時間：2023-05-30 09:49:13
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇混凝土結構設計規范，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
中圖分類號：TU37文獻標識碼： A 文章編號：
引言
混凝土結構一直是我們最常用的結構，《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）修訂反映我國近十年來混凝土結構學科的科研成果和工程建設中的新經驗，標志著我國混凝土結構的計算理論和設計水平有了新的提高與發展。
1、鋼筋的混凝土最小保護層厚度的調整
鑒于《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）中規定混凝土保護層最小厚度是指縱向受力鋼筋的外表面至混凝土表面的距離，除長期干燥或永久置于水中的混凝土構件外，其他環境下的構件并不能滿足設計使用年限內防止鋼筋嚴重銹蝕的耐久性要求，并且為防止混凝土構件中最外側箍筋和分布筋首先銹蝕并導致混凝土順筋開裂和剝落，對其保護層厚度的要求應該與主筋相同，《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）從混凝土碳化、脫鈍和鋼筋銹蝕的耐久性角度綜合考慮，不再以縱向受力筋的外緣，而以最外層鋼筋（包括箍筋、構造筋、分布筋等）的外緣計算混凝土保護層厚度，規定混凝土保護層最小厚度是指鋼筋的外表面至混凝土表面的距離，很顯然，《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）規定的混凝土保護層最小厚度既保護了縱向受力鋼筋，又保護了箍筋、分布筋，比《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）規定混凝土保護層最小厚度有所加大。對由縱向鋼筋和箍筋組成的梁、柱構件，混凝土保護層最小厚度的調整使正截面設計中截面有效高度 h0=h-as( 若僅布置一排鋼筋時，《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）為 as=c+d縱/2，《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）為 as=c+d箍+d縱/2，見圖 1）有所減少；對由縱向受力鋼筋和分布鋼筋組成板構件而言，新舊混凝土結構設計規范規定的保護層厚度不變，不影響正截面設計中截面有效高度 h0=h-as?！痘炷两Y構設計規范》（GB50010-2010）除了修改對鋼筋的混凝土最小保護層厚度定義外，還對結構構件所處耐久性環境類別進行了劃分，對應環境等級修改，《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）調整了混凝土最小保護層的最小厚度 c（mm），對一般情況下混凝土結構的保護層厚度稍有增加，而對惡劣環境下的保護層厚度則增幅較大。
2、鋼筋錨固和連接方式的改進
我國鋼筋強度不斷提高，結構形式的多樣性也使錨固條件有很大的變化，根據近幾年系統試驗研究及可靠度分析的結構并參考國外標準，《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）提出 ιab即基本錨固長度，取代了原先的 ιa，從基本錨固長度的計算公式看，公式并沒有改變，但改變 ft取值，《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）提出當混凝土強度等級高于C60時，ft按C60取值，而《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）則是當混凝土強度等級高于 C40 時，ft按 C40 取值。這主要是根據實驗研究表明，高強混凝土的錨固性能被低估，原先的最高強度等級取 C40 偏于保守，其實這也是為推廣高強度鋼筋，如果采用原先的公式計算，高強度鋼筋的基本錨固長度有些長。另外，《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）刪除《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）中錨固性能差的刻痕鋼絲，同時提出當混凝土保護層厚度不大于 5d 時，在鋼筋錨固長度范圍內配置構造鋼筋的要求。當不考慮錨固長度修正時，取相同直徑 d，采用《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）和《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）計算受拉鋼筋錨固長度。
3、鋼筋用量的分析
工程概況①：按《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）計算，梁、柱、墻受力鋼筋采用 HRB400 級，梁、柱箍筋和墻中構造筋以及板中鋼筋均采用 HRB335 級。
工程概況②：按《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）計算，梁、柱、墻受力鋼筋采用 HRB400 級，梁箍筋和構造筋、墻構造筋以及板中鋼筋均采用 HRB335 級。
工程概況③：按《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）計算，梁、柱、墻受力鋼筋采用 HRB500 級，梁箍筋采用 HRB400 級，墻構造筋及板中鋼筋仍采用 HRB335 級。
通過中國建筑科學研究院研發的 PKPM 程序模擬計算，其計算結果如下：
3.1剪力墻結構
工況②與工況①比較：在鋼筋強度等級相同的條件下，按《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）計算的鋼筋總用量（748.84t）比按《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）計算的鋼筋總用量（747.83t）略有增加，比值為 1.001；其中梁箍筋（HRB335 級）的用量因規范修訂稿中受剪公式的改變有較明顯增加，梁中受力主筋（HRB400 級）的用量因《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）中裂縫寬度計算公式的改變有所減少；板和墻的鋼筋用量受最小配筋率控制，基本無變化。工況③與工況①比較：工況③仍按新修訂的《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）計算，但梁中箍筋改為 HRB400 級，梁、板和墻中的受力主筋改為 HRB500 級?？梢钥闯?，鋼筋總用量（742.23t）比按《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）計算的鋼筋總用量（747.83t）略有減少，比值為 0.993；其中梁箍筋用量僅略有增加，而梁中受力主筋的用量則減少明顯，梁中鋼用量合計減少約 5.6%；板和墻的鋼筋用量仍受最小配筋率控制，變化不大。工況③與工況②比較：工況③和工況②均按《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）計算，只是工況③提高鋼筋強度等級，可看出兩種工況下鋼筋總用量基本相同，主要是因為板和墻的鋼筋用量受最小配筋率控制變化不大，而梁中箍筋和受力主筋用量則有明顯減少。
3.2框架結構
工況②與工況①比較：在鋼筋強度等級相同的條件下，按《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）計算的鋼筋總用量（229.73t）比按《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）計算的鋼筋總用量（231.13t）略有減少，比值為 0.994；其中梁箍筋（HRB335 級）的用量因規范修訂稿中受剪公式的改變有較明顯增加，而梁中受力主筋（HRB400 級）的用量因規范修訂稿中裂縫寬度計算公式的改變有所減少；板的鋼筋用量受最小配筋率控制，基本無變化；柱的鋼筋用量略有增加。工況③與工況①比較：工況③仍按《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）計算，但梁和柱的受力主筋改為 HRB500 級?？梢钥闯觯摻羁傆昧浚?17.35t）比按《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）計算的鋼筋總用量（231.13t）減少約 6%（比值為 0.940）；其中梁箍筋用量增加較明顯，而梁中受力主筋的用量則減少明顯，梁中鋼用量合計減少約10.9%（比值為 0.891）；板和柱的鋼筋用量仍受最小配筋率控制，變化不大。工況③與工況②比較：工況③和工況②均按《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）計算，只是工況③梁和柱的受力主筋改為 HRB500 級。可看出提高受力主筋強度等級后鋼筋總用量減少約 5.4%（工況③鋼筋總用量為 217.35t，工況②鋼筋總用量為 229.73t，比值為 0.946）。
結束語
在我國當前迅速發展的工程建設領域中，混凝土結構是我國工程建設中應用最廣泛的一種結構形式之一，全面修訂的混凝土結構設計規范在新材料應用、設計理論發展等方面有重大進步，對確保工程質量，促進我國鋼筋混凝土結構設計水平，進一步提高及混凝土結構學科的發展起到有力的推動作用。
參考文獻
[1] 混凝土結構設計規范.GB50010-2010[S].北京 : 中國建筑工業出版社，2011.
