混凝土结构设计基本原理精选(十四篇)

混凝土结构设计基本原理精选篇1

[关键词]混凝土 结构设计 裂缝

中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0117-01

1 引言

在现在的建筑结构设计过程中，混凝土裂缝问题是一个普遍存在、长期困扰着建筑设计人员和施工人员的工程实际问题。我们从许多有关混凝土的强度的研究和长期的实际建筑工程经验中可知，混凝土结构产生裂缝是必然的，是一种比较普遍的材料特性。混凝土的材料、混凝土结构的设计以及建筑施工的环境和条件，后期维护等都是可能导致混凝土结构产生裂缝的原因，而在这许多原因中，混凝土结构的设计是最主要的影响因素，因此在混凝土结构的设计过程中，要保证混凝土的结构在此种设计下具有较高的强度和较强的强度储备能力，此外，还要采用一定的措施以应对不同的结构裂缝问题。

2 混凝土结构裂缝问题的分析

长期以来，混凝土结构因具有承载力大、抗震性好、造价低等优点而被广泛应用于建筑结构设计中，但随着经济的发展，建筑的功能水平也不断提高，因此需要更高要求的建筑结构来满足建筑的功能要求，然而，随之而来的结构设计问题也日益凸显，尤其是混凝土结构裂缝问题，是一项难以解决的建筑实际问题，一直都是困扰技术人员的问题，下面就混凝土的裂缝问题进行详细的分析和探究。

2.1 混凝土材质本身可能导致裂缝的产生

混凝土结构产生的一些裂缝，例如非荷载变形裂缝等在一定程度上是与混凝土收缩裂缝、干缩裂缝、抗拉强度等有关的，这些裂缝的形成很可能是因为混凝土结构早期产生的微缺陷所导致的。混凝土本身属于不均质材料，因此存在许多的微缺陷，再加上建筑施工过程中的操作不当或者后期的养护不当，而使混凝土结构产生了早期塑性裂缝，导致了微裂缝的产生。混凝土微裂纹的产生在一定程度上增大了其内部应力集中系数，但是也因此致使混凝土的抗拉强度降低。由于后期干燥裂缝在内外力的共同作用下发展成为较大的裂缝，直至贯通，本来看不见的裂缝转变成为可视裂缝，最终出现了混凝土裂缝问题。所以说，混凝土裂缝的产生很大程度上是由于混凝土材质不均产生的塑性裂缝所导致的。

2.2 混凝土基础地基的设计对于产生裂缝的影响

众所周知，地基是整个建筑主体的根本，地基设计及建造工程在整个建筑过程中占有很大的比重，建筑基础地基的工程质量决定了整个建筑的工程质量，所以，建筑地基的设计过程不允许有任何差错和问题产生。在地基及基础部分的设计及建造过程中，地下室底板以及柱下基础由与共同受到建筑整体的沉力而发生形变，若忽视这一重力作用，往往会导致设计的地下室混凝土底板因承载力不够而发生开裂，混凝土结构产生裂缝，而严重影响到地基的稳定性以及建筑整体的安全性。

2.3 混凝土上部结构设计对于混凝土裂缝产生的影响

混凝土的上部结构也是相当关键的一个设计部分，如果在设计框剪结构剪力墙时，出现设计上的布置不均，会使得剪力墙的单肢的刚度过高，从而导致墙体所承受的应力的过度的集中，使得混凝土结构产生裂缝，剪力墙的部分被破坏。与此同时，与上部结构密切相关的如连梁等构件的设计也需要特别注意，同时设计难度也比较大。例如，附加筋的添加不当会直接影响到混凝土上部结构中的主梁、次梁等结构的荷载能力，可能使混凝土结构产生裂缝；还有在梁上开洞时，也会很容易导致混凝土墙体产生裂缝等等。

3 防止混凝土结构产生裂缝的措施

在分析了以上使混凝土结构产生裂缝的原因后，不难发现要想防止混凝土结构裂缝问题的发生，需要从混凝土原材料、结构的荷载能力、建筑地基及基础结构等方面着手，找出可行的有效的措施，以解决混凝土结构的裂缝问题。

3.1 选择合适的混凝土结构材料

材料是导致混凝土裂缝的主要因素，因此要控制混凝土结构的开裂问题首先要从混凝土材料的选择入手，建筑材料的选择直接决定着混凝土是否会产生裂缝。混凝土本身具有水泥用量大、水灰比大而且振捣较差以及环境气温较高使得表面容易失水等特点，因此很容易发生混凝土结构表面开裂，产生裂缝。近年来，为了避免混凝土表面裂缝的产生，在原材料的选择上相继采用过在混凝土中掺火山灰的措施，低热水泥等，通过采用减少水泥用量、增加粗骨颗粒径、管道冷却、限制浇筑层的高度等措施以降低水化的温度，降低混凝土热裂缝产生的可能性。所以在原材料的选择及控制上可以采用低热水泥，减少水泥的用量控制水灰比，并添加一定的外加剂等，来减少混凝土结构的开裂。

3.2 控制建筑地基的沉力

在建筑地基的设计时要注意减少地基的不均匀沉降作用，建筑物地基的不均匀沉降作用有时会引起混凝土结构产生裂缝，尤其是在采空区的建筑物，很容易因为地基的沉力不均而导致结构裂缝的产生。因此，在建筑地基的设计及建造过程中，要加强地基和基础结构的整体性，以减少地基的不均匀沉降作用。例如，在建筑基础的拉梁设计时，为避免工程结构的开裂，可在拉梁的两端设置一道后浇带等。

3.3 增强混凝土结构的荷载能力

在混凝土的结构设计过程中，梁板等结构的承载力虽然符合建筑规范，但是相对来说承载能力并不是很强，而结构承载能力的不足也是导致混凝土结构产生裂缝的原因之一。所以，在混凝土结构的设计过程中，要考虑全面，保证混凝土结构的承载力不会随时间的变化而有所降低，保证结构的安全储备能力，这样才能使建筑的结构的稳定性和安全性有所保障。

4 总结

混凝土结构的裂缝问题一直以来是建筑工程设计和施工以及养护过程中的难题，由于导致混凝土结构产生裂缝的原因有很多方面，所以在混凝土结构的设计过程中要根据建筑的结构形式和构件来进行设计，以更好的避免混凝土结构出现裂缝，并根据实际的建筑情况采取有效地防裂措施。现在，混凝土结构已经广泛应用于建筑结构中，而混凝土裂缝问题又是一个普遍存在的问题，因此，为确保建筑结构的稳定性、安全性以及建筑的功能性，对于混凝土结构设计中裂缝问题的探究是具有实际意义的，有效的解决这一问题，有利于建筑行业的发展。

参考文献

[1] 孙启东.建筑工程混凝土结构设计中存在的问题及对策.《城市建设理论研究（电子版）》 .2013年8期.

混凝土结构设计基本原理精选篇2

关键词：高层建筑；混凝土结构；优化设计；策略

随着经济的发展和城市人口的急剧增加，城市高层建筑逐渐增多，高层建筑对混凝土结构施工提出了进一步的要求。高层建筑混凝土结构设计人员不仅要增强经济意识，运用技术手段进行混凝土结构设计，还要选用合适的结构材料，制定合理的结构施工方案，提高混凝土结构的稳定性，实现高层建筑混凝土结构的优化设计。

一、高层建筑混凝土结构设计的要求和原则

1、设计要求。随着城市高层建筑的增多，建筑的牢固性以及稳定性受到人们的重视，高层建筑不仅要满足建筑使用功能的要求，还要坚持成本节约的原则。高层建筑的典型特点是混凝土结构的承载力较大，需要接受竖向和横向的荷载，设计者需要对不同方向的受力情况进行充分的考虑，提高结构的整体承载力。受材料和施工质量的影响，混凝土结构很容易出现结构裂缝，影响结构的整体稳定性，设计者需要对混凝土进行技术处理，控制水泥水热化和混凝土温度，使用预拌泵送混凝土。高层建筑混凝土需要运送到高层，只有加强优化设计，进行精心的组织和施工，施工问题才能最大限度的减少。

2、基本原则。高层建筑混凝土结构优化设计的原则是在满足建筑功能要求的基础上提高结构的可靠度。建筑结构功能一般包括安全性、耐久性和适用性，结构的安全性要求混凝土结构必须能够承受整体的压力，保持结构稳定性。耐久性要求建筑能够达到设计的使用年限，而适用性是指混凝土结构的振动、裂缝和变形都不能超过设计和规范的要求。混凝土结构可靠度是指建筑在正常的设计、施工和使用条件下能够实现建筑的预定功能，混凝土结构的设计要满足经济合理、质量可靠、技术先进和安全适用的要求。

二、高层建筑混凝土结构施工优化设计的基本方法

1、准确的把握和理解设计规范。高层建筑混凝土结构设计优化的方法一般包括性能、拓扑和尺寸优化，结构优化设计要从初步的设计阶段开始，聘请技术人员和专家进行全程的设计指导，对施工过程进行控制，确保设计方案的经济合理。设计的过程中需要对构件截面尺寸、参数取值以及混凝土强度等级进行设计。设计人员需要掌握设计规范，注意设计规范和混凝土结构设计参数取值的匹配性，控制材料强度，确定配筋量和承台高度，进行抗震墙设计。

2、结构计算方法优化。混凝土结构优化设计包括了尺寸优化、性能优化和拓扑优化，尺寸优化是结构优化的关键，设计者要重点加强工程结构计算分析方法的优化。传统的混凝土结构设计都是凭经验确定构件的截面尺寸和结构体系，并在分析计算的基础上进行校核计算，设计方法比较被动。优化设计方法要首先确定结构型式、剪力墙布置和柱网尺寸，在分析和调整的基础上确定最合理的混凝土强度等级、构件截面尺寸、配筋量以及钢筋的强度等级。设计者在进行配筋计算的时候，要在经济比较的基础上选择合理的截面尺寸和构件布置形式。

3、设计参数取值优化。只有提高设计参数取值的精确性，混凝土结构优化效果才能实现，设计者在进行建筑荷载计算时，要对建筑高度、长度以及墙体开动影响进行整体的考虑，墙体高度不包括钢筋混凝土梁板的高度，墙体混凝土长度也不包括墙柱长度和洞口面积。

4、高层建筑混凝土结构优化设计中应注意的问题。首先，概念设计。概念设计是在分析建筑性能的基础上进行有组织的、有层次的和有目的的设计活动，混凝土结构设计人员要运用概念设计的方法，在满足建筑性能的基础上实现结构横向和竖向布置的规则、简单和均匀，合理分布承载力和刚度，避免应力集中和结构的塑性变形集中，提高设计方案的合理性。其次，设计者要重点进行延性设计和内力重分布设计。延性结构可以使截面形成塑性铰，塑性铰可以吸收和消散地震能量，提高抗震效果。设计人员可以使用弯矩调幅法来计算结构的内力重分布，弯矩调幅系数一般是0.8。此外，设计者在进行地震力计算时可以采用振型分解反应谱法，通过振型正交性和振型分解来进行解耦，计算振型的效应和地震作用，使用平方或者是开方的办法来组合振型作用，确定建筑结构的总作用效应，提高结构数据计算的准确性和合理性，在优化混凝土结构设计方案的基础上提高建筑的抗震性和整体承载力，实现建筑的整体功能。

三、高层建筑混凝土结构优化的具体策略

1、结构材料的选用。高层建筑混凝土结构的主要材料是钢筋和混凝土，设计者要在优化结构设计的基础上规定建筑材料的型号和规格，尽量选用性价比比较高的材料。首先，钢筋选用，常用的钢筋型号包括HRB400、HRB335和HRB235，性价比较高的钢筋是HRB400，设计者可以优先选用HRB400进行方案设计。HRB400可以最大限度的节约用钢量。其次，混凝土选用。不同等级的混凝土价格是不同的，混凝土强度在很大程度上影响着剪力墙轴压比，但是对结构梁的影响不大，设计者要在综合考虑混凝土强度和配筋率之间关系的基础上选择合适强度等级的混凝土。在实际施工的过程中，梁板应该选用C25～C30，按照轴压比控制柱混凝土强度和剪力墙强度，建筑外墙以及结构柱的混凝土强度是不同的。下图是混凝土结构示意图。

2、高强度钢筋和混凝土的使用。高层建筑混凝土结构优化设计的核心是在保证建筑使用功能的基础上最大限度的降低工程造价，建筑的造价包括了基础施工费用和材料费用，钢筋用量以及建筑构件截面尺寸影响着工程总造价，合理使用高强度的钢筋以及混凝土，优化构件的截面尺寸，降低工程的造价和难度。

3、提高建筑结构设计的均匀性。设计者在进行结构优化设计的同时，要力求结构的简单有型，控制结构的突出部分长度和平面长度，建筑的竖向体型应该均匀、规则，结构侧向的刚度应该是下大上小，注意结构以及受力的均匀变化，避免使用不规则结构。均匀性的结构设计不仅可以提高建筑的适用性和美观性，还可以将墙柱截面尺寸和单位面积控制在合理的范围内，实现承载力和刚度的合理分布，降低工程总体造价，取得最大的优化设计效果。

四、结束语

随着经济的发展和城市化建设进程的加快，城市中的人口越来越多，更多的高层建筑出现。高层建筑自身承载力较大，建筑的造价较高，设计者需要在保证建筑使用功能的基础上进行优化设计，控制墙柱截面面积，提高结构设计的均匀性。设计者要充分的掌握结构设计规范要求，在提高参数准确性的基础上提高设计方案的科学性，降低工程总体造价，提高高层建筑的经济性、适用性和安全性。参考文献：

