混凝土结构设计论文

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混凝土结构设计论文范文第1篇

论文摘要:使结构安全适用、经济合理、是结构工程师的任务和责任。根据长期工作体会从概念设计的观点出发，介绍抗震设计中遵循的原则，提高房屋抗震性能的措施。结合工程实际介绍了环境类别和保护层厚度的确定、按简支梁计算构造钢筋的设置等问题。

一、概念设计和结构构造

抗震设计中，影响整个结构抗震能力的因素很多，如：结构构件的承载力和变形能力;非结构构件的材料性能及提供的强度储备；结构的连接构造；结构的稳定性；结构的整体性能在经受第一次地震后多次余震反复作用下的抗破坏能力。目前只对第一种因素作了计算，其它因素尚无法进行计算，靠概念设计和结构构造做到结构体系具备必要的承载力、刚度、稳定性、能力吸收及耗能能力，也就是具有足后的延性。对复杂结构，七分计算三分构造，更重要的是概念设计。

（一）概念设计

材料性能、构件性能、连接构造、结构体系通过实验、实践检验，但还不能计算，称为概念设计，抗震设计中应遵循以下原则：(1)结构的承载力、刚度、质量在平面内和沿高度应均匀、对称和连续分布，避免应力集中：(2)应尽可能设置多道抗震防线，布置超静定结构及延性较高的耗能构件，注意适当加强静定结构部位、关键部位和薄弱环节；(3)注意结构的连接整体性，结果单元应采用牢固连接，不同结构单元应遵守彻底分开的要求；(4)估计和控制塑形铰区出现的范围和部位，有针对性的进行构造布置，掌握结构的屈服过程以及最后形成的屈服机制；(5)做到强柱弱梁、强剪弱弯；(6)采取有效措施防止过早的混凝土剪切破坏，钢筋锚固滑移和混凝土压碎等脆性破坏；(7)构件和节点连接的承载力和刚度要与结构的承载力和刚度相适应，节点连接的承载力不低于构件的承载力；(8)应该避免盲目增加钢筋，某一部分结构设计承载力超强或不足，都可能造成结构的相对薄弱，梁端、柱端及抗震墙的加强部位受弯配筋在满足承载力和抗震构造要求的条件下，应减少钢筋超配；(9)考虑非结构性部件对主体结构抗震产生有利和不利的影响。

（二）结构构造

结构体系靠力学计算保证构件的承载力及变形，又靠构造措施将构件连接在一起，形成结构体系，合理的构造保证构件传力明确；保证在力的多次作用下能力的吸收及耗散；避免因部分构件破坏而使结构体系丧失承载能力及抗震能力；保证在设计使用年限内的耐久性。可以说结构构造是概念设计的具体化。我国通过几十年的实践，特别是唐山地震所总计的经验教训，后来试验研究都有完整的结构构造措施。但是认识在不断提高，概念设计在不断发展，结构设计除正确运用目前的构造措施，同时还需要不断总结、充实、提高。

二、结构计算

（一）荷载要准确

荷载包括结构自重，建筑材料做法，设备荷载（设备自重、管道重），建筑功能需要的活荷载，风、雪荷载、地震力、温度变化产生应力以及其它偶然作用等。有的荷载规范有所规定，可作依据，有的需要各专业提高。建筑专业提高的不仅仅是荷重，而应该是具体的材料做法，设备专业则应提供所选用的样本。由于建筑做法和设备一般要到订货时才能落实，在这以前变换的可能性很大，结构设计人员应该意识到这一点，并要求有相关的知识，准确计算所采用的荷载。

隔墙荷载占总荷载的比例较大，隔墙材料品种繁多，但尚无十分理想的隔墙材料，不是荷重偏大就是隔音差、抗撞击差或板块之间易出现裂缝。当隔墙位置固定且隔墙材料确定时，预留荷载是必要的，但考虑过重的隔墙会使结构用钢量过大。一般可与建筑专业配合，易采用轻质材料并在施工图中说明隔墙材料，允许荷载值及位置。

结构计算最忌讳漏掉荷载，他将使计算白费或使结构存在隐患，应引以为戒。

（二）应分析计算结果

对复杂或重大工程一般需要用两种不同单元模型的程序进行分析和比较，对特殊工程应选择适当的计算程序。建立的模型，边界、支撑条件应尽量符合实际。程序中的输入数据应弄明其缘由，弄清其概念，对提高设计质量是不可缺少的。