一、混凝土結構設計安全度的特征
通常情況下，建筑結構設計師設計建筑結構的終極目標是為了設計出結構合理、能夠安全使用的建筑物，因此，混凝土結構設計的安全度主要包括安全性、適用性以及耐久性三個方面的特征。適用性、安全性及耐久性也是衡量一個建筑物的混凝土結構是否達到經久耐用和安全可靠的使用標準的基本標志，故統稱為混凝土結構設計安全度。
1.混凝土結構設計的安全性特征結構設計安全性具體是指在正常使用的情況下，設計的建筑物混凝土結構能夠承受必要的外在負荷作用，例如機械設備、結構自重、人流、家具、風雪以及氣溫變化等；在特殊情況下，設計的建筑物混凝土結構需要確保能夠屹立不倒，例如：當遇到颶風、地震、火災或者暴雨等突發狀況時還能夠保持結構穩定。
2.混凝土結構設計的適用性特征
結構設計適用性具體是指在正常使用的情況下，設計的建筑物混凝土結構能夠有效發揮建筑物各個構件和各個系統所應有的使用功能。
3.混凝土結構設計的耐用性特征
結構設計耐用性具體是指在正常使用和日常維護的情況下，設計的建筑物混凝土結構能夠安全使用足夠長的年限。
二、加強混凝土結構設計中安全度的意義
建筑結構工程師設計建筑混凝土結構的目的就是賦予建筑混凝土結構一定的安全性能、牢固性能以及耐久性能，確?；炷两Y構在規定的使用年限以內能夠有效發揮其預定的各種使用功能。混凝土結構設計規范中所制定的各種計算公式和結構要求的出發點就是為了確保混凝土結構設計的安全度，因此，混凝土結構設計的安全度要求全面考慮經濟、技術和政策等方面的因素。從經濟的角度來看，混凝土結構設計的安全度直接體現了工程造價、投資風險以及維修費用等之間的關系，即若要增強結構設計的安全度，則必然會增加工程造價，但會相應降低投資風險和維修費用；反之，若結構設計的安全度較低，盡菅工程造價較低，但又會相應提高投資風險和維修費用。因此，合理的混凝土結構設計的安全度要求權衡工程造價和工程風險，并尋求兩者間的最佳平衡點。從技術的角度來看，混凝土結構設計的安全度直接關乎選擇的結構類型、力學模型以及設計概念等是否合理，需要全面考慮，切忌和多種材料直接等同處理。從政策的角度來看，選擇合理的混凝土結構設計安全度不僅關乎人們的生命財產安全，甚至還會影響社會安全和政治穩定，導致國家的技術經濟政策和基本經濟基礎發生改變?？偠灾?，制定和選擇科學合理的混凝土結構設計安全度標準綜合反映了國家的整體經濟資源狀況、施工設計技術水平、社會財富積累程度以及施工材料的質量水平等，意義深遠。
三、我國混凝土結構設計中安全度的演變
我國建筑物的混凝土結構設計的安全度要求具體表現在設計的結構構件達到規定的安全性承載能力和建筑結構的整體牢固性兩個方面。通過對現行的混凝土結構設計規范和老規范進行對比發現了以下幾個方面的發展演變。
1.混凝土結構構件的承載能力
根據以往的觀察和研究發現，通常影響混凝土結構設計安全性的兩個主要因素是混凝土結構構件的承載能力和材料強度及荷載強度分項系數。材料強度分項系數具體是指在計算混凝土結構構件本身所固有的承載能力時，把結構構件的材料強度標準值和縮小系數相乘；而荷載強度分項系數具體是指在計算混凝土結構構件所能承受的荷載作用時，把結構構件的荷載標準值和放大系數相乘。表示系數的具體量值體現了在給定負荷標準的情況下混凝土結構構件的安全度。具體調整如下：（1)荷載方面的調整：風荷載的基本風壓、地面粗糙度類別、風壓高度變化系數、脈動增大系數以及脈動影響系數發生了改變；活載的具體內容也做了相應的調整。
(2)作用效應組合方面的調整：現行規范中增加了用永久荷載效應所控制的組合，還增加了永久荷載效應控制組合中的恒載分項系數的具體取值為1.35。（3)抗力方面的調整：材料的強度和分項系數都做了相應調整；板設計規范也發生了一定程度的改變；斜截面的具體承載能力設計要求也有些許調整。
2.混凝土結構的牢固性
關鍵詞：可靠度；裂縫寬度；JC法
中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1003-2851（2012）-12-0198-01
結構的可靠度是指結構在規定的時間內，在規定的條件下，完成預定功能的概率[1]。國家標準《工程結構可靠性設計統一標準》GB50153-2008規定，建筑結構設計采用“以概率理論為基礎的極限狀態設計方法分析確定”。承載能力極限狀態和正常使用極限狀態是結構設計的兩類極限狀態，承載能力極限狀態對應結構的安全性要求；正常使用極限狀態對應于結構的適用性和耐久性要求[2]。GB50153-2008給出了承載力極限狀態可靠度指標，可是正常使用極限狀態可靠度指標尚未給出。本文提出正常使用極限狀態下混凝土裂縫寬度的可靠度計算方法，并且針對國標GB50010-2010對裂縫寬度荷載的修改對新老規范裂縫可靠度進行了比較。
一、失效概率函數的構造
設功能函數為：
Z=g（X1，X2，…，Xn） （1）
其中，X1，X2，…，Xn為n個相互獨立的隨機變量。當Z>0時，結構處于安全狀態，Z？燮0時，結構處于失效狀態。將功能函數在均值點X=（X1，X2，…，Xn）處進行一階Taylor展開，可得Z的均值和標準差為：
？滋z=g（X1，X2，…，Xn） （2）
？滓z=■（■）■？滓X■■■（3）
？茁=■ （4）
結構的失效概率也可用可靠度指標表示為：
pf=？椎（-？茁） （5）
式中：？椎（·）表示服從標準正態分布的分布函數。
二、荷載組合方式確定
國標GB50010-2010對鋼筋混凝土受彎構件的裂縫寬度計算按荷載的準永久組合，舊版本規范GB50010-2002對鋼筋混凝土受彎構件的裂縫寬度計算按荷載的標準組合。荷載組合公式由（6）變化為（7），相當于計算結構裂縫寬度時載荷減小了。
S=SGK+SQ1K+■？漬ciSQ1K （6）
S=SGK+■？漬qiSQiK （7）
三、算例
本文計算某混凝土受彎構件，規范規定裂縫寬度允許值為0.3mm。由裂縫寬度控制的正常使用極限狀態的荷載效應是混凝土受彎構件的最大裂縫寬度，根據混凝土結構設計規范（50010-2002）可得下列公式：
wmax=？琢cr■（1.1-■）（1.9c+0.08■） （8）
？滓sk=■ （9）
Mk=MGk+MQK （10）
最新混凝土結構設計規范（50010-2002）荷載組合改為準永久組合，公式（9）相應改為：
MK=MGK+？漬qiSQK （11）
其中？漬qi取值為0.5[4]。在規范（50010-2002）中隨著載荷組合方式的變化，相當于荷載取值減小了。本算例采用混凝土強度取值C20，保護層厚度c=25mm，受拉鋼筋直徑為16mm，梁截面高度取值400mm，構件計算跨度取值4m。
根據《混凝土結構設計規范》建立極限狀態方程：
0.3-？琢cr■（1.1-■）（1.9c+0.08■） （12）
最后經過公式（12）公式通過可靠度計算方法JC法計算出規范（50010-2002）對應的可靠度指標為？茁=1.05，可靠度為0.86，失效概率Pf=0.14。規范（50010-2010）對應的可靠度指標為？茁=1.4，可靠度為0.92，失效概率Pf=0.08。
通過可靠度計算基本方法JC法可以計算出鋼筋混凝土結構受彎構件裂縫可靠度指標。依照規范（50010-2002）進行設計的構件裂縫寬度可靠度指標為1.08，失效概率為14%，和國際標準不可逆正常使用極限狀態的可靠度指標1.5還是有一定差距的，依照最新國標（50010-2010）設計的混凝土構件可靠度指標提高到1.4，已經接近于1.5，失效概率為8%，可靠性有所提高。
參考文獻
[1]GB50153—2008工程結構可靠性設計統一標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2008
[2]GB50010—2010混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2010
【關鍵詞】結構耐久性 給排水工程 使用的年限 施工質量
一、結構耐久性的重要作用
土木工程特別是排水工程的設計中，結構的耐久性是一個必須考慮的重要問題。結構的耐久性是指，在環境作用確定的一定條件下，構件可以在使用年限范圍內保證安全性，穩定性和適用性的能力。包括化學腐蝕等因素。結構耐久性的對排水工程來說至關重要，它會對工程有著特別嚴重的影響。甚至對社會來說，工程結構的耐久性對于公共工程的日常運行都有著長遠意義。
給排水結構的構筑物一般都是埋在地下，比如各種水廠，水泵等，所以經常能夠直接接觸地下水，雖然混凝土的耐久性很好，但是它作為給排水結構的建筑材料，也不能經受地下水和其他化學物品的長時間侵蝕，那使它的性能大幅度下降，并使它的使用年限大大降低，安全性也沒有了保障。
二、結構耐久性存在的問題
1.落后的設計理念
如今，人們對混凝土結構的耐久性認識不強在各個行業中都是普遍存在的現象。強度和耐久性都是混凝土結構必須具備的基本特征。但是很多人設計工程的時候只注重強度，而對于耐久性卻缺乏認知。也不會根據實際狀況采取措施來提高混凝土的耐久性。據調查，一般情況下，工業建筑的使用壽命為25-30年，在惡劣環境下只有15-20年，民用和公共的建筑在使用環境較好的情況下可以在50年以上，可是室外的露天構件由于環境相對較差，壽命僅有30-40年。更加嚴重的是橋梁等其他基礎設施工程，因為混凝土上面的保護層稀薄，很快就會出現腐蝕，開裂等現象。海港和碼頭的混凝土十年左右就會因為開裂而進行大規模整修。據統計，到1998年有743座因侵蝕被損壞的鐵路和隧道，是總數的13.2%。從八十年代起，我國就開始建立污水處理廠，可是大多都沒有達到50年就被腐蝕而無法使用。構筑物的保護層脫落侵蝕是普遍都存在的問題，有的工廠還因此導致停產。比如，有一個北方的污水廠在2003年建立，因為設計人員對混凝土被地下水侵蝕的狀況考慮不周，導致污水廠不到五年就被硫酸嚴重破壞而無法正常使用，工程被迫停水加固，損失很大。天津開發區僅僅在半年時間就出現了嚴重的混凝土開裂現象。
2.設計的規范有待改善