[1]杨磊.论高层建筑结构抗震的优化设计[J]. 建筑设计管理. 2010（03）

混凝土结构设计基本原理精选篇3

关键词：土木工程；混凝土结构；教学方法；教学过程；教学质量

作者简介：杨敬林（1978-），男，湖南武冈人，湖南农业大学工学院，讲师；方亮（1981-），女，湖南岳阳人，湖南农业大学工学院，讲师。（湖南 长沙 410128）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）20-0082-01

“混凝土结构”课程是土木工程专业的一门理论性及实践性都较强的专业基础课程。本课程的主要任务和基本要求是：学生通过本课程的学习，掌握混凝土结构设计的基本原理及结构设计基本方法，能正确应用混凝土结构设计规范进行混凝土结构基本构件的设计，并具有初步分析和解决一般混凝土结构实际工程技术问题的能力。[1]本文以湖南农业大学土木工程专业“混凝土结构”课程的教学为研究对象，结合该课程教学中存在的问题，就如何改进教学方法，提高教学效果和教学质量进行探讨。

一、“混凝土结构”课程现状及存在问题

“混凝土结构”课程包括混凝土结构基本原理和混凝土结构设计两个部分，分上下两册两学期开设，上册主要内容有绪论、混凝土结构的材料及结构设计方法、混凝土结构各种基本构件（包括受拉构件、受弯构件、受压构件、受扭构件、预应力混凝土等）的设计原理和方法，最后就是混凝土构件的刚度（包括裂缝、挠度等）计算；[2]下册主要内容有混凝土梁板结构、工业厂房结构和多层与高层建筑结构。课程教学大纲上下两册要求学生通过“混凝土结构”课程的学习，掌握基本理论、基本概念，在熟悉和了解混凝土结构设计规范的基础上掌握混凝土结构基本构件的设计原理和计算方法，能从事土木建筑混凝土结构的设计、施工、制造和简单的预应力混凝土结构设计等。从课程教学效果和学生反馈的信息来看，该课程在教学过程中主要存在以下一些问题：[3-6]

课程内容多而复杂。“混凝土结构”课程的内容从基本原理到各种混凝土结构物的设计计算，涵盖面广，涉及到的内容比较多，学时数也较少，需要较扎实的数学力学基础知识，也要求学生有较强的空间想象能力和绘图能力。

课程内容计算公式多且复杂。混凝土结构设计主要是各种房屋建筑结构物的设计计算需要配筋，包括钢筋的级别、直径、数量、长度等等，这些内容带有很大的不唯一性，使得计算增大了难度，学生初次接触这种不确定性的设计更加懵懂，接受尚需要一个过程，通过不断的练习和讲解才会明白和理解。

课程教学方法陈旧。混凝土结构设计讲授内容大多枯燥，缺乏具体的实际教学模型和例子，课堂上学生觉得乏味就不用心听，不用心听课就更加理解困难，日积月累，学习便恶性循环。

课程学习方法不合理。“混凝土结构”课程的学习是要循序渐近，需要不断积累的，学生普遍认为该课程理论简单，公式容易，在认识上存在学习误区，没有找到适合自己个人学习“混凝土结构”课程的方法。

二、“混凝土结构”课程教学体会

针对“混凝土结构”课程学时少、基础薄、难度大、任务重的特点，笔者结合在湖南农业大学讲授该门课程教学实践过程中的一些经验，就如何改善和提高该门课程的教学水平和取得良好教学效果谈些体会。

1.合理安排教学计划和教学环节

湖南农业大学土木工程专业教学计划中“混凝土结构”课程教学分为上、下两册，上册为混凝土结构基本原理，安排在第四学期开设，下册为混凝土结构设计，安排在第五学期开设，各为40学时。刚好安排在“建筑材料”课程结束后开设比较合理，上册课程学时建议调整为50学时，下册为40学时保持不变，这样课程的安排和开设学期均比较合理。课程安排的教学计划与课程教学环节（课程实验、课程设计等）均有机结合了起来，既不与前续课程起冲突，也不影响后续课程的连贯性学习，很大程度上保证了课程教学计划的科学性、适用性。

2.学习方法与时间安排合理调节

方法不是万能的，但是没有方法也是万万不能的。如果方法得当，学习也就事半功倍，方法笨拙，学习反倒累而无效。因此，在大学专业课程的学习过程中，既要掌握方法，也要合理安排和调整学习时间，二者能够有机合理安排，学习一定效果极佳。课前预习：自学过程中的疑问，通过在课堂上听老师的讲解、分析，尽可能消化；咬文嚼字：看书时要一个字一个词、一句话细嚼慢咽，逐渐加以理解和消化；理解记忆：学习记忆某些理论、公式方法，注意它们之间的联系，理解地记忆；课后复习：课后对于课堂上某些难懂或重点的知识点应加强复习，以加深对这些知识点的理解。在学习过程中一定要注意合理安排学习时间，学习效率不是学习时间简单的叠加，学习需要学习效率，只要学习效率高，学习时间可以减少，学习效率高，学习质量自然也就上来了。因此学习方法和学习时间结合得当，事半功倍，成绩也斐然。专业教师在“混凝土结构”课程教学过程中就要对学生讲解学习方法和学习时间之间的相互关系，要求每一位学生在学习过程中逐步找到适合自己学习的最好方法，以提高自身的学习效率和质量。

3.理论计算与规范要求相互结合

“混凝土结构”课程中讲述了大量的理论计算公式，推导过程复杂而难理解，规范规定的构造要求多且细，学生开学领到教材一看，公式多，配筋图多，规范构造要求多，感觉难学发愁，加深了学习“混凝土结构”课程的畏惧心理。其实，“混凝土结构”课程的计算公式都比较简单，容易理解记忆，只要能将结构的相关参数代入公式就能计算，再结合混凝土结构设计的构造要求，以结构的基本参数（如截面尺寸、计算简图、材料特性）的计算为前提，代入混凝土结构的计算公式中设计计算。因此，笔者在教学过程中，对教材中大量的计算公式的推导循序渐进，一步一步深入，在每个公式推导过程中将结构设计规范规定的构造要求贯穿其中，帮助学生们理解记忆，对于课程里面较复杂的公式，在每周的答疑时间安排课后答疑、习题讲解，进行解释与推导，有针对性和有目的性地讲解课程的重难点内容。

4.教学形式多样化和教学手段现代化

教学是一个庞大的复杂系统工程，教学形式应该简单、直观，多样化、科学化，切不能生搬硬套，要有针对性讲授“混凝土结构”课程的重点内容，选择性地因材施教，启发式教学，活学活用。采用多种形式的教学方法：传统教学与现代化教学相结合，课内教学与课外答疑相结合，理论教学与习题作业相结合，视频与试验相结合，等等，不断增强“混凝土结构”课程教学的针对性、适用性和趣味性，以增强学生主动学习和理论联系实际的学习思维。例如，在讲完混凝土结构受弯构件的基本原理之后，任课教师可增加一节课内讨论课，结合教学楼中受弯构件的实例，分两三组讨论，并给予每组学生合理性的分析解释。在教学手段上，笔者应用现代化教学手段，采用多媒体电教化教学，融文字、图片、动画于一体，把教材抽象的理论知识与活生生的具体的工程实际例子结合起来，讲解并扩充混凝土结构设计最新发展动态和最新理论成果，在课内一起探讨和学习，弥补教材内容的不足，开阔学生学习视角，以促进学生学习的兴趣，提高学习的积极性。

三、结语

专业课程教学改革是一项长期而艰巨工作，当代大学生学习知识缺乏主动性，独立思考问题的能力欠缺，大学专业教师应以课程教学改革为契机，不断更新教学理念，探索新的教学模式，探索出一个适合专业教师教授专业知识和当代大学生学习专业知识最佳结合点。综合湖南农业大学这几年的“混凝土结构”教学情况，笔者的教学方法和教学改革取得了一些进展，教学效果显著，得到了学校和学生的一致认可。

参考文献：

[1]覃丽坤，赵天雁，王振，等.混凝土结构设计原理教学法研究[J].高等建筑教育，2009，18（4）：80-82.

[2]沈蒲生，梁兴文.混凝土结构设计原理[M].北京：高等教育出版社，2007.

[3]张卫东.混凝土结构课程教学改革[J].高等建筑教育，2005，14（4）：60-62.

[4]姚力，葛明兰，尹冶.“混凝土结构设计原理”课程建设探讨[J].中国电力教育，2009，（6）：133-134.

混凝土结构设计基本原理精选篇4

关键词：原理；计算公式；加固方法；注意事项；说明

根据最新资料显示，某钢结构厂房在即将建造完毕时发现，钢柱下钢筋混凝土上的独立基础混凝土的强度根本达不到规定的C30等级，其强度左右只有C10等级，属于典型的马面蜂窝结构现象。经过规范的测试，该工程只能达到Du级，这样的建筑房是不符合标准的，厂房的施工被强行停止。如果想要继续进行施工，相关部门指出必须对已经即将完成的混凝土独立基础部分进行加固和巩固。以下内容会在专业的角度下阐述如何对混凝土独立基础部分进行加固和需要注意的问题以及它的重要性。

一、钢筋混凝土独立基础加固的基本原理和计算公式

（一）、根据在现场的调查发现，该建筑厂房的房柱需要承受的重物压力特别大，因此，专家得出它的基本设计理念是后加的荷载，简单说就是在建造好后期所给它的承受压力，因此，要进行必要的加固，以分担房柱的承受压力。故而，专家在考虑解决问题的方案时，提出了两种建议。一种是通过增大基础截面，并在基础底面加入比例合适的钢筋混凝土从而达到加固目的方案，该方案也是在处理这类建筑厂房问题时常用的。另一种则是在基础房柱的下部浇灌钢筋混凝土，在房柱的上部进行一定比例加钢的处理方案，它的基本原理就是将原来底部的混凝土转化为新加固独立基础的垫层，从而达到最有效的加固。

仅仅了解钢筋混凝土独立基础加固的基本原理是远远不够的，它的计算方式也是关键的环节，一旦出现计算错误，所有的努力都会功亏一篑。以下是相关文献所提供的钢筋混凝土独立基础加固的计算公式。V=V1+V2=（L搭×b×H）+ L搭〔bh1/2+2（B-b/2×h1/2×1/3）〕=L搭〔b×H+h1（2b+B/6）〕。式中：V――内外墙T形接头搭接部分的体积。V1――长方形体积，无梁式时V1=0。V2――由两个三棱锥加半个长方形体积，无梁式时V= V2。H――长方体厚度，无梁式时H=0。或是V=长×宽×高。V=∑各阶（长×宽×高）。V=V1+V2=H1/6×[A×B+（A+a）（B+b）+a×b]+A×B×h2。式中：V1――基础上部棱台部分的体积（m3）V2――基础下部矩形部分的体积（m3）A，B――棱台下底两边或V2矩形部分的两边长（m）a，b――棱台上底两边边长（m）h1――棱台部分的高（m）h2――基座底部矩形部分的高（m）V4= h4/6+[A×B+（A+a）（B+b）+a×b]。最终由V=V1+V2+V3-V4得出具体的所需数值。由以上的公式可以看出钢筋混凝土独立基础加固的计算公式在整个的建筑加固中都起到了不可或缺的关键作用。

二、钢筋混凝土独立基础加固施工的工作方法

（一）钢筋混凝土独立基础下部的加固施工方法。

1、先将原来的基础底面作为地基，起到一个基础垫层的作用，再在基础底面的周边支撑模板，浇注建筑标准常用的C30混凝土在原来的原基础底部，大概浇注到短柱30mm处就基本可以了。

2、等到混凝土达到设计强度的百分之75以后，在按照原基础配筋在上面配置钢筋网片，然后再浇注C30混凝土，浇注到原柱顶以下的60mm出即可。

3、等到混凝土的强度设计达到百分之80以上的时候，再进行钢结构的具体加固施工，钢板与原基础的上部要留下至少50mm的保护层，之后要浇注M25膨胀的水泥砂浆，这样做的目的就是使钢板与原基础的混凝土紧密联系在一起。最后一步是在支撑一边模板，在外侧浇注强度达到C30级的混凝土。

（二）钢筋混凝土独立基础的单独部分结构加固施工方法。

1、首先将原柱基础周边的混凝土凿开大约50mm至80mm，并将房柱基础连梁与原基础连接处的混凝土打掉，在施工的时候要避免震动，以防意外的发生。

2、随后在新钢板的下部绑好钢筋网片，并向下弯大约800mm，再在原基础的外侧绑扎新加基础部分的钢筋。随后是在四周支模板，浇注强度C30级的混凝土，等到混凝土的强度达到百分之80以后，用螺帽将新预埋的的螺栓拧紧，这样就基本是加固完成了。

（三）中柱钢筋混凝土独立基础结构加固施工方法。

1、首先在原基础的外侧绑定新加的钢筋直到原柱钢板的底部，随后在原基础的顶部帮上钢筋网片直至外侧的模板处，再插入与原基础所预埋相同的螺栓。最后再一次进行支模板和浇注强度在C30级左右食物混凝土，等到混凝土的强度达到百分之80以后，将预埋的螺帽全部拴紧，加固工程就算正式完成了。

三、必要的钢筋抗震等级的计算公式

厂房在建筑的时候，不仅仅考虑的是承受力的能力大小，对于未知意外的发生也要做好相应的防护措施，而地震，就是对房屋建筑的最大威胁。但是如果在建造时能够提高钢筋的抗震等级，那么一切问题就迎刃而解了。以下就是对于钢筋抗震等级计算公式的具体阐述。钢筋的最小锚固长度为ιaE。一、二级抗震等级的计算公式：ιaE=1.15ιa（8.2.3-1）。三级抗震等级的计算公式：ιaE=1.05ιa（8.2.3-2）。四级抗震等级的计算公式：ιaE=ιa（8.2.3-3）。相信在建筑厂房时具体的掌握了这些计算数据，就会避免很多麻烦的产生。

