3.4 結構超高問題

在鋼筋混凝土高層結構設計中，對于高層建筑的總高度在抗震規范中有嚴格的限制，特別是新規范中，除了將原來的限制高度設置為A級高度，增加了B級建筑物的高度，所以在高層結構設計時，應該嚴格控制建筑物高度，從而可以減少重新設計以及不符合要求等問題，減少對高層結構設計以及工程工期的影響。

4、地基基礎設計

在地基基礎設計中要注意滿足地方性規程的要求。由于我國幅員遼闊，地質條件差異性大，作為國家標準，僅僅一本《地基基礎設計規范》無法對全國各地的地基基礎都進行詳細的描述和規定。因此，作為建立在國家標準之下的地方標準，地方性的“地基基礎設計規程”能夠將各地方的地基基礎類型和設計處理方法等一些成熟的經驗描述和規定得更為詳細和準確。所以，在進行地基基礎設計時，一定要對地方規程進行深入地學習，以避免對整個結構設計或后期設計工作造成較大的影響。

5、計算與分析

5.1 計算模型的選取

對于常規結構，可采用樓板整體平面內無限剛假定模型；對于多塔或錯層結構，可采用樓板分塊平面內無限剛模型；對于樓板局部開大洞、塔與塔之間上部相連的多塔結構等可采用樓板分塊平面內無限剛，并帶彈性連接板帶模型；而對于樓板開大洞有中庭等共享空間的特殊樓板結構或要求分析精度高的高層結構則可采用彈性樓板模型。

5.2 抗震等級的確定

對常規高層建筑，與主樓連為整體的裙樓的抗震等級不應低于主樓的抗震等級；對于地下室部分，當地下室頂板作為上部結構的嵌固部位時，地下一層的抗震等級應與上部結構相同，地下一層以下的抗震等級可逐層降低一級，但不低于四級，地下室中超出上部主樓相關范圍且無上部結構的部分，其抗震等級可根據具體情況采用三級或四級。

5.3 非結構構件的分析計算

在高層建筑結構設計中，很多的建筑由于對建筑物的功能或者美觀要求，會布置一些非主體承重體系內的非結構構件，對于這些構件，特別是對于高層建筑物樓頂的裝飾構件，由于地震作用的鞭梢效應比較大，所以在進行分析計算時，應該嚴格遵守規范中的相關規定，并滿足相關抗震措施要求。

結束語

經濟的快速發展，使得高層建筑在中國興起并發展的如火如荼，其建筑手段和設計也變得科技性更強。建筑工程的質量直接關系到人們的生命財產安全，因此，對于這項復雜而科技含量高的工作，如何通過合理的設計使得高層建筑達到高質量的同時也滿足人們居住舒適性需求，是每個建筑工作者必須考慮和解決的事情。

參考文獻

[1] 王小平. 鋼筋混凝土高層結構設計常見問題淺析[J]. 中國高新技術企業. 2009(13)

混凝土結構設計論文范文第4篇

關鍵詞：水利工程;建筑物;結構設計;問題;處理方式;分析

水利工程建筑項目在正式施工建造前需要做好各項設計、規劃工作，工程設計人員在實地勘察中分析影響項目建設的主要因素，在結構設計上不斷進行優化和改進，提高項目建設水平與質量。設計人員對于水利工程建筑物結構標準要進行等級劃分，依照科學標準展開項目施工現場的信息分析，水利工程項目結構設計是整個工程建設工作中重要一環，建筑物結構設計水平直接影響到后期項目的建設質量，因而保證水利工程建筑物結構設計方案的合理、科學，能夠有效提升項目建設的質量。[1]針對水利工程建筑物結構設計中容易產生的問題，需要從工程實踐角度重點分析其問題解決方法，這對結構設計人員的專業基礎和技能水平有一定要求。

1水利工程建筑物結構設計要點部分

（一）整體結構設計

水利工程項目在施工建設過程中進行結構設計，是為了使項目建設滿足施工合同基本要求，在項目結構安排中提高建筑建設、使用的實用性與適用性。水利工程建筑物整體結構設計中需要在施工現場勘查的基礎上，對照工程合同要求，對建筑整體進行結構類型的劃分。[2]水利工程建筑物整體結構能夠劃分為不同的類型，主要結構包括大壩和水閘，其他則是一些配套設施，如管理用房等，在整體性結構設計過程中需要對水利工程建筑物整體框架進行規劃，保證建筑結構設計完整與配套。

