时间：2023-08-29 09:18:57
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中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：
混凝土结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，在这过程中出现任何的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全隐患。因此，我们设计人员应按规范相应的构造要求严格执行，才真正确保设计质量的安全。
1 混凝土结构设计内容
1.1计算地震作用
规范中要求规则结构不计算扭转耦联的时候，平行于地震作用力方向的两边要乘以放大系数，一般较短边乘以1.15的系数，长些的边乘以 1.05 的系数，扭转刚度小时要按大于或等于 1.3 采用，地震作用计算要考虑扭转耦联产生的影响；质量、刚度不对称分布的结构要计入双向水平方向的地震作用扭转影响。
1.2计算质量系数
一般工程采用不少于 9 的质量系数，如果是2层结构采用6个，一般是取3的倍数，每层有3个自由度。计算的时候要检查质量振型参数，要保证不能小于90%，如果不够的情况，将导致设计的结构不够安全。
1.3计算最小地震剪重比
规范强制要求各楼层剪重比不小于规范给出的标准，当不满足要求时要检查质量系数，有效的质量系数不够要增加振型数的计算；有效质量系数能够满足时可能结构设计不合理，要合理分布结构质量和刚度。
1.4计算结构的位移、周期
周期比要控制在大震下扭转振型不靠前，用楼层竖向最大位移限制层间最大位移，位移比取最大和平均位移比值。
1.5计算柱长度
水平荷载造成的弯矩设计值超过总设计值 75% 时，框架柱长度按规范内 7.3.11-1 和 -2 公式计算的小值为准。
1.6确定柱配筋的方式
单偏压方式是按规范公式计算的，双偏压则是用数值积分法，整体计算建议使用单偏压方式，得出具体结果时再用双偏压复核。
1.7分析框架的结构
注意柱长度的计算系数；建议柱采用单偏压配筋；大截面的柱可以设与梁重叠处为刚域。
1.8分析混合的结构
模型数据尽量以原型输入，节点要有规律性，并合理的输入参数，墙体受压以墙段为单元进行计算，注意不要忽视小于 250 的墙段。
2 混凝土结构设计中应注意的问题
2.1 关于柱的设计
2.1.1 框架柱的截面设计
在钢筋混凝土结构中，柱的截面尺寸从下到上逐渐缩小，以节约投资，使设计更合理。柱截面尺寸减小的间隔层数为3～5层，如果间隔太密，会造成模板浪费、施工不便；太疏又起不到节约投资、降低造价的目的。每次每侧减小的尺寸以100～150为宜，如减得太多，有可能导致结构竖向刚度突变。另外，柱的最小截面尺寸应符合《混凝土结构设计规范GB50010-2002》第l1.4.11条的规定：矩形柱的宽度和高度均不宜小于300mm ；圆柱的截面直径不宜小于350mm 。
2.1.2 框架柱的箍筋肢距
《混凝土结构设计规范GB500l0-2002》第l1.4.15条规定“柱箍筋加密区内的箍筋肢距：一级抗震等级不宜大于200mm；二、三级抗震等级不宜大于250mm和20倍箍筋直径中的较大值；四级抗震等级不宜大于300mm。此处的“箍筋肢距” 的定义，规范没有明确的说明。按一般的理解，箍筋肢距应为每肢箍筋的水平距离。因此不少设计人员在设计时将箍筋肢距一律按均匀分布且不大于200mm（以一级抗震等级为例）。这样将使混凝土的浇捣发生困难。因为混凝土在浇捣时，是不允许从高处直接坠落的，必须使用导管，将混凝土引导到根部，然后逐渐向上浇灌。如果箍筋肢距过小，将无法使用导管。笔者认为“箍筋肢距” 应理解为“柱纵向钢筋的箍筋拉接点之间的距离”由此可以采用箍筋形式，这样既便于施工，对柱钢筋的拉接，也符合要求。
2.2 关于梁的设计
2.2.1 框架梁的负筋只需按计算配够，不必增加配筋量
在框架结构的计算中， 由于地震作用、风荷载等水平力的作用，往往使得框架梁的粱端负弯距远大过跨中正弯距。为了避免框架梁负筋过多过密，我们往往都将框架梁的负弯距乘以一个0.85左右的调幅系数进行调幅，使梁端负弯距减少，并相应增加跨中正弯距，使梁的上下配筋均匀一些。如果在框架计算是作了负弯距调幅，而配筋时又将负筋放大，就是没有道理而且是自相矛盾的。
2.2.2 梁侧纵向钢筋的配置
梁侧纵向钢筋包括梁侧纵向构造钢筋和梁侧抗扭纵筋。新混凝土设计规范规定梁腹板高度hw≥450mm梁侧应沿高度配纵向构造钢筋， 且间距不大于2OOmm。梁侧纵向构造钢筋对防止梁侧面的开裂具有非常重要的作用。
梁侧纵向钢筋的直径不应太大，一般以φ12～φ16为宜。在实际设计中，常常见到梁侧抗扭纵筋很大的情况，这是由于电算结果显示抗扭纵筋的面积较大。对这种情况应在计算和设计上做一些调整：
a.由于目前电算程序在结构构件分析时尚不能考虑现浇楼板对梁扭转的影响，而是由程序给出一个梁扭距折减系
数，合理选用梁扭距折减系数对控制梁的扭距是很重要的，一般情况可取0.4～0.6 。
b.对跨度较大的次粱支承于主梁上时，次梁的支承端会对主梁产生较大的扭距，这时可在电算程序中指定该次梁
的端支座为绞接。这种方法对解决粱在受剪扭情况下的超筋超限是非常有效的。
c.有时虽然做了以上调整，但梁的抗扭纵筋面积仍然较大。此时应将抗扭纵筋面积分摊一部分到粱的四根角筋其余部分面积按梁侧腰筋设置，梁腰筋直径仍以φ12～φ16为宜。
2.3 基础的设计
2.3.1 基础垫层与保护层
混凝土基础垫层的作用：一可方便施工，保证基础混凝土的浇筑质量，二可兼作混凝土保护层，对钢筋起保护作用。设计时，配有钢筋的柔性基础宜考虑设置垫层。垫层的厚度通常取70-100mm。在基本积极条件较好时，也可以不设垫层，但应注意施工时确保钢筋的保护层厚度满足要求。按规定，有垫层时，最小混凝土保护层厚度为35mm，无垫层时则为70mm。如果设置的垫层伸出基础四边，其伸出长度与垫层厚度相同。
2.3.2 基础宽度或面积的计算
在计算基础宽度或面积的时候，往往由于力学模型不明确或考虑问题不周详，，使得基础宽度或面积不足，下面列举三种情况用以说明。
情况一：墙体上作用有较大的集中力。当墙体上有较大的集中力作用时，通过墙体和基础可将此集中力向地基扩散，但这种扩散是有一定范围的，并且基底土反力并非均匀分布。如果设计时用该集中力除以墙段长度得到的平均线荷载来计算基础宽度，则可能造成局部基础宽度不足。
情况二：纵横墙体相交处，存在着基础面积重叠问题，由于地基受力面积的重复使用，造成地基应力加大。在四墙相交的十型节点处，三墙相交的口型节点处应力集中最为显著。因此，必须调整局部基础宽度以满足地基承载力的要求。上文提出了采用局部调整系数调整基础宽度的方法。
情况三：柱下单独基础与墙下条形基础混用，在框架结构中，有时为了减小柱基所受压力而设置墙下条形基础以承受底层墙体的重量。此时，由于地圈梁的作用，实际仍有一部分墙重难以计算，设计时往往忽略，从而导致柱下基础面积偏小。因此，笔者认为设计时应尽可能地使得计算模型简化和明朗化，从而避开由于结构模型模糊造成的隐患。
3 结束语
我国的混凝土结构设计规范已经基本形成体系，但限于条件和具体工作环境状况，存在一些设计方面的空缺和问题是难免的，为了使设计人员在混凝土结构设计中更好地贯彻执行向关设计规范等，做到安全适用、经济合理、技术先进和确保质量。
中图分类号：TU7文献标识码：A 文章编号：
混凝土结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，在这过程中出现任何的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全隐患。因此，我们设计人员应按规范相应的构造要求严格执行，才真正确保设计质量的安全。
1 混凝土结构设计的原则
1.1 整体性
混凝土结构设计的整体性是指把各个部分组成一个整体，研究整体的功能和设计规律，从整体和部分中发现整体的特征。
