混凝土結構設計的現實瓶頸與優化對策

錢琨 張軒笛

摘 要：隨著我國現代化建設的不斷發展，居民業主對于土建工程項目的性能與質量提出了越來越高的要求，如何提高混凝土結構的穩定性與承載力已經成為十分重要的研究課題之一，本文對混凝土結構設計中常見的問題進行了詳細的闡述與分析，并提出了相應的解決措施，希望可以起到參考作用。

關鍵詞：混凝土結構；設計瓶頸；優化對策

1 前言

混凝土建筑是當前我國建筑工程中十分常見的一種建筑類型，其工程施工的質量與建筑結構設計的科學性與合理性有著十分密切的聯系，而我國由于建筑施工技術發展不平衡及部分設計單位、人員思想意識存在的不足，在當前的混凝土結構設計中仍存在一定的不足之處，需要采取有效的措施予以彌補和強化，針對混凝土結構設計的途徑展開研究在當前具有著很大的必要性。

2 混凝土結構設計現實瓶頸

2.1 安全問題不到位

當前，很多建筑行業為了省錢，在材料上偷工減料，用質量差的材料代替質量好的材料，從而出現安全事故，建筑行業的安全事故不僅僅會造成經濟利益上的損失，甚至會危及生命安全，因此必須從最核心的問題開始改變?；炷两ㄖY構設計的安全性是指確保它能承受住任何的負荷，這里的任何包括自然災害以及突發事件，即使發生地震的情況下也能保證混凝土不發生任何變化繼續保持其的安全性，從而人身安全的以保證。

2.2 地基穩定性不足

地基穩定性不足所造成的影響主要表現在兩個方面：1）混凝土無法承受住建筑物的重量，造成建筑物下陷、沉降。2）地基受力不均衡，即使在建筑過程中沒有發生安全問題，但也為房屋建筑埋下了隱患，房屋建筑內部受力不均，極易出現偏差。就像很多新聞中報道的那樣，很多樓房最后成為了“連體嬰”，使混凝土的結構遭到破壞，建筑達不到國家標準的同時給人們帶來生活上的恐慌。

2.3 設計中的結構問題

當結構在施工和使用期的不同階段有多種受力狀況時，應分別進行結構分析，并確定其最不利的作用效應組合?；炷两Y構可能遭受到火災、爆炸、撞擊等突發問題，一旦發生這類問題，而混凝土結構無法滿足國家現行的有關標準的要求進行相應的結構分析，就會造成經濟損失以及人員受傷等現象。因此，必須根據建筑的實際情況，進行結構分析，達到各項的計算指標，并符合結構的實際工作狀況，具有相應的構造保證措施。最后，應保證計算結果符合工程設計的要求。在設計結構之前應先定好設計方案，經過精密的計算分析設計方案是否具有可行性并從力學的角度進行分析，分析其建筑結構中受力是否平均，不要再出現框架出現傾斜等問題的發生。

3 混凝土結構設計要點

3.1 混凝土結構安全設計

根據調查研究，混凝土結構設計安全度的主要影響因素是混凝土材料強度分項系數和混凝土構件的承載能力?；炷敛牧蠌姸确猪椣禂凳侵赴巡牧蠌姸日蹨p系數與強度標準值相乘計算得出的混凝土構件本身的承載能力。荷載分項系數則是指把荷載放大系數與荷載標準值相乘計算得出的混凝土結構構件所能承受的最大荷載。混凝土結構構件的安全度是在表示系數的具體量值下體現出來的，其除了要符合承載力要求外，還必須保證構件連接處的牢固性?；炷两Y構設計的牢固性主要是指混凝土整體結構在遭到局部破壞的時候還具有一定承載能力，而不至于大面積塌陷。換種說法，就是混凝土整體結構能抵御一定程度的破壞力，這些破壞力主要包括火災、地震、臺風、爆炸等。混凝土結構的牢固性越好，表示其抵御災害破壞的能力越強，就越有利于減少災害給人們帶來的生命、財產損失。

