建筑結構混凝土設計探討

楊穎

摘 要：我國社會經濟的高速發展帶動了建筑行業的發展，人們對建筑的使用功能有了更高的要求。在建筑工程中混凝土結構的應用十分廣泛，但在混凝土設計中依然存在一些不容忽視的問題。建筑項目施工中應該不斷提高混凝土設計水平，以此保障建筑的施工質量與使用功能。本文對建筑結構混凝土的設計進行了研究與探討。

關鍵詞：建筑結構；混凝土；設計

引 言

隨著社會經濟以及城市化的不斷發展，高層建筑越來越多，建筑的安全性與使用性能也是社會普遍關注的問題。由于混凝土具有性能好、強度高以及造價低等特點，因此在我國建筑施工中的應用十分普遍。而混凝土結構的設計與建筑物的整體使用性能有十分密切的聯系，必須引起設計者的高度重視。

1 建筑結構混凝土設計的現狀分析

自改革開放以來，我國的混凝土施工技術不斷提高，混凝土材料的研究與開發也得到了迅速發展。當前混凝土結構的應用十分廣泛，不管是陸地還是海洋工程中都可以看到它的身影，混凝土的普遍應用也可以看做時代發展的印記。雖然目前在建筑行業中鋼結構迅速興起，但是由于其存在一些尚未解決的問題，混凝土依然是建筑施工中應用最多的一種形式。在當前我國鋼結構施工水平相對偏低的情況下，混凝土幾乎霸占了大部分地區的建筑市場[1]。

隨著我國建筑施工技術的不斷發展，混凝土逐漸成為建筑工程中十分重要的結構材料。但當前在建筑行業的實際應用中，混凝土在結構與設計方面依然存在一些問題，表現為混凝土結構的設計不盡完善、設計技術水平有限等。一些設計人員在混凝土結構設計中無法把握整體性，這就導致很多大型建筑物由于混凝土設計不當而引發意外事故。例如，被稱為亞洲第一的寧波獨塔斜拉橋，由于混凝土設計問題引發橋裂；某市投入巨資建造的高速公路通車后，不到三個月的時間就在不同部位發現裂紋與凹槽等。這些大型工程由于結構設計不合理，進而形成“豆腐渣”工程，這不僅浪費了大量人力、財力與物力，對正常的社會秩序也造成嚴重影響。在建筑工程中混凝土結構的設計十分關鍵，建筑工程的設計是否科學合理，直接關系到工程使用安全[2]。

2 建筑結構混凝土設計的主要原則

2.1 把握側向力

在混凝土結構設計過程中，側向力對建筑物結構的形變、內力有直接影響，同時與建筑項目的工程造價密切相關。側向力主要是指水平地震作用以及風的作用，不管是高層還是低層建筑，都需要承受自重、雪載等垂直荷載的作用，并且需要承受風力、地震等水平力。對于低層混凝土結構，其在水平荷載的影響下位移以及內力較小，這個時候幾乎可以忽略不計。而在多層建筑結構中，由于受到的水平荷載作用逐漸增強，這個時候水平荷載等就成為最重要的影響因素之一，需要作為主要控制點。

2.2 要求較好的延性

與低層建筑相比，高層建筑的內部結構更為柔和，在地震等水平力的作用下變形更大。建筑物的抗震能力與建筑結構的變形能力以及承載力這兩個因素密切相關[3]。在進入塑形階段后，為了保障建筑物具有較好的變形能力，避免高層建筑在大的地震中倒塌，就需要在符合混凝土結構剛性的前提下，運用科學合理的混凝土設計理念，并通過完善的構造措施，來提高整個建筑結構的變形能力，尤其需要注意建筑物的薄弱部位，保障整個結構有很好的延性。因此，在混凝土結構設計時應該綜合考慮多方面的因素，保障設計的科學合理，讓其具有良好的強度以及延性[4]。

2.3 要求合適的剛度

目前高層建筑越來越多，隨著高度的增加建筑物的側向位移也將逐漸增加。因此，在高層建筑的混凝土結構設計過程中，不僅需要保障混凝土結構良好的強度，也應該保障其具有合適的剛度，混凝土結構的自振頻率等應該符合要求，在水平力的作用下結構的層位移也應該控制在適宜的范圍內。