1.2 结构性
在混凝土结构设计过程中，要充分了解其结构及其各要素是非常重要的。建筑结构决定着建筑的性能和质量，影响着它在建筑中的使用和其发展情况，同时它也是性能的载体，还可以反作用于结构。混凝土结构的各要素运动的稳定性与结构息息相关。
1.3 最优化性
混凝土结构设计中存在差异整合，使建筑的各个部分合理的组合在一起，差异的部分相互互补，相互支持，相互需要，保证着整合后的性能。建筑结构的形成也离不开差异整合，充分体现了它的重要性，在设计过程中，我们要重视这一点。
1.4 动态性
混凝土结构设计的动态原则是把握系统的内外联系，以及发展趋势，动力规律、方式等方面，使混凝土在建筑中提供更好地应用，满足需求，把握时代的发展方向，跟随时代的脚步。
2 混凝土结构设计中存在的问题
混凝土在我国各项工程中应用广泛，具有可模型好、耐久耐火、造价低等特点，是非常好的建筑材料。然而，近年来，随着建筑业和水利等的发展对混凝土的需求不断加大，且对混凝土结构的应用跨度和高度都不断地增大，但由于混凝土容易出现裂缝，且受季节限制，致使混凝土在结构设计的过程中出现了很多问题。
2.1 基础设计
2.1.1 工程实地勘察报告缺错漏
地基基础是建筑质量的保证，影响着建筑的安全以及所产生的经济效益，若地基建设出现问题，则所造成的不只是经济问题还会带来重大的人员伤亡。建筑物的基础建设过程包括勘察、设计和施工。每一个步骤都是非常重要的环节。在我国设计时常存在勘察不全面，内容含糊不清，地质勘探报告未经审查部门审核，导致建筑物建设当中存在极大的隐患。设计过程应要严格把关，对不合格的勘察报告要及时提出异议，未修改完善的勘察报告不能作为基础设计的依据。
2.1.2 未说明绝对标高的问题
设计单位在工程的设计阶段，要注意在基础图中要说明建筑所定的±0.00与工程地质勘察中绝对标高的关系。在混凝土结构设计中，一些工程未说明±0.00的绝对标高，直接影响到基础底标高的确定，为施工带来许多不必要的麻烦。
2.1.3 基础垫层与保护层
设置混凝土垫层，不但可以保证基础混凝土的浇筑质量，还可以保护钢筋。设计时，配有钢筋的柔性基础宜使用垫层，但要注意的是，垫层向外延伸的面积不能计入基础底面积。
2.1.4 基础的变形计算
（1）设计等级为甲级，乙级的建筑物，均应按地基变形设计。
（2）丙级建筑物有下列情况时，仍应作变形验算：
1）地基承载力特征值小于130kPa，且体型复杂的建筑物；
2）在基础上及其附近有地面堆载或相邻基础荷载差异较大，可能引起地基产生国大的不均匀沉降时；
3）软弱地基上的建筑物存在偏心荷载时；
4）相邻建筑距离过近，可能发生倾斜时；
5）地基内有厚度较大或厚薄不均的填土，其自重固结未完成时。
2.2 结构设计
2.2.1 柱设计
⑴框架柱的截面设计
混凝土的框架柱设计中，设计人员很容易忽视角柱的自定义计算，导致配筋率不足。在多层或高层的钢筋水泥结构中，柱的截面尺寸从下到上逐渐减小，以节约资金，合理利用。柱截面的间隔数一般在3～5层，每次每侧减少尺寸100～150比较适宜，既能满足要求，又能节约成本，有利于空间合理利用。
⑵框架柱的箍筋肢距
柱箍筋加密区的箍筋肢距：一级抗震等级不宜大于200mm；二、三级抗震等级不宜大于250mm。箍筋肢距一般应为每肢箍筋的水平距离，不少设计人员在设计时将箍筋肢距都按不大于200mm，这样将会导致混凝土的浇筑发生困难，混凝土的浇筑必须使用导管，将混凝土引导到根部，自上而下浇灌。若箍筋肢距过小则无法使用导管，所以，我们要正确理解箍筋肢距，这样既方便施工又可以符合要求，从而较好地完成建筑任务。
2.2.2 梁的设计
⑴梁端按简支计算但实际受到部分约束
当梁端按简支计算但实际受到部分约束时，应在支座区上部设置纵向构造钢筋，其截面面积不应小于梁跨中下部纵向受力钢筋计算所需截面面积的1/4，且不应少于2根，此举是为了避免出现负弯矩裂缝而采用的构造措施，设计中要给予足够的重视。
⑵侧梁纵向的钢筋配置
侧梁纵向钢筋结构对防止梁侧面的开裂具有非常重要的作用，但是一些设计人员并为意识到这一点，甚至盲目的增大其抗弯能力，严重影响抗震性能。梁侧钢筋的直径一般以Φ12～Φ16为最佳标准。在设计中应该注意避免抗扭纵筋的面积过大，及时做出相应调整。
⑶水平锚固长度
楼层框架梁在边柱非抗震设计上部纵向钢筋和抗震设计的上部及下部纵向钢筋，锚固段当柱截面尺寸不足锚固长度时，纵向钢筋应伸至节点对边向下和向上弯折15倍直径，锚固段弯折前的水平投影长度不应小于0.4la或0.4laE。设计中容易忽略。
3 混凝土结构设计改进的措施
3.1 改进钢筋锚固和连接的方式
采用基本锚固长度：根据实验表明，高强度混凝土的锚固性能被低估，当混凝土强度等级高于C60时，ft按C60取值，并且不再使用锚固性能很差的刻痕钢丝，同时当混凝土保护层厚度不大于5d时，在钢筋锚固长度范围内配置构造钢筋，并且完善机械锚固的方法。箍筋对约束受压钢筋的搭接传力很重要，根据汶川地震时柱子钢筋在搭接处破坏很严重的情况，为防止粗钢筋在搭接端头的局部挤压产生裂缝，提出了在受压搭接接头端部增加配箍的要求，今后设计及施工要注意。
3.2 提高结构构件的安全性
通过考虑配筋特征值调整钢筋最小配筋率，增加安全度，控制大截面构件的最小配筋率；当构件所需截面高度远大于承载的需求时，可调整其纵向受拉钢筋配比率；调整柱的轴压比限值、最小截面尺寸，适度的提高安全储备，增加四级抗震等级框架柱、框支柱的轴压比限值。混凝土结构材料性能劣化的因素复杂，受天气，气候等的影响较大，建筑的耐久性需根据以往的经验采取措施来解决。
3.3 新规范
3.3.1 提高结构安全储备
新规范在结构安全储备方面更加严格：斜截面受承载力公式的修改；调整混凝土构件纵向受力钢筋的最小配筋率；调整混凝土柱的轴压比限值；调整混凝土的最小截面尺寸；增加三级抗震等级剪力墙的最大轴压比；加强底层柱等等。
3.3.2 应用高性能高强度的材料
随着经济的发展，环境问题成为人们日益关注的话题，与此同时，建筑也需要实行环保政策，因此要提倡高性能高强度的钢筋，减少钢材的用量，同时促进我国结构设计的节能环保建设。通过工程实践的证明，现规范推广的HRB系列普通热轧带肋钢筋具有较好的延展性及机械连接性，对于RRB系列预热处理钢筋者来说应该合理使用，这类钢筋由高温淬水，预热处理后提高了强度，但其延展性和机械连接性却有所下降，设计者应当合理使用。
中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
混凝土结构具有整体性好、可模性好、耐久耐火以及造价低的优点，在我国的各项工程建设中被广泛的应用。近年来，随着混凝土材料的发展和结构设计水平的提高，混凝土结构应用跨度和高度都不断地增大。但同时，由于混凝土结构容易出现裂缝、修补困难以及受气候和季节限制的缺点，使混凝土结构在设计时容易出现一些问题。以下是对混凝土结构设计原则、存在问题以及相应对策的探讨。
一. 混凝土结构设计的原则
1.整体性
混凝土结构设计的整体性原则就是要把设计的建筑的各个组成部分作为一个整体，来研究它的构成、功能和发展规律，从整体与部分、部分与部分都是相互结合的关系中发现系统的特征及运动规律。
2.动态性
混凝土结构设计的动态性原则就是要对系统的内外联系、发展变化方向、趋势、动力、规律、活动的速度和方式等为对象进行探索，从而使建筑设计不但满足现在，还要兼顾未来，把握时代的发展方向。
3.结构性
建筑结构决定着建筑的性能，是性能的载体，性能还可以反作用与结构。建筑结构的各要素运动的稳定性及发展方向与结构密切相关，所以混凝土结构设计时，了解建筑结构以及结构的各要素尤为重要。
4.最优化性
建筑结构系统形成的过程也是差异整合的过程。差异的事物相互需要、支持与互补，为整合提供了前提和基础。混凝土结构设计就是通过对差异的整合使建筑的各个部分有机地组织在一起。
二. 混凝土结构设计中存在的问题及对策
1.基础设计