（二）混凝土結構設計

水利工程建筑物結構設計中一大重點內容即混凝土結構設計，由于項目建設特性，大多水利工程項目建造均應用混凝土結構，水利工程建筑物混凝土結構設計的效果與水平直接關系到整體水利工程項目設計與建造的效果與質量。混凝土結構具有較為明顯的施工優勢，在混凝土澆筑、養護到位的情況下，混凝土結構具有較強的穩固性，但是容易出現施工裂縫，導致混凝土結構使用安全性與美觀性均會受到不同程度的影響。[3]因而進行水利工程建筑物混凝土結構設計時需要進行大量的結構質量試驗，對混凝土結構的承重極限和抗震能力等進行檢驗，減少施工裂縫，提高混凝土結構性能。

（三）水閘結構設計

水利工程項目另一主體結構為水閘，水閘結構設計中要重點考慮工程防水性與排水性，水利工程項目建設受水力作用影響較大，因而在結構安排中未設計好水閘部分，將導致工程項目整體防水、排水性能下降，水利工程建筑物建成后投入使用的壽命也會大大降低。水利工程建筑物水閘部分的結構設計要與整體結構設計和混凝土結構設計工作相連接，綜合性的考慮水利工程建設的性能要求和質量標準，提高不同類型水利工程結構設計的有效性。[4]

2水利工程建筑物結構設計處理方法

（一）明確結構等級劃分標準

水利工程建筑物結構設計過程中需要進行結構等級的劃分，否則設計效果難以達到預期理想，因而在建筑物結構等級劃分的標準制定中要注意合理性與可用性，設置的等級標準過高或過低，均會影響最終的設計成果。根據項目建設合同要求，參照不同項目結構等級劃分標準，使水利工程結構等級劃分與實際工程建設要求一致，減少不必要的資源浪費。在結構設計中需要相關部門提交與工程有關的項目資料，資料內容包括氣候環境、水文、土質等，設計人員在資料分析中不斷改進建筑物結構，在方案優化中提高設計效果。[5]水利工程建筑物結構設計明確結構等級劃分標準能夠在保證工程質量的前提下，最大限度的降低施工成本，促使水利工程項目建設效益最大化。

（二）合理安排結構尺寸參數

水利工程建筑物結構設計中需要應用工程技術手段對項目結構尺寸等參數進行合理計算與安排，以混凝土結構設計為例，在結構設計中由于尺寸較大，應該盡量選用跨高比較小和體積結構較大的混凝土構件。由于水利工程項目建設、使用特性，建筑物主要結構部分位于水下較多，因而要對混凝土結構強度進行嚴格控制，在結構設計中要靈活安排混凝土配筋量和配筋率。混凝土結構縱向鋼筋受壓構件強度等級為500MPa時，最小配筋百分率為0.50；強度等級為400MPa時，最小配筋百分率為0.55；強度等級為300MPa時，最小配筋百分率為0.60；一側縱向鋼筋，最小配筋百分率為0.20。[6]大體積的混凝土結構具有強烈的水化熱反應，因而需要使用溫度鋼筋，防止鋼筋內外溫差較大，產生溫度裂縫影響建筑結構質量。

（三）配筋設計

由于水利工程建筑物結構設計對結構耐久性問題要引起足夠的重視，水下建筑物受水力沖刷和凍融影響較大，對于非桿系建筑物體系設計不能一味依照極限理論完成配筋設計，要經過嚴格的數據計算保證設計合理性。水利工程建筑物結構設計對于不同類型結構安排需要綜合考慮其建筑建造類別、工程產出效益、規模效益和成本效益，在設計過程中對于項目結構配筋設計要遵從客觀依據，非桿系建筑物體系較為脆弱，因而無法進行壓、彎和拉等極限測試操作，無法作為配筋設計理論依據。結構設計中的配筋設計要綜合項目數據，在物理學原理應用研究下，進行合理計算，并使其符合工程施工要求。

3結語

水利工程建設的目的是為了合理調配和控制地下水與地表水，在水資源的開發利用中滿足人們基本的生活、生產需求，由于水利工程項目建設過程中受自然地理、氣候、水文、土質等因素影響較大，同時項目建設中資金投入大、工程量大，因而需要重點做好建筑物的結構設計工作，保證項目建設的穩定性。水利工程項目建設，需要工程設計人員根據現場實地勘察結果，對項目施工中容易產生的結構性問題、質量性問題進行預測、分析，并提出有效的問題解決方案。水利工程建筑物結構設計要按照不同的工程標準，對建筑結構等級進行劃分，并準備好相關資料，包括氣象數據資料和凍土厚度資料等，主要為工程設計工作提高必要參考。水利工程建筑物結構設計要有完整的設計方案，重點解決好水利工程建筑物基礎結構、整體結構和混凝土結構等施工問題，提高項目建設的效率與效益。

參考文獻

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混凝土結構設計論文范文第5篇

關鍵詞：水利工程；水工結構；設計見解

Abstract: the hydraulic structure as a national infrastructure in the important component, according to the special function of design, will also be hydraulic structure design of the realization of the normal function of guarantee. This article mainly according to the author for many years work experience, try to elaborate on water conservancy engineering structure design ideas.

