【摘 要】現(xiàn)代建筑施工離不開鋼筋混凝土的使用，鋼筋混凝土已經(jīng)成為了建筑施工的主要原材料，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中占據(jù)著十分重要的地位，扮演著十分重要的角色。這主要因為鋼筋混凝土的抗剛性以及延展性都非常強，在建筑工程中的使用非常廣泛。特別是在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，更對鋼筋混凝土的質(zhì)量提出了高要求。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計都會在某種程度上受到建筑設(shè)計師個人的設(shè)計理念和風(fēng)格的影響，所以不同建筑師所設(shè)計出的建筑結(jié)構(gòu)是不盡相同的。鋼筋混凝土能否在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中得到有效的應(yīng)用，值得引起相關(guān)人員的高度重視。

【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土；建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計

混凝土作為目前世界上最大的商品之一是因為混凝土具有較好的延性和較高的強度，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計中被廣泛使用。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計環(huán)境要求選擇混凝土強度等級。由于在設(shè)計過程中設(shè)計人員的不同而導(dǎo)致設(shè)計風(fēng)格和理念有差異，因此在設(shè)計過程中會存在不同的設(shè)計方案，結(jié)構(gòu)的質(zhì)量也會有所差異。

1鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的原理

廣義上的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是由在混凝土中配有一定數(shù)量的鋼筋而形成的新型結(jié)構(gòu)。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋主要承受拉力而混凝土主要承受壓力，混凝土和鋼筋共同工作使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的抗壓和抗拉性能、延性、耐久性等，使得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)達到使用要求。由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有這些優(yōu)良的性能，尤其在防火性能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋼結(jié)構(gòu)，因此綜合性價比較高，工程造價較低，在工程上被普遍使用。

1.1原理。素混凝土結(jié)構(gòu)是由純混凝土組合而成具有較好的抗壓性能，但是抗拉性能和延性較差，因此為改善混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉性能和延性需要在混凝土結(jié)構(gòu)中布置鋼筋，極大改善混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能和使用性能，抵抗外部荷載，增加其耐久性能。

1.2特性。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的主要特性表現(xiàn)在其熱脹冷縮和延性等反應(yīng)中?；炷两Y(jié)構(gòu)在水泥水化反應(yīng)過程和季節(jié)交替時的熱脹冷縮過程中使得混凝土具有拉應(yīng)力，混凝土內(nèi)的鋼筋產(chǎn)生壓應(yīng)力，這時應(yīng)對混凝土材料本身進行設(shè)計，改善混凝土結(jié)構(gòu)的收縮性能。通?；炷恋难有院突炷恋膹姸扔兄苯雨P(guān)系，強度越高延性越差，因此在設(shè)計時應(yīng)根據(jù)工程具體情況選擇不同強度的混凝土。一般的混凝土在-40℃～60℃時具有較好的、穩(wěn)定的物理性能，因此在低于或者高于規(guī)定環(huán)境時應(yīng)對混凝土結(jié)構(gòu)采取一定措施防止混凝土凍害或者膨脹破壞。

2設(shè)計要求。對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)根據(jù)建筑物所在地區(qū)和所擁有的建筑材料采用合理的設(shè)計，一定要充分考慮抗震性能和抗風(fēng)荷載性能，并在此基礎(chǔ)上，遵循結(jié)構(gòu)的選型和平，立面布置的原則，在設(shè)計時重視計算驗證，并給出傳遞地震力的途徑等。但是在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中可能會和建筑設(shè)計有沖突，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)和建筑設(shè)計綜合考慮，對混凝土結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，不失建筑風(fēng)格的美觀又不失結(jié)構(gòu)的安全性能。相對于建筑設(shè)計講，結(jié)構(gòu)設(shè)計主要考慮結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全度，尤其對于我國而言主要是提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。在實際情況中，抗震設(shè)計一般會對建筑實體進行簡單的實驗，但是真正地震所帶來的破壞，不是這簡單的實驗可以檢測出來的，而概念設(shè)計采用了一系列的構(gòu)造措施，理論上保證鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在對抗震設(shè)防烈度較高地區(qū)的特別重要建筑和超限建筑，要對建筑實體進行深入的研究，提出更高要求的設(shè)計指標(biāo)。根據(jù)結(jié)構(gòu)的尺寸比例對混凝土結(jié)構(gòu)進行恰當(dāng)劃分，對結(jié)構(gòu)進行精確的橫豎向荷載分析，綜合考慮結(jié)構(gòu)所承受的多向應(yīng)力。

3設(shè)計措施

3.1基礎(chǔ)設(shè)計和地基方面。鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)的地基基礎(chǔ)是建筑實體非常重要的部分，基礎(chǔ)設(shè)計和地基質(zhì)量直接影響到了后期工程的設(shè)計以及施工進度，對整個建筑工程項目的造價影響也非常的大，所以工程師在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，一定要特別注意，按照相關(guān)的規(guī)范來操作。因我國的國土面積大，地質(zhì)條件也相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，國家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》也只是一個大的框架，對不同地區(qū)特殊地質(zhì)的地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計，表述不是很詳盡，所以在對不同地區(qū)不同地質(zhì)的高層建筑地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)因地制宜，結(jié)合當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)設(shè)計規(guī)范來進行充分的考慮，這些帶有地區(qū)特色的“地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范”往往對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)情況和應(yīng)采取的相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計措施有了較深入的研究，因此，在對地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候，要嚴(yán)格參照國家統(tǒng)一的《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》和地區(qū)相關(guān)性標(biāo)準(zhǔn)，兩者有機結(jié)合，避免鋼筋混凝土高層地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)較大的失誤。

