建筑混凝土结构设计原理分析

李洪圳

0 引言

混凝土材料是承受载荷的建筑物（结构）的主要组成部分，混凝土内部结构设计是以混凝土为主体的工程管理结构。十多年来我国建筑工程项目建设的快速发展，以及加入世贸组织的需求，使混凝土结构应用与发展都日趋迅速。尤其是近几年，随着新材料、技术和结构的使用，混凝土结构进行不断创新、发展，进入了一个崭新的阶段。

混凝土的性能通常直接关系到整个建筑的安全和寿命，因此必须特别注意水泥项目的施工质量，以确保没有影响混凝土施工效果的缺陷。在施工管理过程中，必须通过采取有效的技术发展措施，确保混凝土的质量，施工企业质量，设计工作要求，材料供应，建筑物的技术质量以及施工部门的管理。为了确保项目的质量，必须按照设计和施工批准标准进行施工，避免常见的质量错误和遗漏。

经过大量的建设性设计研究和实践，人们积累了很多有益的经验。由于计算机技术的发展，计算机及其结构程序已广泛应用于结构工程，虽然对设计者来说很方便，但是会引起误解，从而导致人们认为某些结构易于设计。设计者只需遵循规格，说明，表格，等待建筑师制定一个（非建设性的）计划来构建发展空间，使用电子计算机，然后尝试自己完成工作。设计者虽然能有效地利用知识、精力和时间，但是在与建筑师的互动中会产生差异和矛盾。对于混凝土结构的设计，难度系数比较大，在设计发展过程中必须将设计与施工企业项目的实际生活需求结合起来，才能将混凝土更有效地应用于工程施工过程。然而，由于多种因素的制约，许多中国企业在混凝土结构设计上遇到了一系列问题，对我国建筑业的持续发展产生了重大影响。

因此，为了能够尽快改变这种发展状况并更好地将混凝土建筑材料应用于各个不同行业，所有混凝土结构设计者必须首先准确地理解和掌握混凝土结构系统设计的原理，然后严格按照此原理进行教学设计。不同的设计师在设计过程中会有不同的设计风格和概念，所以会有不同的设计方案和结构质量。同时，必须尽快认识设计发展过程中的问题，然后针对这些问题尽快提出相应的解决方案。

1 建筑混凝土结构的设计基础原则

混凝土结构是支撑建筑物的主要组成部分，就像人体的骨架一样，因此建筑物的结构设计必须充分遵守并严格执行国家规定，以确保建筑物的质量与安全。对于结构设计师而言，从模型简化、荷载汇总、结构计算到施工图的整个教学过程中，要仔细检查经过研究验证的设计及所有设计特征，计算模型与实际项目相同，计算方法相同。计算机应正确使用和自行计算，以验证结果的准确性，并应加强规范研究，概念设计应确保结构符合各种结构措施的要求，使建筑结构能够承受一切可能的影响，并确保结构具有良好的工作性能和耐久性。

从对过去混凝土结构设计经验的评估到现行行业标准，我国建筑工程技术的发展经历了漫长的时间，在这方面做出重要贡献的人们给我们留下了很多宝贵的财富。目前，现有结构框架的使用基于国家设计标准的可行性，并符合技术的合理性和安全实施政策的要求。当结构设计师进行设计时，必须在脑海中思考建筑物的结构，不同的部分以复杂的方式协同工作。在使用计算机时，必须掌握每个细节和每个链接。设计必须非常清晰，这样就可以扩展设计思路，以便更好地理解整体设计，并且不会增加结构阻力。通常，根据水泥的初始尺寸和含量，计算结构强度，再根据经济结构强度，计算地震强度，然后根据钢筋计算强度。但是，结构上的限制很高，地震作用增大，地震强度越加强，烈度越高，地震加剧。这样，当与抗震钢棒结合使用时，结构的强度增加。相反，增强了抗震效果。这就要求设计人员根据计算机计算的结果，再加上一些自己的手工计算相互补充，才能真正理解设计的每个数据，以便最好地进行设计。

1.1 建筑混凝土结构设计中的抗震设计

抗震设防是指建筑物的抗震设计，同时采取一定的抗震结构的针对性措施，最终实现结构抗震的作用和目的。一般来说，地震设防主要是基于地震设防强度。地震防御工事强度基于国家授权或发布的文件，该文件是地区地震防御工事的标准。