（三）环境类别与保护层的确定问题

混凝土设计规范第3.4.1条规定了耐久性设计的原则及构件环境类别的分类标准。规范第9.2.1条给出了各类环境条件下的构件纵向受力筋保护层最小厚度。这是新规范重视耐久性问题的具体体现。由于规范是依据构件所处的环境类别来确定纵向受力筋保护层最小厚度的，对于处在两种环境交界部位的构件，如地下室墙，迎水面侧一般为二类环境，而其室内一侧一般为一类环境，两侧面的受力筋保护层最小厚度也应有所区别。因此笔者认为，对于处在两种环境交界部位的构件，在选用最低混凝土级别、确定混凝土配合比等耐久性基本要求（规范第3.4.2～3.4.8条）时应接交界面上两种环境类别中的最不利环境类别确定，在确定受力筋保护层最小厚度时，则应按构件表面所处的环境类别分别考虑。否则，对于基础地板、地下室外墙，随着保护层厚度的增大，采用商品混凝土时，构件表面出现早期收缩缝的机率也随之增大，而构件表面开裂后，反而影响构件的耐久性。所以保护层厚度不是越大越好，而应构件表面所处的环境类别有针对性地选用。

（四）安简支计算的梁端部上部构造钢筋设置问题

混凝土结构设计规范第10.2.6条对实际受约束的简支梁端上部构造筋作了规定。此时梁端实际受到部分约束，如按梁端的实际约束条件采用弹性理论进行整体内分析，计算所得的实际弯矩除与梁上承受的荷载大小有关外，更与梁端的约束构件即边梁或构件柱的相对刚度有关。将梁端构造钢筋的截面面积与梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需截面面积相关联，只体现了梁上承受荷载的大小，而没有考虑梁端实际约束程度，如果梁端实际约束程度很弱，非常接近于简支，即使梁上承受的荷载很大，梁端实际弯矩仍很小，因而没必要配置太多钢筋，这是其一。其二，条文所指部分约束梁端的构件通常是指砖混结构的构造柱、框架和主次梁体系中的边梁，如果梁端实际配筋较大，梁承受的负弯矩也较大，与之平衡的构造柱弯矩或边梁的扭矩也较大，当约束构件是构造柱时，由于构造柱配筋较小，一般为4φ12，很可能造成构造柱的配筋不足；当约束构件是框架或主次梁体系中的边梁时，虽然按弹性理论计算边梁有较大的扭矩，但国外的试验资料表明5，边梁开裂后，其抗扭刚度约相当于弹性抗扭刚度的1/10。塑性内力重分的结果使得边梁扭矩和梁端实际弯矩值都很小，没比要配置太多的钢筋。新的混凝土结构设计规范实施前，我院设计的大部分工程终于边梁相交的梁端实际配筋统一为2φ12（四肢箍为4φ12），20世纪六七十年代设计的部分工程甚至为2φ10或2φ8这些工程已正常使用了30年综上所述，规范所给的这种配筋策略是否合适值得商榷。

参考文献

[1]混凝土结构设计规范(GB50010-2002).2002

[2]中国建筑科学研究院.混凝土结构设计.中国建筑工业出版社.2003

[3]吕西林。高层建筑设计(第二版).武汉理工大学出版社.2003。

混凝土结构设计论文范文第2篇

钢筋混凝土水池根据用途、结构、建造位置、形状、施工方法、配筋方式等有多种分类.水池的池壁也有多种结构形式，根据荷载分布情况可分为变厚池壁和等厚池壁，等厚池壁还可分为圆形与矩形，二者区别在于体积大小，前者容量200m3左右，后者200-1000m3，变厚池壁则主要适用于容量＞1000m3的水池.根据用途和施工工艺，水池的池底也有诸如倒球壳、倒锥壳等多个复杂形式.水池承受荷载竖向有池顶与池底荷载两种，水平则为池壁荷载，具体示意图见图2.像池顶荷载计算时需要注意活荷载与雪荷载取最大值的筛选准则.池底何在相对整体式地板而言，荷载计算为地下水浮力与地板承受地基反力，效果为底板中产生弯矩与剪力.除去上述荷载之外，对水池结构产生影响的作用力还有诸如温度、湿度与地震作用等.温度与湿度的变化会导致混凝土膨胀或收缩变形，产生附加应力，也称为温度或湿度应力，导致这种应力产生的原因为水池内外温度与湿度的差异.地震作用会破坏水池结构，所以设计时需盐酸水平地震作用，从而达到良好的抗震效果，低于一定烈度下的地震作用.设计时目前多以7度、8度以下地震烈度为考量，多选择地面式或者地下式水池，对于有顶盖的矩形水池着重采取抗震构造措施.在地震烈度＞8度时除去考虑水平地震效应外，还必须考虑竖向地震作用影响，通过平方与开平方的方法计算组合获得结果.目前水池的荷载计算主要方式主要依据池内有无满水、池外有无土进行组合计算.