Keywords: water conservancy projects; Hydraulic structure; Design ideas

中圖分類號：TB482.2文獻標識碼：A 文章編號：

0 引言

大多數水利工程都以鋼筋混凝土結構形式為主；就通常的水工建筑結構而言(如大壩、水閘、碼頭等建筑構筑物等)，建筑結構的荷載承重和防滲功能等均主要由混凝土結構承擔，因此，混凝土結構的設計顯得尤為重要。

1 水工混凝土結構設計

針對傳統的混凝土結構設計以強度設計為主的特點，水工混凝土建筑結構設計不僅要注重結構強度設計，還需要更多地考慮建筑結構在長期使用過程中由于水下環境作用引起的結構材料腐蝕對結構性能與適用性的影響,應盡可能通過合理的結構設計延長結構使用壽命。水工混凝土建筑結構的設計應嚴格按照現行的有關國家、地區及行業標準和規定執行,充分考慮建筑結構在正常使用階段結構構件的相關檢測和維護過程,在進行水工混凝土結構設計時, 應預留足夠的工作面為后續工作提供可實施性。值得指出的是,水工混凝土結構在使用過程中遭受病害是不可避免的,只是應將其程度降至最低水平。因此,在設計混凝土結構構件時,在考慮材料受環境侵蝕和老化對性能產生的影響后,還仍然要確保結構和構件存有足夠的安全性和整體穩定性。

2 水工混凝土結構的特性

水工混凝土是混凝土學科中帶有許多特殊性的領域。將一般混凝土結構設計理論用于水工混凝土結構,常會遇到不少無法解決的困難。水工混凝土結構的特殊性有如以下5個方面。

2.1 結構尺寸較大,常為大體積結構,或為跨高比很小的短桿件。

2.2 強度所需的配筋率小于一般混凝土結構設計理論中規定的最小配筋率,但其配筋量仍極大。

2.3 大體積混凝土結構的水泥水化熱較大,在外界溫度變化時,常不可避免地發生溫度裂縫。為限制裂縫寬度需配置較多的溫度鋼筋。

2.4 結構有的全浸于水中,有的處于承壓或干濕交替的狀態,有的尚有滲漏、凍融或沖刷氣蝕等作用,耐久性常成為水工混凝土的嚴重問題。

2.5 不少結構為非桿件體系,無法象彎、壓、拉等標準桿件那樣按極限強度理論進行配筋分析。

為適應水工中這種大體積、低配筋和非桿件的特殊性態, 我國工程界曾作過多方面的探索,如按應力圖形配筋、非線性鋼筋混凝土有限元分析、大體積混凝土溫度配筋等,并有了不少進展。

3 水工混凝土結構的可靠度分析

水工統一標準已規定水工結構設計必須采用以近似概率法為基礎的可靠度理論。但在引用這一理論時,注意到水工混凝土結構的某些特殊性是完全必要的。例如：

3.1 水工大體積混凝土的實際強度與實驗室小試塊強度的差異就比工民建的混凝土來得更大些,其中尺寸效應、持久強度和水飽和時的強度降低及后期強度的增長等因素造成的混凝土強度不定性就有深入研究的必要。

水工中一些主要荷載的實測和統計工作做得還很不夠。有些荷載如土壓力、圍巖壓力、

滲透壓力、地基反力等還是用理論公式計算出來的,與實測值有多大差異還不十分清楚。有

些荷載還具有人工控制的特點,如有溢洪或閘門設施時的擋水壓力,就具有確定的上下限,它的分布概型就具有很大特殊性。

3.2 水工中荷載與荷載效應之間的關系常隨所采用的分析方法的不同而有根本性的差別。例如：尾水管,采用一般框架分析或帶剛性域框架分析或用有限元分析,得出的荷載效應值將有極大差別,甚至會使截面內力發生變號。因此計算簡圖正確程度的不定性將嚴重影響結構實有的可靠指標。但這種不定性目前還難于統計分析。