給排水工程耐久性目前的主要規范有《混凝土結構耐久性設計規范》、《工業建筑物防腐蝕設計規范》等，而《給排水工程構筑物結構設計規范》是最主要的規范，它沒有主要闡述耐久性的要求，而是在其他材料、構造規定等其他方面做了詳細的要求，沒有說明環境和使用年限這些重要的因素，表達不是很明確。在《混凝土結構設計規范》和《混凝土結構耐久性設計規范》在環境類別劃分以及耐久性要求上卻有一些不同，導致很多設計人員不知應該怎樣適從，造成了諸多不便。
三、對于耐久性的設計提出的建議
最根本的要提高設計人員對于混凝土耐久性的認知程度，在實際工程中對結構耐久性重視起來。要意識到，不但要提高強度，結構的耐久性也同樣重要。在設計中要對工程結構進行詳細精確的計算和測量，并且根據實際情況，在結構耐久性方面也要做好充足的設計。對于可持續發展來說，結構的耐久性起到了至關重要的作用。
1.使用的年限
一定條件下，用混凝土建造的建筑使用壽命應該在50-100年。在《建筑結構可靠度設計統一標準》中規定，房屋和其他建筑物使用壽命應該是50年，重要建筑和紀念性建筑應該是100年。但是《工程結構可靠度設計統一標準》給出了房屋等建筑的使用壽命，可在排水構筑物等建筑上面沒有提及使用壽命。但是通過其他行業的標準規范，排水結構的使用壽命應該為50-100年，至少不能少于50年?，F在各種建筑方式上有很大的不同，排水行業作為投資的主體，越來越向多元化的趨勢發展著，而混凝土作為建筑的主要材料，應當越來越被政府重視，所以混凝土的使用壽命應當在50年以上。還應該在合約中規定，特許經營期結束之后要對使用年限重新限定。
2.環境的類別
在《混凝土結構設計規范》和《混凝土結構耐久性設計規范》中都對環境的類別進行了分類。在2010年的《混凝土結構設計規范》中把環境類別分成“一、正常的室內環境；無侵蝕環境；二、潮濕的室內環境，非寒冷的露天環境；三、干濕環境，嚴寒的露天環境；四、水位變動的冬季或嚴寒環境，濕冷環境；五、海水環境；六、鹽漬土環境；七、受侵蝕影響的環境”一共七個類別。而《混凝土結構耐久性設計規范》的環境上面的分類卻與之不同，有一般環境，氯化物環境等五類，并且還在腐蝕程度上做了劃分，一共有輕微到嚴重等六個等級。給排水結構因為長期與水接觸，構件經常會收到液體的腐蝕或者是地下水及其他外界環境和氣候的影響?！痘炷两Y構設計規范》只是在普通混凝土上面做了規范，而《混凝土結構耐久性設計規范》中對于排水設施的環境類別劃分才是合理的，它除了在環境類別上做了分類以外，還對侵蝕程度做了六個等級上的劃分，所以更加規范化。還有一些配合之間脫節的現象，這些在設計中不是很容易被察覺到。大多數情況下，工藝專業只提供尺寸，外形等條件，但是對于腐蝕情況并不是很關心，結構專業同樣也不注重這一點。這樣一來，可能被腐蝕的混凝土會誤認為安全而投入使用，對今后的工廠正常運作埋下安全隱患。在工業污水比率較高的工廠中，這種安全隱患能夠更加的凸顯出來它的可怕性。所以，《給排水工程構筑物結構設計規范》中應該在以后的整編中在這些方面做一定的要求，使其更加全面和規范化。
3.混凝土的結構要求
混凝土的抗凍等級等諸多方面上都屬于結構耐久性設計的要求范圍。在《給排水工程構筑物結構設計規范》中，這些方面只做了簡單的闡述，沒有詳細的給出各種環境中材料的要求。而在《混凝土結構耐久性設計規范》中給出了各種環境下乃求性的要求，但是抗凍和抗滲方面應當遵從《給排水工程構筑物結構設計規范》的要求?；炷翗嬙斓囊笥泻芏喾矫?，關于保護層和裂縫寬度的要求在《給排水工程構筑物結構設計規范》的6.1.3和5.4.3都有詳細的規定，可是還是沒有在不同環境下時的要求，但是《混凝土結構耐久性設計規范》中有著相關規定。
4.施工的質量
在建筑中，施工質量對耐久性起著很關鍵的作用。檢測材料保護層的厚度，良好的保養措施都對耐久性至關重要的因素。《給排水工程構筑物結構設計規范》和《混凝土結構設計規范》都沒有對其進行規定和要求，《給水排水構筑物工程及驗收規范》和《混凝土結構工程施工質量驗收規范》雖然是常規規范，可是也沒有這方面的要求?！痘炷两Y構耐久性設計規范》中有一些特殊的附加要求，在施工質量上可以作為耐久性的設計參考。
四、結束語
綜上所述，耐久性作為排水工程設計中的重要施工要求，到現在為止，已經有很多行業把其作為重要的行業規范來執行。排水工程是我國環境建設上的重要工程項目之一，如果《給排水工程構筑物結構設計規范》中能對耐久性和更加深入的規定和要求，使其更加規范化，這更會引起國家工程結構耐久性的設計高度重視，并且對排水工程的發展也能夠起到極大的推動作用，有利于促進我國排水行業整體水平的提高。
參考文獻
【關鍵詞】 鋼筋砼結構；最小配筋率；受彎構件；帶肋鋼筋
【中圖分類號】 tu528.0 【文獻標識碼】 b【文章編號】 1727-5123（2011）01-065-02
selection of minimum reinforcement ratio of reinforced concrete bending part
【abstract】 steel ratio of capacity to ensure the safe use of the main factors to determine reasonable minimum steel reinforcement
ratio, to ensure building safety and bring good social and economic benefits, the paper design of the structure under the current minimum
allocation rate of reinforcement.
【key words】 reinforced concrete structure； minimum reinforcement ratio； bending part； ribbed steel bars
現行的國家規范“砼結構設計規范”(gb50010-2002) 中把hrb400鋼筋確定為鋼筋砼結構的主導用筋。其后冶金企業研制開發的符合國情標準“鋼筋砼用熱軋帶肋鋼筋”(gb1499-1998) 的新型號筋。hrb500鋼筋具有強度高、延性好、耐高低溫、耐疲勞和可加工性能好的優點，符合砼結構對建筑用筋性能指標的主要內容要求。hrb500鋼筋在建筑行業中己得到廣泛使用，會促進其它相關建筑材料的發展提高，因此而帶來可觀的社會及經濟效益，促進建筑業健康有序的發展具有重要意義。
鋼筋砼梁的主筋縱向筋配筋率是保證安全使用影響承載力的主要因素，配筋率的變化不僅使梁的受彎承載力產生變化，而且會使梁的受力性能和破壞特征發生質的變化。當縱向主筋配筋率少到一定值后，梁的受力性能會產生大的變化，同無筋素砼梁沒有什么差別。當這種梁一旦在受拉區的砼出現開裂，裂縫截面的拉力會很快超過屈服強度而進入強化階段，造成整根梁發生撕裂，甚至使整個鋼筋被拉斷，這種破壞現象沒有明顯的預兆，屬于脆性破壞。為了防止這種脆斷的產生，鋼筋砼結構設計規范明確規定：鋼筋砼受彎構件的縱向受力主筋的配筋率不能低于某一限定值，該值即為受控鋼筋的最小配筋率。hrb500鋼筋作為一種新型的高強鋼筋，已經在工程實踐應用范圍較廣,必須合理確定其作為受拉鋼筋的最小配筋率。在實踐應用中探討對hrb500鋼筋作為受彎構件縱向主受拉的最小配筋率作淺要分析。
1最小配筋率確定的一般原則
鋼筋砼受彎構件的最小配筋率是一個比較復雜的技術問題。試驗和理論分析均表明,構件的最小配筋不僅與受力形態、表面尺寸及形式、材料強度有關,而且與受荷時間的長短、溫度變化的大小、收縮及徐變的程度有關。目前世界一些國家對鋼筋砼受彎構件的受拉鋼筋最小配筋率的取值方法基本上有兩種：即模型法和經驗法。模型法是以截面受拉區砼開裂后，受拉鋼筋由于配置過少而立即屈服進入強化階段，此時的受拉鋼筋配筋的最小配筋率。經驗法是指直接給出最小配筋率的的取值，而沒有受完整的受力模型作為取值準則，但其中也從不同角度考慮了一些因素對最小鋼筋率取值的影響，所考慮的這些因素的影響規律與模型方案的趨勢有一定的近似性。
而國內現行的《混凝土結構設計規范》對鋼筋砼受彎構件的最小配筋率的確定原則是：截面開裂后，構件不會立即失效（裂而不斷），即在最小配筋率的條件下，構件的抗彎承載力不低于同截面素混凝土構件的開裂彎矩，即：
mey≤mu ①
現以單筋矩形截面承受純彎矩作用為例探討鋼筋砼受彎構件的縱向主受拉鋼筋的最小配筋率問題。首先要計算鋼筋砼梁的開裂彎矩。由于鋼筋砼梁開裂時，鋼筋的應力很低，因此計算鋼筋砼梁開裂彎矩時，可以忽略鋼筋的作用，即鋼筋砼梁的開裂彎矩等于素砼的開裂彎矩。根據文獻對素砼梁的開裂彎矩的推導計算，無筋素砼梁的開裂彎矩為：
mey =0.256fftbh2 ②
試中： ft-為混凝土軸心抗拉強度設計值。
根據鋼筋砼梁的受力進行過程, 按照現行砼設計規范關于正截面承載力計算的基本假定“不考慮砼的抗拉強度”,假定鋼筋砼梁達到極限承載力狀態時的截面力臂為yho，其中y為內力臂長度系數,則鋼筋砼梁的極限彎矩為:
mu = yhoòyas
此時òy= fyas =pmin bho y=1
mu = ho fypmin bho③
將式②、式③ 帶入式① 以后，求出：
pmin=0.256ft / fy[h/ho]2 ④
2國內不同時期砼結構設計規范對最小配筋率的規定
根據介紹對世界各有關國家砼結構設計規范，對鋼筋砼受彎構件規定的最小配筋率進行了簡單比較，見表1。為轉化為國內材料強度后各有關國家砼結構設計規范，對鋼筋砼受彎構件規定的最小配筋率表達式。
表1不同國家對鋼筋砼構件最小配筋率計算要求