四、钢筋混凝土独立基础结构加固施工需要的注意的问题和相关的说明

（一）施工时要避免剧烈的震动，切记不要随便扰动原来的混凝土。

（二）在现场加固使用的钢板、钢筋、以及混凝土都要保留一部分，然后送至相关部门的实验室进行测试，主要目的是测试它的强度是否合乎国际标准。

（三）要严格按照施工设计的图纸进行操作，在混凝土的浇注前必须要有建筑工程专门的负责人员进行验收及认证才可以进行。并且要进行详细的记录。

（四）在使用加固凿毛和剔槽时，要小心谨慎，注意不能伤害到主筋及其混凝土的内部。

（五）控制好水泥和石灰的比例，必须要保证新旧混凝土的粘结度高。

（六）严格按照国际的规范要求来进行施工。

（七）在施工的过程中要加强监督，同时也要保证施工的安全。

结语：

通过以上文字的论述，相信大家对于钢结构厂房柱下混凝土基础加固设计与施工已经有了一个更明确的认识。根据本文所提供的方案，不难看出该建筑厂房所选择的钢筋混凝土加固方案都有几个共同的特点，施工的速度快、工期较短、承载能力度大、保质期较长等。如果再进行一次检测，该建筑厂房的钢筋强度一定会达到标准，并且很好的达到了加固的目的。

参考文献：

[1]秦京旗. 某厂房钢筋混凝土柱下独立基础的加固处理[J]. 铁道标准设计，2009（9）

[2]刘家明. 钢结构厂房柱下混凝土基础加固设计与施工[J]. 施工技术，2011（8）

[3]石建军. 独立基础的加固处理[J]. 中国建筑工业，2008（8）

混凝土结构设计基本原理精选篇5

【关键词】超长混凝土结构；膨胀加强带；后浇带

中图分类号：TU37文献标识码： A

一工程设计

1 设计要求

1.1 原后浇带设计

根据《混凝土结构设计规范》及《补偿收缩混凝土应用技术规程》。后浇带混凝土浇筑时间为两侧混凝土浇筑完成后2个月。

1.2 后浇带变更原因

①后浇带的保护、清理与凿毛给后期施工无形中增添了一定的工程量；

②地下工程设计防水等级为一级，采用后浇带施工，增加了渗漏隐患；

③结构工期为226d，施工工期紧，而设计要求后浇带的浇筑时间需待两侧结构混凝土浇筑后2个月，影响总工期。

1.3 部分后浇带变更为膨胀加强带鉴于以上原因，依据超长无缝结构技术，膨胀加强带和后浇膨胀加强带的间距可控制在30～40m，经与设计单位、监理单位沟通协商，他们同意将后浇带变更为膨胀加强带，与结构地板、墙体和楼板混凝土同时浇筑。

2 膨胀加强带设计要求

膨胀混凝土的原理是，混凝土在膨胀时其中的钢筋(或相邻边界)对它的膨胀产生限制作用，同时在混凝土中产生相应的压应力，这种压应力能够抵消导致混凝土开裂的全部或部分拉应力，从而避免或大大减轻混凝土结构的裂缝。膨胀剂，是以高铝熟料为主要原料生产的具有良好膨胀源的混凝土膨胀剂，其特点是膨胀能量大，干缩小，掺入到混凝土中能补偿混凝土的收缩，从而达到抗渗防裂的目的。所谓超长混凝土结构，是指混凝土长度超过现行《混凝土结构设计规范》规定的伸缩缝最大间距的混凝土结构。在混凝土中掺膨胀剂，以膨胀加强带取代后浇带，可实现超长混凝土结构的连续浇筑。其原理是：膨胀剂在混凝土硬化过程中产生膨胀作用，由于钢筋和周边约束，在结构中建立起0．2～0．7MPa的少量预压应力(通过调整混凝土中膨胀剂掺量，可使不同区段获得不同的预压应力)，以此来补偿混凝土在硬化过程中因温差和干缩产生的拉应力，从而防止裂缝出现，起到抗渗、防水的作用。使用这种方法可连续浇筑100~200m的超长结构。根据抗裂原理，只要控制混凝土的收缩与膨胀保持在一个相对的范围内，就能做到结构无缝或裂缝控制在规范允许范围内，满足工程的使用功能。在应力集中的膨胀加强带两侧设临时隔挡措施，防止混凝土流入加强带，部分规范要求底板加强带间适当增加水平构造钢筋10％～15％。施工时，加强带外用掺8％～10％JY的小膨胀混凝土；浇筑到加强带时，用掺12％～13％JY的大膨胀混凝土，其强度等级比两侧混凝土高一级，即5MPa；到另一侧时，又改为浇筑掺8％ ～10％JY的小膨胀混凝土。如此循环下去，连续浇筑JY混凝土，实现无缝施工。通过JY的不同掺量，可使混凝土结构在长度方向获得相应大小的补偿收缩的膨胀应力。

二后浇带

2.1后浇带的设置及做法

后浇带是现浇钢筋混凝土结构施工过程中，用于克服由于温度收缩和结构主体沉降而可能产生的有害伸缩和沉降的一种临时施工缝。后浇带的设置通常为每30～40m设置一道，宽度800-1000mm，一般钢筋不切断，且要配置适量的加强钢筋，待后浇带两侧混凝土浇筑完2个月后(如工期非常紧迫和有特别困难时，也不得小于1个月)，将两侧混凝土表面凿毛，清洗干净再用比设计强度等级高一级的混凝土(宜用加膨胀剂的补偿收缩混凝土)浇灌，并振捣密实、加强养护。现浇钢筋混凝土结构后浇带宜布置在剪力较小的跨度中间范围以内，且宜配置适量的加强钢筋，如图1、2所示。

图1 楼板后浇带

图2 主次梁后浇带构造要求

本工程是筏板基础长度超过160m时，宜每隔30～40 m设置后浇带一道，其宽度一般不小于800mm，位置宜在距柱或距墙的中部1／3范围内，其做法如图3所示。

图3 底板及外墙后浇带

2．2 后浇带的优缺点。

设置后浇带的优点是显而易见的，可避免设伸缩缝，施工方便，节省造价。任何事物都具有两重性，后浇带也有以下几点：(1)留于基础底部结构的后浇带，需要2个月甚至更长的时间，期间后浇带中将不可避免地落进各种各样的垃圾杂物，由于底部结构钢筋较粗较密，使得清理工作非常艰难；(2)后浇带贯穿整个地下、地上结构，所到之处遇梁断梁，遇板断板，给施工带来很多不便，因而影响结构施工进度；(3)在后浇带灌筑混凝土前，需将两侧混凝土凿毛、清理，施工非常困难，而有些结构混凝土与后浇带混凝土浇筑时间间隔数月，新旧混凝土的粘结强度很难保证，又由于浇筑时间差，造成这些结构的混凝土的干缩大部分已于后浇带灌筑前完成，因此，后浇带混凝土的干缩容易在新旧混凝土的连接处产生裂缝，设置施工后浇带的初衷是防止混凝土裂缝的产生，而后浇带处理不好却人为地在每条后浇带处造成两条贯穿裂缝，从而引起漏水。

2．3 后浇带的工程实例

总医院新建病房综合楼工程，分为四个区：

一区为医技楼，地下1层，地上5层；二区为病房综合楼由22层高层建筑和4层的多层建筑组成，地下均为1层；三区为行政办公楼，地下1层，地上5层；四区为地下室车库。如图4所示。该工程总建筑面积为,9.3万m2，地下室建筑面积为1.68万m2。基础长163.28 m，宽141.45 m。由建筑功能的要求，地下室连成一体，采用大底盘多塔结构体系。基础采用钻孔灌注桩桩基+承台筏板基础，地下室混凝土强度等级为C40，抗渗等级P8。考虑到地下室面积较大，共设计了三横两纵的后浇带，结构平面划分为10块，后浇带的宽度为800 mm，后浇带的梁板构造同本文图1、2后浇带的做法。基础后浇带做法如图5所示。后浇带的混凝土强度等级为C45，掺加限制膨胀率应大于0.03％的膨胀剂。并在所有地下室混凝土中掺加了微膨胀剂，其掺量按试验确定，在地下室外墙混凝土中除掺加了微膨胀剂外，还掺加了抗裂纤维。并对在施工中应注意的事项、控制生产工艺、混凝土的浇筑、混凝土的振捣及养护作了严格的要求。

该工程已结顶几年时间，基本达到工程的预期效果，但在地下室墙板上发现了几处渗漏现象，经修补后，至今尚未发现再有渗漏。后浇带的设置实现了163 m×141 m超大地下室无沉降缝及伸缩缝的大底盘大空间结构。但也出现了一些后浇带所带来的弊端，如施工工期较长，施工困难，经济效果欠佳等。

三超长混凝土结构膨胀加强带的施工

3.1原材料的选择

工程开始施工前同预拌混凝土搅拌站进行协商沟通，要求选用性能较稳定的P．042．5普通硅酸盐水泥，以降低水化热。粗骨料选用碎石，级配为5～31.5mm连续级配，且含泥量、泥块含量、针片状含量、压碎指标等，符合建筑用粗骨料II类质量要求；细骨料选用洁净的中砂，连续级配，细度模数为2.3～2.5，含泥量

3.2 膨胀加强带设置

3.2.1 膨胀加强带的做法

采用以膨胀混凝土加强带取代后浇带的连续浇筑无缝施工技术，不仅消除了如前所述后浇带施工带来的一些弊端，还增加了混凝土的密实度，提高混凝土的强度及抗裂，防渗性能。同时缩短了工期，节省了造价，效果更为显著。膨胀加强带的做法主要有以下三个要点：

(1)带宽2.0m，带的两侧布置5 mm的密孔铁丝网，将带内混凝土与带外混凝土分隔开，钢丝网垂直布置在上下层(或内外层)钢筋之间，两端分别绑扎在上下层或内外层)钢筋上 。

膨胀加强带取代后浇带的原理和做法

(2)带内增设10％～15％ 的加强钢筋，均匀布置在上下层(或内外层)钢筋上，加强筋垂直分布于膨胀加强带长度方向，两端各伸出膨胀加强带30d(d为钢筋直径)，并固定在上下层(或内外层)钢筋上 。

(3)带内采用设计强度等级比相邻非加强带混凝土强度等级高一级的混凝土进行浇筑，外掺适量膨胀剂。其做法如图5、6、7、8所示。

图5 楼板加强带做法

图6 现浇梁加强带做法

图7 地下室底板加强带做法

图8 地下室外墙加强带做法

3.2．2 膨胀加强带的优点

在超长混凝土结构中设置膨胀加强带，不但有利于解决温度变化和混凝土收缩等因素对房屋结构安全的影响，而且具有如下优点：

1)构造简单，施工方便，周期短；

2)材料用量较少，易于控制工程造价，经济性好；

3)保持结构的整体性，有利于结构抗震。

因此，膨胀加强带在超长混凝土结构已得到较广泛的应用并已产生较好的经济效益和社会效益。

3.2．3 膨胀加强带的工程实例

北京人民医院工程为框架剪力墙结构体系，建筑长78m，宽46m，高68m。原设计考虑到建筑超长，在中间设计了一道后浇带。后浇带混凝土浇筑时间为两侧混凝土浇筑后两个月填缝，但由于：

(1)本工程结构复杂，施工难度大，后浇缝的保护、清理与凿毛非常困难；

(2)设计防水等级为一级，采用后浇带施工，留下渗漏水隐患；

(3)施工工期紧，而设计要求后浇带的填缝需待结构两侧混凝土浇筑后2个月方可施工，影响总工期。鉴于以上原因，经与设计单位、监理单位协商，同意后浇带变更为膨胀加强带。依据超长无缝结构技术，膨胀加强带或后浇膨胀加强带的间距控制在30～40m，总长控制在100～150m，原结构设计图后浇带设计的间距和位置均可满足“无缝设计”膨胀加强带的要求，膨胀加强带布置为原后浇带的位置。膨胀加强带的做法同本文图5、6、7、8。本工程现场设有混凝土搅拌站，使得混凝土连续浇筑得以顺利实现。本工程采用的膨胀加强带的性质是以较大的膨胀应力补偿冷缩干缩应力集中的地方，可以替代后浇带。膨胀加强带替代后浇带后，据不完全估算，每米可节约施工措施费(包括钢板网模板、高分子防水卷材、钢板止水带、加强筋等的综合费用)200元；每米可节约后浇带两侧混凝土清理、凿毛用工4工日。也节约了由于后浇带需要60d后才能补浇而延误的工期。更重要的是，避免了由于后浇带处理不好而造成的在每条后浇带处产生的2条贯穿裂缝，保证了工程质量。

4 结 语

现代建筑或构筑物越来越多地采用超长或双向超长结构，如按传统施工技术每个工程须留置少则几条多则几十条的后浇带。后浇带一般需经30～40d才能浇筑，拖延工期，给施工带来麻烦，且结构整体(防水)性不好。超长混凝土结构无缝设计施工技术的应用，突破了传统的设计施工规范，用“膨胀加强带”替代原来的后浇带，减少了施工对后浇带处理这繁琐的环节，大大地缩短了施工周期，加快了施工进度，取得了良好的技术经济效益和社会效益。

【1】 李国胜．多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例[M]．北京：中国建筑工业出版社，2008．

