混凝土结构设计的现实瓶颈与优化对策

钱琨 张轩笛

摘 要：随着我国现代化建设的不断发展，居民业主对于土建工程项目的性能与质量提出了越来越高的要求，如何提高混凝土结构的稳定性与承载力已经成为十分重要的研究课题之一，本文对混凝土结构设计中常见的问题进行了详细的阐述与分析，并提出了相应的解决措施，希望可以起到参考作用。

关键词：混凝土结构；设计瓶颈；优化对策

1 前言

混凝土建筑是当前我国建筑工程中十分常见的一种建筑类型，其工程施工的质量与建筑结构设计的科学性与合理性有着十分密切的联系，而我国由于建筑施工技术发展不平衡及部分设计单位、人员思想意识存在的不足，在当前的混凝土结构设计中仍存在一定的不足之处，需要采取有效的措施予以弥补和强化，针对混凝土结构设计的途径展开研究在当前具有着很大的必要性。

2 混凝土结构设计现实瓶颈

2.1 安全问题不到位

当前，很多建筑行业为了省钱，在材料上偷工减料，用质量差的材料代替质量好的材料，从而出现安全事故，建筑行业的安全事故不仅仅会造成经济利益上的损失，甚至会危及生命安全，因此必须从最核心的问题开始改变。混凝土建筑结构设计的安全性是指确保它能承受住任何的负荷，这里的任何包括自然灾害以及突发事件，即使发生地震的情况下也能保证混凝土不发生任何变化继续保持其的安全性，从而人身安全的以保证。

2.2 地基稳定性不足

地基稳定性不足所造成的影响主要表现在两个方面：1）混凝土无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，即使在建筑过程中没有发生安全问题，但也为房屋建筑埋下了隐患，房屋建筑内部受力不均，极易出现偏差。就像很多新闻中报道的那样，很多楼房最后成为了“连体婴”，使混凝土的结构遭到破坏，建筑达不到国家标准的同时给人们带来生活上的恐慌。

2.3 设计中的结构问题

当结构在施工和使用期的不同阶段有多种受力状况时，应分别进行结构分析，并确定其最不利的作用效应组合。混凝土结构可能遭受到火灾、爆炸、撞击等突发问题，一旦发生这类问题，而混凝土结构无法满足国家现行的有关标准的要求进行相应的结构分析，就会造成经济损失以及人员受伤等现象。因此，必须根据建筑的实际情况，进行结构分析，达到各项的计算指标，并符合结构的实际工作状况，具有相应的构造保证措施。最后，应保证计算结果符合工程设计的要求。在设计结构之前应先定好设计方案，经过精密的计算分析设计方案是否具有可行性并从力学的角度进行分析，分析其建筑结构中受力是否平均，不要再出现框架出现倾斜等问题的发生。

3 混凝土结构设计要点

3.1 混凝土结构安全设计

根据调查研究，混凝土结构设计安全度的主要影响因素是混凝土材料强度分项系数和混凝土构件的承载能力。混凝土材料强度分项系数是指把材料强度折减系数与强度标准值相乘计算得出的混凝土构件本身的承载能力。荷载分项系数则是指把荷载放大系数与荷载标准值相乘计算得出的混凝土结构构件所能承受的最大荷载。混凝土结构构件的安全度是在表示系数的具体量值下体现出来的，其除了要符合承载力要求外，还必须保证构件连接处的牢固性。混凝土结构设计的牢固性主要是指混凝土整体结构在遭到局部破坏的时候还具有一定承载能力，而不至于大面积塌陷。换种说法，就是混凝土整体结构能抵御一定程度的破坏力，这些破坏力主要包括火灾、地震、台风、爆炸等。混凝土结构的牢固性越好，表示其抵御灾害破坏的能力越强，就越有利于减少灾害给人们带来的生命、财产损失。