3.3 房屋建筑或橋梁工程等失事后果僅在于建筑物本身以及本身范圍內的人身及經濟損失。但擋水大壩等水工建筑物失事后將危及下游廣大范圍內的村鎮及農田,其損失遠大于建筑物本身。因此對這種會導致嚴重后果的結構是不能用一個結構重要性系數并簡單地取 就能了事的。在它的可靠指標分析中應該把造成后果的嚴重程度考慮在內。目前,水工統一標準（初稿）把水工建筑物的安全等級也類似房屋建筑那樣分為三級,分別取。但水工中的大型建筑物如葛洲壩、劉家峽工程與一些小型渠系涵管之間,其失事后果嚴重性的差別,決不是1.0， 0.9 之比。我們認為水工建筑物的安全等級宜分為五級,對于擋水建筑可分屬于1,2,3個級別,對于一般鋼筋混凝土結構構件則可分屬于3,4,5三個級別。因為最重要的鋼筋混凝土構件也無法與3級擋水閘壩相比。

4 水工混凝土結構的耐久性

過去,工程技術人員所關心的常常只是工程的設計和建造。但工程結構在長期使用過程

中會逐漸損壞這一客觀規律迫使人們把注意力轉向已建結構的可靠性評估及維修加固技術方面來。人們除了關心工程的初始造價外,還應從大系統出發考慮工程的維護費用及遇到風險時的損失期望值。這方面的研究已成為結構工程學科發展的重要分支。

目前,國內不少50年代的建筑物,已進入“老年期”,對其繼續使用壽命作出鑒定和書評估,以及采取最佳的加固補救技術是十分重要的。國內在房屋建筑方面已制定了相應的法規

和條文,編制了可靠性鑒定標準和加固技術規范。水工混凝土建筑的病害比房屋建筑嚴重得

多,除混凝土碳化鋼筋誘蝕引起順筋開裂外,還有凍融、低強度風化、滲漏、沖刷氣蝕、水質侵蝕、堿骨料反應等嚴重病害。僅“七五”期間,部屬大中型水電工程需要修補的就耗資數億元。

但目前水工鋼筋混凝土設計規范中, 對耐久性還只以荷載直接作用下的受力裂縫的寬度作為衡量的指標,這顯然是很不全面的。有關水工建筑物調查顯示：967根構件中因鋼筋銹蝕順筋開裂（先銹后裂）的占56% ,但未發現一根是由于受力裂縫（橫向裂縫）引起的。鋼筋混凝土構件的耐久性主要決定子保護層厚度、水泥品種和訊量、水灰比、結構類型、施工質量、表面防護等。大體積混凝土結構則還與混凝土強度、抗凍性、抗滲性、抗腐蝕性和抗沖刷能力等有關。因此,在設計階段就應該把這些因素加入進去加以考慮,以改變設計人員只重視強度的片面觀。

5 新材料、新技術和新工藝的誕生

在結構使用壽命期內,新技術和新工藝的發展對維修費用的發生會起很大的影響。俗話

說,十壩九裂,在水工混凝土建筑物中的確存在著各種各樣的缺陷和病害,對于水工建筑物的維護和維修是不可避免的。實踐經驗表明,應優先考慮采用新材料、新工藝、新技術維修帶病運行的水工建筑物,提高建筑物的可靠程度,使建筑物的功能正常實現。因為它有降低建筑物本身的自重及降低工程成本造價方面的優點,使其在經濟、實用等方面具有良

好的發展前景。

例如近年來開始運用的新材料,采用特有的活性化學物質,利用水泥混凝土本身固有的化學特性和多孔性,借助于滲透作用來提高混凝土材料抗滲性,而達到永久性防水、防潮和保護鋼筋,增強混凝土結構強度的效果；還有性能優良、適用性強、適合水下灌漿的多功能新型灌漿材料；還有以聚合物水泥砂漿作為防滲、防腐、防凍材料,也已在水工混凝土建筑物修補工程中得到廣泛應用,這種以少量乳膠材料對水泥砂漿或混凝性后,增強其抗滲性、

抗炭化和抗凍性,是一種性能可靠、經濟和施工方便的修補材料。水下修補材料及水下修補技術取得較大進展,投入的一些新的施工設備,使用方便,省時省工,有利于環保和人身健康。

在以后的科技發展過程中,新的材料、技術和工藝的產生將會更快,更高效,這一點對于結構是有很重要的影響,不容忽視。

6 結束語

綜上所述，水工結構設計現在是越來越規范化、標準化、科學化。但在相關領域還是需要更進一步,而如何更好地深入發展和應用仍是一項重大課題。這就需要工程設計人員、科研人員共同努力,使之趨于完善。

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