建筑工程在设计和施工中的防御目标如下：

（1）如果感觉到传统地震，则可以在没有设防，无需维修的建筑物中使用。

（2）如果该地区之间发生强烈地震，建筑物，包括经济结构和非结构组成部分，可能会受到损坏，但机械不会对人类社会生命或产品信息安全构成威胁，维修后仍可使用网络设备。

（3）地震大于设防区域的，该建筑物将不会倒塌或造成危及生命的伤害。也就是说，在建筑工程结构的抗震设计中，设计者们可以进行考虑多值强度，基本工作强度和稀有强度三个不同层次。

为了更好地将混凝土应用于各个行业，在建造混凝土结构时，首先必须了解和掌握混凝土结构设计的所有原则。地震设计在所有建设性设计原则中都非常重要。抗震设计工作原理受地质环境条件的影响很大。众所周知，在建筑工程的施工过程中，混凝土柱需要承受较大的力，特别是在一些高压条件下，水泥柱很难形成一定的恒定性和延性，可能导致真正的变化。因此，为了能够更好地避免出现这种现象，在设计进行结构时，必须遵循“强极和弱极”的设计策略，使承压零件具有一定的延展性。此外，在设计过程中，尽可能合理确定转弯区域的高度与顶梁与底梁之间的比例，以及通过改变不同内部力之间的紧密关系，来提高混凝土的效率。

1.2 建筑混凝土结构设计中的抗裂设计

为了在混凝土工程施工管理过程中确保建筑物的质量，要确保企业所有建筑物都具有一定影响程度的防爆能力，从而有效避免建筑裂缝。混凝土结构裂缝的主要原因是结构不稳定和流动效率差。因此，裂缝控制是在建设项目中实施混凝土结构设计的有效方法。例如，在混凝土结构的设计过程中，为了改善所有混凝土结构的开裂，必须针对不同的结构采取相应的防开裂措施。例如在选择混凝土原材料时，国家必须选择一个标准制造商来购买原材料，在采购管理过程中，企业必须选择最优质的混凝土原材料。同时，应尽量选用水化热低的水泥，控制水灰比，并在材料中加入一定的外加剂，防止混凝土结构开裂。此外，在混凝土内部结构进行设计的过程中，还应尽可能增加梁的截面积或楼板的厚度，从而能够不断提高混凝土建筑结构的强度。只有增加混凝土的强度等级，才能提高混凝土结构的强度，确保混凝土结构具有足够的安全性和耐久性。

1.3 建筑混凝土结构设计中的平面设计

在实际施工中，除了抗震设计和抗裂设计之外，还必须遵循图形设计原则。随着中国经济的快速发展，人们对高质量的建筑设计和水泥建筑设计提出了很高的要求。例如，在设计混凝土结构的过程中，需要尽可能确保整个系统设计的完整性、简洁性和对称性，以便能够更好地提供混凝土结构的刚度和承载力，并最终通过提高其结构性能，以提高混凝土结构的抗裂性和抗震性。此外，设计结构时，确保所有结构和高度的对齐也很重要。另外，必须有一种合理的方法来进行传递，避免强制传递过程将其直接发送到目的地。最后，需要确保混凝土结构的整体可靠性和可持续性，使建筑物不会因外力而倒塌，给行业造成重大的经济损失。处理好结构单元与结构构件的承载力之间的关系，并尝试设置多个地震防御线以增强结构的地震承载力。

1.4 建筑混凝土结构设计中存在的问题

尽管近年来许多中国企业在混凝土结构设计研究方面取得了长足进步，但许多中国管理公司在混凝土结构设计教学过程中仍面临许多问题。比如有些公司的混凝土结构设计管理体系不完善，有些设计师在设计过程中不能严格遵循设计标准。另外，一些设计师的专业水平相对较低，对具体设计的知识不足，甚至有些企业在设计混凝土内部结构时不能严格遵循客户的需求，随意更改设计概念，这对促进我国混凝土结构优化设计的发展产生了极大的负面影响。

2 建筑混凝土结构自缩现象的原因分析

混凝土材料的膨胀和收缩是相似的，这是由于水的传递，不是因为水从外部蒸发，而是因为使用水泥使水减少了凝胶孔的液面并产生了我们所说的自干效应，从而引起相对湿度和混凝土材料体积的减少。混凝土材料膨胀和收缩的主要来源是自膨胀，水灰比对自膨胀有显著影响，通常水灰比为0.5，当水灰比大于0.5 时，自干效应和自伸长与干缩相比可忽略不计。但是当水灰比低于0.35 时，混凝土的相对湿度迅速降低。混凝土主体的相对湿度将迅速下降至80%以下，其自身的膨胀和收缩几乎被均分。自延伸主要发生在混凝土材料混合后的初始阶段。因此，在去除模板之前，混凝土材料的大部分或全部膨胀和收缩都已完成。在大体积混凝土材料中，即使不同水灰比不低，且自延伸值不大，但是当温度不断变化产生膨胀和收缩功能叠加时，应力会增加。测量缩放比例，并将其视为性能指标。当然，对于许多尺寸不是很大并且水灰含量高的混凝土材料，还应考虑水分含量以及由此产生的体积变形，以减少开裂的影响，叠加温度膨胀和自膨胀的效果。