我國的設計規范對于鋼筋砼受彎構件，確定的最小配筋率的規定基本上是沿用前蘇聯20世紀五、六十年代的規定,數值明顯偏低。隨著我國國力的增強,結構設計的安全度增大以及結構耐久性設計概念的應用,鋼材供應狀況及水平的偏高,每次規范修訂均適當提高了受力鋼筋的最小配筋率,而且使其更為合理。a.在原《鋼筋混凝土結構設計規范》tj10-74中規定受彎構件最小配筋百分率:當砼強度標號為200號及以下時為0.1;當砼強度標號為250-400號時為0.15。b.在進行了修改后的《混凝土結構設計規范》gbj10-1989中規定受彎構件最小配筋百分率:當砼強度等級為c35時為0.15；當砼強度等級為c40-c60時為0.2。c.在現行的《混凝土結構設計規范》gb50010-2002中規定受彎構件最小配筋百分率為0.2和45 ft / fy中的較大值。
從國各內各個階段設計規范對最小配筋率規定的變化可以看出:隨著我國改革開放的進一步推進,國民經濟收入穩步的提高,對結構安全度的要求逐漸提高,綜合考慮各種因素,構件的最小配筋率均有提高,而且考慮了材料強度的影響,有利于促進高強材料在工程中的大量應用。
3hrb500鋼筋砼受彎構件的最小配筋率的應用
根據我國現行的《鋼筋砼用熱扎帶肋鋼筋》gb1499-1998中規定:hrb 335的屈服強度為335 mpa，hrb 400的屈服強度為400 mpa,hrb 500的屈服強度為500 mpa。我國現行的《混凝土結構設計規范》規定：hrb 335的屈服強度設計值為300 mpa，hrb 400的屈服強度設計值為360 mpa，不同種類鋼筋材料分項系數ys均為1.10，因此hrb500鋼筋的屈服強度設計值應取為450mpa。根據資料介紹的試驗結果并考慮到裂縫寬度的影響，對hrb500鋼筋的屈服強度設計值建議為420mpa，材料分項系數ys為1.19。根據我國現行的《混凝土結構設計規范》gb50010-2002中規定受彎構件最小配筋率百分率公式45 ft / fy，分別計算出各種鋼筋的最小配筋率。詳見表2。
表2鋼筋混凝土受彎構件配筋率要求
根據表2可以看出，鋼筋砼構件的最小配筋率的確定，不完全是技術問題，還反映了某一地區當時的經濟建設發展水平，具有一定的社會性和政策性。因此，考慮將hrb 500鋼筋砼受彎構件的最小配筋率百分率（%）為：當混凝土強度等級不大于c30時為0.15，當砼強度等級為c30以上時為0.2和45ft / fy 中的較大值為宜。根據上述淺要分析，國家推廣應用hrb500鋼筋不僅可以滿足建筑行業科技飛速發展的需用，還具有明顯的經濟效益和社會效益。為了在工程實踐中大力推廣hrb500鋼筋，考慮到我國實際國情，要采用hrb 500鋼筋砼受彎構件的最小百分率（%）為：當砼強度等級不大于c30時為0.15，當砼強度等級為c30以上時為0.2和45ft / fy，中的較大值安全。
參考文獻
1徐有鄰等．混凝土結構設計規范理解與應用．中國建筑工業出版社, 2002
關鍵詞：鋼筋結構設計規范質量驗收規范清單計價規范
中圖分類號：TL372+.3 文獻標識碼：A
案例：
某質檢部門檢查國有投資新建工程，檢查中發現施工單位將HPB300型設計鋼筋代換成HPB235型鋼筋，由此要求施工單位執行原設計標準，施工單位稱鋼筋代換系經過設計單位設計變更沒有違規，檢查人員稱按國家標準HPB235鋼筋已停止使用，如不執行指令不能進入下一道工序，因施工單位對該指令有異議，工地停工半月之久，建設單位考慮停工已對建設工期產生影響，遂同意施工單位鋼筋簽證要求，給予費用補償及工期補償，工程由此順利實施。
以上案例筆者從建筑結構設計原則及工程造價管理事項兩方面進行分析。
一、建筑結構設計原則
（一）鋼筋代換原則
1、鋼筋代換，實質上就是不同種類的鋼筋之間的代換。在施工過程中，施工單位由于缺乏設計所要求的鋼筋品種、級別或規格而進行鋼筋的代換，例如HPB300級、HRB335級、HRB400級之間的代換。鋼筋代換的總原則是保證鋼筋代換之后的結構在強度、抗裂度、裂縫寬度、撓度等各個方面性能均不低于原設計結構。在實際鋼筋代換過程中，要保證上述總原則的實現,并不是一件很容易的事，需要在強度、構造、變形三個方面逐一滿足。為此國家在《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB 50204 - 2002的5．1．1條文中規定 ：當鋼筋的品種、級別或規格需作變更時，應辦理設計變更文件。5．1．1條文說明中：在施工過程中，當施工單位缺乏設計所要求的鋼筋品種、級別或規格時，可進行鋼筋代換。為了保證對設計意圖的理解不產生偏差，規定當需要作鋼筋代換時應辦理設計變更文件，以確保滿足原結構設計的要求，并明確鋼筋代換由設計單位負責。本條為強制性條文，應嚴格執行。
通過以上《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB 50204 - 2002可以了解施工單位可以要求進行鋼筋代換但必須經設計單位同意?？蔀槭裁礄z查人員認為HPB235型號鋼筋已停止使用，并且不能代換呢，這需要了解鋼筋型號設計原則。
鋼筋型號設計原則
《混凝土結構設計規范》GB 50010—2010條款4．2．1中規定混凝土結構的鋼筋應按下列規定選用：1 、縱向受力普通鋼筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋，也可采用HPB300、HRB335、HRBF335、RRB400鋼筋；2、 梁、柱縱向受力普通鋼筋應采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋；3、 箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500鋼筋，也可采用HRB335、HRBF335鋼筋；
通觀《混凝土結構設計規范》GB 50010—2010條款4．2．1沒有使用HPB235型號鋼筋內容，即2011年7月1日以后設計圖紙將不再出現HPB235型號鋼筋?？墒窃?011年8月1日起實施的《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204—2002 局部修訂的條文中卻沒有將HPB235鋼筋去除，究其原因
從《混凝土結構設計規范》GB 50010—2010條款4．2．1條的條文說明去找：
4.2.1 本次修訂根據“四節一環?！钡囊?，提倡應用高強、高性能鋼筋。根據混凝土構件對受力性能要求，規定了各種牌號鋼筋鋼筋的選用原則。
1增加強度為500MPa級的熱軋帶肋鋼筋；推廣400MPa、500MPa級高強熱軋帶肋鋼筋作為縱向受力的主導鋼筋；限制并準備逐步淘汰335MPa級熱軋帶肋鋼筋的應用；用300MPa級光圓鋼筋取代235MPa級光圓鋼筋。在規范的過渡期及對既有結構進行設計時，235MPa級光圓鋼筋的設計值仍按原規范取值。
通過以上分析發現檢查人員提出按《混凝土結構設計規范》2010HPB235型號鋼筋已停止使用，并且不能進行下一道工序的認識是錯誤的，規范條文明確說明《混凝土結構設計規范》GB 50010—2002與《混凝土結構設計規范》GB 50010—2010在過渡期內可以繼續使用，檢查人員不了解條文發出錯誤指令是導致八噸鋼筋報廢的真正原因，其實不是2011年7月1日以前使用HPB235鋼筋不滿足建筑設計要求，而是通過修訂規范使用HPB300、HRB400、HRB500等高強鋼筋達到節約建筑鋼材耗用量的目的，是國家“四節一環?！敝泄澞堋⒐澆?、一環保內容的體現，但顯然國家并不提倡浪費，所以條文說明提到了規范過渡期的問題。
工程造價管理事項
本工程為國有投資建設工程，《建設工程工程量清單計價規范》GB50500-2013的3.1.1條規定：使用國有資金投資的建設工程發承包，必須采用工程量清單計價。本工程適用《建設工程工程量清單計價規范》GB50500-2013內容。
工程量清單計價規范一般規定
3.3.2 承包人應按合同約定將采購材料和工程設備的供貨人及品種、規格、數量和供貨時間等提交發包人確認，并負責提供材料和工程設備的質量證明文件，滿足合同約定的質量標準。
3.3.3 對承包人提供的材料和工程設備經檢測不符合合同約定的質量標準，發包人應立即要求承包人更換，由此增加的費用和（或）工期延誤應由承包人承擔。對發包人要求檢測承包人已具有合格證明的材料、工程設備，但經檢測證明該項材料、工程設備符合合同約定的質量標準，發包人應承擔由此增加的費用和（或）工期延誤，并向承包人支付合理利潤。
此案例中合同并未約定采用HPB235鋼筋，施工單位也未將采購鋼筋的品種規格提交發包人確認，建設單位有權要求施工單位更換HPB300型鋼筋，增加的費用和延誤由施工單位承擔，
工程量清單計價規范合同價款調整一般規定
9.1.5 發包人與承包人對合同價款調整的不同意見不能達成一致的，只要對發承包雙方履約不產生實質影響，雙方應繼續履行合同義務，直到其按照合同約定的爭議解決方式得到處理。
關鍵詞：抗震墻；墻厚；軸壓比；邊緣構件；水平分布鋼筋；豎向分布鋼筋
Abstract: based on the newly issued three canonical-" the concrete structure design codes GB50010-2010 ", "technical specification for concrete structures of tall buildings JGJ3-2010" and "building the standard aseismatic design GB50011-2010-to concrete shear wall in the seismic structural measures related provisions to carry on the analysis, it also summarizes the three this specification for concrete shear wall structure the similarities and differences of seismic measures, facilitate structure design personnel structure design.