1.1无工程实地勘察报告或没有参考临近建筑物的地质勘察报告进行
建筑物的基础设计的流程包括勘察、设计以及施工。目前，在我国建筑物地基基础设计时存在地质勘探不全面、内容模糊或者没有参考临近建筑物的地质勘探报告进行的问题。地基基础是建筑质量的核心，影响带建筑安全质量及经济效益。若地基基础出现问题，造成的损失是无法估量的。
建筑地基基础设计必须要严格按照流程进行，设计单位要严格把关，杜绝无工程实地勘察报告而进行设计的情况出现。对于地质勘探报告不全面、内容模糊或者没有参考临近建筑物的，必须要求建设单位及勘探单位补勘或重新勘探。
1.2未说明±0．00标高与地质勘察报告中所示标高的关系
在混凝土结构设计中，一些工程设计仅交待±0．00的绝对标高或未交待±0．00标高，影响到底标高和持力层的确定，导致基础设计以及下卧层承载力不能准确地进验算。
设计单位在工程设计中，要注意若工程地质勘察报告中采用假定标高，在总说明或基础图中要说明建筑所定的±0．00与工程地质勘察报告中假定标高的数值关系；若当建筑总图和工程地质勘察报告均采用绝对标高时，就可以采用结构图纸上标注的±0．00的绝对标高值。
1.3柱下独立基础带梁板式的地下室底板设计中忽视建筑物的沉降而引起的附加应力
在建筑施工中，由于建筑物上部整体重力的沉降作用，地下室底板与柱下独立基础会产受到附加应力，从而发生沉降变形。设计人员在设计时很容易忽视附加应力，结果导致底板开裂，造成地下室建筑的安全隐患，还会影响地基的稳定性。
针对此类问题，设计人员在对建筑物的混凝土结构设计中，要考虑工程总沉降力的大小，而在地下室底板与持力层之间采取处理措施，若工程的沉降量较小，可采用褥垫的方法，来防止开裂，养护地基。
1.4未进行地基变形的验算或者验算的结果不符合要求
混凝土结构设计中，一些设计人员并未按照规定对地基变形进行演算或演算不符合要求，结果造成地基基础的安全隐患。
按照规定，甲级、乙级的建筑物设计，应按地基变形设计；丙级的建筑物设计，若采用地基处理，处理前按照《建筑地基基础设计规范》的规定进行；地基处理后仍要做变形验算。设计人员必须要认识到地基变形的危害性以及地基演算的重要性，严格按照规定进行地基变形演算。
2.上部结构设计
框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、框支剪力墙结构是混凝土结构设计中上部结构使用最多的形式。但这些结构量大面广，比较容易出现配筋不足、超配筋等情况。
2.1框架柱
混凝土的框架柱设计中，设计人员很容易忽视角柱的自定义计算、短柱以及超短柱的剪跨比，或对短柱进行强代换，结果导致无法满足计算结果及配筋率不足的问题。
角柱是指两个方向与框架梁相连的框架住，计算时要进行自行定义，短柱是指剪跨比不大于2，以及因填充墙设置或楼梯平台梁、雨篷梁的设置形成柱净高与其界面高度之不大于4的框架柱。对于短柱而言，箍筋的间距应小于等于100 mm，箍筋体积的配筋率大于1.2％。对于剪跨比不大于2的框架柱，程序能自行判定，不能直接进行强代换，不同强度级别的箍筋均应满足计算结果。超短柱是指剪跨比小于1.5或柱净高与柱截面高度之比小于3的框架柱。设计人员在建筑混土结构设计中，要避免超短柱的出现。若无法避免，则要采取控制轴压比、添加芯柱等措施。
2.2框架梁
设计人员在混凝土结构框架梁设计绘图时，如果没有按计算结果将配筋分别原位标注在支座两侧以及跨中配筋与支座配筋之比小于0.3或0.5，而导致实际配筋比大于计算结果，违反了相关标准。在设计时，要引起足够的重视，避免此类问题的出现。
2.3连梁
连梁，就是连接两片剪力墙,当遇到中震或大震时,它会首先开裂,起到耗能作用,从而使建筑物保持一定延性的梁，连梁在框架结构设计中尤为重要。但一些设计人员在设计混凝土结构时，并未认识到连梁的重要性，甚至盲目地增大它抗弯的能力或在连梁上搭框架梁，严重影响了建筑物的抗震性能。设计人员要对连梁的作用给予足够的重视，设计时确保连梁的延性，从而在地震中不被首先破坏。
2.4框支剪力墙
混凝土结构设计中，很容易出现框支剪力墙布置不均匀，出现单肢钢度过大的剪力墙，一旦破坏，则会造成严重的后果。设计人员要注意框支剪力墙的设计中，框支梁、框支柱纵筋的各项系数都应满足有关规定的要求，并且要确保布置均匀。
【总结】
混凝土结构的质量关系到建筑的安全性能，在设计时必须要引起足够的重视，设计单位要加强监管，确保设计方案严格按照规范进行，以确保工程质量。
【参考文献】
[1]. 王飞. 温小峰，混凝土结构设计中的常见问题及解决方法[J]，2012（3）；
[2]. 刘雅丽. 周小可，混凝土结构设计中的若干问题[J]，2011,29（6）；
[3]. 安景超. 混凝土结构设计常见问题分析[J]. 城市建设理论研究（电子版），2012（11）；
二、钢筋混凝土结构设计的措施
1钢筋混凝土结构的选择
在对建筑进行结构设计的过程中，由于所处的地理环境不同，地域风俗不同，所以在设计的时候，设计的风格和设计理念也会有所不同，这就需要对当地的地理环境有充分的调查了解，对风俗习惯以及城市文化进行研究，然后结合建筑的抗震性要求进行结构设计。在我国的结构设计中，一般都会采用钢筋混凝土剪力墙的设计方式，这种结构设计不仅施工周期短，工程成本低，并且在施工之后室内的面积会很大，最重要的是在抗震和隔音效果方面具有非常强的性能，所以这种结构设计方式在我国的建筑工程中应用的比较广泛。
2钢筋混凝土结构刚度的处理
为了适应当今社会经济的发展要求，建筑物已经向高层和超高层的方向发展。由于建筑层数的增多，为了保证建筑物整体的刚度，就需要对建筑物的位移进行一定的控制。建筑物的整体竖向荷载对于建筑物的抗震性能有很大的影响，在具体的设计过程当中是让建筑物的刚度大些还是延性大些，不同的建筑结构设计人员有不同的设计方案。在目前大多数的高层建筑住宅当中，由于房间布置的整体要求，导致剪力墙布置较多，并且墙壁较厚。但是在地质条件较好的地区，这样设计就存在着很大的浪费问题，所以在建筑物的建设设计当中可以将建筑物的主体结构设计得相对柔些，在满足建筑物位移的要求之后，对于地震所造成的危害也降到了最低，更节省了经济的开支。
3钢筋混凝土加固方法的应用
前言
简言之，和其他材料相比，钢筋混凝土具有较强的优势，所以在建筑工程中广泛应用。钢筋混凝土的优势不仅体现原材料上，还体现在设计方法、施工技术，制各工艺等方面。综合其优势分析，使得钢筋混凝土在结构建筑材料领域扮演的角色越来越重要。
一、钢筋混凝土建筑结构设计的现状
20世纪后期以后，在建筑工程行业，由于钢材料的不断提高，钢筋混凝土组合结构得到了发展，建筑造型和功能要求日趋多样化，无论是工业建筑还是民用建筑，都在结构设计中遇到乐各种难题。因此作为一个结构设计人员需要在遵循各种规范的条件下大胆灵活的解决这些问题。在实际设计过程中对于各结构设计人员经常遇到的这些问题，每个人的理解不同，就可能对整个设计带来相当大的区别。因此在规范条文中没有具体规定，往往容易被忽视，给工程质量留下巨大的隐患。
二、钢筋混凝土结构设计的优化措施
钢筋混凝土结构设计优化是在保证建筑使用功能和总体效果的前提下，通过结构体系的合理选择、结构布置的科学优化、结构受力的详细计算分析等，使整个钢筋混凝土结构既安全可靠，又经济合理。优化设计后的建筑结构，既满足结构设计规范要求，又使结构各构件之间达到最佳比例关系，以提高结构整体的抗震、抗风、防火等性能。根据笔者的总结归纳，钢筋混凝土结构设计优化可从五个方面来开展。
1.结构计算方法的优化