2混凝土水池设计

在分析完混凝土水池荷载情况之后，在水池结构设计时需要考虑这些荷载作用.下面我们以矩形钢筋混凝土水池为例做结构设计分析.首先，完成长高比池壁的计算假定.侧向荷载作用下，水池不同长高比受力情况有所差异，根据池壁单向与双向受力情况做划分。水池结构的布置要符合设计原则，像矩形水池均为长方形，布置时要考虑地形.基础形式为挡土墙水池基础多采用池壁下设置带形基础，地板采用铺砌式结构，地板做成整体式，水池基础为水平框架式和双向板式.伸缩缝的设置上要考虑建造位置，比如土基中矩形水池，伸缩缝间隔情况如下：普通≤20m，温度区间段≤20m，岩基中间隔≤15m；比如建造在土基中的钢筋混凝土矩形地下式水池，伸缩缝间隔情况如下：普通≤30m，岩基中间隔≤20m.水池池壁结构形式的选择情况如下：开敞式水池宜选择变厚池壁，池底厚度为池壁的1.5倍；挡土墙式选择等厚池壁；水平框架式池壁选择变厚池壁.遵照以上设计原则，水池的结构设计将会保持合理性与稳定性，利于施工.

3钢筋混凝土水池施工要点

钢筋混凝土水池施工中要注意施工缝、混凝土浇筑与养护等施工要点.像施工缝，在底板浇筑完成后，池壁与底板的施工缝要在八字以上1.5m与2m处，底板和柱的施工缝在表面.池壁竖向浇筑要一次浇到施工缝处，并对柱身、柱帽等做两次浇筑，以确保稳定性.对施工缝还要做凿毛处理，将不密实表面或者浮浆凿掉，还要避免损及混凝土棱角，避免剔出粗集料.钢筋绑扎时可使用板凳筋做法或者排架法.混凝土浇筑过程中要保持池壁模板的稳定，避免变形或硬化失败.至于施工缝要提前清理，保持合理湿润度，在浇筑前铺与混凝土配比相同的水泥砂浆，浇筑部分分层完成，每层厚度≤4m，间隔时间不宜过长，均匀摊铺.在浇筑顶部时，要暂停1h，在混凝土下沉后做二次震动，消除可能因沉降造成的裂缝，浇筑完成后及时洒水养护.养护根据季节不同有不同注意要点，比如夏季因高温干燥或者多雨等混凝土强度会受影响出现收缩裂缝后，必须在初凝后联系养护两周才能拆模，养护期间还要及时洒水，保证湿润到位.完成养护拆模时表面还要添加超时的覆盖层，及时回填土，保证混凝土水池的施工质量.

4钢筋混凝土水池施工实例分析

我们以某公司社区配套设施工程污水处理厂污水池土建工程为例分析下施工情况.污水池长22.5m、宽13.8m，设计绝对标高24.8m，基础底标高-3.17m，基础垫层砼强度等级C10，池体砼强度等级为C25.S6，抗震等级6度.施工前做好现场技术准备与现场准备，尤其是现场准备，标高点根据现场引测的±0.000测定标高，做好钢筋型号抽样检验，器具提前进场，尤其是雨天施工做好现场准备.下面我们以钢筋施工与模板施工两大要点为例进行分析.钢筋施工是水池施工重点，钢筋要根据施工要求对型号进行选择，对加工尺寸进行核对，所选用钢筋必须保证提前做好清洁，表面无损伤与锈蚀，不使用带颗粒状的老锈钢筋.至于钢筋弯折与弯钩，要根据钢筋等级分类确定弯折标准，比如Ⅰ级钢筋末端180°弯钩，圆弧弯曲半径≥直径2.5倍，平直部分长度≥直径3倍，弯曲加工时φ10以下按配料单尺寸做弯曲点标志.粗钢筋及复杂形状钢筋弯曲时，要标明弯曲点位置，工作台上标明弯曲控制点，做好偏差控制.比如箍筋的内净尺寸允许偏差为±5㎜，弯起钢筋的弯曲位置允许偏差为±20㎜，根据弯曲情况确定允许偏差，确保其合用.柱钢筋安装中要按照给出位置线进行绑扎，控制好间距，根据污水池情况计算好间距与钢筋数量，钢筋箍筋接头绑扣以八字形为主，箍筋与主筋保持垂直，箍筋与柱角筋做双扣绑扎，板钢筋安装前要做好模板清理，按照画线—绑板受力钢筋—绑负弯距钢筋及角筋的顺序完成施工，确定好主筋分布筋间距后按照先受力钢筋后分布筋的顺序进行安装，绑扎时距梁边距为50㎜，绑扎负筋时要中间加Ф8间距1个/㎡的钢筋马凳，以确保上部钢筋的位置.安装完成后要做好质控验收，做成分检验与专项检验确保施工效果，保证钢筋绑扎符合施工要求.模板制作要根据污水池施工现场进行加工配置，从尺寸、型号到数量做好标记，按照放线-搭设支模架-安装墙壁模板-安装板底模-安装柱节点模顺序完成施工.放线时要注意根据垫层、板面和基础情况做好测量标记，方便放线.根据污水池施工要求，支模架搭设间距为800×800，水平杆设置距地分别为300㎜、1500㎜，拧紧纵横杆与剪刀撑；墙壁模板安装中可采用50×100木方子、直径10㎜对拉螺栓做加固，螺栓中间加焊止水环和钢筋顶托，防漏水和混凝土浇筑时截面变小；板底模安装中要确保稳固不下沉，做抄平检查，模板板缝采用胶带粘贴，复核模板面标高和板面平整度、拼缝、预埋件和预留洞的准确性；最后安装柱节点模，做加固密封，防止漏浆.安装完成后要进行自检，再进行后续施工.