2.1 水泥质量导致的因素

水泥是混凝土的重要组成部分，水泥自缩的原因之一是其质量直接影响混凝土的质量。通常情况下，不同的水泥在纯化过程中具有不同的降解能力。具有高自降解值的水泥包括早强水泥和铝盐酸水泥，而具有低自变形值的水泥包括低温和中温水泥。在使用过程中，水泥的自动压缩值会增加。另外，水泥的质量及细度也会影响自收缩值。

2.2 额外添加剂导致的因素

高效减水剂的使用可能会增加流体流量，高效减水剂对自动压缩的影响是显著的，但是高效减水剂的类型和尺寸的差异对自动压缩没有明显的影响。对于降压剂，自压缩值可以降低到50，这主要是由于降低了表面张力和降压剂的其他因素。不同的膨胀剂对自收缩的影响不同。例如，氧化钙诱导的膨胀剂对自动压缩几乎没有影响，但是其他早期膨胀剂的膨胀率低。

2.3 矿物质掺合料导致的因素

当使用混凝土时，通常将其与背景为400m/kg 或更高的水泥混合，但是对于120D 自变性，矿渣添加量增加所以速率也随之增加。水泥与浆料的结合含量为337m/kg，自降解速率为120D，对矿渣含量变化的影响较小。如果将二氧化硅添加到工程水泥中，混凝土的压缩成本会增加，如果硅灰用量增加，水泥浆的收缩值也会增加。3d 后，粉煤灰增加后，自收缩率要大于轻混凝土。如果水泥中的粉煤灰超过20%，则由于自收缩，湿度会降低。将间苯二酚添加到工程水泥中，当含量为10%时，水泥浆的自收缩值达到一个最大值。

3 建筑混凝土结构施工方案的设计

3.1 机理设计

为了选择基础材料，可以将混凝土与带有ZY 膨胀剂的收缩补偿混凝土混合。更换皮带后，混凝土结构可在皮带固化后继续浇筑。参照混凝土内部结构裂缝控制技术标准，将方形底板分为几块；对于后浇铸区，可以将底板分为4 个块，因此，已经建立了4 个浇筑单位，并且在此块中没有相应的块。准备伸缩加强带，然后将其分成5 个板块，最后将整个底板分成16个板块，将底板分成块后，设计后举带和加固带，以使整个墙板和底板对齐，以加强整个结构。扩展可以提高2m 带宽。边缘每侧均安装密网，钢筋加固，扩展混凝土加固以防止混凝土流入内部，因此会削弱混凝土施工的强度。在匹配材料时，强度水平必须不断提高，促进工作以实现目标。

3.2 补偿收缩混凝土

使用混凝土外加剂的技术管理规范作为一个基本施工质量标准，施工步骤可以用于压实复合混凝土的自应力，混凝土主要低于0.2MPa～ 0.7MPa。ZY 样本膨胀量测试必须在实验室中完成以准确测量膨胀率。可以通过将ZY 与水泥混合来实现微膨胀，而尺寸和膨胀率之间存在直接比例。

3.3 配合比的设计

（1）水泥：混凝土材料：使用常规硅酸盐水泥（42.5MPa）。

（2）砂土：选择中国长江砂，相应的细度模数为M×2.5～2.7，表面密度2.63g/cm，疏松密度为1 405kg/m，压实密度为1 500kg/m，泥浆技术含量分析应为≤4。

（3）石材：湖州石材：粒度范围为6～ 31mm，连续分级，破碎指数范围为7～ 9.6，泥浆含量应≤4。

（4）膨胀剂：使用ZY 膨胀剂。

（5）外加剂：二级粉煤灰。

4 结束语

随着科学技术的不断进步，混凝土在不同行业中将被广泛使用，需要不断改进混凝土结构的设计，充分利用混凝土材料进行实践、研究和探索。在设计过程中，必须找出中国混凝土结构设计中存在的问题，并根据这些问题尽快提供解决方案。在实际施工过程中，不仅要充分注意混凝土材料的性能，而且要严格控制所涉及的质量要点，节约成本，确保工程质量安全。