钢筋混凝土结构计算分析方法是结构设计优化的关键。首先是对结构体系选择的优化，主要是确定经济合理的结构型式、柱网尺寸和剪力墙布置等；其次是对结构构件进行优化，在已确定结构体系和结构布置的前提下，确定经济合理的构件截面尺寸、混凝土强度等级、钢筋强度等级和配筋量。在传统设计中，结构体系的确定和构件截面尺寸是凭经验假定的，然后进行分析计算，校核是否满足规范要求，是一种被动的设计方法。优化设计也需要先进行假设，但假设目的不一样，所采用的分析方法也不同，优化设计在初始假设后，需按一定的方法通过多次分析和调整，从而获得最优的设计方案。在传统设计中，构件尺寸一般先按经验确定，然后进行强度验算。在优化设计时，应对不同构件布置方式和不同截面尺寸进行配筋计算，并作经济比较，以确定最优构件布置方式和截面尺寸。如抗震等级为三级的较大跨度的梁，支座配筋较大且采用大直径钢筋时，梁面通长钢筋可采用小直径通长钢筋如2根12，与支座钢筋搭接或焊接，以减少钢筋量节约成本。
2.结构设计规范的理解
钢筋混凝土结构优化设计须深入地掌握相关结构设计规范，理解规范实质，并注意规范的适用范围和规范使用的配套性。按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）进行桩基设计时，必须注意所采用规范与参数取值的匹配性。在计算桩数时，荷载效应采用标准组合，对应的抗力采用单桩承载力特征值；在确定承台高度及配筋，验算材料强度时，荷载效应取基本组合，采用相应的分项系数，对应的抗力计算采用材料强度设计值。抗震墙分加强部位和非加强部位，边缘构件分约束边缘构件和构造边缘构件，这两种边缘构件的配筋相差很大，应分别按不同的构造要求进行配筋。设计优化前必须透彻地理解概念，勿盲目提高标准，以免造成设计浪费。
3.设计参数取值的优化
为取得良好的优化效果，在设计参数取值上要进行优化。对毛坯房，要根据各地具体情况和房屋设计标准，合理考虑各功能空间的二次装修荷载。在计算墙体荷载时，应考虑实际墙体高度、长度和开洞影响，墙体高度的取值应扣除钢筋混凝土梁板的高度，墙体长度的取值应扣除钢筋混凝土墙柱的长度，并应扣除洞口面积。消防车等荷载宜按等效荷载取值。楼面活荷载按实际使用功能合理取值，并按规范规定考虑楼面活荷载的折减。正确取用抗震设防烈度、场地类别，合理确定风荷载标准值和风载体型系数，必要时可根据风洞试验确定风载体型系数。根据不同荷载组合和不同计算内容选用荷载分项系数。在进行基础设计时，当上部结构传给基础的荷载为设计值时，应将设计值转换成标准值。
4.高性价比材料的选用
钢筋的选用。在选用钢筋强度等级时，应尽可能采用性价比高的高强度钢筋。对于配筋按强度控制的构件，应优先选用HRB400钢筋。对于按最小配筋率控制配筋的受弯构件，在现版GB50010-2010#混凝土结构设计规范$出台前大家的认知是，当混凝土强度等级大于C30时，采用 HRB400比HPB235 可降低20%用钢量；当混凝土强度等级等于C30时，采用HRB400比HPB235可降低7.5%用钢量；当混凝土强度等级小于C30时，采用HRB400与HPB235的用钢量相同。故对于按最小配筋率控制配筋的受弯构件，当混凝土强度等级大于C30时，应优先采用HRB400钢筋，而当混凝土强度等级小于C30时，宜采用价格较低的 HRB335或HPB235钢筋。现版GB50010-2010《混凝土结构设计规范》在第8.5.1条注解的第二条明确：板内受弯构件（不包括悬臂板）的受拉钢筋，当采用强度等级400MPa、500MPa的钢筋时，其最小配筋百分率允许采用0.15和 45ft/f y中的较大值，比起原规范的0.20和45ft/f y中的较大值，采用HRB400钢筋在采用C30混凝土时的最小配筋率约为0.18，在采用C25混凝土时的最小配筋率约为0.16，远小于采用 HRB235的0.2和45ft/f y中的较大值。由新规范的条文可以看出国家开始提倡采用高强度的钢筋，推广HRB400、HRB500作为主导钢筋。
混凝土的选用。常用强度等级的混凝土强度每提高一级，单价提高5%-18%；混凝土强度对柱及剪力墙轴压比的影响很明显，应优先使用高强度等级的混凝土；对梁来说，混凝土的强度等级对梁的承载力变化不大，应使用低强度等级混凝土；对板来说，虽然提高强度等级对承载力有提高，但强度等级提高后最小配筋率相应增大，楼板开裂的几率也增大，所以板应使用低强度等级的混凝土。
目前设计机构中对混凝土强度等级确定有一种认识：墙柱与梁板强度等级相差在两级以内；关于这一条在旧版规范中有，新版规范中已经去掉了，所以当墙柱混凝土强度等级很高时，梁板混凝土强度等级可以不跟随墙柱变化；但是在施工中要采取严格措施：控制梁柱节点区为高强度等级，保证高低强度等级交界区的混凝土密实性。
实际工程中混凝土强度等级的选择应该注意以下几点：①普通的结构梁板一般宜选用C251C30；②剪力墙、柱混凝土强度等级按轴压比控制，宜选用较高强度等级混凝土，并使轴压比尽量接近规定上限，同时又要使绝大部分竖向构件为构造配筋；③高层建筑墙、柱混凝土强度等级应分段选用不同强度等级。
结语
综上可知，建筑工程的结构优化是一个复杂切急需解决的的难题，结构优化带来的经济效益也是巨大的，因此，上文主要研究了钢筋混凝土结构优化设计。
一、混凝土结构设计的内容
1.1关于地震作用的计算
在地震作用计算情况下要考虑扭转耦联的影响，而规则结构的情况下不计算扭转耦联时，平行于地震作用力方向的两边要乘以放大系数，较短边可以乘以1.15的系数，长些的边应该乘以1.05的系数，而扭转刚度小时要按大于或等于1.3的系数计算，质量、刚度不对称分布的结构要计入双向水平方向的地震作用扭转影响。
1.2关于质量系数的计算
按侧刚计算时：单塔楼考虑耦联时应大于等于9；复杂结构应大于等于15；N 个塔楼时，振型个数应大于等于N×9。一般较规则的单塔楼结构不考虑耦联时取振型数大于等于3就可，顶部有小塔楼时就大于等于6。振型数取3的倍数且≤3倍层数，振型数与楼层自由度有关，一个刚性楼板层，只有3个自由度。并且在计算时要对质量振型参数进行检查，有效质量系数一定≥90%，因为如果在实际中达不到这个要求，则设计结构的安全性将无法得到保障。
1.3关于结构的位移、周期的计算
规范要求周期比应该控制在大震下扭转振型不靠前的情况，用楼层竖向最大位移来限制层间最大位移，位移比应该取最大和平均位移比值。
1.4关于最小地震剪重比的计算
在规范中强制要求各楼层剪重比不得小于规范给出的标准，如果不满足要求需要检查质量系数，有效的质量系数不够应该增加振型数的计算；有效质量系数得到满足时可能是源于结构设计不合理，因此要合理对结构质量和刚度的分布情况。
1.5关于柱的计算
如果弯矩设计值由水平荷载造成且超过总设计值的75%时，框架柱长度按规范内6.2.20-1和-2公式计算的小值为准。
1.6关于柱配筋方式的选定
如若整体计算则建议使用单偏压方式，而在产生具体结果时再用双偏压进行复核。这是由于单偏压方式是按照规范公式计算的，而双偏压则是用数值积分法计算的。
1.7关于框架结构
要注重计算系数尤其是柱长度；建议采用单偏压配筋；如果是大截面的柱应该设置刚域位于与梁重叠处。
二、混凝土结构设计的质量控制
2.1关于裂纹控制的问题
断裂损伤力学的角度来看，所谓的断裂损伤是广义的外部负载，细观结构的重大变化，所造成的微观缺陷成胚，扩建和汇通，导致宏观经济性能恶化的结构，最终形成的宏观开裂和破坏的结构。因此，混凝土结构的破坏过程实际上是形成于微裂纹的扩展。现代化的混凝土微观研究还表明：微裂纹的扩展源于材料损坏的程度，也是材料损坏的标志，在同一时间，微裂纹也是材料固有的物理特性现状。因此，在钢筋混凝土结构裂缝的存在有其必然性。
2.2关于抗震问题的分析
在两种类型的组件之间分配的地震力，应该考虑不同时段的两种类型的组件有关抗推刚度相对的比值变化。主要结构系统即现在使用的钢-混凝土混合结构在钢架和混凝土剪力墙（内管）系统中，钢筋混凝土内筒为主要抗侧力结构而钢架主要负责重力荷载，担负一个较小的平剪切。由于刚性的钢框架的反推远小于所述内筒上凝固的水平地震工程经验，承担水平剪力在除了钢框架的顶部几层为其15%到20%，中部和下部的都约为10%至15%，相应的楼层剪力，有些项目甚至只有约5%的往复。在结构的弹塑性的阶段，墙体在地震的持续作用下生成裂纹，刚性显着的减少将增加的钢框架的剪切刚度退化。钢框架由于变形，弹性极限的1/400以上的角度，是远远大于约1/3000的钢筋混凝土墙的弹性极限变形角度。水平地震作用小于塑性阶段，但仍有可能承担远远大于弹性阶段的水平地震剪力和倾覆力矩。