Keywords: aseismic walls; Wall thick; The axial compression ratio; Edge structures; and Level distribution reinforced; Vertical distribution reinforced
中圖分類號： S611 文獻標識碼：A 文章編號：
引言
隨著社會經濟的發展，人口的擴漲，土地資源的相對減少以及地價的高速上浮，剪力墻結構在各地大中小城市中正越來越普遍的被應用于住宅中。本文就2010年就的三本新規范——《混凝土結構設計規范GB50010-2010》、《高層建筑混凝土結構技術規程JGJ3-2010》和《建筑抗震設計規范GB50011-2010》——進行綜合分析，總結闡述了在三本新的規范中，混凝土剪力墻的抗震構造措施的異同。以下《混凝土結構設計規范》簡稱《混規》，《高層建筑混凝土結構技術規程》簡稱《高規》，《建筑抗震設計規范》簡稱《抗規》。從三本規范總體來說，絕大部分的規定是一致。下面從幾個方面來進行詳細分析。
1. 抗震墻的最小厚度規定
抗震設計時，三本規范中都規定了一、二級一般部位不應小于160mm，底部加強部位不應小于200mm；三、四級一般部位不應小于140mm。不同的是，對一、二級一般部位，《混規》還要求墻厚不宜小于層高或無支長度的1/20，《抗規》則除了要求不宜小于層高或無支長度的1/20外，還要求無端柱或翼墻時，一、二級不宜小于層高或無支長度的1/16；對于一、二級底部加強部位，《混規》和《抗規》還規定了不宜小于層高或無支長度的1/16和無端柱或翼墻時不宜小于層高或無支長度的1/12；對于三、四級的一般部位，《混規》還規定了不小于層高或無支長度的1/25，《抗規》除了規定了不小于層高或無支長度的1/25還規定無端柱或翼墻時，不宜小于層高或無支長度的1/20；而對以上幾項，《高規》則統統要求墻體滿足穩定和一字形獨立剪力墻不小于180mm。此外，《抗規》還規定了三、四級底部加強部位墻厚不應小于160mm且不宜小于層高或無支長度的1/20和無端柱或翼墻時，不宜小于層高或無支長度的1/16，而《混規》和《高規》三、四級底部加強部位的墻厚則無規定。
2. 抗震墻的軸壓比限值
三本規范是一致的：一、二、三級抗震墻在重力荷載代表值作用下墻肢的軸壓比，一級時，9度不宜大于0.4，7、8度不宜大于0.5；二、三級時不宜大于0.6。
3 抗震墻設置約束邊緣構件的軸壓比限值
三本規范是一致的：一級抗震等級（9度）不大于0.1，一級抗震等級（7、8度）不大于0.2，二、三級抗震等級不大于0.3。不同的是，《高規》中一級抗震等級（7、8度）還包括6度。
4.抗震墻的豎向、橫向分布鋼筋
三本規范是一致要求一、二、三級抗震墻的豎向和橫向分布鋼筋最小配筋率均不應小于0.25%．四級抗震墻分布鋼筋最小配筋率不應小于0.20%，鋼筋的間距不宜大于300mm，直徑，均不宜大于墻厚的1/10且不應小于8mm；豎向鋼筋直徑不宜小于lOmm。不同的是，《混規》和《抗規》注釋中提出高度小于24m且剪壓比很小的四級抗震墻，其豎向分布筋的最小配筋率應允許按0.15%采用，《高規》因為高度不小于24m，故無此注釋；但《高規》7.2.19中要求房屋頂層剪力墻、長矩形平面房屋的樓梯間和電梯間剪力墻、端開間縱向剪力墻及短山墻的水平和豎向分布鋼筋的配筋率均不應小于0.25%，間距均不應大于200mm。
5.剪力墻分布鋼筋的排數
《混規》和《抗規》都要求抗震墻厚度大于140mm時，其豎向和橫向分布鋼筋應雙排布置，雙排分布鋼筋間拉筋的間距不宜大于600mm，直徑不應小于6mm。《高規》中要求高層剪力墻結構的豎向和水平分布鋼筋不應單排配置，剪力墻截面厚度不大于400mm時，可采用雙排配筋；大于400mm、但不大于700mm時，可采用三排配筋；大于700mm時，宜采用四排配筋。雙排分布鋼筋間拉筋的間距不宜大于600mm，直徑不應小于6mm。多排分布鋼筋間拉筋的間距不宜大于600mm，直徑不應小于6mm。
6.約束邊緣構件
三本規范中約束邊緣構件的范圍及配筋除了《高規》一級里面包含了6級外其他的都是一致的，不同的是，在計算箍筋體積配箍率時，《高規》中規定可計入箍筋、拉筋以及符合構造要求的水平分布鋼筋，計入的水平分布鋼筋的體積配股率不應大于總體積配箍率的30%。而《混規》和《抗規》則無涉及。
7.構造邊緣構件
對于構造邊緣構件的配筋，三本規范的規定是一致的。邊緣構件的范圍，端柱和暗柱也是一致的，就是翼墻和轉角墻的范圍的規定有所不同，詳細見圖1。
綜上所述，三本規范對剪力墻的抗震構造措施規定基本一致。設計人員在具體做結構時，多層混凝土剪力墻結構應盡量按《混規》和《抗規》來，而高層混凝土剪力墻結構則應該滿足《高規》要求。
參考文獻
1. 《混凝土結構設計規范GB50010-2010》
2. 《高層建筑混凝土結構技術規程JGJ3-2010》
摘要：文章介紹了加固設計的概念，并對改造設計中設計人員容易忽略的未根據使用年限對可變荷載修正、未考慮構件加固方案的可行性等幾個重要問題進行了闡述和探析。
關鍵詞：加固設計；使用年限；碳纖維；加固方案
隨著現代城市的發展，既有的民用建筑房屋，由于使用性質改變或使用面積要求，在層高較大部位或屋頂夾層的要求很常見。在既有建筑結構的使用過程中，由于其使用功能的改變，結構遭遇地震，火災，地基不均沉降，超載等原因，結構需要進行加固處理。在建筑結構改造加固設計中，由于涉及到新舊規范，新舊材料，新舊施工工藝等方面的問題，設計人員必須面臨設計原則，加固設計方案的選擇，加固設計節點構造等問題。為此，筆者就加固設計中遇到的問題及其處理方法提出一些看法，供廣大工程技術人員探討。
1未考慮使用年限而導致投資增加
根據《混凝土結構加固設計規范》(GB50367―2O06)規定，混凝土結構加固后預期的正常使用年限，應按下列原則確定：
(1)對技術上成熟，且有足夠的設計，施工經驗的加固方法，一般定為30年；
(2)對技術上較成熟，且有一定的設計，施工經驗的加固方法，～般定為20年；
(3)對新采用的加固技術，考慮到設計，施工經驗尚不多，一般定為l0年；
(4)以上規定的年限到期時，若經可靠性鑒定確認該加固結構仍可繼續安全使用時，允許將使用年限延長至原結構剩余的設計使用年限；
(5)對局部加固的結構，按上述原則確定的加固結構使用年限與該結構己使用年數之和不得大于50年。
需要明確的是，結構的設計使用年限并不是指結構實際能夠使用的年限，而是設計規定年限的結構或結構構件不需進行大修即可按其預定目的使用的時間。當結構的實際使用年限超過設計使用年限后，不是結構不能使用了，而是結構失效概率可能較設計預期增大。
目前現行結構設計規范采用的荷載統計參數和與時間有關的材料性能取值，都按50年設計基準期確定的，但是一般情況下，改造后的后續設計使用年限少于結構設計基準期50年，多數情況下不少于30年。使用年限的長短必然影響到某些可變荷載取值、地震作用取值等問題，所以在滿足相等超越概率水準的基礎上，可根據不同的目標使用期適當修正某些典型可變作用取值，包括風荷載、雪荷載、樓面活荷載、地震作用等。但是對于以設備荷載為主的工業廠房，樓面活荷載需依據工藝條件和實際使用情況確定，不能折減。
2設計中未考慮加固方案的可行性
碳纖維原用于航天科技，現在土木工程加固中應用廣泛。適用規范為《碳纖維片材加固混凝土結構技術規程》(CECSl46：2O03)。對于不同構件，碳纖維加固技術應區別對待，不能一概而論。在設計中應該綜合考慮加固可行性，因為任何一種加固方法都不是萬能的。例如碳纖維加固與粘鋼加固是在原構件基礎上進行的，但是原結構的截面尺寸、配筋、混凝土強度等級是對加固后極限承載力起著控制作用。下面舉兩個例子說明此問題。
2.1 簡支梁抗彎加固
截面b×h矩形梁，配有受拉鋼筋，受壓鋼筋，計算用碳纖維加固最多所能增加的抗彎能力。按照《混凝土結構設計規范》GB50010―2002，在截面和受壓鋼筋一定的情況下，隨著增加受拉碳纖維層，構件受壓區高度不斷增加，但最大不允許超過(為所相對界限受壓區高度)，在受壓鋼筋不變的情況下，按照《混凝土結構設計規范》式7.2.1-1可求得該構件能承受的最大計算彎矩是。假設構件加固前所能承受的彎矩為，用碳纖維加固所能補充的最大彎矩則。由此可以看到碳纖維抗彎加固的作用是有限的，粘貼更多的碳纖維也不能提高抗彎能力，而只能導致規范不允許的超筋截面。
2.2 簡支梁抗剪加固
一承受均布荷載矩形截面梁，，箍筋，間距s，計算用碳纖維加固最多所能增加的抗剪能力。按照《混凝土結構設計規范》(GB50010―2002)，該梁允許承受的最大剪力，該梁加固前所承受的剪力。所以用碳纖維加固所能補充的最大剪力即。由此可以看到碳纖維抗剪加固的作用也是有限的。
所以加固設計是應考慮所采用加固方法的適用條件，而不是一味的增加加固材料。如以上的兩種情況應該采用增大截面法、受壓區加固等方法。
3結語
改造工程不屬常規設計，設計師一般接觸少，在這種情況下更應該對相關規范、材料指標、改造方案的可行性深入的了解，這樣才可以設計出更經濟、更合理、更安全的結構精品。
參考文獻：
[1] GB50367-2006，混凝土結構加固設計規范[S]
[2] GB50011-2001，建筑設計抗震規范[S]
作者：郭洪亮 岳學杰 單位：新鄉學院
混凝土結構設計中的工程問題