混凝土结构设计论文范文第3篇

关键词：钢筋混凝土；高层结构；结构设计；

中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：

1、高层建筑结构形式分类

1.1 框架结构体系

框架结构体系采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构，并同时承受水平荷载，适用于多层或高度不大的高层建筑。框架结构的布置要注意对称均匀和传力途径直接。传统的楼盖结构布置采用主次梁的作法为主，逐步向扁梁或无梁楼盖发展。框架柱是框架结构的主要竖向承重和抗侧力构件, 以受压应力为主。

1.2 剪力墙结构体系

剪力墙结构体系是利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构体系。剪力墙的间距受楼板构件跨度的限制，一般为3～8 米。因而剪力墙结构适用于要求小房间的住宅、旅馆等建筑。剪力墙一般采用钢筋混凝土材料，可分为全部为现浇的剪力墙,全部用预制墙板装配而成的剪力墙，内墙为现浇、外墙为预制墙板的剪力墙。

1.3 框架——剪力墙结构体系

框架——剪力墙结构是将框架和剪力墙结合在一起而形成的结构形式。它既有框架结构平面布局灵活、适用性强的优点，又有较好的承受水平荷载的能力, 是高层建筑中应用比较广泛的一种结构形式。

1.4 筒体结构

随着建筑物高度的增加，传统的框架结构体系、框架——剪力墙结构体系已不能很好地满足结构在水平荷载作用下强度和刚度的要求。筒体体系在抵抗水平作用方面具有良好的刚度，并能形成较大的使用空间，筒体是由框架和剪力墙结构发展而成。它是由若干片纵横交接的框架或剪刀墙所围成的筒状封闭骨架。

2、结构概念设计应注意的问题

2.1 在结构体系上，应重视结构的选型和平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。结构应具有明确的计算简图和合理的传递地震力途径，结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。

2.2 一般工程都仅进行小震下的弹性设计，通过概念设计和构造措施保证“中震可修，大震不倒”，但没有验算和证实。对抗震设防烈度较高地区的特别重要建筑和超限建筑，审查专家往往会提出更具体的性能化设计目标：（1）中震或大震不屈服设计；（2）中震或大震弹性设计；（3）要求设计单位确保实现“三水准”的设计目标。

2.3 建筑物是应当有个性的，不应当千面一物。基于性能的抗震设计理念的特点是，使抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡，允许按照业主的要求选择不同层次的抗震性能目标作为设计者的设计依据。

2.4 水平地震作用是双向的，结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用，应使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力；结构刚度选择时，虽可考虑场地特征选择结构刚度以减少地震作用效应，但是也要注意控制结构变形的增大，过大的变形将会因P-Δ效应过大而导致结构破坏；结构除需要满足水平方向刚度和抗震能力外，还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转震动的能力。

2.5 在一个独立的结构单元内，应避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位；避免在凹角和端部设置楼、电梯间；减少地震作用下的扭转效应。竖向体型尽量避免外挑，内收也不宜过多、过急，结构刚度、承载力沿房屋高度方向宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱的部位。应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载力。根据具体情况，结构单元之间应遵守牢固连接或有效分离的方法。3、结构选型中常见的问题

3.1 结构规则性的问题

在建筑结构设计中，对于结构规则性的要求现行规范增加了很多的新的规定。比如平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比较的信息以及竖向规则性信息等，并且在新的规范中，采用强制性的规定，所以在高层建筑物结构设计时，应该遵循设计的规范内容，从而可以有效避免施工中要求设计的改变。

3.2 嵌固端的设计问题

目前很多的高层建筑物都有两层或者两层以上的人防和地下室，所以嵌固端可能设置在人防的顶板位置处，也可能设置在地下室顶板的位置处。在设置嵌固端时，建筑师以及结构设计师很容易忽略嵌固端的设置带来的问题，如：嵌固端上下层的刚度、楼板的设计以及上下层抗震等级的统一性以及结构整体计算时嵌固端的位置等一系列的问题[3]，如果在设计中忽略任何一个问题都可能对高层建筑结构造成安全隐患，所以这就要求建筑师以及结构设计师在钢筋混凝土高层结构设计时，注意嵌固端设置的问题。