因此，为了符合要求，需要调整的部分钢架水平剪力，钢框架混凝土结构层框架柱的抗震要求应不小于比底部的结构剪切的25%或框架部分地震剪力最大值的1.8倍，两个选择较小的，以改善的钢框架的承载能力，并采取措施改善混凝土内筒的延展。
三、混凝土结构设计应注意的问题
3.1结构选型阶段
结构选型阶段时，首先应该注意结构的规则性问题；其次应注意新规则有关规定的变更情况，以免在后期工作产生纰漏。再者要注意结构的超高问题，在抗震规范和高规的结构，总高度都有严格的限制，在更改的新规范中，除了原来的高度限制设定为A级的建筑高度，还增加了结构的建设B级高度，因此必须严格注意，一旦建筑结构高度为B类甚至超过B级高度，设计方法和措施一定会变化很大。最后是要注意嵌固端的设置，因为高层建筑都会带有两层或以上的地下室，嵌入式固定端可以设在地下室的顶板上，或者人防顶板的地方，因此，设计师经常会忽略一些方面，如：设计嵌固侧安装在地板上的端部的刚度比上下限、安装的抗震等级整体一致性、计算结构的嵌固端组、抗震缝和嵌入式固定端位置的协调问题等等，而这些方面忽略任何一个都会为后期设计埋下隐患，产生不可估量的后果。
3.2基础设计阶段
基础设计阶段是应该给与相当重视的方面，因为这个阶段是与后期设计工作直接相关的，它的好坏至关重要，并且是整个项目成本的决定因素，因此这个方面若是产生纰漏一定会带来不可估量的损失。在基础设计中也应注意本地规范的重要性。以《地基基础设计规范》作为国家的标准来看，它具有相当的权威但是却不能明确详细地规定全国各地的各种基础状况，所以当地的基础类型和设计方法的描述和指定更详细和准确，所以在基础设计时，也要大力研究地方性标准或规范，以免更大的影响在整个结构上的设计或后期工作。由于缺乏工程设计的现场调查报告或附近的建筑物调查报告，必须根据调查-设计-施工过程的基础上进行设计，要禁止缺乏调查的过程，若是调查不够详细、全面时，设计人员要通知建设单位进行重新调查或者是额外勘探。不考虑地面变形的影响，有一些混凝土结构设计没有关注地基变形后检查，评级为A或B级的结构设计应按照有关规定进行地基的变形情况进行设计，而c级时，应该根据相关规定对地基进行处理，然后变性检验。在对下卧层的地基承载力计算时，要进行深度的修正，修正系数源于土壤。
3.3 框架-剪力墙结构
在框架-剪力墙结构中，较大的交叉楼面横梁与垂直剪力墙单面相交，按照《高规》规定要减少梁的弯矩不良效果，根据剪力墙设置壁柱，暗柱或减少截面的端部截面等等，或者墙的厚度不符合纵向框架梁锚固钢筋的锚固长度的水平边时，应尽可能减少钢筋直径。如果剪力墙结构要将角窗设置于角部时，适当加强窗口部件。角窗处楼板上应该适当进行加厚处理，且通长配筋要双层设置进行加固，或者可以设置斜暗梁或斜向集中加固配筋，斜向钢锚入角窗的边缘上的组件，边缘构件应当适当地加固。
四、结束语
总而言之，混凝土结构的设计是一个循环的长周期，并且具有专业的深度和复杂性。因此，要结合设计中总结出来的经验，不断完善设计理念，以确保整个工程的质量。
在钢筋混凝土结构中，钢筋承受拉力，混凝土承受压力，坚固，耐久，防火性能好，节省钢材，成本较低。近年来，随着我国钢材量的不断提高，钢筋混凝土结构在建筑行业得到了迅速发展。结构设计者要在遵循各种规范的前提下，大胆灵活的优化结构设计方案。
1 钢筋混凝土结构设计应有的理念
在建筑设计领域，结构工程师应具有创新精神和超前意识，按照建筑要求，综合结构安全、节省造价、方便施工等因素，做出最优的结构设计方案，尽最大限度满足建筑师的设计要求，结构设计人员应具备以下基本理念：
1.1 复杂结构简单化。要善于将复杂变简单，将结构的受力、传力途径，设计的越简单直接越好。沿建筑物竖向布置的抗侧力刚度构件，最好成均匀的连续布置，以避免出现层间位移角、内力，以及传力途径的突变，避免出现软弱层。建筑物的使用包括采光、通风、采暖、供水、排水、温湿度调节等多种要求，因此建筑结构设计，应和相关专业密切配合，尽量简单化设计，以便于多种管线、设备及设施的施工安装。
1.2 结构可靠，确保安全。结构设计必须确保使用者在正常使用的安全，而且在遇到可能预料的各种灾难时，使生命财产的损失减少到最小程度。要尽可能使结构平面布置的正交抗侧力刚度中心，靠近建筑物质量重心，最好重合，以避免或降低在风荷载或地震的作用下，产生的扭转效应及其相应的破坏。结构设计方案应尽量做到受力明确。利于计算，减小作用效应，增加结构构件抗力，利于非结构构件可靠连接，不易遭到破坏。
1.3 刚柔结合，富有艺术美感。建筑物的作用是为了使用，对于不同类型建筑物，必须满足使用功能的要求；由于建筑同时又体现了社会的文化艺术，因此在做结构设计时，不仅要满足承载力、刚度和延性的要求，还要尽可能实现刚柔结合，采用多种建筑艺术手法，体现出时代的艺术美感，反映出建筑设计师所要表现的建筑艺术要求。
2 优化钢筋混凝土结构设计的措施
2.1 保证结构传力路线简捷。建筑布置在抗震设计中，平面、立面都要简单、规则、对称，结构的传力路线要简捷明了。在荷载作用下，结构的传力路线越短，越直接，结构的工作效能越高，耗费的建材也就越少。钢筋混凝土结构的抗震设计，要注意：平面宜简单，规则，对称，减少偏心；刚度中心与质量中心尽量重合；质量大的跨间，不宜布置在结构单元的边缘，质量大的设备，宜布置在距刚度中心较近的部位；尽量少采用大悬挑结构；围护结构宜采用轻质材料。从力学观点看，在民用和公共建筑的平面布局中，应尽量使柱网按开间等跨和进深等距布置，这样可以相应减少边跨柱距，充分利用连续梁的受力特点，以减少结构中的弯距，使各跨梁截面趋于一致，从而提高结构的整体刚度。
2.2 注意加强构造措施。对于大跨度柱网的框架结构，处于楼梯间处的框架柱，由于楼梯平台梁与其相连，使得楼梯问处的柱可能成为短柱，应对柱箍筋全长加密。这一点在设计中容易被忽视，应引起重视。对框架结构外立面为带形窗时，设置连续的窗过梁，可能会使外框架柱成为短柱，应注意加强构造措施；对于框架结构长度略超过规范限值，建筑功能需要不允许留缝时，为减少有害裂缝，建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋，构造间距宜小于150毫米，对屋面宜设置后浇带，后浇带处的构造措施，宜适当加强。
2.3 注意地下室的结构设计。有地下室的建筑，当地下水位较高时，在室外地坪之下的结构部分外轮廓形状应尽量简洁，以有利于建筑防水的施工。由于柱下承台的影响，基槽地模形状很复杂，太多的阴阳角和放坡，不但增加了防水施工难度，延长了施工时间，而且增加了工程造价。对于这种情况，建议考虑采用反承台法：统一地下室底板和承台的下皮标高相同，承台需要加厚部分向上作，然后地下室内部作滤水层和覆土等地面做法。此方法基槽地模形状简单，不但方便施工，利于保证工程质量，而且缩短施工时间，内部的覆土重量，也平衡掉了部分作用在底板上的水浮力，提高了建筑物的抗倾覆能力。
2.4 注意嵌固端与短肢剪力墙的设置。由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，由嵌固端的设置引起的一系列需要注意的问题容易被忽视，例如，嵌固端楼板的设计，嵌固端上下层刚度比的限制，嵌固端上下层抗震等级的一致性，在结构整体计算时嵌固端的设置，结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题，而忽略其中任何一个方面，都有可能埋下安全隐患，导致后期设计的大量修改；新规范对墙肢截面高厚比为5~8的墙定义为短肢剪力墙，同时根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用，增加了相当多的限制。因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少用最好不用短肢剪力墙，以避免给后期设计带来不必要的麻烦。