根據《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）規定：在進行設計時，必須考慮該混凝土結構所處的環境類別，潮濕、陰冷、鹽堿等環境可能會導致混凝土碳化、侵蝕性介質腐蝕、膨脹及凍融循環以及銹蝕鋼筋等，進而可能致使混凝土內部出現裂縫、結構不密實，造成混凝土結構耐久性降低。而混凝土結構耐久性能又是結構在設計使用年限內正常而安全工作的重要保證，設計人員在進行設計時必須重視這個問題，同時要增加設置混凝土結構保護層，其厚度需符合GB50010-2002的相關規定。結構設計過程中，設計人員應考慮合理選用現澆樓面板的混凝土和鋼筋強度等級，在保證安全可靠的前提下，盡可能選用經濟合理的板。一般情況下板為受彎構件，混凝土強度等級對板類構件承載力基本上沒有什么影響，同時，過高的混凝土強度等級會使其配筋量增加，無法滿足經濟合理的要求。此外，現澆樓面板一般都是與墻、梁相連并整體澆筑的，過高的混凝土強度等級會導致水泥用量增多，在混凝土硬化過程中可能會出現水化熱增高，收縮變大，導致收縮裂縫出現。因此，設計時一般選用強度等級在C20～C35的混凝土。任何事物都不是獨立存在的，都與其他事物有著必然的聯系，設計也是一樣，在進行混凝土設計時，應結合抗震設計進行全面的考慮。混凝土強度等級越高，其抗壓強度就越大，但其延性就會變差，最終導致構件的抗震性能可能達不到使用要求。針對高強度混凝土的脆性特性，如何才能在其強度和延性中找到一個平衡點，以保證構件在地震侵襲下還具有很好的承載力和延性？根據混凝土結構設計規范的要求，結合當地實際的自然狀況，對混凝土強度的選用做了一般規定：在地震高烈度地區，如設防烈度為9°，其等級宜保持在C60以內；如設防烈度為8°時，其等級不能超過C70。根據鋼筋的強度價格比進行適時選用，強度價格比高的鋼筋具有較好的經濟性，可減少配筋率，而且方便施工，還可減少鋼筋在加工和運輸等方面的費用。同時，鋼筋的延性對鋼筋混凝土結構及構件的延性有很大影響，在其他狀況相同的情況下，鋼筋延性好的結構也具有較好的延性?；炷两Y構在使用過程中，某個部位可能出現塑性鉸，設計人員在設計計算時需注意，在縱向受力鋼筋的選擇上，選擇抗拉強度實測值與屈服強度實測值比值的最小值，以保證該塑性鉸處具有較好的轉動能力以及耗能能力；選擇鋼筋屈服強度實測值與強度標準值比值的最大值，以實現強柱弱梁、強剪弱彎的內力調整，提高結構及構件的延性。
鋼結構設計中的工程問題
目前在鋼結構設計中經常采用的是以概率理論為基礎的極限狀態設計方法，但很多設計人員對概率法的設計式都不是很習慣，且許多基本參數不太完善，因此，通常用分項系數設計表達式進行計算，根據可靠的指標，用概率設計法求出結果。同時，在考慮其荷載組合時，需根據鋼結構的不同極限狀態來選擇不同的荷載組合形式：如果按照鋼結構承載能力極限狀態來進行設計時，需根據《荷載規定》及其他專門規定，考慮荷載效應的基本組合和偶然組合；按正常使用極限狀態設計時，一般只需考慮荷載效應的標準組合，對鋼與混凝土組合梁，還需考慮準永久組合，以保證混凝土在長期荷載作用下不產生蠕變。設計人員在進行鋼結構設計時，需要根據該結構的重要性、所承受載荷特征和應力狀態、其現有結構形式連接方面以及當地自然狀況和工作環境等因素進行綜合考量，選用性價比高的鋼材。例如，對出現以下情況的焊接結構均不采用Q235沸騰鋼：直接承受動力荷載或振動荷載且需要驗算疲勞；工作溫度低于零下20°的直接承受動力荷載或振動荷載但可不驗算疲勞；工作溫度不高于零下30°，承受靜力荷載的受彎及受拉的重要焊接承重結構。在承重結構的剛才選材方面，其材料要具有較高抗拉強度和屈服強度以及良好的伸長率，且要保證材料中的硫磷含量合格；除此之外，一般的焊接結構鋼材還需有足夠的碳含量，而那些焊接承重結構以及重要的非焊接承重結構對材料的要求更加嚴格，在合格鋼材的基礎上，還需進行冷彎試驗，合格后才能采納使用?！朵摻Y構設計規范》沒有在受彎構件如何考慮扭轉作用方面做出相應規定，但在進行設計時，需根據實際情況，按有關的力學進行分析，以保證整個結構的安全性。根據規范要求，計算工字形或槽型截面梁受壓翼緣自由外伸寬度與其厚度之比的極限值，以及箱形截面受壓翼緣板在兩腹板間的無支承寬度b0與其厚度之比的極限值，以保證梁的受壓翼緣局部穩定。在進行鋼結構設計時，還需要進行許多計算，應根據《鋼結構設計規范》進行仔細的計算和驗算，以保證整個結構的安全穩定。
結語
在土木工程建設中，應用范圍最大的建筑材料依然是鋼材和混凝土。目前，建筑結構工程上常用的建筑結構加固技術有噴射混凝土技術加固法、增大截面法、外包粘鋼加固法等等。其中外包粘鋼加固法由于具有獨特的優越性，特別是施工過程中對生產和生活影響較小等特點，在建筑及公路工程中應用十分廣泛。近些年來，我國的建筑建設發展迅速。但從設計質量方面來看，并不理想。在建筑結構設計中，結構工程師不能僅僅重視結構計算的準確性而忽略結構方案的具體實際情況，應作出合理的結構方案選擇。建筑結構設計人員應根據具體情況進行具體分析，要善于利用掌握的知識處理實際建筑設計中遇到的各種問題?？傊?，建筑結構設計是建筑項目開發一個重要的前期準備，其設計好壞直接影響著工程質量、工程進度和經濟收益。文中對結構設計中的常見工程問題進行了一定的探討，希望能對設計單位起到一定的警醒作用，也期望建筑結構設計人員把結構設計當成一個重點工作來開展，為建筑設計工作拉開新的篇章。
【關鍵詞】建筑結構 新版混凝土規范 教學改革
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）03-0019-02
1 引言
《建筑結構》是非土建類專業開設的專業基礎課程，內容涵蓋混凝土基本原理、鋼筋混凝土結構設計、砌體結構、鋼結構以及抗震設計，知識面廣、內容全面。在"需求導向，能力為本，知行合一，重在創新"的人才培養理念指導下，《建筑結構》課程應緊密結合結構設計規范[1]，以結構設計基本原理為基礎，以建筑結構發展最新動向為延伸，強調學生對基本概念和設計方法的掌握，培養學生發現問題、解決問題的能力。
2010年新修訂的《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）[2]于2011年7月1日在全國范圍內開始實施。新規范在總結今年來全國科研、高校和設計單位的科研成果和工程實踐經驗基礎上，學習借鑒國外先進規范和經驗，廣泛征求國內有關單位意見，經過反復修訂而成，代表了混凝土結構學科在現階段的技術水平。而《建筑結構》課程體系中最重要的混凝土基本原理和鋼筋混凝土結構設計必須遵循新版混凝土規范要求。因此，在新版混凝土規范出臺之際，《建筑結構》課程教學應適時進行調整和完善，以確保學生能正確完成鋼筋混凝土結構的設計，了解混凝土結構學科發展趨勢。
2 《建筑結構》課程特點
《建筑結構》課程授課對象是非土建類學生，這一特殊的教學群體決定了該課程的主要特點：
（1）課程內容繁多?！督ㄖY構》以"混凝土基本原理"為基礎，以"鋼筋混凝土結構"、"砌體結構"、"鋼結構"為應用，以"抗震設計"為補充，基本涵蓋了土建類專業的大多數專業基礎課。同時在《建筑結構》的教學環節中，涉及了工程材料、材料力學以及結構力學等多門課程內容，要求學生具備扎實的基礎知識。
（2）課程課時少。《建筑結構》課程通常分兩學期教學，總課時不足90學時，遠低于土建類專業課時數。在內容多、課時少的背景下，必然要求對建筑結構教學內容進行合理分配，結合教學對象，針對專業特點，把握全局，突出重點。
（3）學生基礎薄弱。非土建類學生數學、力學基礎較差，面對《建筑結構》中大量公式的推導和應用，往往存在心有余而力不足的現象。尤其對一些理論性稍強的內容，學生普遍認為內容太難，無法完全掌握。
（4）學生思想不重視。學生往往只關注本專業的核心課程，不重視《建筑結構》課程，在學習過程中只求應付考試，不求真正掌握、靈活應用，所以即使老師反復強調，教學效果仍然不佳。
因此，《建筑結構》課程只有針對課程自身特點，結合非土建類專業學生基礎，因材施教，才能真正實現課程教學目的。恰逢2010版混凝土規范修訂，可通過對教學內容和教學方式的改進，突出新舊混凝土規范的差異，促進學生對混凝土規范的認識和理解，提高教學效果。
3 《建筑結構》教學內容改革
（1）采用高強高性能材料
新版混凝土規范提倡高強高性能材料，要求適當提高一般結構的混凝土強度等級，鋼筋混凝土強度不應低于C20，采用強度級別400MPa及以上的鋼筋時，混凝土強度等級不應低于C25。同時廢除23MPa5級鋼筋，以300MPa級鋼筋代替，新增500MPa級鋼筋，大力推廣400MPa級、500MPa級高強熱軋帶肋鋼筋作為縱向受力的主導鋼筋，并逐步限制335MPa級鋼筋。
（2）統一受剪承載力計算公式
在2002版規范[3]中，均布荷載作用下的受彎構件箍筋抗剪承載力為1.25fyv（Asv/s）h0，受集中荷載作用的受彎構件箍筋抗剪承載力為1.0fyv（Asv/s）h0。新版混凝土規范統一了受彎構件抗剪承載力計算公式，均按1.0fyv（Asv/s）h0計算，修訂后規范適當提高了斜截面受剪承載力的安全儲備。
（3）提高最小配筋率
2002版混凝土規范規定受壓構件全部縱向鋼筋的最小配筋率取0.6，對400MPa級鋼筋可減小0.1。新版混凝土規范中根據抗震設計要求，受壓構件全部縱向鋼筋的最小配筋率如表1所示，修訂后受壓構件全部縱向鋼筋的最小配筋率有所提高。
表1 《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）中最小配筋率規定