3.3 短肢剪力墙设计的问题

在钢筋混凝土高层结构设计的规范中，对短肢剪力墙在高层建筑中应用有很多的限制，所以在高层建筑设计中，建筑师以及结构设计师应该尽量少设置或者不设置短肢剪力墙，从而可以有效避免由于设置短肢剪力墙带来的问题。

3.4 结构超高问题

在钢筋混凝土高层结构设计中，对于高层建筑的总高度在抗震规范中有严格的限制，特别是新规范中，除了将原来的限制高度设置为A级高度，增加了B级建筑物的高度，所以在高层结构设计时，应该严格控制建筑物高度，从而可以减少重新设计以及不符合要求等问题，减少对高层结构设计以及工程工期的影响。

4、地基基础设计

在地基基础设计中要注意满足地方性规程的要求。由于我国幅员辽阔，地质条件差异性大，作为国家标准，仅仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定。因此，作为建立在国家标准之下的地方标准，地方性的“地基基础设计规程”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确。所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规程进行深入地学习，以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。

5、计算与分析

5.1 计算模型的选取

对于常规结构，可采用楼板整体平面内无限刚假定模型；对于多塔或错层结构，可采用楼板分块平面内无限刚模型；对于楼板局部开大洞、塔与塔之间上部相连的多塔结构等可采用楼板分块平面内无限刚，并带弹性连接板带模型；而对于楼板开大洞有中庭等共享空间的特殊楼板结构或要求分析精度高的高层结构则可采用弹性楼板模型。

5.2 抗震等级的确定

对常规高层建筑，与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级；对于地下室部分，当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可逐层降低一级，但不低于四级，地下室中超出上部主楼相关范围且无上部结构的部分，其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。

5.3 非结构构件的分析计算

在高层建筑结构设计中，很多的建筑由于对建筑物的功能或者美观要求，会布置一些非主体承重体系内的非结构构件，对于这些构件，特别是对于高层建筑物楼顶的装饰构件，由于地震作用的鞭梢效应比较大，所以在进行分析计算时，应该严格遵守规范中的相关规定，并满足相关抗震措施要求。

结束语

经济的快速发展，使得高层建筑在中国兴起并发展的如火如荼，其建筑手段和设计也变得科技性更强。建筑工程的质量直接关系到人们的生命财产安全，因此，对于这项复杂而科技含量高的工作，如何通过合理的设计使得高层建筑达到高质量的同时也满足人们居住舒适性需求，是每个建筑工作者必须考虑和解决的事情。

参考文献

[1] 王小平. 钢筋混凝土高层结构设计常见问题浅析[J]. 中国高新技术企业. 2009(13)

混凝土结构设计论文范文第4篇

关键词：水利工程;建筑物;结构设计;问题;处理方式;分析

水利工程建筑项目在正式施工建造前需要做好各项设计、规划工作，工程设计人员在实地勘察中分析影响项目建设的主要因素，在结构设计上不断进行优化和改进，提高项目建设水平与质量。设计人员对于水利工程建筑物结构标准要进行等级划分，依照科学标准展开项目施工现场的信息分析，水利工程项目结构设计是整个工程建设工作中重要一环，建筑物结构设计水平直接影响到后期项目的建设质量，因而保证水利工程建筑物结构设计方案的合理、科学，能够有效提升项目建设的质量。[1]针对水利工程建筑物结构设计中容易产生的问题，需要从工程实践角度重点分析其问题解决方法，这对结构设计人员的专业基础和技能水平有一定要求。

1水利工程建筑物结构设计要点部分

（一）整体结构设计

水利工程项目在施工建设过程中进行结构设计，是为了使项目建设满足施工合同基本要求，在项目结构安排中提高建筑建设、使用的实用性与适用性。水利工程建筑物整体结构设计中需要在施工现场勘查的基础上，对照工程合同要求，对建筑整体进行结构类型的划分。[2]水利工程建筑物整体结构能够划分为不同的类型，主要结构包括大坝和水闸，其他则是一些配套设施，如管理用房等，在整体性结构设计过程中需要对水利工程建筑物整体框架进行规划，保证建筑结构设计完整与配套。

（二）混凝土结构设计

水利工程建筑物结构设计中一大重点内容即混凝土结构设计，由于项目建设特性，大多水利工程项目建造均应用混凝土结构，水利工程建筑物混凝土结构设计的效果与水平直接关系到整体水利工程项目设计与建造的效果与质量。混凝土结构具有较为明显的施工优势，在混凝土浇筑、养护到位的情况下，混凝土结构具有较强的稳固性，但是容易出现施工裂缝，导致混凝土结构使用安全性与美观性均会受到不同程度的影响。[3]因而进行水利工程建筑物混凝土结构设计时需要进行大量的结构质量试验，对混凝土结构的承重极限和抗震能力等进行检验，减少施工裂缝，提高混凝土结构性能。