2.5 注意节点构造，使塑性铰向梁跨内移。在罕遇地震作用下，要实现让梁端形成塑形铰，柱端处于非弹性工作状态而没有屈服，但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁相对于梁端截面实际抗弯能力而言，柱端截面抗弯能力增强幅度的大小，是使柱不被压溃的关键控制措施，它决定了由强震引起柱端截面屈服后，塑性转动能否不超过其塑性转动能力，而且不致形成层侧移机构；柱强于梁的幅度大小，取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小，以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布，以及动力特征的相应变化。因此，要在建筑许可的前提下，尽可能把柱的截面尺寸做大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1，并控制柱的轴压比满足规范要求，以增加延性。验算截面承载力时，将柱的设计弯距，按强柱弱梁原则调整放大，加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高，以免在罕遇地震中进入屈服阶段，不能形成塑性铰，或塑性铰转移到立柱上。
总之，建筑结构设计的好坏关系到人民生命财产的安全，责任重大。钢筋混凝土框架结构设计中有很多地方需要注意，结构设计人员要具有良好的设计概念，熟练掌握规范，不断优化设计方案，保证设计建筑安全，经济适用。
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）41-0267-02
混凝土结构设计原理是土木工程专业重要的专业基础课，在专业教学中具有承上启下的作用，先修课程有建筑制图、土木工程材料、理论力学、材料力学、结构力学等，对后续的混凝土结构设计、高层建筑结构设计等课程的学习有重要影响，也是课程设计、毕业设计等实践环节的重要基础。课程内容涉及混凝土结构材料的基本性能，构件承载力计算，构件的裂缝、变形和耐久性以及预应力混凝土构件设计[1]。
混凝土结构设计原理这门课程，具有材料的不确定性、解答的多样性、设计的综合性等特点[2]，课程内容中的实验现象多、假定多、概念多、公式多、系数多、条件多、构造要求多，且逻辑性、系统性差，较为零散[3，4]，但理论性与实践性较强，与先修课程相比差异性大，导致教师教起来不易、学生学起来困难。笔者结合近几年的教学，在以下几个方面进行了一些思考和实践，取得了较好的效果。
一、熟悉材料性能
钢筋混凝土由钢筋和混凝土两种物理、力学性能很不相同的材料组成，只有熟悉钢筋和混凝土这两种材料的性能，才能较好地理解与解释实验现象。混凝土抗压强度高，抗拉强度低，因此结构构件处于承载力极限状态时，只考虑混凝土抗压，不考虑抗拉。混凝土由水泥、骨料、水等材料拌合而成，强度的离散性大，且混凝土的破坏属于脆性破坏，因此在确定其强度设计值时，材料分项系数取值较大。钢筋力学性能较好，抗拉强度高，在结构构件中主要承担拉力；在柱与双筋受弯构件中，也用于受压，其抗压强度与抗拉强度相当，但钢筋用于受压时，容易失稳，因此需要合理配置横向约束，即箍筋。钢筋及混凝土的应力-应变曲线是较为重要的，它是钢筋混凝土构件应力分析、建立强度和变形计算理论必不可少的依据。此外，还应熟悉钢筋和混凝土之间粘结力的相关知识，这是钢筋截断、锚固、弯起等构造措施的依据。
二、抓住教学主线
构件承载力计算是这门课程的重点，涉及到拉、压、弯、剪、扭等基本受力形式及其复合受力形式，但钢筋和混凝土均为弹塑性材料，且离散性大，因此无法根据先修力学课程采用纯理论的方法直接建立承载力计算公式。通常是在试验的基础上，引入合理的基本假定，画出应力图形，借助力学知识或回归分析等方法建立承载力计算公式（包括其适用条件），然后用于工程设计，对于计算公式中未考虑的一些不利因素，通过构造措施进行补充。因此，在承载力计算章节中，要牢牢抓住“试验现象分析―引入基本假定―画出应力图形―建立基本公式―进行工程设计”这一主线，其中试验与假定是基础，应力图形是关键，基本公式是结论，工程设计是目的[4]。值得注意的是，工程设计既包含计算，也包含构造措施。
在计算过程中，初学者往往习惯于联立解方程，实际上应用基本公式也是有主线可依的，如单筋矩形截面设计，按的步骤计算，思路清晰，每一步都可以检验适用条件。
三、进行对比分析
大多数教材将构件承载力计算分为多个章节，各章节之间看似没有联系，知识信息处于零散状态，学生学起来比较困难。教师需找出各章节之间的内在联系，对比讲解，便于学生掌握。
受弯构件中，单筋矩形截面较为简单，大多数学生能较好地掌握。与单筋矩形截面相比，双筋矩形截面在受压区配置了受力钢筋，图1（a）为双筋矩形截面，抵抗的极限弯矩为Mu。从受力的角度，可以将受压区的混凝土和钢筋分开，并配置相应的受拉钢筋，如图1（b）、（c）所示，其中图1（b）为单筋矩形截面，抵抗的极限弯矩为M1，图1（c）为纯钢筋部分，抵抗的极限弯矩为M2，根据叠加原理，有Mu=M1+M2。
四、引入案例教学
混凝土结构设计原理是一门实践性较强的课程，引入案例教学，可以增强学生对这门课程的认识和理解。设计案例应符合教学目标的要求、符合工程实际、符合混凝土结构设计的发展趋势[5]，有一定的启发性和适用性。根据学生的实际情况合理设置案例的难度，选择现实生活中关心或常见的问题，可以提高学生的兴趣，使教学效果更好。在实施案例教学前，需要学生准备好相应的理论知识。呈现案例后，应明确要解决的问题。然后，寻找解决问题的方法，这是案例教学的核心部分，教师应当做适当的引导，对于学生提出的解决方案，应进行点评与总结，并对案例进行拓展与深化。案例教学过程中的重点在于学生的思路与讨论的质量，结果可以是多样化的。
五、培养实践能力
混凝土结构设计原理的理论体系不完善，很多公式是由试验结果回归而成，实践性强，问题抽象，理解起来较为困难。培养实践动手能力对于学好这门课程大有裨益，对今后从事相关工作也奠定了良好基础。实践能力可以从以下几个方面着手：①现场观摩，安排学生参观建成或在建的混凝土结构，加强对梁、板、柱等混凝土构件的感性认识；②参与试验，本课程中涉及大量的试验，应尽可能让每位学生参与到试验过程中，若学校不具备这样的试验条件，可以通过观看试验录像，加强对各种构件破坏机理的理解；③编制计算程序，教材中有各种承载力计算的框图，按框图写出程序（采用Excel表格也可以），可以加深对本课程的理解，也为毕业设计奠定了一定的基础；④理论联系实际，在学习相关内容后，可以让学生寻找相关破坏的工程实例，并分析其原因，具备这种能力后，毕业后可以较迅速地适应相关的工作。
六、板书与多媒体并重
当前，大多数教师习惯于采用多媒体进行教学，这种教学手段形象、信息量大，可以较好地调动学生学习的兴趣，加深对所学知识的理解。混凝土结构设计原理这门课程，涉及到大量的实验现象，大多数学校不具备开展各类型构件破坏试验的条件，但可以通过图文、录像资料重现试验过程，增加学生的感性认识，将枯燥的内容变得生动起来，再结合老师讲解，就能较好地理解实验过程中所蕴含的力学知识。但对于大量的公式推导，在黑板上一步步演示推导过程，可以加强学生对公式的理解和记忆。总之，在教学过程中，合理的结合板书和多媒体，可以提高学生的学习积极性，提高教学效果。
通过在上述几个方面的努力，这几年的教学效果逐渐提高，在今后的教学中，还需要在创新教育教学方法，培养实践动手能力，增强概念设计意识等方面进行进一步探索，进一步提高教学水平和教学效果。
参考文献：
[1]沈蒲生，梁兴文.混凝土结构设计原理（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2012.
[2]关萍.《混凝土结构设计原理》课程建设[J].大连大学学报，2010，（5）：116-118.