【2】 王铁梦．工程结构裂缝控制[M]．北京：中国建筑工业出版社，2007．

【3】GB 50010-2010，混凝土结构设计规范[s]．

【4】GB 1596-2008，用于水泥和混凝土中的粉煤灰[s]．

混凝土结构设计基本原理精选篇6

关键词：宽口径土木工程；规范对比；混凝土结构设计原理

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）11-0155-02

众所周知，混凝土结构设计原理课程作为目前土木工程专业的主导课程，定位为专业基础课，在宽口径土木工程专业人才培养教育理念的背景下，覆盖土木工程专业下属的建筑工程、交通土建工程、地下工程、隧道等专业方向。为实现宽口径土木工程专业人才培养目标，目前建筑类高校或设有土木工程专业的综合性高校就自身的具体情况及培养目标不同而采用了不同的具体培养模式，大体可以分为两大类：一是学生在入学时已确定土木工程下属的某专业方向，专业基础课及专业课的设置均具有明显地方向性；而另一大土木培养模式，即学生入学时为土木工程，大学前三年开始基础课及专业基础课，三年级时实现专业分流，学生可以凭自己的专业兴趣选修某个专业方向的专业课。可以看出，前者培养模式是原土木建筑类专业培养模式在大土木环境新形势下的改进，是种过度模式；而后者则是大土木工程培养模式。暂不探究两种不同模式的优劣，其培养目标的细微差别及课程体系设置不同均直接影响土木工程专业主导课程混凝土结构设计原理的课程教学。目前湖南城市学院土木工程的培养模式采用的是第一类模式，作为专业核心基础课，不同专业方向开设的混凝土结构设计原理课具有一定的专业方向性，旨在为其专业方向服务，即以某专业方向为主线，相关专业方向为辅的教学过程；同时混凝土结构设计原理课是一门实践性很强并与现行规范、规程紧密相关的专业基础课。在该过程就要处理好基本原理及设计方法与专业方向之间的关系，或者说基本理论与专业规范之间的关系。有鉴于此，在课程教学过程中以规范对比为主线，贯穿教学始末，强化相关学科知识点之间的联系，夯实基本原理，取得较好的教学效果；拓展学科专业方向，与宽口径教学模式相适应。

一、规范对比法概述

目前很多教育学者提倡一种行之有效的教学方法――对比教学法，[1]且有许多教师将该方法应用于教学实践中，或边实践边研究，取得了一定研究成果和收到较好的教学效果。该种教学方法有利于培养学生提出问题、分析问题、解决问题和归纳概括能力，对比教学法就是引导学生对同一知识模块，从不同角度出发比较、分析它们之间的联系与区别，在对比中深入地分析它们的本质，从而掌握知识，达到教学目的，进而培养学生提出问题、分析问题、解决问题和综合归纳概括的能力。规范对比法源于对比教学法，是对比教学法在混凝土结构设计原理教学中的具体应用和一种形式，根据该课程的内容及知识点的特征融合对比教学法而形成一种新的且与该课程教学相适应的对比法，即规范对比法。

混凝土结构设计原理主要讲授混凝土结构所用材料的性能，混凝土结构设计原则，混凝土结构中常见的种类受力构件的破坏特征、设计模型建立及设计方法。该课程的教材及教学均是依托某行业或某专业方向的规范，进行相关理论、原理及设计方法的讲授。混凝土结构广泛用于土木工程各专业领域，由于各领域结构构件自身几何尺寸、所受荷载、所处环境及行业习惯均存在较大差异，其相应的结构设计原理、设计方法不尽不同；因此各专业方向的混凝土结构相应规范规程还未统一，同时行业规范的延续性及习惯性很难统一。另一方面由于社会的进步、科技的创新、材料的发展以及人们对结构受力认识的不断深入等等，各行各业的混凝土相关规范以大约10年左右的时间修订或更新一次，这都给宽口径的大土木教育教学理念下的混凝土结构设计原理教学带来挑战。规范对比教学方法具有一般对比教学法优势，同时也较好地解决了该课程教学中的上述矛盾。

二、新老规范对比

如上所述，各行混凝土结构设计规范均隔一定时间进行一次更新或修订，新规范往往是老规范的进一步完善，删减与时代不相适宜或欠科学的条款，将多年来的工程经验和研究新成果反映在新规范中。在课堂教学过程中对涉及相关规范且新老规范有变异的地方，进行比较分析，探讨修改的合理性与科学性，既利于提高学生分析问题的能力，也利于帮助学生领悟新的设计理念。

2011年实施的面向建筑工程的混凝土规范《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010），[2]以下简称10《建混规》，就与2002年实施的《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002），[3]以下简称02《建混规》有一定的差异，增加了不少新的内容，甚至某些计算公式差别还特别大。比如两者在处理偏心受压构件纵向弯曲构件的影响时，方法和公式各异。在10《建混规》中推荐采用偏心受压构件考虑轴向压力在挠曲杆件中产生的二阶效应后控制截面的弯矩设计值，其计算公式为：，其中，Cm为构件截面偏心距调节系数；ηns为弯矩增大系数；M2对同一主轴组合绝对值交大的弯矩设计值。相对的，在02《建混规》中却引进一个大于1的偏心距增大系数η，采用把偏心距ea乘以η，来考虑偏心受压构件纵向弯曲构件的影响，该规范提供的计算公式为：

；；。可见两规范采用公式完全不同，对二者的差异提出质疑，引导学生思考。事实上，构件在偏压作用下会侧向挠曲，这对截面的弯矩产生不利的影响，即通常所谓的效应；那么对偏心受压混凝土构件的承载能力极限状态设计时，可以有两种思维来考虑这种不利的效应，一是增大作用效应，二是降低抗力；10《建混规》就是采用弯矩增大系数ηns的增大作用效应法，02《建混规》则是引入偏心距增大系数η的降低抗力法，因为偏心距对受压构件的抗压承载力是不利的，偏心距越大其抗压承载力越低；由此两种计算方法之间是存在内在联系的。

又比如在桥涵工程领域，现行的混凝土规范是《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004），[4]简称《公桥规》；目前也处在新规范的修订与讨论阶段，已《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2012征求意见稿）。[5]在课堂教学过程中，论及相关问题时，可适当就征求意见稿开展讨论，与现行《公桥规》比较，探讨其修改的合理性及科学性，使学生更为深刻地理解规范，灵活准确地应用规范，而不盲从规范。

三、建筑规范与公路桥涵规范对比

目前土木工程专业混凝土结构设计原理的教学中，涉及最多的也就是前面所述的两部规范，即《建混规》和《公桥规》。在课堂教学实践中，对比两部规范发现二者之间的总体设计理论类似，而涉及一些具体构件的具体设计问题可能有较大不同，一些相关的构造规定也是差别较大。

就设计方法而言，两规范均采用以概率论为基础的极限状态设计方法，按分项系数的设计表达式进行的设计；设计时均应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态两种极限状态设计。其承载能力极限状态实用表达公式基本上相同，正常使用极限状态实用表达公式有较大的差别，见表1。

3.4.2条 对于正常使用极限状态，钢筋混凝土构件、预应力混凝土构件应分别按荷载的准永久组合并考虑长期作用的影响或标准组合并考虑长期作用的影响，采用系列极限状态设计表达式进行验算：S≤C 6.1.1条 公路桥涵的持久状况应按正常使用极限状态的要求，采用作用的短期效应组合、长期效应组合并考虑长期作用的影响，对构件的抗裂、裂缝宽度和挠度进行验算

由表1对比分析，准永久组合与长期效应组合对应，标准组合与短期效应组合对应。但准永久组合与长期效应组合表达式基本是一致的，而标准组合与短期效应组合的表达式不尽相同，且就组合效应值的水平而言，标准组合高于短期效应组合。与《公桥规》的短期效应组合更为接近的是新实施的《建筑荷载规范》（GB50009-2012）中的频遇组合，但表达式也稍有不同。

对于具体设计问题，即混凝土构件的拉、压、弯、剪、扭等的承载能力设计计算及正常使用极限状态验算，二者规范计算公式或处理手段的异同，在教学过程中同样以比较式的方法进行讲授或加以讨论。现将二者相关计算公式列于表2，以示异同。规范的相关计算公式对比可知，除了一些字母符号表达略有不同外，对于构件的轴心抗拉、轴心抗压、抗弯、抗扭设计的计算式较为一致。这由于二者引进了相同的假设，相似的破坏特征，及类似的破坏机理或破坏模型，导致最终推导出的基本计算式是相同的。但对于斜截面抗剪，由于抗剪机理复杂，目前两规范建议公式均是半理论半经验性的计算式，不同行业间的工程经验差异决定了各自采用不同的计算公式。在裂缝宽度计算时，10《建混规》采用的是综合理论（半粘结半滑移理论）的裂缝宽度计算公式；而进行裂缝宽度计算公式；《公桥规》是考虑影响裂缝宽度的主要因素，反映主要因素与裂缝宽间的统计关系的经验公式，故二者公式差别也较大。《建混规》与《公桥规》在正常使用极限状态下验算受弯构件的挠度时，不仅刚度就计算公式有差异，且在考虑长期作用的方式也不同的；受弯构件在准永久组合的作用下，瞬时产生的挠度即短期挠度fs，可以依据短期刚度Bs得到，而考虑长期作用的影响下，由于混凝土材料的收缩、徐变等特性瞬时挠度会不断增大的趋势，这时就有两种不同的出来方式。一是《建混规》采用长期刚度B计算得到长期挠度；二是《公桥规》引入挠度长期增长系数ηθ，先利用短期刚度计算得出短期fs，然后在将fs放大，即乘以ηθ得到长期挠度。

四、结语

任何一种教学方法都不能脱其离教学内容，规范对比法既有对比教学法理论内涵，同时有与该课程的内容特征相符的实践教学方法。混凝土结构设计原理知识点多、公式多、涉及规范多，在教学过程中以规范对比贯穿始末，比较并分析新老规范、不同行业规范之间的异同，适当启发学生，让学生充分理解原理，构建土木专业基础知识，这与“大土木”专业设置要求和土木工程专业“宽基础、多方向”的培养理念是相吻合的。

参考文献：

[1]陈琦，刘儒德.当代教育心理学[M].北京：北京师范大学出版社，2007.

[2]GB50010-2010，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[3]GB50010-2002，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

混凝土结构设计基本原理精选篇7

关键词：工民建筑；混凝土裂缝；控制措施；分析

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

混凝土建筑结构是我国建筑工程领域应用最为广泛的建筑结构形式，针对混凝土建筑结构裂缝为题对我国混凝土建筑所造成的严重危害，工程建设部门必读对导致混凝土建筑结构裂缝问题的具体原因进行全面的分析与了解，并有针对性的采取有效控制措施，做好混凝土建筑工程的结构设计工作，加强工程施工管理，提高混凝土工程施工的技术水平与能力，同时还要尽可能的保障混凝土配料的使用性能，只有这样才能够从根本上对混凝土建筑结构裂缝问题进行防控。相信通过我国建筑事业的不断发展，以及建筑工程施工工艺的不断进度，混凝土建筑结构裂缝问题一定能够得到很好地解决，混凝土建筑结构在我国一定能够得到更好地发展。

在我国建筑工程领域，混凝土建筑工程具有非常大的比例，但混凝土结构裂缝问题的存在从某种程度上阻碍了我国混凝土建筑工程的进一步发展。若想促进我国混凝土建筑工程的健康发展，必须运用科学的施工方法、采用优质的建筑施工材料，对混凝土建筑工程裂缝问题进行有效控制。尽可能的减少混凝土结构裂缝发生的机率，全面提高我国混凝土结构建筑工程的整体性能。目前在我国混凝土建筑工程领域导致结构裂缝的具体表现形式主要有三种,即：结构裂缝、温度裂缝以及收缩裂缝。导致这三种裂缝的具体原因不同。下面就三种不同裂缝的具体原因进行如下分析：结构裂缝，结构裂缝主要出现在楼板部位以及梁柱等承重结构处，在进行楼板浇筑时，运用现浇楼板在楼板的承受力方面可以满足混凝土建筑工程的基本设计要求，但是预制多孔板多采用现浇形式进行施工后。墙体的刚性得到了极大程度的增强，但彼此同时楼板的刚度却呈现下降趋势，由此导致了混凝土建筑结构中某些相对比较薄弱的部位产生结构裂缝。温度裂缝主要是指混凝土结构受外部环境的影响，产生热胀冷缩变化，混凝土结构会发生变形收缩，进而导致混凝土结构裂缝出现。而混凝土结构的收缩裂缝主要是因为混凝土收缩所引起的裂缝，导致混凝土收缩的基本原因主要有塑性收缩、硬化收缩以及失水性收缩等。这三种不同的混凝土裂缝表现形式在混凝土建筑结构屡有发生，是我们仅有的预防与控制重点。

1 工民建筑混凝土结构裂缝问题的原因

1.1 混凝土建筑施工材料自身特性所引起的建筑结构裂缝问题。混凝土材料在施工过程中受其自身特性的影响会发生热胀冷缩，在混凝土工程硬化时由于硬化收缩的实际效果严重超出了混凝土结构变形所应控制的范围之内，由此引发了建筑结构裂缝问题。

1.2 建筑结构在外荷载的作用下会出现建筑结构裂缝问题。在进行混凝土建筑结构施工时，需要对建筑结构所承受的外荷载进行计算，但由于计算人员考虑不够全面，或是计算方法存在一定的问题，容易导致外荷载计算漏洞，当建筑结构受到预期以外的超何在作用时，就容易引发建筑结构裂缝问题的出现。