（三）水闸结构设计

水利工程项目另一主体结构为水闸，水闸结构设计中要重点考虑工程防水性与排水性，水利工程项目建设受水力作用影响较大，因而在结构安排中未设计好水闸部分，将导致工程项目整体防水、排水性能下降，水利工程建筑物建成后投入使用的寿命也会大大降低。水利工程建筑物水闸部分的结构设计要与整体结构设计和混凝土结构设计工作相连接，综合性的考虑水利工程建设的性能要求和质量标准，提高不同类型水利工程结构设计的有效性。[4]

2水利工程建筑物结构设计处理方法

（一）明确结构等级划分标准

水利工程建筑物结构设计过程中需要进行结构等级的划分，否则设计效果难以达到预期理想，因而在建筑物结构等级划分的标准制定中要注意合理性与可用性，设置的等级标准过高或过低，均会影响最终的设计成果。根据项目建设合同要求，参照不同项目结构等级划分标准，使水利工程结构等级划分与实际工程建设要求一致，减少不必要的资源浪费。在结构设计中需要相关部门提交与工程有关的项目资料，资料内容包括气候环境、水文、土质等，设计人员在资料分析中不断改进建筑物结构，在方案优化中提高设计效果。[5]水利工程建筑物结构设计明确结构等级划分标准能够在保证工程质量的前提下，最大限度的降低施工成本，促使水利工程项目建设效益最大化。

（二）合理安排结构尺寸参数

水利工程建筑物结构设计中需要应用工程技术手段对项目结构尺寸等参数进行合理计算与安排，以混凝土结构设计为例，在结构设计中由于尺寸较大，应该尽量选用跨高比较小和体积结构较大的混凝土构件。由于水利工程项目建设、使用特性，建筑物主要结构部分位于水下较多，因而要对混凝土结构强度进行严格控制，在结构设计中要灵活安排混凝土配筋量和配筋率。混凝土结构纵向钢筋受压构件强度等级为500MPa时，最小配筋百分率为0.50；强度等级为400MPa时，最小配筋百分率为0.55；强度等级为300MPa时，最小配筋百分率为0.60；一侧纵向钢筋，最小配筋百分率为0.20。[6]大体积的混凝土结构具有强烈的水化热反应，因而需要使用温度钢筋，防止钢筋内外温差较大，产生温度裂缝影响建筑结构质量。

（三）配筋设计

由于水利工程建筑物结构设计对结构耐久性问题要引起足够的重视，水下建筑物受水力冲刷和冻融影响较大，对于非杆系建筑物体系设计不能一味依照极限理论完成配筋设计，要经过严格的数据计算保证设计合理性。水利工程建筑物结构设计对于不同类型结构安排需要综合考虑其建筑建造类别、工程产出效益、规模效益和成本效益，在设计过程中对于项目结构配筋设计要遵从客观依据，非杆系建筑物体系较为脆弱，因而无法进行压、弯和拉等极限测试操作，无法作为配筋设计理论依据。结构设计中的配筋设计要综合项目数据，在物理学原理应用研究下，进行合理计算，并使其符合工程施工要求。

3结语

水利工程建设的目的是为了合理调配和控制地下水与地表水，在水资源的开发利用中满足人们基本的生活、生产需求，由于水利工程项目建设过程中受自然地理、气候、水文、土质等因素影响较大，同时项目建设中资金投入大、工程量大，因而需要重点做好建筑物的结构设计工作，保证项目建设的稳定性。水利工程项目建设，需要工程设计人员根据现场实地勘察结果，对项目施工中容易产生的结构性问题、质量性问题进行预测、分析，并提出有效的问题解决方案。水利工程建筑物结构设计要按照不同的工程标准，对建筑结构等级进行划分，并准备好相关资料，包括气象数据资料和冻土厚度资料等，主要为工程设计工作提高必要参考。水利工程建筑物结构设计要有完整的设计方案，重点解决好水利工程建筑物基础结构、整体结构和混凝土结构等施工问题，提高项目建设的效率与效益。

参考文献

[1]宫玉焕.基于创新角度下的水利工程中建筑物结构缝处理新方式研究[J].科技创新与应用,2013,03:7.[2017-08-17].

[2]李曼.浅谈水利工程建筑物结构设计与处理方式[J].科技创新与应用,2013,15:186.[2017-08-17].

[3]李曼.浅谈水利工程建筑物结构设计与处理方式[J].科技创新与应用,2013,19:176.[2017-08-17].