中图分类号： S611 文献标识码： A
混凝土结构设计是一门科学，它必须符合力学原理，所以不同设计规范之间必然有其共同点。我国和美国有着不同的社会发展历史和背景，混凝土规范作为多年研究成果和经验积累的技术文件，自然又有着很多不同和差异。了解这些不同和差异，对促进我国混凝土结构设计方法的发展具有重要意义。本文就一些主要的方面进行讨论。
一、基本原则
基本原则是制定混凝士结构设计规范的出发点，是一个国家或地区技术政策的其体体现。无论是我国还是美国，安全、适用、耐久、经济和确保质量都是最基本的原则。当然，安全和经济是一对不可调和的矛盾．所谓既安全又经济，是与一个国家的经济发展水平相适应的，或者说是在一个国家经济发展水平上的对立和统一。
二、混凝土材料和耐久性
混凝土是混凝土结构的主要建筑材料，也是用量最多的材料。在混凝土结构设计中，不仅要关心其力学性能，其物理和化学性能也是非常重要的，特别是作为胶凝材料的水泥，近年世界各国突现的耐久性问题就向人们展示了这一点。我国和美国标准中，水泥品种的分类方法和类别有所不同，各种组分的含量要求也不同，但从功能上讲基本是一致的。不同的水泥品种主要是用于不同的场合，其中应用最多的是硅酸盐水泥（波特兰水泥）。
在耐久性方面，美国规范ACI 318-05比我国规范GB50010-2010详尽一些。美国规范将耐久性单列一章，但没有明确对混凝土结构所处环境的类别进行分类，而是直接规定了不同环境和情况对混凝土材料的规定。在耐久性设计中，根据环境类别的不同再确定需要采取的措施，根据等级的不同确定各种指标控制的严格程度。中国归案的环境类别划分比较笼统。
三、混凝土及钢筋的物理力学性能
在混凝土结构中，混凝土和钢筋的主要功能是承重。所以其物理和力学性能非常重要，这也是为什么人们起初重视其力学性能而忽视其耐久性能的缘故。对于混凝土抗压强度，我国采用立方体试件确定强度等级，采用棱柱体试件确定轴心抗压强度，用轴心抗压强度作为设计的力学指标。美国采用圆柱体试件确定混凝土的抗压强度，并作为设计的力学指标。对于抗拉强度，我国采用棱柱体试件进行轴心受拉试验或立方体试件进行劈拉试验确定混凝土的抗拉强度，用轴心抗拉强度作为混凝土设计的力学指标。美国不直接采用抗拉强度指标，在与混凝土受拉有关的计算中，采用抗折强度。
在混凝土结构设计中，我国规范规定了混凝土强度的标准值和设计值，美国规范只采用规定的值。在我国规范和美国规范中，同等级混凝土的弹性模量、剪变模量和泊松比取值相近。
我国常用的普通钢筋的牌号为HPB300、HRB335、HRB400和RRB 400．美国常用的普通钢筋的等级为40级(280MPa)，60级(420MPa)和75缎(520MPa)。关于钢筋屈服强度取值的方法，对于有屈服点的钢筋，我国标准按应力一应变关系曲线的屈服点确定，对于没有屈服点的钢筋，按应力一应变关系曲线上残余应变为0.2％对应的应力确定。美国标准有屈服点钢筋屈服强度的取值方法与我国相同，对于没有屈服点的钢筋，按应力一应变关系曲线上应变为0.35%时的应力确定。
四、设计基础与原理
设计基础是指混凝土结构设计采用的基本方法。从力学模式讲，我国和美国采用的都是极限状态设计法，包括承载能力极限状态（美国称强度极限状态）和正常使用极限状态。从概率方法的应用讲，我国规范采用的是基于可靠度的设计方法；美国规范ACI 318-02及ACl 318-05采用了ASCE7的荷载系数，而ASCE 7的荷载系数是经可靠度分析确定的，这意味着ACI 318-02及ACI 318-05也是基于可靠度的设计方法。在实用设计表达式上，我国规范和美国规范均是多系数形式。在作用方面，我国规范的表达式由作用标准值、作用分项系数和组合系数组成，用组合系数反映不同作用组合；ACI 318-015规范由规定的荷载值和荷载系数组成，不同荷载组合时的荷载系数不同。在抗力方面，我国规范采用材料强度设计值（标准值除以材料分项系数），美国规范采用规定的材料强度和强度折减系数（对整个抗力项。而不是材料强度）。
五、结构分析
结构分析是计算结构内力和变形的方法和过程。由于混凝土结构不同于力学计算中的理想结构，如由钢筋与混凝土两种材料组成，混凝土开裂后刚度降低，构件的塑性性能会使结构内力发生应力重分布等，不能直接采用经典的力学方法，而是根据混凝土结构的特点进行修改。我国规范和美国规范均规定混凝土结构可按线弹性方法、考虑内力重分布的分析方法和塑性分析方法。而对于不能按杆系分析的混凝土结构或构件，美国规范规定可按压杆-拉杆模型分析和计算，是国外混凝土结构设计方法的一个新发展。对于混凝土结构和构件的二阶效应，我国规范只考虑有侧移的情况，美国规范按无侧移和有侧移两种情况考虑。我国和美国规范规定可直接通过考虑结构几何非线性效应的分析方法计算，也可在一阶分析的基础上，考虑弯矩增大系数近似计算。在弯矩增大系数法中，我国规范的计算方法比较简便，美国规范的计算方法比较复杂，计算中与钢筋的面积有关。所以按美国规范计算偏心受压构件的配筋时，要先假定钢筋面积，再验算承载力。
六、受弯和受压构件承载力计算
混凝土结构受弯和受压构件承载力计算属于正截面计算的内容。从基本假定和计算方法上．我国规范和美国规范没有大的差别。以界限（或平衡）相对受压区高度为判别条件，我国规范的正截面破坏包括由受拉钢筋控制的受拉破坏和由受压混凝土控制的受压破坏两种形式。按构件最外层受拉钢筋净拉应变εt的大小，美国包括受拉控制截面、受压控制截面和过渡截面三种情况，三种情况的强度折减系数不同，过渡截面的强度折减系数随εt而变化。我国规范以界限配筋率作为最大配筋率，美国规范的最大配筋率要小于界限（或平衡）配筋率。
七、受剪和受冲切承载力计算
混凝土结构的受剪破坏与受冲切破坏具有相似的特征，受剪破坏可以看作是一维剪切问题，受冲切破坏可以看作是二维剪切间题。对于无腹筋的钢筋混凝土构件，美国规范考虑了纵向受拉钢筋的影响（美国的简化计算方法不考虑），我国规范不考虑。对于有腹筋的钢筋混凝土构件，我国规范和美国规范采用了混凝土受剪和腹筋受剪承载力之和的形式。对于无不平衡弯矩受冲切承载力的计算，我国规范的计算方法与美国规范的计算方法相近。我国和美国规范冲切面按与水平面45°夹角扩散。
混凝土结构是我国工程建设中应用最广泛的一种结构，在现代化建设中起着重要作用，随时了解美国设计规范中新的方法，对促进我国混凝土结构理论和设计水平尽快达到国际先进水平具有重要意义。
参考文献：
[1] GB 50011-2010混凝土结构设计规范
混凝土结构物产生裂缝是结构物的承载能力、耐久性、防水性等的各种性能下降的主要原因；其对策的重要性直接影响到结构物的耐用年数，以及能否达到设计要求的服役年限。按我国有关规范设计的工程，有相当数量的混凝土构件配筋量是由裂缝控制决定的，裂缝控制是制约工程质量和建设成本的一个重要因素。
混凝土裂缝产生的原因很多，基本上裂缝的发生与混凝土原材料、设计、施工的环境条件和施工工艺、结构的使用和维护等密切相关。结构设计是首位，不仅要保证设计的结构具有足够的强度和强度储备，而且针对不同的结构应采取相应的抗裂措施。
1、混凝土结构裂缝成因分析
为了有效解决混凝土施工过程中存在的裂缝问题，需要对其产生原因做细致分析，结合建筑工程施工实践看，导致混凝土裂缝的原因有很多，但归纳起来主要包括如下几个方面：
原材料的配置不合理，如混凝土配置时水泥所占的比例过大，导致混凝土中的水分较大，当水分蒸发后也会导致混凝土的收缩增大，如果骨料所使用的砂岩颗粒较小也会增大混凝土的收缩率，因而也更容易发生裂缝现象。
施工现场环境恶劣，施工现场的温度湿度也会对混凝土是否裂缝产生重要影响，建筑施工时会在混凝土内部发生水化放热现象，加之混凝土内外部的温差变化和建筑配件的互相限制，当混凝土的抗裂能力小于温差变化产生的温度应力时，在建筑表面甚至内部也会出现裂缝现象。
施工设计的不合理，如在安装混凝土楼板时，由于受到双向剪力的作用，在切角处常常会出现裂缝，对此也可以从力学角度加以计算分析。除了上述三个主要影响因素以外，混凝土裂缝问题还受到诸如建筑结构、施工工艺以及后续维护的影响，只有综合考虑并完善这些细节工作，才能有效改善混凝土施工实践工作，提升建筑工程质量。