3.2 抗震设计

建筑确定以后，应根据建筑的抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料等因素，在综合比较技术性、经济性和使用条件后确定结构体系。在抗震设计的过程中，应正确分析力的传递途径，合理分配调整内力，提高容易遭受地震破坏的结构（构件）的抗震能力，避免因部分结构（构件）破坏而导致整个结构的抗震能力和对重力荷载的承载能力降低。建筑应具备必要的抗震承载能力、良好的变形能力和消耗抗震能量的能力，这样就能利用结构的变形消耗掉部分地震的能量，大大减轻地震对结构的破坏；宜有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位。对于可能出现的薄弱部位，应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，在设计过程中，应使该部位的实际承载力与设计计算的弹性承载力之比在总体上保持稳定，避免因内力重分布而导致塑性变形集中，同时还要重视整个结构刚度和強度的协调，使其有足够的变形能力，避免薄弱部位的转移。另外，建筑宜有多道抗震防线。在很多情况下，由于地震的不确定性和反复性，地震破坏是不可避免的，因此，要适当处理构件的强弱关系，使其形成多道防线，提高建筑结构的抗震能力。

3.3 混凝土结构耐久性设计的方法

混凝土结构耐久性设计方法还没有形成统一的，公认的，最合理的，最科学的方法，所以针对对耐久性定义理解的不同，现有很多不同的设计方法。而极限状态设计方法就是其中之一。其基本的设计思路是：（1）对结构设计的使用年限进行确定，这是进行耐久性设计的前提条件。（2）对结构的工作环境以及耐久性的等级进行确定，这是下面建立耐久性极限状态方程的依据。（3）在设计的使用年限内，对其结构抵抗环境作用的能力要大于环境对结构作用效应的耐久性极限方程的建立。

3.4 地基与基础设计

在建筑基础的具体设计中，应根据地基复杂程度、建筑物的功能以及规模等特征，判定地基可能对建筑破坏或影响建筑正常使用的程度来确定基础设计等级。首先，建筑地基计算应满足设计承载力计算的有关规定；其次，根据高层建筑的基础设计等级的有关规定，设计等级均为甲级或乙级，因此，均应按地基变形设计；如果地下室可能发生上浮问题时，应进行抗浮验算。下面就高层建筑中不同的基础类型分别阐述在设计计算中应注意的事项：在对筏型基础和箱型基础的梁、板进行配筋计算时，还应相应地扣除直接作用地板上的梁板荷载以及自重，当出现箱型基础和筏型基础的四边网格和地基反力过大的情况，这时要对梁板进行加强配筋；而在进行箱型基础结构设计时，要考虑门窗洞口上下的连接梁的影响，验算其截面面积，若洞口的大小或位置有所变动，要复核连接梁的抗弯强度和抗剪强度；若是进行整体箱型基础和筏型基础的相关设计，必须考虑地基桩的因素，其共同工作会对基础结构造成一定程度的影响。

当前我国已经进入到了城镇化建设的关键阶段，为了能够与日益越长的建筑需求相适应，设计人员需要严格依照相关的设计规范，加强各项专业知识与技术在混凝土结构设计体系中的比重。重点解决在设计工作中普遍存在的问题，综合运用各种手段提高自身在混凝土结构设计方面的水平，为接下来的项目工程建设奠定良好的基础，为我的国城镇化建设作用贡献。

参考文献：

[1] 孟杰.水工建筑混凝土结构设计与施工质量监理控制探析[J].山西水利，2016（11）：38～39.

[2] 车媛.圆钢管混凝土结构受力性能与设计方法的分析[J].建材与装饰，2016（38）：248～249.

[3] 卢家森，郑振鹏，肖建庄.上海某高层再生混凝土结构设计与分析[J].建筑结构，2016（12）：11～17.

[4] 陈琳，屈文俊，朱鹏.混凝土结构全寿命等耐久性设计的理论框架[J].建筑科学与工程学报，2016（3）：93～103.

[5] 张华.关于高层建筑混凝土结构设计应注意的问题分析[J].建材与装饰，2016（18）：67～68.