3.2 抗震設計

建筑確定以后，應根據建筑的抗震設防類別、抗震設防烈度、建筑高度、場地條件、地基、結構材料等因素，在綜合比較技術性、經濟性和使用條件后確定結構體系。在抗震設計的過程中，應正確分析力的傳遞途徑，合理分配調整內力，提高容易遭受地震破壞的結構（構件）的抗震能力，避免因部分結構（構件）破壞而導致整個結構的抗震能力和對重力荷載的承載能力降低。建筑應具備必要的抗震承載能力、良好的變形能力和消耗抗震能量的能力，這樣就能利用結構的變形消耗掉部分地震的能量，大大減輕地震對結構的破壞；宜有合理的剛度和承載力分布，避免因局部削弱或突變形成薄弱部位。對于可能出現的薄弱部位，應采取措施提高其抗震能力。薄弱部位是抗震能力最弱的地方，在設計過程中，應使該部位的實際承載力與設計計算的彈性承載力之比在總體上保持穩定，避免因內力重分布而導致塑性變形集中，同時還要重視整個結構剛度和強度的協調，使其有足夠的變形能力，避免薄弱部位的轉移。另外，建筑宜有多道抗震防線。在很多情況下，由于地震的不確定性和反復性，地震破壞是不可避免的，因此，要適當處理構件的強弱關系，使其形成多道防線，提高建筑結構的抗震能力。

3.3 混凝土結構耐久性設計的方法

混凝土結構耐久性設計方法還沒有形成統一的，公認的，最合理的，最科學的方法，所以針對對耐久性定義理解的不同，現有很多不同的設計方法。而極限狀態設計方法就是其中之一。其基本的設計思路是：（1）對結構設計的使用年限進行確定，這是進行耐久性設計的前提條件。（2）對結構的工作環境以及耐久性的等級進行確定，這是下面建立耐久性極限狀態方程的依據。（3）在設計的使用年限內，對其結構抵抗環境作用的能力要大于環境對結構作用效應的耐久性極限方程的建立。

3.4 地基與基礎設計

在建筑基礎的具體設計中，應根據地基復雜程度、建筑物的功能以及規模等特征，判定地基可能對建筑破壞或影響建筑正常使用的程度來確定基礎設計等級。首先，建筑地基計算應滿足設計承載力計算的有關規定；其次，根據高層建筑的基礎設計等級的有關規定，設計等級均為甲級或乙級，因此，均應按地基變形設計；如果地下室可能發生上浮問題時，應進行抗浮驗算。下面就高層建筑中不同的基礎類型分別闡述在設計計算中應注意的事項：在對筏型基礎和箱型基礎的梁、板進行配筋計算時，還應相應地扣除直接作用地板上的梁板荷載以及自重，當出現箱型基礎和筏型基礎的四邊網格和地基反力過大的情況，這時要對梁板進行加強配筋；而在進行箱型基礎結構設計時，要考慮門窗洞口上下的連接梁的影響，驗算其截面面積，若洞口的大小或位置有所變動，要復核連接梁的抗彎強度和抗剪強度；若是進行整體箱型基礎和筏型基礎的相關設計，必須考慮地基樁的因素，其共同工作會對基礎結構造成一定程度的影響。

當前我國已經進入到了城鎮化建設的關鍵階段，為了能夠與日益越長的建筑需求相適應，設計人員需要嚴格依照相關的設計規范，加強各項專業知識與技術在混凝土結構設計體系中的比重。重點解決在設計工作中普遍存在的問題，綜合運用各種手段提高自身在混凝土結構設計方面的水平，為接下來的項目工程建設奠定良好的基礎，為我的國城鎮化建設作用貢獻。

參考文獻：

[1] 孟杰.水工建筑混凝土結構設計與施工質量監理控制探析[J].山西水利，2016（11）：38～39.

[2] 車媛.圓鋼管混凝土結構受力性能與設計方法的分析[J].建材與裝飾，2016（38）：248～249.

[3] 盧家森，鄭振鵬，肖建莊.上海某高層再生混凝土結構設計與分析[J].建筑結構，2016（12）：11～17.

[4] 陳琳，屈文俊，朱鵬.混凝土結構全壽命等耐久性設計的理論框架[J].建筑科學與工程學報，2016（3）：93～103.

[5] 張華.關于高層建筑混凝土結構設計應注意的問題分析[J].建材與裝飾，2016（18）：67～68.