1.3 因建筑结构变形所引发的混凝土结构裂缝。当钢筋混凝土结构受到外部温度的影响,进而引起结构的收缩和膨胀,混凝土结构的硬化沉降不均匀,最终引起裂缝的产生。

2 对混凝土建筑结构裂缝问题控制措施

混凝土建筑结构裂缝问题的存在主要通过提高建筑结构的设计水平、加强工程施工管理、提高工程施工环节的施工质量等措施加以解决。

2.1 在工程的结构设计期间, 要尽量使结构的计算模型和实际施工的状态相符合,另一方面,也要采取与之对应的结构措施,从而保证结构的裂缝范围比规定设定的最大裂缝范围小。具体措施及步骤如下。在保证建筑平面的造型符合使用要求的基础上,尽量使平面造型变得简单。因为一旦平面造型过于复杂, 就容易出现使结构发生扭曲的附加力, 从而导致裂缝的产生。对建筑物的长高比例要严格控制。比例越小的建筑物,它的刚度就越大,对不均匀沉降的适应能力也就更强。要认真调整建筑物各部分承重结构的受力情况,以使结构的荷载承受力均匀, 避免受力过于集中。如果地基受力不均匀,就容易导致地基的结构变形,造成裂缝的产生。这就要求在进行设计的时候, 调整好地基的埋藏深度, 根据地基强度的不同使用合适的垫层厚度,以缓解地基的不均匀沉降量,加强了地基的刚度。

2.2 在工程施工过程中首先要做好工程施工的前期防控工作。工程施工前期所展开的工民建筑混凝土结构裂缝控制主要通过加强工程施工图纸审核，提高工程结构设计的科学性与合理性入手。工程设计完成后需要对其进行质量审核，然后从中找出图纸设计的不足之处, 从而对施工图进行加工完善。图纸的审核工作非常重要。在审核过程中,要重点对图纸设计中容易被忽略的、容易引起裂缝的方面加以关注。还要重点核对设计中的结构断面突出地方以及容易产生应力的部位。在设置构造过程中, 要保证大体积的混凝土的配筋量大于最小配筋率。

2.3 有效控制工民建筑混凝土结构裂缝问题还须对混凝土材料的控制。在对材料的选择上:首要选择水化热较低的水泥,排除安定性不符标准的水泥; 对粗骨料的选择标准是要空隙小、质地硬、料粒均匀、无杂质等; 粗糙石要符合黏土与砂粘岩含量小于1%的;细骨料要选择粒径粗、空晾小、含泥少的中砂;另外还可以增加膨胀剂、减水剂、粉煤灰等外掺料, 以达到改良工作度、降低其用水量、减少开裂的功效。要合理对材料进行配比。应通过低水灰比的方式, 减少用水, 让混凝土减小收缩；在浇筑混凝土时,不要随意加水;要准确对原材料进行配料,要均匀搅拌。混凝土结构的外观效果取决于模板的质量, 所以其构造务必要合理。

3 对结构裂缝的弥补所应采取的具体措施

对于板面已经产生的裂缝, 如果楼板由很厚的垫层,就可以在垫层施工时,在裂缝处铺设钢丝网或者短钢筋网进行加固,对于裂缝处,要将其清理干净,然后使用环氧浆液,填满整个缝隙。在裂缝的表面实施涂剧封闭。而对于楼板底部产生的裂缝,最好使用增强纤维材料, 根据裂缝的宽度选择增强纤维尺度。假如楼板产生了大面积的裂缝,就必须对楼板进行静载试验,以检验其安全性,情况严重时,可以在接板处增加一层钢筋网, 从而加强楼板的整体性。

4 结束语

工民建筑混凝土结构裂缝问题一直以来都是困扰我国建筑工程领域以及广大用户的一质量难题。混凝土结构裂缝严重影响建筑结构的稳固性，同时对建筑结构整体的抗震性能也带来十分不利的影响。我国建筑工程领域正在努力探究导致工民建筑混凝土结构裂缝形成的原因，并从工程施工建设的不同阶段以及不同的角度对工民建筑混凝土裂缝问题采取有效措施进行处理。

参考文献：

[1] 华泽起,孙志娟.浅析混凝土结构中裂缝产生的原因及防治[J].山西建筑. 2009，(24).

[2] 吴岳雄.浅谈混凝土施工裂缝的控制与预防[J].山西建筑.2011， (04).

混凝土结构设计基本原理精选篇8

钢筋混凝土结构裂缝是最常见的工程质量问题。分析了钢筋混凝土结构裂缝产生的原因；提出来钢筋混凝土结构裂缝的技术控制；论述了钢筋混凝土结构裂缝的技术处理。

【关键词】

钢筋混凝土结构；裂缝处理；技术控制；技术处理

本钢设计研究院有限责任公司（以下简称本钢铁设计院）是本钢改制子公司，先后承担了本钢马耳岭选矿厂工程、本钢南芬1500万吨扩产工程等本钢重点工程的施工图设计和本溪市一些高层民用建筑工程及城市建设工程。在工程建设过程中和工程交竣工使用后，钢筋混凝土结构裂缝是显而易见的。尽管工程设计人员和工程施工的技术人员都采取了一定的技术措施，但是，钢筋混凝土结构裂缝还是在建筑产品施工过程中或在使用过程中出现。笔者依据学习掌握的工民建专业知识和长期在施工技术岗位工作中的施工技术经验，撰写本文，对钢筋混凝土结构裂缝的原因进行分析。旨在探讨和研究防治与处理钢筋混凝土结构裂缝。

一、钢筋混凝土结构裂缝的原因分析

笔者在本钢重点工程建设过程中和本溪市一些高层和或市政重点工程建设过程中，发现钢筋混凝土结构产生裂缝是相当普遍的。将出现这些不同程度、不同形式的裂缝按其形状分为表面的、贯穿的、纵向的、横向的、上宽下窄、下窄上宽、枣核型、对角线型、斜向的等等。裂缝形状与结构受力状态有直接关系。钢筋混凝土常见裂缝原因大致有两种，一种是由于变形变化（温度、湿度收缩、不均匀沉降）作用引起的裂缝；另一种是承受荷载作用引起的裂缝，但是在两种出现裂缝的原因中往往是变形与荷载共同作用，而第一种裂缝是以变形变化为主引起的裂缝，在第二种裂缝中，是以荷载为主所引起的裂缝。认真进行技术分析，找出产生裂缝的原因，然后采取针对性的技术措施，进行施工技术防治。一是基础大体积混凝土裂缝产生的原因分析。基础大体积混凝土施工，由于混凝土内部与表面散热速率不一样，在其表面形成较大的温度梯度，从而引起较大的表面拉应力。同时，此时混凝土的龄期很短，抗拉强度很低，温差产生的表面拉应力超过此时的混凝土极限抗拉强度，就会在混凝土表面产生表面裂缝。此种裂缝一般产生在混凝土浇筑后的第3天（升温阶段）。混凝土降温阶段，由于逐渐降温而产生收缩，再加上混凝土硬化过程中，由于混凝土内部拌合水的水化和蒸发以及胶质体的胶凝等作用，促使混凝土硬化时收缩。这两种收缩由于受到基底和或结构本身的约束，也会产生很大的拉应力，直至出现收缩裂缝。二是地下室外墙混凝土裂缝产生的原因。地下室外墙混凝土裂缝主要是收缩裂缝。混凝土降温产生的收缩和硬化时的收缩，受到结构本身和基坑边壁等的约束，产生较大的拉应力，直至出现收缩裂缝。

二、钢筋混凝土结构裂缝的技术控制

（一）基础大体积混凝土裂缝技术控制

大体积混凝土的温差变化在1～72h内波动最大，因此在这段时间现场值班不间断测量，测试频率为每2h一次，测试时要求记录一下数据：混凝土入模温度；每次测温时间，各测点温度值；各部位保温材料的覆盖和去除时间；浇水养护或恢复保温时间。基础大体积混凝土施工控制表面温度裂缝的产生，应从选定混凝土配合比入手。只要对掺合料、缓凝减水剂的选择合适，通过试配完全可以大大降低每m3混凝土的水泥用量，降低混凝土的最高绝热温升，从根本上解决升温阶段的裂缝产生。对基础大体积混凝土而言，养护措施及为重要，应根据施工时的气温、测温情况，采取相应的养护方法。布置合理的测温手段是必不可少的，可以为养护提供调整依据。参加UEAH高效微膨胀剂对混凝土能起到补偿收缩作用，可有效的提高混凝土的抗裂缝抗渗能力。

（二）地下室外墙裂缝技术控制

在设计方面，高层建筑设计时，一般柱混凝土强度设计较大，考虑到施工的因素，往往地下室板墙混凝土强度等同于柱混凝土强度。由于设计的混凝土强度较高，为保证质量，施工时其实际浇筑的混凝土强度往往比设计强度要高得多。这样就很容易导致混凝土因强度偏高而产生收缩裂缝。地下室外墙混凝土易出现收缩裂缝，除在配合比上选定上采取积极的预防措施，在施工中采取外侧加密横向钢筋、严格控制坍落度等措施外，后期的养护也至关重要。通常可采取以下措施：长期的带模养护。浇水养护基本上采取连续循环的方式，浇水面为外墙的内外侧面。在混凝土获得一定强度后，松开对销螺栓，使得模板与与混凝土界面可以蓄水，带模养护，规定20d拆模。模板拆除后，继续对外墙混凝土浇水养护15d。泵送商品混凝土施工的地下室外墙易出现收缩裂缝，但只要措施得当，还是可以避免或得以控制的。关键在于在保证混凝土强度的前提下，尽可能降低每m3混凝土的水泥用量。尽可能将墙板的水平钢筋置于混凝土外侧，控制混凝土保护层厚度不得超厚，水平钢筋的间距尽可能小于150mm。严格控制混凝土坍落度，决不允许现场加水。

混凝土结构设计基本原理精选篇9

【摘 要】混凝土裂缝是很普遍的结构性病害，它不仅会降低结构混凝土的强度，影响结构的使用性能和使用寿命，给人们的生活、生产带来不便。也会影响结构的美观。本文对引发结构混凝土裂缝的成因进行分析、归纳。

【关键词】混凝土裂缝；存在问题；原因分析；对策措施

地基变形建筑工程基础不均匀沉降是造成钢筋混凝土开裂的主要原因：裂缝的大小、形状、方向与地基变形的情况有关，由于地基变形的应力相对较大，使得裂缝一般是贯穿性的，危害较大。建筑物平面形状复杂、立面变化过大、长度过大等原因造成基础不均匀沉降。房屋相邻部分的高度、荷重、结构刚度差别较大。房屋建于土质差别较大或软弱土质上。建筑物基础深浅不一。在构造处理不当时，现浇主梁在搁次梁处如果没有设置附加箍筋或附加吊筋；以及各种结构缝设置不当等因素均容易导致混凝土开裂。设计构造在设计时考虑不周，结构构件断面突变或因开洞、留槽引起应力集中。在施工和使用过程中，引起建筑混凝土结构开裂的原因很多，当发生温度和湿度变化、结构受荷、地基不均匀沉降、施工方式不当时，都非常容易产生裂缝，由于施工原因造成裂缝出现的因素很多，主要有：模板构造不当，漏水、漏浆、支撑刚度不足、支撑的地基下沉、过早拆模等都有可能造成混凝土开裂。施工过程中，钢筋表面污染，混凝土保护层太大或太小，浇灌中碰撞钢筋使其移位等都可能引起裂缝。混凝土是一种人造混合材料，其质量好坏的一个重要标志是成型后混凝土的均匀性和密实程度。因此混凝土的搅拌、运输、浇灌、振实各道工序中的任何缺陷和疏漏，都可能使裂缝产生的直接或间接原因。水分蒸发、水泥结石和混凝土干缩通常是导致混凝土裂缝的重要原因。混凝土养护，特别是早期养护质量与裂缝关系密切。早期表面干燥可使其内外温度较大更容易产生裂缝。水泥、砂、石等质量不好是引起裂缝较常见的因素。若工程上用了这些不合格的材料就会导致“豆腐渣工程”，所以说只有把好材料的质量关，工程质量才会在根本上得到保证。施工方面施工工艺不当是造成钢筋混凝土开裂的另一个主要原因。在钢筋混凝土设计规范中，分别不同情况规定裂缝的最大宽度为0.2-0.3mm，对那些宽度超过规范规定的裂缝，以及不允许开裂的构件上出现裂缝则是有害的，需加以认真分析，慎重处理。温湿度变化当温度变化时，由于材料热胀冷缩，房屋各部分构件将产生各自不同的变形，引起彼此制约而产生应力。因屋面混凝土与墙体的线膨胀系数不一致，屋面变形较大，当屋盖和墙体之间构造处理不当，会使墙体受拉，当其剪力和拉应力大于砌体的抗剪抗拉强度时，产生温差裂缝。普通混凝土在空气中硬结，湿度发生变化时，体积会有所收缩，由此而在构件内产生拉应力，在早期混凝土强度较低时，混凝土收缩值最大。因此，若构件早期养护不良，极易产生收缩裂缝。