3.2結(jié)構(gòu)選擇。進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，由于建筑所處地勢不同、風(fēng)俗不同，因此在進行設(shè)計時會存在不同的風(fēng)格和設(shè)計理念，因此設(shè)計的前提是對當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)土人情、風(fēng)俗習(xí)慣和地理環(huán)境進行充分的調(diào)查，最后根據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)防等級和抗震等級進行設(shè)計。目前在高層設(shè)計中主要使用的是剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)具有抗震性能好、工程造價低、施工周期短、隔音效果好等優(yōu)點而被廣泛使用，盡管剪力墻結(jié)構(gòu)房間開間小，房間面積小，但是并不影響剪力墻結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用。

3.3結(jié)構(gòu)計算和分析方面。為了保證鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)合理性，需要加強對高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)構(gòu)計算和分析，這對建筑工程的質(zhì)量有著決定性的作用，目前最新的相關(guān)設(shè)計規(guī)范規(guī)定了以下幾個方面：

（1）充分考慮振型數(shù)目情況，新規(guī)范當(dāng)中增添了振型參與系數(shù)這一新的概念，并給出了限值，這是在以前的規(guī)范當(dāng)中沒有任何記錄的，因此，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的結(jié)構(gòu)計算和分析時，對分析出來的結(jié)果結(jié)合規(guī)范的限值進行初步的判斷，驗證是否合理。

（2）在對鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)中非結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設(shè)計，一般會考慮到建筑實體的美觀性，在建筑本身安裝非主體的承重骨架系統(tǒng)內(nèi)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，這里需要建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師注意的是，屋頂裝飾構(gòu)件方面要充分考慮地震作用和風(fēng)荷載作用的影響，要嚴(yán)格按照規(guī)范當(dāng)中的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計規(guī)定，給于一定的處理措施進行保護。

3.4剛度處理。隨著社會的發(fā)展和人民的需要，建筑朝著超高層建筑發(fā)展，由于建筑高度的增加對建筑物的整體剛度要求也隨之增加，此時應(yīng)對結(jié)構(gòu)側(cè)移進行一定控制。眾所周知建筑物的豎向荷載對結(jié)構(gòu)的抗震性能有著決定性因素，因此在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的具體方案選擇是否提高結(jié)構(gòu)的剛度或提高其延性。

在目前的住宅設(shè)計中絕大多數(shù)采用的是剪力墻結(jié)構(gòu)，由于住宅的房間布置限制使得墻體布置較多，并且在設(shè)計時往往采用的剪力墻墻壁較厚，但是并不是所有地區(qū)都需要布置較多的剪力墻和較厚的墻壁，因此相對于有些地區(qū)的結(jié)構(gòu)設(shè)計往往會造成許多浪費，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計時可以在滿足結(jié)構(gòu)位移的要求下將主體結(jié)構(gòu)設(shè)計的相對柔些，不僅滿足抗震要求而且將工程造價降到最低。

3.5加固方法的應(yīng)用。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)質(zhì)量問題時通常采用兩種加固方法進行加固：1）碳纖維加固；2）預(yù)應(yīng)力加固。采用碳纖維加固的原理是碳纖維抗拉強度高、加入到混凝土中抗裂性能好等。通過碳纖維和環(huán)氧樹脂配合使用可形成一種新型混凝土加固材料，有效提高原混凝土結(jié)構(gòu)的強度和抗裂性能。限制碳纖維加固應(yīng)用的條件是采用此種加固方法對外界環(huán)境影響較大，施工過后要對加固部分進行防火處理，以免帶來火災(zāi)隱患。采用預(yù)應(yīng)力加固的原理是通過在結(jié)構(gòu)外部設(shè)置拉桿或撐桿對結(jié)構(gòu)進行加固，從而提高結(jié)構(gòu)承載力，分散結(jié)構(gòu)內(nèi)力達到應(yīng)力重分布的狀態(tài)。預(yù)應(yīng)力加固法一般廣泛應(yīng)用于大跨度鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或大型承重型結(jié)構(gòu)等。

4結(jié)語

工程建設(shè)中鋼筋和混凝土成為目前世界上的大宗商品，鋼筋和混凝土的質(zhì)量好壞成為影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性等的關(guān)鍵因素，加上結(jié)構(gòu)設(shè)計師對鋼筋和混凝土兩種材料合理組合搭配形成一種具有高度抗拉、抗壓和抗裂等良好性能的建筑材料，從而確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全，為我國建筑行業(yè)乃至全球建筑行業(yè)打下堅實基礎(chǔ)和做出貢獻。

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