受力類型 最小配筋率（%）
受壓構件 全部縱向鋼筋 0.50（500MPa級鋼筋）
0.55（400MPa級鋼筋）
0.60（300、335MPa級鋼筋）
一側縱向鋼筋 0.2
受彎構件、偏心受拉、軸心
受拉構件一側的受拉鋼筋 0.2和45 中的較大值
表中：ft為混凝土抗拉強度設計值，MPa；fy為鋼筋屈服強度設計值，MPa。
（4）調整裂縫寬度計算公式
新版混凝土規范中裂縫寬度計算公式形式保持不變，但對于三級裂縫控制等級的非預應力混凝土構件，最大裂縫寬度可按荷載準永久組合并考慮長期作用影響的效應計算。同時對于非預應力的受彎或偏心受壓構件，受力特征系數αcr減小為1.9。修訂后計算得到的裂縫寬度值有所減小，解決了采用高強鋼筋受裂縫寬度限制的問題。
（5）完善了各種構件的構造要求
新版混凝土規范中對板、板柱結構、混凝土墻、鋼筋錨固等構造要求進行了完善修訂。包括：正式提出現澆空心樓板的最小板厚200mm；修改了錨固長度的修正系數，將錨固長度的下限值減低為0.6；完善裝配式結構的構造要求，增補機械連接、漿錨接頭等連接方式等等。
（6）提出新的設計原則
新版混凝土規范為提高結構抵御災害的能力，提出了結構防倒塌概念設計，介紹了結構防倒塌定量設計方法的原則。同時為完善耐久性設計，針對既有建筑改造的迫切需要，提出了既有結構延長年限、安全復核、改變用途、擴建改造、修復加固的設計原則。
4 《建筑結構》教學方式改革
《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）在第六批規范課程研究的基礎上，對"從截面計算到結構設計"、"增加結構防倒塌設計的原則"、"耐久性及既有結構再設計"、"提高安全度設置水平"、"采用高強-高性能材料"以及"技術進步標準協調國際接軌"六個方面進行了補充、完善、提高。新版混凝土規范的發展方向代表了混凝土結構領域的發展方向，體現了不斷進步、緊密聯系工程的精神。因此，作為《建筑結構》課程更應及時貫徹2010版混凝土規范精神，結合工程實踐開展教學工作，具體可進行以下幾方面的教學改革嘗試。
（1）大量運用對比分析法
在眾多《建筑結構》課程教改研究成果中，對比分析法可以通過比較，找出事物的相同點和不同點，加深學生對教學知識的理解和掌握[4]。在《建筑結構》課程教學過程中，可采用對比分析法對新舊混凝土規范內容進行舉例說明，不僅要突出修訂后的內容，也應介紹規范修訂的背景、原則，讓學生在記住專業知識的同時，也對混凝土學科發展方向有所了解。
（2）開展"現場"教學
《建筑結構》課程中的部分概念性知識，學生往往很難把握。為讓學生擁有對混凝土結構的直觀認識，可以帶領學生參觀結構試驗大廳，逐一介紹鋼筋、水泥、砂石、模板等基本材料；還可帶領學生旁觀土建類專業學生材料試驗課和混凝土試驗課，觀察鋼筋綁扎、混凝土澆筑、振搗以及適筋梁破壞試驗。通過"現場"教學把抽象的事物、概念實體化，加深學生的理解，培養學生對《建筑結構》課程的學習熱情。
（3）緊密結合工程實例
對于非土建專業學生，大量概念、公式、計算內容的講授不免顯得枯燥，因此需要在教學過程中不時通過生動的工程照片、實例、視頻吸引學生注意、強化學生的感性認知，將有助于《建筑結構》課程教學效果的改善。
（4）教師不斷自我培訓
隨著新技術、新工藝、新知識的不斷發展，混凝土規范進行了再次修訂和完善，以規范為根本的《建筑結構》課程也應緊跟發展趨勢，不斷自我完善。因此，任課教師必須及時更新知識結構、增長工程實踐經驗、及時掌握行業發展動向，積極參與課程相關的各項科研、教改研究，不斷進行自我培訓，提高自身素質。同時在教學環節中，以身作則給學生樹立積極向上的榜樣。
5 小結
本文以新版混凝土規范為背景，結合非土建類專業學生特點，初步探討了《建筑結構》課程的教學改革。通過對教學內容和教學方法的改進和完善，以期實現課程教學目的，完成教學任務，達到教學效果，使學生在接受建筑結構設計相關理論知識的同時，了解行業發展方向，提高自身實踐能力。
參考文獻：
1.王文龍. 高職《建筑結構》課程的教改實踐與探索[J]. 長江工程職業技術學院學報. 2006，23（1）：43-45.
2.中華人民共和國住房和城鄉建設部. 《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）[S]. 中國建筑工業出版社出版. 2010.
關鍵詞：混凝土柱；鋼梁；結構設計；心得體會
Abstract: this paper combine with the design work in the project, introduced the program some of the technical issues involved in the design process and discussion to determine program results from the structural arrangement, roof beams election shaped beam-column joints design, modeling, calculation, specification, support setting, retaining wall, wall design, several key aspects,.Key words: concrete columns; steel beams; structural design; their feelings and experiences
中圖分類號：TU375 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012）02-
門式剛架結構以其自重輕、跨度大、施工周期短等優點，早已成為建筑結構中應用最廣泛的類型之一。近年來，由于防腐防火處理、后期維護等多方面的原因，一些業主提出采用混凝土柱代替門式剛架中的鋼柱。于是，這種混凝土柱鋼梁新型結構形式也得到越來越多的應用。
但是，對于設計人員而言，這種結構類型目前還沒有相應的規范、標準可以參照，這給設計工作帶來了很多麻煩，特別是對設計經驗不豐富的新手，如果對這種結構體系認識不清楚，盲目著手設計，可能會使結構存在很多安全隱患，甚至造成結構傾覆、垮塌等工程事故。
1、工程概況
本工程為一個成品存儲倉庫，長90m，寬30m，位于8度地震區，業主希望采用混凝土柱---輕鋼屋蓋結構，檐口高5m，圍護墻為磚墻。
建筑方案初步定為：現澆混凝土柱，縱向柱距7.5m，柱外側貼砌240mm磚墻，鋼梁屋架，彩鋼板夾聚苯乙烯保溫板屋面，坡度1:10。
2、結構平面布置
因倉庫長度為90m，依據《混凝土結構設計規范》大于55m需設置伸縮縫，而依據《鋼結構設計規范》，屋蓋伸縮縫的最小間距也可達120m，不需要設置。針對這一矛盾，有兩種方法解決：一是在縱向柱間設型鋼支撐，桿件連接的螺栓孔處理成長圓孔來消化溫度變形；二是設置雙柱，并在雙柱兩側屋蓋設置橫向水平支撐。
從保證倉庫整體性和施工方便性角度考慮，確定選用方案一。
3、屋面梁選形
這類混合結構屋面梁的常見形式有兩種：梁底面接近水平的變截面實腹鋼梁和等截面人字形實腹鋼梁。
底平變截面實腹鋼梁結構在豎向荷載作用下，柱頂不產生水平推力及由水平推力產生的柱頂水平位移，柱底也無彎矩，柱子受力簡單，內力較小，基礎面積也較小，但鋼梁在跨中屋脊處撓度較大，需增大梁截面，這給鋼梁焊接和施工增加了難度，同時也提高了造價。
等截面人字形實腹鋼梁結構在豎向荷載作用下，柱頂會產生一定的推力和水平位移，在計算和分析時比較復雜，但結構形式比較簡單，制作和施工難度小，工程造價也相對較低。
結合本工程的特點及業主的要求，確定采用等截面人字形實腹鋼梁。
4、梁柱節點設計
排架柱采用現澆混凝土柱，柱底剛接。
柱頂與鋼梁的節點連接形式主要有剛接和鉸接兩種形式。
由于混凝土柱屬于脆性材料，鋼梁屬于彈性材料，即使通過加強配筋來提高柱頂的抗彎剪能力，兩者的連接也很難達到剛接要求，且節點設計和施工都比較復雜，故一般不采用剛接，而使用鉸接形式。
按鉸接形式設計時，人字形鋼梁相當于兩端鉸接的折線拱，應按拱的受力特點進行計算。鋼梁與柱頂一般采用錨栓連接，螺栓不傳遞剪力，剪力由焊接于節點板底的抗剪鍵承擔，也有采用柱頂埋設預埋鋼板的方法與鋼梁拱腳連接。
對于較大跨度結構，柱頂水平推力較大，會導致柱底彎矩和柱配筋很大，基礎面積也會偏大，提高了工程造價。本工程中倉庫的跨度為30m，屬于較大跨度結構，按1:10的坡度計算，屋脊處的矢高達1.5m，跨中彎矩和撓度都會很大，由水平推力產生的柱底彎矩也非常大。
為解決這一問題，考慮在鋼梁底部增設拉桿來承受其產生的水平推力。梁柱節點采用4M30錨栓鉸接，拉桿可采用圓鋼或油浸鋼絞線。
5、建模計算和規范選擇
這類結構的設計仍可采用PKPM軟件進行。用STS門式剛架的程序建模，順序跟設計門式剛架一樣，鋼梁與混凝土柱的連接連接形式改為鉸接，由于連接形式的不同，致使這種體系單榀剛架的受力與一般的門式剛架不同，設計時不能簡單的把門式剛架的鋼柱替換為混凝土柱，應采用混凝土柱與鋼梁整體建模分析，并以整體分析的結果來設計基礎、混凝土柱的配筋與鋼梁。若把混凝土柱和鋼梁分開進行設計時，往往給設計結果帶來安全隱患。
在目前版本的STS中，可以考慮混凝土柱與鋼梁的整體建模，整體分析，程序會自動根據整體分析的結果，按照《混凝土結構設計規范》進行混凝土柱配筋、驗算，按照選定的鋼梁構件驗算規范進行鋼梁的驗算，在布置基礎的情況下，也能同時根據整體分析柱底力完成基礎的計算。