以上是对混凝土裂缝的成因进行了理论和实践上的初步探讨，在建筑设计中应处理好构件中“抗”与“放”的关系。所谓抗就是处于约束状态下的结构，没有足够的变形余地时，为防止裂缝所采取的有力措施，而所谓放就是结构完全处于自由变形无约束状态下，有足够变形余地时所采取的措施。设计人员应灵活地运用抗放结合、或以抗为主、或以放为主的设计原则来选择结构方案和使用的材料。积极采用补偿收缩混凝土技术。在常见的混凝土裂缝中，有相当部分都是由于混凝土收缩而造成的。要解决由于收缩而产生的裂缝，可在混凝土中掺用膨胀剂来补偿混凝土的收缩，实践证明，效果是很好的。重视对构造钢筋的认识。在结构设计中，设计人员应重视对于构造钢筋的配置，特别是于楼面、墙板等薄壁构件更应注意构造钢筋的直径和数量的选择。对于大体积混凝土，建议在设计中考虑采用60天龄期混凝土强度值作为设计值，以减少混凝土单方用灰量，并积极采用各类行之有效的混凝土掺合料。设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中。如因结构或造型方面原因等而不得以时，应充分考虑采用加强措施。选用级配优良的砂、石原料，含泥量应符合规范要求。积极采用掺合料和混凝土外加剂。掺合料和外加剂目标已作为混凝土的第五、六大组份，可以明显地起到降低水泥用量、降低水化热、改善混凝土的工作性能和降低混凝土成本的作用。正确掌握好混凝土补偿收缩技术的运用方法。对膨胀剂应充分考虑到不同品种、不同掺量所起到的不同膨胀效果。应通过大量的试验确定膨胀剂的最佳掺量。根据结构的要求选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级，尽量避免采用早强的水泥。模板构造要合理，以防止模板间的变形不同而导致混凝土裂缝；模板和支架要有足够的刚度，防止施工荷载作用下，模板变形过大造成开裂，合理掌握拆模时机，拆模时间不能过早，应保证早龄期混凝土不损坏或不开裂，但也不能太晚，尽可能不要错过混凝土水化热峰值，即不要错过最佳养护时机。配合比设计应采用低水灰比、低用水量，以减少水泥用量。配合比设计人员应深入施工现场，依据施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面等情况，合理选择好混凝土的设计坍落度，针对现场的砂、石原料质量情况及时调整施工配合比，协助现场搞好构件的养护工作。应严格按选定的配合比施工，配制混凝土时计量应准确，要严格控制水灰比和水泥用量，搅拌均匀。混凝土养护：在混凝土裂缝的防治工作中，对新浇混凝土的早期养护工作尤为重要，以保证混凝土在早期尽可能少产生收缩。主要是控制好构件的湿润养护，对于大体积混凝土，有条件时宜采用蓄水或流水养护，养护时间为14-28天。浇捣时，振捣棒要快插慢拔，根据不同的混凝土坍落度正确掌握振捣时间，避免过振或漏振，应提倡采用二次振捣、二次抹面技术，以排除混凝土内部的水分和气泡。混凝土的降温和保温工作:对于厚大体积混凝土,施工时应充分考虑水泥水化热问题.采取必要的降温措施,避免水化热高峰的集中出现、降低峰值。浇捣成型后，应采取必要的蓄水保温措施，表面覆盖薄膜、湿麻袋等进行养护，以防止由于混凝土内外温差过大而引起的温度裂缝。避免在雨中或大风中浇灌混凝土。对于地下结构混凝土，尽早回填土，对减少裂缝有利。夏季应注意混凝土的浇捣温度，采用低温人模、低温养护，必要时经试验可采用冰块，以降低混凝土原材料的温度。

总之，我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土的裂缝是完全可以避免的。

混凝土结构设计基本原理精选篇10

【关键字】混凝土结构；工程加固；设计；施工方法

混凝土结构的建筑物在出现接建等功能性改变，配筋不足、强度欠缺等质量问题，抗震新要求等问题时，就需要进行混凝土工程的加固，在加固工程开展之前，加固设计方案的制定尤为重要，在方案制定之后，还要有对应的施工措施，这样才能达到加固的效果。

一、混凝土结构工程加固设计方法

（一）钢筋后生根技术

钢筋后生根技术就是植筋技术，就是在原有的混凝土结构、构件上，钻特定直径和深度的孔，利用植筋胶把设计钢筋和原有的混凝土及其构件进行粘结和锁键，这样原本在植筋上的拉力就会通过化学的粘接剂传递给混凝土，使整体受力，减少混凝土及其构件的受力强度。钢筋后生根技术的施工方法比较简单，锚固也快捷，还具有安全可靠的特点，应该得到广泛的运用和发展。

（二）扩大截面加固法

扩大截面加固法也称增大截面加固法或者外包混凝土加固法，具体措施是增大原有建筑结构的截面面积，提高建筑结构的承载能力，提高构件的正截面抗弯能力、斜截面抗剪能力、截面刚度，满足建筑物的使用要求。在混凝土受弯构件的受压区增加混凝土现浇层，就能够有效起到加固的作用，在受拉的截面地段加上现浇的混凝土围套，以此来提高构件的截面面积，使原构件和新加的部分同时工作，以达到提高承载力、改善性能的目的。扩大截面加固法由于施工方法比较简单，适应性也比较强，因此运用的范围比较广，发展时间也比较长，施工经验和设计方面都比较成熟。

（三）裂缝修补技术

对混凝土结构工程进行加固，应该与混凝土的裂缝修补结合起来，混凝土出现裂缝的现象也是非常常见的，原因也是有很多种的，有混凝土材料的质量原因，也有施工过程中出现的问题。对混凝土裂缝进行修补之前，要对混凝土构件的裂缝特征进行认真的分析，总结产生裂缝的原因，找出真正的原因才能采取正确的措施，现阶段主要的混凝土裂缝修补技术有灌浆法、表面修补、结构加固、填充法、置换法、涂覆法等等。

（四）粘贴纤维加固法

粘贴纤维加固法包括粘钢加固法和粘碳纤维加固法。粘钢加固法是用胶粘剂把钢板粘在混凝土结构的表面，弥补构建内部的配筋不足，达到加固的目的，粘钢加固法在近些年中的结构工程加固方面发展的很快，这种方法能够有效提高构件的抗拉强度。粘碳纤维加固法是用环氧类结构胶把碳纤维材料粘在混凝土结构的表面，通过具有较高抗拉强度的碳纤维材料来增加构件的承载力度，这种方法的应用也比较普遍，粘碳纤维加固法与粘钢加固法具有很多相同之处，不同之处在于粘碳纤维加固法质量更轻、施工更方便、强度更高等优势。

二、混凝土结构工程加固设计的施工措施

（一）钢筋后生根技术的施工流程大体为以下步骤：定位放线、钻孔、清孔、干燥、除尘，以及钢筋处理、灌入锚固剂、插筋、养护、检测，其中要对锚固钢筋的抗拉力进行检测，锚固钢筋抗拉力值降低主要由三个原因导致的：一是钢筋的破坏，检测钢筋质量的标准是如果锚固的深度不小于建议锚固的深度，那么锚固胶的质量就为合格；二是基材的破坏，这与基材的强度有直接的关系，发生的可能性也比较大；三是胶体的破坏，主要表现在胶体与钢筋的脱离、胶体与基材的脱离，胶体与基材脱离的现象比较多。

（二）扩大截面加固法需要在旧混凝土的基础上添加新的混凝土，为了使新旧混凝土更加紧密的结合在一起，必须把原有混凝土构件的表面应凿毛冲洗干净，在新旧混凝土的结合面上应该刷上界面剂。由于扩大截面加固法需要新旧混凝土的结合，因此截面的混凝土一般比较薄，如果用一般混凝土的施工方法很难达到技术要求，新旧混凝土难以牢固结合在一起，喷射混凝土的粘结性较大、强度高，能够使新旧混凝土截面粘结牢固，因此常常应用与扩大截面加固法中。喷射混凝土由于喷射方式的不同，可以归为干式喷射混凝土及湿式喷射混凝土两种。

（三）对混凝土进行裂缝修补应该从裂缝产生的原因进行分析，找出适合的修补方法，一般来讲，混凝土修补方法大体分为内部修补和表面修补。内部修补法通过压力注射，在裂缝中浇筑低粘度的结构胶，结构胶需要具备流动性好、抗压力强、抗弯度高、不收缩等特点，在结构胶固化之后就能够达到粘贴裂缝的作用，还能有效防止其他物体对混凝土内部结构的损害；表面修补一般利用粘接碳纤维布法。灌注结构胶的方法比较简单，在混凝土裂缝修补中普遍运用，低压的注射方法对施工设备的要求也比较低，采用普通大小的设备就能够完成，不用对建筑物进行大面积改造，很适合在正使用的建筑物中应用。

（四）在粘钢加固技术的使用中，最关键的工序当属于对混凝土表面的处理，包括对构件结合面的处理、钢板贴合面的处理，在进行粘钢加固之前，首先应该把抹灰面打掉，在认真分析构建的新旧程度、干湿程度、坚软程度等，在粘钢过程中不断进行加压、检查，这样才能达到预期的效果。在钢板结合的地方，应该根据钢板具体的锈蚀程度进行处理，用平砂轮打出纹道之后，用丙酮才干净，防止被锈蚀，用于加固的钢板在使用之前就应该进行防腐处理，比如粉刷水泥、砂浆等方式。

三、总结：

文中指出了混凝土结构工程加固设计的几种比较常见的方法，并针对这些设计方法提出了对应的施工措施，以达到方案设计与具体施工的完美结合，新材料、新工艺的发展为混凝土结构工程加固设计提供了更多的方法与技术，在进行工程加固时，应该针对每个工程的特点、成本要求、施工条件等具体问题进行具体的分析，从中选出最合适的方案。

参考文献：

[1]江建兵.叶智勇.侯宏伟.卢建平.注浆混凝土桩加固软土地基设计与施工[期刊论文]-土工基础2011，25（1）

混凝土结构设计基本原理精选篇11

关键词：建筑设计；基础结构；耐久性

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

1 国际上对可重复使用基础设计的新思想

英国学者Tim Chapman，S． Anderson， Jan Windle在其著作“可重复使用基础” ( London 2007) 中有这样的论述: “对于浅基础来说，原有基础一般较容易拆除，对于新基础的施工并不存在太大困难，因此目前对于原有基础再利用的研究主要集中在原有桩基的再利用上，尤其是对于原有桩基较为密集的区域。但出于可持续发展和最大程度的降低工程造价考虑，除深基础外，浅基础的重复使用也将是一种发展趋势。”，“当前情况下，对于绝大多数拟建建筑，采用新的基础都是常规的作法，然而对于空间开发利用价值较高及新旧建筑更替频繁的城市中心区域来说，随着时间发展，新建建筑基础可利用空间将越来越少，随着新基础的不断增加，城市地下空间的利用问题将日益恶化。原有基础的再利用尤其是桩基础的再利用将会逐渐成为一种趋势，主要在于: 充分利用原有基础不仅可以在一定程度上消除原有基础对新建建筑的施工的阻碍，而且对于新建建筑来说也将会节省成本和时间; 对于老城区来说，出于文物保护的要求，尽量减少基础施工也是一种必要的保护措施，随着人们这种工程理念的提高，原有基础的再利用也将显得愈加重要; 原有基础的再利用也符合可持续发展及最大限度减少浪费、建设绿色建筑的发展趋势。”，“随着城市内新老建筑的不断更替，地下空间也逐渐被更多的基础而填充，遗留在土体中的原有基础也将逐渐成为城市地下空间可持续发展的障碍。因此，原有基础的再利用理念也同样存在于现在建筑物基础的设计施工中，即在建筑物基础的设计中，不仅要考虑到应满足拟建建筑的需求，同时还要考虑到所设计的基础在若干年后的再利用问题，这也就要求设计者与施工者要对基础的施工做出详细准确的资料，并有效的保存下来，以为该部分基础将来的再利用设计提供可靠的依据。”，“相对于独立的桩基，原有基坑支护结构将会对新建建筑造成更大的施工困难和成本的大幅提高。当前常用的方法是保留原有的支护结构不进行拆除，或者是将其作为拟建建筑临时支护结构的一部分，如果可能的话也可以将其作为拟建建筑永久结构的一部分，或者干脆弃之不用。如果工程进行更深的基坑开挖，需要设置新的支护结构，则新的支护结构也往往是设置在原有支护结构范围内，这将导致地下空间的可利用范围逐渐缩小，对于城市地下空间的利用来说，这也将是再利用设计的重要方面。”。

这些论述的中心含义是: 出于可持续发展的考虑，对于空间开发利用价值较高及新旧建筑更替频繁的城市中心区域来说，既有建筑基础，特别是桩基础，对于今后地下空间开发、文物保护或是新建建筑本身的设计施工，都可能形成人为的地下障碍。在现在的基础设计中应考虑其可再使用功能。这里不仅有经济和工期的因素，更重要的还有安全性和可持续发展的要求。在近年的基础工程国际会议上均有类似的论文，主要来自英国、日本、巴西等。不仅仅是提高基础设计施工的耐久性问题，还有基础规划设计的理念问题。

笔者认为，有必要对我国建筑地基基础的耐久性设计、施工技术加深认识，满足未来发展的要求。针对我国的具体情况，80 年代以前的建筑物，建造期间没有耐久性设计要求，使用的材料要求较低，使用功能也未考虑未来的发展，虽然基础的耐久性在完全土、水环境下能保证建筑物50 年的使用年限，但对于再使用的鉴定、评价方法和再设计方法均有待研究。而对于新建建筑基础，应全面考虑未来可重复使用问题，进行相关技术研究。考虑未来可重复使用基础的重要问题应包括地基基础设计的耐久性使用年限应大于上部结构的耐久性使用年限以及考虑未来地下空间开发需求的地下结构平面、竖向设计等。

2 国内外对钢筋混凝土基础结构耐久性设计要求的比较分析

针对影响钢筋混凝土基础结构耐久性设计的几个因素，对目前国内外基础设计耐久性的要求进行比较分析，确定考虑可持续发展要求的基础结构耐久性设计要求。

2. 1 国内有关规范混凝土在腐蚀性环境下的设计规定对比

《岩土工程勘察规范》对不同环境类型的土、水对混凝土结构的腐蚀性评价做出了规定，《工业建筑防腐蚀设计规范》对地下水、土环境对钢筋混凝土结构的防腐蚀设计提出了要求。除工业生产的过程及产品环境对结构的腐蚀影响除外，原场地地下水、土腐蚀环境对混凝土结构的设计要求，对民用建筑应具有指导意义。我国大量存在的海相、河相、湖相沉积的土地，包括盐渍土、淤泥、淤泥质土等，以及近年填海、填沟造地形成的建设用地，大多存在地下水、土的腐蚀性，工程设计中应重视防腐设计的要求，提高地基基础的耐久性设计水平。

《工业建筑防腐蚀设计规范》中对地基基础的耐久性设计的有关要求如下:

(1) 钢筋混凝土构件的裂缝控制等级和最大裂缝宽度允许值( 见表1)。

(2) 基础钢筋的混凝土保护层最小厚度，不应小于50mm。

表1 裂缝控制等级和最大裂缝宽度允许值

(3) 混凝土桩基础的结构设计应符合下列规定:

①预制钢筋混凝土桩的混凝土强度等级不应低于C40，水灰比不应大于0. 4; 腐蚀性等级为中、弱时，抗渗等级不应低于S8; 腐蚀性等级为强时，抗渗等级不应低于S10; 钢筋的混凝土保护层厚度不应小于45mm。

②预应力混凝土管桩的混凝土强度等级不应低于C60，抗渗等级不应低于S10; 钢筋的混凝土保护层厚度不应小于35mm; 桩尖宜采用闭口型。

③混凝土灌注桩的混凝土强度等级不应低于C35，水灰比不宜大于0. 45，抗渗等级不应低于S8;钢筋的混凝土保护层厚度不应小于55mm。

规范同时对已污染或可能污染场地的地基处理方法选择，腐蚀环境中基础的防护措施等也进行了规定。

通过对比分析可知，目前《混凝土结构设计规范》的规定相当于《工业建筑防腐蚀设计规范》中中等腐蚀环境的要求。

3 提高基础耐久性使用的若干研究课题

通过对基础结构混凝土耐久性设计的国内外规范规定的比较，以及国际上对可持续重复使用基础设计的新理念的认识，可以认为地基基础的耐久性设计不仅应满足上部结构设计使用年限的要求，而应有更高的耐久性设计要求。从这个认识出发，笔者提出应进行如下研究课题。

(1) 地基基础受力条件与工作环境对耐久性影响的试验研究;

(2) 基础混凝土保护层、裂缝宽度对耐久性影响的试验研究;

(3) 控制混凝土抗渗等级与混凝土含气量对混凝土耐久性影响的试验研究;

(4) 强腐蚀环境提高混凝土使用耐久性的工程措施研究;

(5) 保证基础混凝土耐久性设计指标的工程检验方法的研究。

混凝土结构设计基本原理精选篇12

关键词：钢筋；混凝土；裂缝；

0.引言

混凝土裂缝缺陷常出现在桥梁建造和使用过程中，是由混凝土内部应力集中和外部荷载过大，以及温度变化等因素作用下形成的。混凝土裂缝的形成原因复杂而繁多，有时甚至多种因素相互影响。倘若针对各种具体裂缝缺陷，就会发现诸多因素中的主要原因。对于工程中发生的裂缝为要做到具体问题具体分析。本文对混凝土桥梁裂缝的种类和产生原因作较全面的分析总结，以便从设计和施工方面找出控制裂缝的方法，达到防患于未然的目的。

1.混凝土裂缝特性及产生的原因

1.1过度荷载引起的裂缝

荷载裂缝即为混凝土桥梁在常规静、动过度荷载及次应力下产生的裂缝，主要有直接应力裂缝、次应力裂缝。外部荷载引起的直接应力产生的裂缝称为直接应力裂缝，其产生的原因有：

①进行结构计算时，原始设计模型不合理，致使结构受力假设与实际受力不符，出现荷载强度少算或漏算的现象；内力与配筋设计错误，致使结构安全系数偏低，达不到要求；结构设计没有对施工的可行性进行周全考虑，致使设计截面不足、钢筋设计偏少或位置分布错误等问题的出现。结构刚度不足同样也会造成直接应力裂缝的产生。

②现场施工时，人为操作问题，如不加限制地堆放施工器械、工装，材料等；不按基础设计图施工，擅自更改结构施工顺序、改变结构受力模式、严重违反操作流程；不了解预制结构受力特点，随意翻身、起吊、运输、安装；未对结构作疲劳强度精确验算等。

1.2温度变化引起的裂缝

热胀冷缩混凝土固有的性质，一旦外部环境或内部结构温度发生变化，混凝土将产生变形，若变形遭到内部尺寸等因素的约束时，则在结构内将产生应力，若应力超过混凝土抗拉强度，就产生了温度裂缝。

温度裂缝的主要表现：①在无规律性的表面裂缝宽度及深度，在深层或贯穿裂缝中，裂缝的走通常主平行于刚筋或接行；②裂缝宽度大小不一，受温度变化的影响，表现为热细冷宽。表面温度裂缝常常在现浇混凝土1d-2d之间出现，而深层温度裂缝与贯穿温度裂缝则在现浇混凝土21d后出现。

引起温度变化主要原因有：①表面温度裂缝多由于温差较大引起的。如：水泥水化为放热过程，浇筑后的大体积混凝土（厚度超过2m）由于厚度较大，散热困难，致使内外温差太大，有较大的温度梯度，从而导致表面裂缝的产生。在冬季施工时，受寒潮袭击或过早除掉保温层，都会造成混凝土早期强度低，从而产生裂缝。此外，采用蒸汽养护预制构件时，急速揭盖、构件急于出池或降温过快，都将促使混凝土表面严重收缩，产生裂缝。②结构性降温差值较大，受外界的约束而引起的裂缝多为深层贯穿裂缝。如现浇桥台混凝土或大体积刚性扩大基础，浇筑在坚硬的地基上，收缩缝间距过大或未采取隔离等放松约束措施，在混凝土浇筑时，温度很高，加上水泥水化热的温度升高迅速，使温度更高。

1.3地基基础变形引起的裂缝

由于水平方向发生了位移或基础竖向不均匀沉降，使结构中产生远远超出混凝土结构的抗拉能力的附加应力，产生了结构性开裂。由地基基础变形引发的裂缝通常出现在浇混凝土10min到3h内，大都发生在钢筋表面以及结构变化处。基础不均匀沉降的主要原因有：①塑性状态下混凝土的基础、支架等均有不均匀沉降的现象，使局部混凝土自由变形受约束而产生裂缝。②受重力的影响，混凝土中较重的颗粒下沉而导致水泥浆上浮，一旦受到钢筋、模板作用，这种下沉就会产生应力，引发裂缝。

1.4收缩引起的裂缝

最常见的裂缝是由混凝土收缩所引起的，发生混凝土整体变形的主要原因是塑性收缩和缩水收缩（干缩），自身收缩和碳化收缩也是其中一部分原因。当混凝土迅速干燥时，混凝土内水分的蒸发较快，其速度及效率大于其泌水速率，在固体颗粒水面产生毛细管张力，如此一来，混凝土自体收缩所产生的拉应力大于混凝土本身的抗拉强度而产生裂缝，称为收缩断裂。收缩引起的裂缝会产生不规则斜裂缝，在钢筋表面，似龟纹，一般情况下开始出现在现浇混凝土后数周或数月之间。

1.5冻胀引起的裂缝

吸水饱和的混凝土在低于零度的大气温度中，会出现冰冻现象，残留在内部的游离水转化成冰，密度下降而引起9%的体积膨胀，从而导致混凝土产生膨胀应力；同时，混凝土凝胶孔中的过冰水（结冰温度在一78℃以下）在微观结构中的迁移和重分布，又加大了混凝土中的膨胀内应力，降低了强度，导致裂缝出现。

2.主要裂缝的防治措施

（1）荷载裂缝

为避免结构中产生荷载裂缝，应该采取合理的计算模型、限制超过设计荷载的重型车辆或超载车辆过桥、限制施工现场各种工装，材料的堆放、严格执行现场5S等方法。

（2）温度裂缝

对混凝土温度裂缝的预防，要做到合理安排混凝土浇筑顺序及浇筑速度，浇注过程中适当降低部分温差，并严格执行操作流程。夏季施工时，需通过洒水对骨料降温；冬季施工时，混凝土表面应覆盖保温，已避免内外部过大温差的产生。

（3）地基基础变形引起的裂缝

预防地基基础变形引起裂缝的措施主要一下三种：一是基础处理，通过科学设计支架搭设并对支架进行全面积预压，可消除在过程中产生的塑性变形；二是为减少混凝土泌水，可在混凝土中添加减水剂，确保混凝土保护层厚度，混凝土施工时再进行二次抹面；三是浇筑前将基层和模板充分浇水湿透等。

（4）收缩裂缝

通过加强对早期混凝土养护，可以降低混凝土中水分的蒸发速率，这样能有效预防收缩裂缝。具体实施方法是：将在麻袋、海绵等覆盖在混凝土结构表面，然后进行浇水养护。

（5）冻胀引起的裂缝

冬季施工时，为有效保证混凝土在低温或负温条件下硬化，可采用暖棚法、地下蓄热法、电气加热法、蒸汽加热法养护，也可在混凝土拌合水中掺入防冻剂（但氯盐不宜使用）。混凝土开裂常出现在桥梁建设和使用过程中，对桥梁工程技术人员造成了很大的困扰。通过文中的论述，使施工人员更加正确地认识裂缝的产生原因及其对各种原因的具体分析，并能提出合理的防治措施，进一步提高桥梁工程的寿命，从而有效保障人身财产安全。

3.结束语

在桥梁建造和使用过程中，混凝土裂缝经常出现，同时对裂缝产生的原因进行分析并采取适当的措施，是完全可以将裂缝产生的可能性降到最小值，桥梁的使用寿命。

参考文献

[1]李彬，李辉. 钢筋混凝土桥梁裂缝成因浅析[J]. 科技信息，2011，05：267.

混凝土结构设计基本原理精选篇13

关键词：浅析；建筑；混凝土；结构设计

建筑结构设计规范是国内结构设计的法规，是建筑结构做到技术先进、安全适用、经济合理的指导文件。为了更好的遵循这一法规，对结构设计规范应该熟悉，更应该正确理解，保证土建结构设计质量。

1 结构材料选择

1.1混凝土结构设计规范

在设计工作中，在对混凝土的强度等级的理解与应用存在以下两方面的问题与争议：

1.1.1规范4.1.2条规定：钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15。与此条相呼应在4.1.3条和4.1.4条中不再列入了C10混凝土的强度标准值、设计值。这里存在一个对上述规范条文的正确理解与应用的问题，这就是作为基础垫层的素混凝土是否可以采用C10混凝土，是否也必须采用C15混凝土。对这一问题存在很广泛的争议。在某些工程中对基础垫层的混凝土采用C10后，不仅有的监理公司的监理人员对此置疑，甚至有的图纸审查人员也表示反对，都认为这违反了规范的要求，要求改正为C15。混凝土垫层采用C10等级的混凝土，如改为C15级混凝土没有必要而且增加造价造成经济上的浪费。分歧的原因是置疑的人员没有正确理解规范的条文，因为规范的4.1.2条是指钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15，而作为垫层的混凝土是素混凝土不属于钢筋混凝土，垫层混凝土的作用是保护地基土在施工中不扰动，同时为基础的施工创造有利的工作条件，C10混凝土完全可以达到。

1.1.2规范4.1.4条例表规定了各个强度等级的混凝土的轴心抗压强度设计值。其中有一个注释，因是用小字表达常被设计人员忽视，这个注是指当轴心受压及偏心受压构件的截面长边或直径小于300mm，则表中的混凝土强度设计值应乘以系数0.8。该注释是不能忽视的，因为当构件的截面尺寸越小，混凝土构件的缺陷带来的强度损失越大。

1.2 砌体结构设计规范（GB 50003-2011）

在砌体结构设计规范中，对结构材料选择的规定方面容易忽视的主要是第6.2.2条对地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间的墙，所用材料的最低强度等级提出的要求，其目的是为了保证结构的耐久性。例如对于地基土很潮湿的砌体，砖至少要求MU15，砂浆必须是水泥砂浆而且不低于M7.5。但在实践中很多设计人员单从砌体的强度要求出发采用MU10砖、M5水泥砂浆。这是违背规范要求的，应予改正以保证结构的耐久性。此外，上述这一要求不仅针对地面以下砌体，还针对地面以上的潮湿房间，例如卫生间等。

2 结构构造要求

2.1砌体结构伸缩缝的最大间距

在建筑设计中，为了防止或减轻房屋在正常使用条件下，由于温差和砌体干缩引起的墙体竖向裂缝，应在墙体中设置伸缩缝。在砌体结构设计规范（GB 50003-2011）中第6.3.1条规定了砌体房屋伸缩缝的最大间距，例如钢筋混凝土屋盖当屋面设有保温层或隔热层时，伸缩缝的最大间距为50m。我国很多房屋长度在40m～50m的砌体房屋，按上述规定没有设置伸缩缝，但不少房屋还是出现了温度裂缝，有的甚至比较严重。原因在于设计人员没有全面理解该规范条文。首先该规定是针对烧结普通砖的，对于目前墙体改革中新使用的混凝土砌块等房屋，该规范已强调由于混凝土有干缩性，应该将伸缩缝的最大间距乘以0.8系数，也就是说应将伸缩缝的最大间距调整为50m×0.8=40m。其次该规范在注释中还强调了对于白天和夜晚温差较大地区，伸缩缝的最大间距应予以适当减小，因此，对于我国昼夜温差较大的地区来说，应适当减小伸缩缝的最大间距，使用烧结普通砖的上述砌体房屋，伸缩缝的最大间距应降为45m，使用混凝土砌块的上述房屋，伸缩缝的最大间距应降为35m。按调整后的伸缩缝的最大间距设计的砌体房屋再辅以其它措施后，很少再出现温度裂缝了。

2.2混凝土结构中钢筋的混凝土保护层厚度

现行混凝结构设计规范（GB 50010-2012）中，比89规范更加重视对混凝土耐久的要求，而混凝土结构的耐久性与混凝土保护层的厚度是密切相关的，因此现行规范比原规范对混凝土保护层的厚度要求有所增加。例如在一类环境柱的混凝土保护层的厚度由25mm增加到30mm。特别对于基础，混凝土保护层的厚度增加得更多，因为基础与水有接触，所处环境更为不利。但在设计实践中往往有些设计人员忽略了这一变化，因而不能满足混凝土耐久的要求，造成混凝土质量下降。