[4]赵勇.论述当前处理水利工程建筑物结构缝的新技术[A].中国武汉决策信息研究开发中心、决策与信息杂志社、北京大学经济管理学院.“学术视域下的2015全国两会热点解读——决策论坛”论文集（下）[C].中国武汉决策信息研究开发中心、决策与信息杂志社、北京大学经济管理学院:,2015:1.

[5]方心恬.提升建筑物结构设计与处理方式确保水利工程质量得到有效提升[J].吉林农业,2017,01:78.[2017-08-17].

混凝土结构设计论文范文第5篇

关键词：水利工程；水工结构；设计见解

Abstract: the hydraulic structure as a national infrastructure in the important component, according to the special function of design, will also be hydraulic structure design of the realization of the normal function of guarantee. This article mainly according to the author for many years work experience, try to elaborate on water conservancy engineering structure design ideas.

Keywords: water conservancy projects; Hydraulic structure; Design ideas

中图分类号：TB482.2文献标识码：A 文章编号：

0 引言

大多数水利工程都以钢筋混凝土结构形式为主；就通常的水工建筑结构而言(如大坝、水闸、码头等建筑构筑物等)，建筑结构的荷载承重和防渗功能等均主要由混凝土结构承担，因此，混凝土结构的设计显得尤为重要。

1 水工混凝土结构设计

针对传统的混凝土结构设计以强度设计为主的特点，水工混凝土建筑结构设计不仅要注重结构强度设计，还需要更多地考虑建筑结构在长期使用过程中由于水下环境作用引起的结构材料腐蚀对结构性能与适用性的影响,应尽可能通过合理的结构设计延长结构使用寿命。水工混凝土建筑结构的设计应严格按照现行的有关国家、地区及行业标准和规定执行,充分考虑建筑结构在正常使用阶段结构构件的相关检测和维护过程,在进行水工混凝土结构设计时, 应预留足够的工作面为后续工作提供可实施性。值得指出的是,水工混凝土结构在使用过程中遭受病害是不可避免的,只是应将其程度降至最低水平。因此,在设计混凝土结构构件时,在考虑材料受环境侵蚀和老化对性能产生的影响后,还仍然要确保结构和构件存有足够的安全性和整体稳定性。

2 水工混凝土结构的特性

水工混凝土是混凝土学科中带有许多特殊性的领域。将一般混凝土结构设计理论用于水工混凝土结构,常会遇到不少无法解决的困难。水工混凝土结构的特殊性有如以下5个方面。

2.1 结构尺寸较大,常为大体积结构,或为跨高比很小的短杆件。

2.2 强度所需的配筋率小于一般混凝土结构设计理论中规定的最小配筋率,但其配筋量仍极大。

2.3 大体积混凝土结构的水泥水化热较大,在外界温度变化时,常不可避免地发生温度裂缝。为限制裂缝宽度需配置较多的温度钢筋。

2.4 结构有的全浸于水中,有的处于承压或干湿交替的状态,有的尚有渗漏、冻融或冲刷气蚀等作用,耐久性常成为水工混凝土的严重问题。

2.5 不少结构为非杆件体系,无法象弯、压、拉等标准杆件那样按极限强度理论进行配筋分析。

为适应水工中这种大体积、低配筋和非杆件的特殊性态, 我国工程界曾作过多方面的探索,如按应力图形配筋、非线性钢筋混凝土有限元分析、大体积混凝土温度配筋等,并有了不少进展。

3 水工混凝土结构的可靠度分析

水工统一标准已规定水工结构设计必须采用以近似概率法为基础的可靠度理论。但在引用这一理论时,注意到水工混凝土结构的某些特殊性是完全必要的。例如：

3.1 水工大体积混凝土的实际强度与实验室小试块强度的差异就比工民建的混凝土来得更大些,其中尺寸效应、持久强度和水饱和时的强度降低及后期强度的增长等因素造成的混凝土强度不定性就有深入研究的必要。

水工中一些主要荷载的实测和统计工作做得还很不够。有些荷载如土压力、围岩压力、

渗透压力、地基反力等还是用理论公式计算出来的,与实测值有多大差异还不十分清楚。有

些荷载还具有人工控制的特点,如有溢洪或闸门设施时的挡水压力,就具有确定的上下限,它的分布概型就具有很大特殊性。

3.2 水工中荷载与荷载效应之间的关系常随所采用的分析方法的不同而有根本性的差别。例如：尾水管,采用一般框架分析或带刚性域框架分析或用有限元分析,得出的荷载效应值将有极大差别,甚至会使截面内力发生变号。因此计算简图正确程度的不定性将严重影响结构实有的可靠指标。但这种不定性目前还难于统计分析。