這類結構已經超出門規的使用范圍，參數設置時，應將結構類型選擇為“單層鋼結構廠房”，本工程位于8度地震區，選擇“考慮地震作用計算”，程序會自動按照抗震規范的規定進行控制?；炷林鶓础痘炷两Y構設計規范》進行設計，滿足其相應要求，鋼梁應滿足《鋼結構設計規范》相關要求。
在撓度控制方面，考慮到所采用的輕型屋面體系對鋼梁撓度不敏感，所以此處可較鋼結構設計規范的撓度控制指標（L/400）適當放寬到L/250。
6、支撐布置
為保證縱向的結構整體剛度，并考慮到倉庫長90m，抗震設防烈度為8度，在倉庫縱向兩端第二開間和中部1/3區段設置兩道柱間支撐，支撐桿件連接的螺栓孔處理成長圓孔。柱間支撐設置開間同時設置屋蓋橫向水平支撐，在兩端第一開間設置剛性系桿。兩端山墻處也要設置鋼梁，不能將屋面直接采用山墻承重。
7、圍護墻、隔墻設計
本工程位于8度區，有抗震設防要求，圍護墻和隔墻應符合下列要求：
⑴砌體隔墻與柱宜脫開或柔性連接，并采取措施使墻體穩定，隔墻頂部設現澆鋼筋混凝土壓頂梁。
⑵砌體圍護墻采用外貼式并與柱可靠拉結。
⑶砌體圍護墻在門洞口上設一道圈梁，當圈梁被門窗洞口截斷時，在洞口上部增設相同截面的附加圈梁。附加圈梁與圈梁的搭接長度不應小于其中到中垂直間距的二倍，且不得小于1m；圈梁兼作過梁時按相關構造要求在梁底加筋。
⑷山墻沿屋面應設鋼筋混凝土臥梁，并與屋架端部上弦標高處的圈梁連接。
⑸圈梁的構造應符合下列規定：
①采用閉合式圈梁，圈梁截面寬度與墻厚相同，截面高度不小于180mm；圈梁的縱筋采用4φ12。
②轉角處柱頂圈梁在端開間范圍內的縱筋采用4φ14，轉角兩側各lm范圍內的箍筋采用φ8@ l00；圈梁轉角處增設3根直徑與縱筋相同的水平斜筋。
③圈梁與柱或屋架牢固連接，山墻臥梁應與屋面板拉結；頂部圈梁與柱或屋架連接的錨拉鋼筋采用4φ12，且錨固長度不宜少于35倍鋼筋直徑。
8、結語
雖然這類混凝土柱鋼梁的結構形式越來越多見，但所有規范均未明確規定其設計方法和構造要求，設計中也一直存在很多有爭議的問題，本文中的一些處理方法，也只針對該工程中涉及的問題，供同行參考。
參考文獻：
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[2] GB50010-2010，混凝土結構設計規范，中國建筑工業出版社，2010
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[4] CECS102：2002，門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程，中國計劃出版社，2003
[5] 中國建筑科學研究院PKPM CAD工程部， STS技術條件，2005
關鍵詞：大跨度框架建筑；預應力；混凝土結構設計
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
1工程概況
該工程位于湖南某市區一酒店大樓，建筑大堂東西總長236m，南北總寬135m。結構形式為框架剪力墻結構。此建筑1-5層為商業店鋪、電玩城和溜冰場，6層以上為酒店大樓主樓，12層為酒店大會議室，層高6m。此工程是一大型復雜現代商業建筑，功能復雜，空間多變，多處開有大洞、設置大跨度連廊，以及抽柱形成的大跨度框架，其橫向最大長度達110m，端部懸挑最大跨度達5m。標準跨主次梁縱向跨度為22．5m，橫向跨度為14m。
2結構方案設計
該工程結構屬于超長、大跨、重載結構形式。如何保證結構在大跨重載作用下的承載力以及控制超長結構的開裂性能，成為該建筑部分結構設計的關鍵點所在。設計采用預應力技術解決這一系列結構問題，通過對結構施加預應力，抵消一部分原有豎向荷載，同時，在結構中預先產生壓應力，使其抵消超長結構在季節溫差和混凝土收縮過程中的拉應力。理論與實踐證明，預應力對大跨重載、超長結構解決撓度問題以及控制結構裂縫是有良好效果的。
3大跨重載作用下的預應力結構設計
3.1預應力計算標準
材料強度等級：混凝土C40。有粘結和無粘結預應力筋均為1860MPa高強低松弛鋼絞線，規格為15．2，預應力張拉控制應力均為0．72fptk=1339．2MPa。
本工程建筑抗震設防類別為丙類，抗震設防烈度為七度，設計地震分組為第一組，建筑場地類別為IV類，基本風壓0.40kNMm2，地面粗糙度為B類，普通框架抗震等級為三級，大跨度框架抗震等級為二級，剪力墻抗震等級為二級，結構安全性等級為二級。采用SATWE以及PREC程序進行抗裂驗算以及配筋計算。
3．2裂縫控制標準
對于預應力結構設計往往是抗裂控制設計。根據《混凝土結構設計規范》規范規定，對處于一類環境(處于正常室內環境)的預應力混凝土結構，裂縫控制等級可定為三級，即最大裂縫寬度控制0.2mm。由于本工程該部分結構為重型商業中心，最大活載達到40kNMm2。如果嚴格按照《混凝土結構設計規范》控制極限狀態下的裂縫寬度，預應力梁截面要非常大，且配置的預應力筋和普通鋼筋相當多，造價上肯定不經濟?？紤]荷載使用的特殊情況，在正常使用過程中，該區域結構不會全樓板面積布滿40kNMm2的活載。綜合考慮后，對該區域結構采取活載乘以0．8的系數進行折減后，進行正常使用極限狀態下的裂縫驗算(最大裂縫寬度控制0.2mm)。同時對于一層樓面(活荷載20kNMm2)以及二層樓面(活荷載20kNMm2)不考慮活載折減。
經結構驗算，該工程二至三層部分主、次梁采用有粘結預應力技術，后澆帶搭接采用無粘結預應力技術。預應力部分主體結構采用寬扁梁體系，標準跨橫向主框架梁為2500×1100mm、2000×1l00mm。預應力筋規格均為15．2。
兩種典型梁的預應力配筋結果以及不同工況下的結構受力狀態以及裂縫驗算寬度如表1所示。
表1 典型梁預應力筋配機結果及不同工況裂縫寬度分析
備注 施工階段構件撓度采用短期撓度，其余工況采用長期撓度
從上表可知，經過對各工況進行驗算，構件裂縫寬度均在設計允許范圍內。同時從上表可以看出，構件在施工階段以及無活載使用階段均出現反拱，為了能更加合理地控制裂縫開展，設計采用梁面筋全部拉通形式。
3．3多工況驗算
由于預應力混凝土結構有別于普通鋼筋混凝土結構的受力機理，預應力結構承受外荷載作用之前，結構已經承受來自預應力產生的作用。由于本工程的可變荷載取值相當大，如果設計不當，過多的預應力配筋不僅對結構體系的正面作用大打折扣，還有可能由于預應力反向荷載過大導致結構產生反拱并開裂，產生負面作用。針對該結構中可變荷載彎矩所占比重大的特點，以適當控制構件的預應力度的方式來控制結構在各種使用狀態下的承載力和裂縫。
4預應力筋鋪放和張拉
4.1預應力筋鋪放
由于荷載非常大，梁、柱配筋數量非常多，雙方向波紋管在梁柱節點內的穿行以及位置擺放非常困難，同時，該結構形式為寬扁梁形式，預應力波紋管不能全部穿過柱節點內部，部分預應力筋需放置在柱外側。通過預應力鋼筋施工前就與總包密切配合，在梁柱普通鋼筋綁扎開始期間就調整梁柱主筋與箍筋位置，預留0.1m預應力波紋管穿行間隙，這樣就避免了單獨預應力施工對原普通鋼筋的破壞。
4.2預應力筋張拉
根據本工程的結構設計特點，平面單方向較長，張拉各個區域宜分開進行。根據現場施工條件和施工進度安排，并考慮結構主、次梁和縱、橫方向梁的相關性，采用先張拉框架短方向主、次梁，后張拉框架長方向主、次粱的方式對預應力粱進行張拉。另由于框架主梁內預應力束根數較多且為寬扁梁體系，為避免梁內預應力張拉過程中對梁產生不平衡扭矩，同時還考慮到盡量減少張拉設備的移動次數理順張拉端預應力筋次序，減小施工難度，應對所有預應力寬扁主梁保證基本對稱張拉，主梁預應力束張拉順序如圖1所示：
圖1 主梁預應力束張拉順序
5預應力型鋼混凝土結構中的特殊處理措施
預應力型鋼混凝土柱的變截面及十字形節點的處理要特別注意。與挑梁相連的型鋼混凝土柱因僅有一個方向連接型鋼混凝土梁，柱內型鋼宜采用工字形截面，與連廊相連的型鋼混凝土柱因兩個方向均與型鋼混凝土梁相連，柱內型鋼必須采用十字形截面。由于各層連廊布置的不同，造成了同一根型鋼混凝土粱柱在各層節點處所需要的截面形式不同，若柱內型鋼自下而上均采用十字形截面，雖可解決各層與梁內型鋼的連接，但對于僅單向連接型鋼混凝土梁的節點，勢必會造成另一方向梁內鋼筋通過困難，增加節點的復雜程度，影響施工質量。為此，本工程柱內型鋼在地下室及一層均采用了工字形截面，方便鋼筋穿過，在上部需要的節點雙方向連接型鋼混凝土梁處測柱內型鋼變為十字形截面，或僅采用十字形型鋼節點。結合型鋼混凝土柱內型鋼的拼接位置，變截面處均設于彎矩最小的樓層高中部(見圖2)。變截面所在樓層的柱及僅設置十字形節點的柱，均按照工字形截面柱進行計算。
圖2 SRCZ4節點及SRCZ4～SRCZ7混凝土柱內拼接做法
結束語
預應力混凝土結構是一種先進的科學技術結構，是安全可靠的、應用前景可觀的結構模式。它已被廣泛地用于抗震設防烈度為6度至9度的多層和高層建筑。在滿足建筑使用功能和外觀美觀的前提下，合理選擇預應力型鋼混凝土結構形式，可以達到經濟合理，安全可靠的效果。在本工程中，設計方采用合理全面的預應力混凝土結構設計方案，以及現場緊密配合使得本工程施工進展順利，沒有出現受力裂縫，滿足結構抗震，保證了工程質量。
參考文獻
[1]GB50010-2010混凝土結構設計規范。
[2]GB50011-2010預應力混凝土結構抗震設計規程。
[3]GB50009-2012建筑結構荷載規范。