3 结构荷载取值

3.1屋面可变荷载的取值和分布

并非在屋面全跨布置可变荷载产生的内力一定最大，往往在半跨布置可变荷载时结构可能更为不利。因此对于屋架和拱壳屋面除了全跨布置可变荷载时做出计算外，还应考虑半跨布置可变荷载，并做出相应的计算，然后按最不利的情况进行设计。对屋面可变荷载的取值应十分谨慎，特别是对于屋架和拱壳屋面，因为这类屋面荷载的分布对结构的内力很敏感。例如积雪荷载应按全跨均匀分布、不均匀分布，半跨均匀分布的几种情况进行设计，这样才能保证屋面结构的安全。

3.2 基础设计时的荷载取值

在建筑地基基础设计规范（GB 50007-2012）中第3.0.4条明确做出了以下规定：计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的永久值组合，不应计入风荷载和地震作用。计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，分项系数均为1.0。按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。在设计实践中上述的各方面经常有设计人员没有正确执行。

3.2.1计算地基变形时将荷载取值错误地取为荷载设计值而不是荷载的准永久组合值。由于荷载的设计值大约为荷载准永久组合值的1.4～1.6倍，因此这一错误取值造成的影响更多，常常使原本地基变形不超过限值，错误的判断为地基的变形不满足设计要求。错误地将基础加深或将基础的底面积扩大，造成很大的浪费。

3.2.2在确定基础底面积或确定桩数时，荷载取值错误地取为荷载的设计值而不是荷载的标准值，由于荷载的设计值大约为荷载标准值的1.25倍左右。因此这一错误将导致约20%的浪费，对整栋建筑而言，这一浪费是相当大的。

3.2.3计算挡土墙的土压力、地基或斜坡的稳定时，荷载的取值错误地将永久荷载的分项系数取1.2，将可变荷载的分项系数取1.4，而忽视了规范别说明了的分项系数均为1.0的规定。

4 结束语

在结构设计工作实践中部分结构设计人员对现行结构设计规范缺乏正确理解或常有疏忽，给工程带来安全隐患或者增加不必要的造价。在建构筑物的设计中，结构设计关系到建筑结构的安全、耐久、适用和经济等多个方面，因而结构设计工作是十分重要的。

参考文献：

[1]砌体结构设计规范.GB 50003-2007.中国建筑工业出版社.2007.

混凝土结构设计基本原理精选篇14

关键词:房屋建筑；加固设计;增层;扩建;技术应用

1工程概况

在某老厂区的改建工程中，一幢4层成品仓库改扩建为6层商场。该建筑原为钢筋混凝土框架结构，原标准层结构平面见图1。改扩建设计将原建筑两端楼梯拆除，新建5.6 m开间的楼、电梯间;屋顶增加2层;在建筑中间楼板开洞增设自动扶梯，直通5层楼面。改扩建后的标准层结构平面见图2，典型剖面见图3。

原建筑采用400 mm×400 mm钢筋混凝土预制方桩基础，单桩承载力标准值650 kN，独立承台，承台之间设地梁拉结。原设计基础混凝土强度等级C25，上部结构混凝土强度等级C30。根据该建筑的“房屋质量检测报告”，基础混凝土实测强度等级C23，上部结构混凝土实测强度等级C25;混凝土中氯离子含量、碱含量和混凝土保护层厚度均满足规范要求;混凝土构件上无结构性裂缝，仅局部存在温度收缩裂缝;房屋的相对不均匀沉降和倾斜均较小，远小于规范允许值。

2结构方案的确定

为了尽量减少加层荷载，加层部分采用钢框架结构(框架柱为工字形柱，断面为350 mm×300 mm×10 mm×14 mm，柱脚刚接)，这一点与建筑师的想法不谋而合。建筑师要求加层和扩建部分采用钢结构、玻璃幕墙，与原有建筑的钢筋混凝土结构、砖围护墙形成强烈对比。因此，建筑两端扩建的楼、电梯间也应采用钢框架结构。为减少扭转效应，避免周期比、位移比不满足规范要求，应加大①轴和⑩轴的钢框架抗侧刚度，设置支撑是最佳方案，但建筑师认为影响美观，未被采用;最终选用了刚度较大的方管柱，方管柱尺寸为300 mm×300 mm，壁厚14 mm。

为完整保留原结构，建筑设计在原屋面之上做了一个高0.6 m的架空层来作为改扩建后的5层楼面，原屋面板保留作为4层顶棚。如果把架空层作为一个结构层，由于层高太小，该层的抗侧刚度很大，将造成结构竖向刚度突变，对结构不利，因此不能将架空层作为一个结构层。结构设计采取如下办法解决这个问题:将原混凝土框架柱延伸至架空层楼板面，延伸框架柱用做锚固加层钢柱;原屋面梁由于荷载增加较多，原配筋远不足，需采用加大截面法进行加固，直接将屋面梁加高至架空层楼板底，与架空层楼板整浇;这样架空层楼板成为改扩建后的5层楼板，只是改扩建后的5层楼面梁与两层楼板相连(类似于箱形楼板)，架空层则不需作为一个结构层，只要将4层层高增加0.60 m即可。

采用SATWE软件对结构进行整体分析计算，混凝土强度等级按C25考虑，钢结构部分的材质按Q235-B考虑。由于本建筑原有部分为钢筋混凝土结构，新扩建部分为钢结构，故首先要确定合适阻尼比。GB 50011―2001《建筑抗震设计规范》［1］规定，钢结构在多遇地震下的阻尼比，对不超过12层的结构可采用0.035; JGJ 3―2002《高层建筑混凝土结构技术规程》［2］规定，混合结构在多遇地震下的阻尼比可取为0.04;所以，结构计算时阻尼比取0.038。

SATWE分析结果如下:扭转为主的第一自振周期Tt=1.4939s，平动为主的第一自振周期T1=1.820 s，Tt/T1=0.82，小于0.90。在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与楼层平均值之比的最大值为1.27，小于1.50。

地震作用下，X方向楼层最大弹性层间位移角为1/515(发生在5层，钢结构框架;1～4层钢筋混凝土框架楼层最大弹性层间位移角为1/1 101，发生在2层)，Y方向楼层最大弹性层间位移角为1/1 157(发生在5层);风载作用下，X方向楼层最大弹性层间位移角为1/1 151(发生在5层)，Y方向楼层最大弹性层间位移角为1/1 250(发生在6层)。正常使用条件下，钢筋混凝土框架楼层最大弹性层间位移角限值为1/550;纯钢结构框架在多遇地震作用下，楼层最大弹性层间位移角限值为1/300［3］，在风荷载作用下，楼层最大弹性层间位移角限值为1/400;楼层最大弹性层间位移角均满足要求。以上结果表明，结构方案是可行的。

3基础设计

本工程原采用的是钢筋混凝土预制方桩基础，是一种质量易于保证的桩基;根据房屋质量检测报告，原房屋的相对不均匀沉降和倾斜均较小，远小于规范允许值，因此原桩基可充分利用。原桩单桩承载力标准值(相当于特征值)650 kN，原试桩资料显示单桩承载力极限值大于1 300 kN，考虑原建筑已竣工十多年、沉降基本稳定、桩端土和桩间土长期固结作用，将原桩承载力提高10%，实际取单桩承载力特征值700 kN来进行桩基设计，经计算②轴至⑨轴柱下原桩数满足要求。新扩建的楼、电梯间柱下采用钻孔灌注桩，桩尖持力层与原桩相同，为⑤～①层粉质黏土层，该层土可塑，物理力学性质较好，中等压缩性。由于原建筑为仓库，楼面使用活荷载很大，现虽然增加2层，但对基础而言增加荷载并不多，故原桩基在加层后只会产生极少量沉降，因此必须控制新增桩基的沉降，避免新老桩基沉降差过大。设计中采取以下措施:计算单桩承载力时不计桩端土的作用，按纯摩擦桩考虑;但施工时仍要求严格清孔，控制孔底残渣厚度不大于5 cm。布桩时上部荷载全部由桩承担，并留适量余量。

由于设计规范变化、改扩建后原桩承受的净反力发生变化，故应对原承台按混凝土实测强度等级C23进行抗冲切、抗剪和抗弯验算。由于原承台底部受力钢筋已存在且难以改变，抗弯验算可通过验算承台厚度来进行，承台有效厚度为:

h0≥M/0.9•fy•As

式中:M为承矩设计值;fy为承台底部受力钢筋的设计强度;As为原承台底部受力钢筋的面积。

抗冲切、抗剪和抗弯验算分别求得的承台厚度的较大值即为承台要求的厚度，若原承台厚度不足，则应加高承台厚度(增大截面)满足。为保证新老混凝土整体共同工作，处理好新老混凝土交接面，提高交接面的受剪强度是关键。本工程采取了如下措施:老混凝土表面应凿毛，使之形成凹凸不小于6 mm的粗糙面;在老混凝土表面设置 12@200(纵横向)剪力销，植入老混凝土内120 mm，露出120 mm;新浇混凝土采用C30微膨胀细石混凝土，最小厚度150 mm;并按文献［4］的方法对新老混凝土交接面进行受剪承载力验算。

4连接节点的构造处理

由于计算时加层钢结构框架柱柱脚按刚接考虑，所以柱脚的连接构造应能保证柱脚形成刚接，保证钢柱底的弯矩、剪力和轴力能有效传递。本工程利用架空层混凝土框架柱延伸段，将钢柱脚埋于混凝土柱内，形成类似外包式刚接柱脚;由于建筑允许边钢柱外边与其混凝土柱外边留120 mm距离，使得所有钢柱脚都能采用前述方法连接，柱脚构造见图4。M24的地脚螺栓采用化学锚栓锚入原框架柱内，钢柱底板用结构胶与原框架柱顶粘牢;在钢柱埋于混凝土柱的范围内，沿钢柱截面周边加焊一些 16抗剪栓钉，以增加钢柱在混凝土中的锚固力。

房屋两端新扩建的楼、电梯间钢梁与原混凝土梁、柱采用铰接连接。这是考虑到:虽然采取了措施来控制新、老桩基的沉降差异，但仍可能会产生一定的沉降差;采用铰接连接就是为了减小新、老桩基可能产生的沉降差异而导致的节点内力。钢梁与混凝土柱的连接见图5，钢梁与混凝土梁的连接见图6。先将钢板通过化学锚栓或对拉螺栓固定于混凝土柱、梁侧面，钢梁就位后，按正确位置将连接钢板焊在已固定的钢板上，再用高强螺栓将连接钢板与钢梁腹板(开水平长圆孔)相连。以上连接方法施工简便，易于操作。

5上部结构的加固

由于加层、原混凝土实测强度等级为C25未达到原设计强度等级C30的要求，经过整体分析计算，原框架柱配筋均不足，采用增大截面法进行加固，柱加固大样见图7。将新老混凝土结合面粉刷层铲除干净并凿毛，使之形成凹凸不小于6 mm的粗糙面;在每个结合面植入2 12钢筋，一端与新增钢筋钩住，沿柱高间距与箍筋相同，此钢筋起拉筋兼剪力销作用;对于边柱，先将原柱箍筋凿出10 d(箍筋直径)，再将新增箍筋焊于原箍筋上，焊缝长度10 d(箍筋直径);新增混凝土采用C30无收缩灌浆料，新增厚度至少75 mm，振捣密实，加强养护。按照GB 50367―2006《混凝土结构加固设计规范》［5］，新旧混凝土组合截面的混凝土轴心抗压强度设计值fcc=12.38 Mpa2相当于C26。

2～4层楼面梁大多数梁原配筋已满足，仅局部几根稍有不足，采用粘贴碳纤维布进行加固。粘贴碳纤维布加固法的优点是施工方便，几乎不增加结构荷载;缺点是只能用于构件承载力相差不多时的补强，加固设计规范GB 50367―2006规定，加固后其正截面受弯承载力的提高幅度，不应超过40%。粘贴碳纤维布的结构面应打磨平整，直至露出混凝土坚固面;粘贴要均匀牢固，总有效粘贴面积不应低于95%，避免气泡的存在。粘贴碳纤维布加固法的计算和构造措施则按照加固设计规范GB 50367―2006［5］要求进行。

由于在建筑中间楼板开洞增设自动扶梯，使得部分中跨框架梁成为两段悬挑梁，经计算利用原框架梁的负筋作为悬挑梁的负筋已足够。为避免原框架梁被损坏，要求采用专用切割工具对混凝土进行切割。为保证悬挑梁负筋在梁端的锚固，原框架梁切割好后，将挑梁负筋与钢板焊牢。

原屋面框架梁由于荷载增加较多，原配筋远不足，需采用加大截面法进行加固，向上加高450 mm，经计算原框架梁底筋已满足，新增负筋，加固大样见图8。新增箍筋植入原梁内至少10 d(箍筋直径)，新增混凝土采用C30微膨胀细石混凝土。为保证新老混凝土整体共同工作，将原框架梁顶面粉刷层完全凿除至结构面并凿毛，使之形成凹凸不小于6 mm的粗糙面，在结合面植入2 14@200钢筋(外露140 mm)作为剪力销。

6 结论

1)增层改扩建设计应建整体模型进行空间分析，并要控制周期比、位移比和层间弹性位移角，使之满足规范要求。

2)对新建部分与老建筑结构连为一体的扩建项目，应采取措施减小新建部分的沉降，控制新老建筑的沉降差。

3)对增层老建筑，应验算原桩数和承台承载力，单桩承载力可适当提高;承台承载力若不足，可通过加厚承台来加固。

4)应采用合理的节点构造保证增层钢柱柱脚形成固结，并保证柱脚的弯矩、剪力和轴力的传递。扩建部分钢梁与混凝土构件宜采用铰接连接。