3.3 房屋建筑或桥梁工程等失事后果仅在于建筑物本身以及本身范围内的人身及经济损失。但挡水大坝等水工建筑物失事后将危及下游广大范围内的村镇及农田,其损失远大于建筑物本身。因此对这种会导致严重后果的结构是不能用一个结构重要性系数并简单地取 就能了事的。在它的可靠指标分析中应该把造成后果的严重程度考虑在内。目前,水工统一标准（初稿）把水工建筑物的安全等级也类似房屋建筑那样分为三级,分别取。但水工中的大型建筑物如葛洲坝、刘家峡工程与一些小型渠系涵管之间,其失事后果严重性的差别,决不是1.0， 0.9 之比。我们认为水工建筑物的安全等级宜分为五级,对于挡水建筑可分属于1,2,3个级别,对于一般钢筋混凝土结构构件则可分属于3,4,5三个级别。因为最重要的钢筋混凝土构件也无法与3级挡水闸坝相比。

4 水工混凝土结构的耐久性

过去,工程技术人员所关心的常常只是工程的设计和建造。但工程结构在长期使用过程

中会逐渐损坏这一客观规律迫使人们把注意力转向已建结构的可靠性评估及维修加固技术方面来。人们除了关心工程的初始造价外,还应从大系统出发考虑工程的维护费用及遇到风险时的损失期望值。这方面的研究已成为结构工程学科发展的重要分支。

目前,国内不少50年代的建筑物,已进入“老年期”,对其继续使用寿命作出鉴定和书评估,以及采取最佳的加固补救技术是十分重要的。国内在房屋建筑方面已制定了相应的法规

和条文,编制了可靠性鉴定标准和加固技术规范。水工混凝土建筑的病害比房屋建筑严重得

多,除混凝土碳化钢筋诱蚀引起顺筋开裂外,还有冻融、低强度风化、渗漏、冲刷气蚀、水质侵蚀、碱骨料反应等严重病害。仅“七五”期间,部属大中型水电工程需要修补的就耗资数亿元。

但目前水工钢筋混凝土设计规范中, 对耐久性还只以荷载直接作用下的受力裂缝的宽度作为衡量的指标,这显然是很不全面的。有关水工建筑物调查显示：967根构件中因钢筋锈蚀顺筋开裂（先锈后裂）的占56% ,但未发现一根是由于受力裂缝（横向裂缝）引起的。钢筋混凝土构件的耐久性主要决定子保护层厚度、水泥品种和讯量、水灰比、结构类型、施工质量、表面防护等。大体积混凝土结构则还与混凝土强度、抗冻性、抗渗性、抗腐蚀性和抗冲刷能力等有关。因此,在设计阶段就应该把这些因素加入进去加以考虑,以改变设计人员只重视强度的片面观。

5 新材料、新技术和新工艺的诞生

在结构使用寿命期内,新技术和新工艺的发展对维修费用的发生会起很大的影响。俗话

说,十坝九裂,在水工混凝土建筑物中的确存在着各种各样的缺陷和病害,对于水工建筑物的维护和维修是不可避免的。实践经验表明,应优先考虑采用新材料、新工艺、新技术维修带病运行的水工建筑物,提高建筑物的可靠程度,使建筑物的功能正常实现。因为它有降低建筑物本身的自重及降低工程成本造价方面的优点,使其在经济、实用等方面具有良

好的发展前景。

例如近年来开始运用的新材料,采用特有的活性化学物质,利用水泥混凝土本身固有的化学特性和多孔性,借助于渗透作用来提高混凝土材料抗渗性,而达到永久性防水、防潮和保护钢筋,增强混凝土结构强度的效果；还有性能优良、适用性强、适合水下灌浆的多功能新型灌浆材料；还有以聚合物水泥砂浆作为防渗、防腐、防冻材料,也已在水工混凝土建筑物修补工程中得到广泛应用,这种以少量乳胶材料对水泥砂浆或混凝性后,增强其抗渗性、

抗炭化和抗冻性,是一种性能可靠、经济和施工方便的修补材料。水下修补材料及水下修补技术取得较大进展,投入的一些新的施工设备,使用方便,省时省工,有利于环保和人身健康。

在以后的科技发展过程中,新的材料、技术和工艺的产生将会更快,更高效,这一点对于结构是有很重要的影响,不容忽视。

6 结束语

综上所述，水工结构设计现在是越来越规范化、标准化、科学化。但在相关领域还是需要更进一步,而如何更好地深入发展和应用仍是一项重大课题。这就需要工程设计人员、科研人员共同努力,使之趋于完善。

参考文献：

[1] 国家标准.水工结构设计可靠度统一标准(初稿)1989

[2] 吴世伟.结构可靠度分析[M]北京:人民交通出版社,1988.

[3] DL/T 5057-96,水工混凝土结构设计规范[S]北京:中国电力出版社.