2.4 整體性原則

建筑結構混凝土的總體設計原則，就是要求建筑物的每個組成部分形成一個整體，并對整體的結構以及功能等進行全面分析研究，保障整體與部分之間相互制約、相互依存，進而實現建筑結構系統的正常運作。

3 建筑結構混凝土設計的關鍵點

3.1 混凝土結構的耐久性設計

混凝土自身的質量與混凝土結構的耐久性有直接關系，在設計過程中改變混凝土的密度，并對混凝土的滲透壓等進行調節，就可以有效減緩混凝土被侵蝕的速度，同時混凝土的耐久性與混凝土的水灰比、強度等級等因素也有關系。在混凝土的實際應用中，氯離子對其中的鋼材具有很強的腐蝕性，因此應該根據工程所處環境的不同，注意控制環境中氯離子的濃度。同時由于混凝土中含有大量堿性骨料，如果建筑工程所處的環境比較潮濕，混凝土結構內部的活性離子與堿會發生反應，這樣容易導致混凝土出現裂縫，進而加快混凝土被侵蝕的速度。如果混凝土出現的裂縫較大，在裂縫內部也可能出現腐蝕性物質，并導致混凝土中的鋼材被腐蝕。上述這些因素均會導致鋼筋的腐蝕速率加快，導致混凝土的保護層裂開并剝落，出現銹蝕后鋼筋的接觸面積會逐漸減少，這也導致混凝土結構的承載力逐漸降低。另一方面鋼筋出現銹蝕后，其抗滑能力會逐漸下降，也給建筑結構埋下了安全隱患。因此，在建筑結構混凝土設計過程中需要綜合考慮承載力問題，避免出現混凝土的脆性破壞[5]。由此可見，對混凝土的耐久性進行深入研究尤為重要。

3.2 混凝土結構的抗震性設計

發生地震后建筑物的兩個主體力量間將發生分配，因此在混凝土設計時需要考慮到建筑物主體結構在不同時期剛度的變化情況，對于鋼筋混凝土材料，設計時可以選擇混凝土剪力墻作為建筑的主體結構，并將鋼筋混凝土作為建筑物的一個主要抗側應力結構。如果出現往復式地震，處于塑性階段的建筑物會出現墻體裂縫，這個時候結構的剛度將迅速下降，而剛度出現退化會導致框架的剪應力增加。一般來說，建筑物鋼筋混凝土框架結構的彈性形變較大，比混凝土墻體的彈性好的多。在遇到較大的地震時，盡管建筑物的抗震能力比塑性階段低，其中的鋼筋混凝土框架會吸收大部分彎矩與水平剪應力。因此，為了保障建筑結構的基本“裂縫”需求，同時把握鋼筋混凝土框架的水平部分，有效提高建筑物地基的承載能力，就需要應用相應的工藝措施讓混凝土結構具有較高的變形能力，以此保障建筑物具有較好的抗震性。

3.3 遵循強柱弱梁的理念

在混凝土結構設計時遵循強柱弱梁的理念，在出現地震作用時，如果只是梁被破壞，并不會影響建筑物的整體運作，可能只是部分結構失去工作能力，但如果柱被破壞，那么整個建筑物將會倒塌。因此，柱的作用是十分關鍵的。近年來，我國發生了多處地震，設計人員應該注意對建筑結構的抗震設計。首先，在設計過程中對柱的軸壓比加強控制。根據相關工程的統計數據，柱的軸壓比一般需要控制在0.9%以下。同時需要加強柱截面、邊柱的強度，并對柱進行加密箍筋設計，保障配筋率在1%以上。

4 結 語

建筑行業在國民經濟中發揮著十分重要的作用，而整個建筑物的設計結構是否合理，將直接影響到人民群眾的生命與財產安全。我們應該對建筑結構混凝土設計的現狀進行深入分析，并采取有效的措施提高建筑結構混凝土的設計水平，以此維護建筑行業的可持續發展。

參考文獻

[1]朱參軍.建筑結構的抗震設計要點[J].黑龍江科技信息，2010（33）.

[2]湯嘉健.淺談建筑結構設計常見問題探討和計算步驟[J].科技資訊，2011（05）.

[3]肖麗娜.淺談建筑結構的抗震設計方法[J].民營科技，2011（05）.

[4]邵志超.淺談高層建筑結構轉換層施工技術[J].科技資訊，2010（19）.

[5]陳乃光.關于地下室大體積混凝土施工質量控制的探討[J].今日科苑，2010（02）.