2、结构设计时用的抗裂措施
2.1混凝土原材料的选择
要控制混凝土的开裂，需要从原材料的选择出发，原材料选择的正确与否，直接影响到混凝土的开裂。由于混凝土自身的特性，水灰比过大，水泥用量大，外掺剂保水性差，粗骨料少，用水量大，振捣不良，环境气温高，表面失水大（养护不良及吸水砖模）等都能导致塑性收缩表面开裂。
自20世纪初起，为了减小水化放热产生的影响，开始采用掺火山灰的办法，30年代又开发出低热水泥。利用加大粗骨料粒径、非常低的水泥用量、预冷拌合物原材料、限制浇筑层高和管道冷却等措施，进一步获得了降低水化温峰、抑制热裂缝的效果。因此从选择水化热低的水泥，控制水灰比，减少水泥用量和用水量，添加适当的外加剂等措施以控制混凝土的开裂。例如，超长的地下室结构外墙应选用补偿收缩混凝土，即在混凝土中掺入UEA、HEA等微膨胀剂，以混凝土的膨胀值减去混凝土的最终收缩值的差值不小于混凝土的极限拉伸即可控制裂缝。普通硅酸盐水泥外掺粉煤灰可有效控制早期和长期收缩开裂。
2.2提高结构自身承载力
在建筑工程设计过程中，有时候虽然梁板的挠度和承载力都在规范标准的限定范围之内，但是如果相比而言，挠度较大而承载力较小，这种偏差也会导致工程项目产生裂缝，对此可通过提高结构配筋率、加大梁截面或板厚加以解决。考虑混凝土的承载力会随着温度、湿度等带来的环境侵蚀而逐渐降低，因此对混凝土相关项目的设计必须考虑留有一定的安全余地，从而保障工程项目的安全、持久和耐用。此外，建筑地基的不均匀沉降，引发的受力不均也极易导致裂缝现象，对此应考虑加强基础的整体性能，如在拉梁两端设置相应的后浇带，通常的做法是在每30～45m设置一道后浇带并在45～60天以后进行浇筑。
2.3减小地基的不均匀沉降
因为建筑物地基的不均匀沉降而引起的结构裂缝的事例不多，位于采空区的建筑物易发生。此时需加强基础的整体性，以减小地基不均匀沉降对结构的影响，比如独立基础时设置拉梁，或采用筏板基础，或采用箱形基础。如果地基土本身软硬不均，除采取上述措施外，还可以采取局部换土或加大基础底面积的措施。柱下独立基础或桩承台，当设置拉梁时，由于各独立基础或桩承台之间的沉降差，会造成拉梁两端的开裂，而且在有些工程中开裂还非常严重。此时建议在拉梁两端各设一道后浇带，如果地质条件较好可设一道或不设。
2.4控制地下室墙体的裂缝并设置后浇带
为控制地下室墙体裂缝的发生，可在墙体顶部和腰部设两道暗梁，并适当增设暗柱，以起到模箍作用或适当增加墙体配筋。为防止墙体出现早期收缩裂缝，在墙体中可设置适当数量后浇带。随着社会的发展，超长建筑越来越多，而且很多因为建筑功能和美观不让设伸缩缝，这便需要结构专业采取措施来解决混凝土的收缩应力和温度应力引起的结构变形和裂缝。一般做法即是设置后浇带： 每隔30～45m设置一道，在45～60d后浇筑。超长建筑物、高层建筑的屋面板、不做保温的屋面板均会产生很大的温度应力，势必会形成温度裂缝。加厚板厚且受力钢筋双层双向配筋能有效的解决温度应力对裂缝的影响，但钢筋间距不宜过大，一般不大于150mm。或加厚板厚但受力钢筋不通长设置，在受力钢筋外侧设置双层双向Φ6@150的钢筋网片。
2.5必要厚度的保护层
混凝土结构中，钢筋与混凝同工作，足够的配筋是保证混凝土结构承载力的必要条件； 钢筋在混凝土中良好锚固是钢筋与混凝土能共同工作的保证。因此，钢筋需除去泥土、油污、锈蚀，使之与混凝土良好的结合，以保证混凝土对钢筋的握裹力。否则，钢筋锈蚀会逐渐导致混凝土出现顺钢筋的裂缝，裂缝发展会导致混凝土剥落开裂，这种裂缝不但破坏混凝土对钢筋的握裹力、破坏钢筋的锚固，还会加速钢筋的锈蚀。如此发展下去使结构的承载力下降，耐久性降低，甚至危及结构的安全。而混凝土结构设计规范也指出，当混凝土保护层厚度较大时，虽然裂缝宽度计算值也较大，但较大的混凝土保护层厚度对防止钢筋锈蚀是有利的。因此，要有必要厚度的保护层使钢筋与外界隔绝，避免此种情况的发生。
3、结语
混凝土裂缝问题直接关系到建设施工项目的美观和安全性能，需要重点加以关注。本文在较为详细分析混凝土结构裂缝原因的基础上，针对性的提出了相应的改进建议，旨在抛砖引玉，相互交流，有效促进相关工程实践工作的更好开展。
混凝土小型空心砌块是砌体结构的一种新型材料，它由通过工业化生产的水泥以及就地取材的砂，石料制作而成，是一种替代粘土类砌体墙材的最佳选择，混凝土小型空心砌块主块规格为390×190×190，其强度等级分为：MU5、MU7.5、MU10、MU15、MU20，MU7.5以上作为承重砌块采用。近年来，国内大力推广此类砌体结构，并进行了试验研究，《砌体结构设计规范》GB50003-2001引入了混凝土小型空心砌块灌孔砌体的计算指标，新的《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，扩大了混凝土小型空心砌块建筑在高度和层数方面的应用范围。混凝土小型空心砌块可以在多层建筑、中高层建筑及较大跨度住宅中得到的应用。
1混凝土小型空心砌块多层房屋的结构设计
多层砌块房屋一般采用刚性方案，抗震计算方法采用底部剪力法，可只选择从属面积较大或竖向应力较小的墙段进行截面的抗震承载力验算。
在小砌块中通过孔洞插入一根竖筋并浇筑混凝土形成芯柱，这是沿用国外小砌块建筑的作法，新的抗震规范规定了小砌块房屋的芯柱设置要求，构造作法。规范中还提出在外墙转角，内外墙交接处，楼梯间四角等部位，应允许采用钢筋混凝土构造柱替代部分芯柱，此种结构体系可称之为集中配筋构造柱小砌块建筑体系，其抗震性能，变形能力，延性均优于设计芯柱的小砌块建筑
因砌体砌块的竖缝高，砂浆不易饱满，墙体的受剪承载力低于粘土砖砌体，规范中圈梁的设置要求比砖砌体房屋要求高。混凝土小型空心砌块砌体抗剪强度较低，干缩值和线膨胀系数均比粘土砖大，干缩和温度变形将会对墙体产生一定的破坏力，砌体本身的材料缺陷和施工缺陷也会引起墙体裂缝，砌块砌体的墙体裂缝问题比砖砌块更为突出。设计施工时要根据常见裂缝的类型及成因采取相应的设计施工措施，以控制裂缝的产生和发展。
对砌体建筑，既要重视强度设计、抗震设计，也必须注重抗裂设计。
2中高层房屋――配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋的结构设计
混凝土小型空心砌块在多层房屋中的应用，是以芯柱、构造柱、圈梁作为主要约束体，当砌块向中高层发展时，应采用配筋混凝土小型空心砌块抗震墙体系。
当砌块墙体内配筋率小于0.07%时，可以认为是无筋砌块砌体，钢筋仅考虑构造和抗裂作用。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙体是在砌块墙内布设满足一定配筋率要求的竖向和水平向分布筋并按要求灌芯，形成砌体剪力墙（抗震墙），承受拉、压、弯、剪，尤其是增强了砌体抗弯抗剪能力。国外研究、工程实践和震害表明，配筋混凝土小型空心砌块抗震墙体，具有强度高、延性好、抗震性能好的优点，是预制装配整体式的混凝土剪力墙结构：，其受力性能和现浇混凝土剪力墙相似。在规范规定的房屋高度限值范围内，可以做到使建筑具有足够的强度和满足规范需要的变形能力，并能体现出该种体系的结构施工和经济优势，填补了砌体结构和混凝土剪力墙结构间的一个中高层空缺。可以推断配筋混凝土小型砌块抗震墙结构体系将是今后中高层住宅的首选结构体系。
根据规范，配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋适用的最大高度7度区是45m，最大高宽比限值是4，高度≤24m时，抗震等级是三级，高度>24m时，抗震等级是二级。配筋混凝土小型空心砌块抗震墙承载力计算时，底部加强部位截面的组合剪力设计值应根据抗震等级的不同乘以调整系数（二、三级分别为1.4和1.2）。
配筋混凝土小型空心砌块抗震墙房屋的构造措施见GB50011-2001附录F，施工控制等级，设计时宜选用B级砌体强度指标，而在施工时宜采用A级的施工质量控制等级。
混凝土小型空心砌块中高层房屋的结构式除上述配筋砌块抗震墙外，还有其他一些形式：在墙端设柱楼盖处设圈梁，并增设墙中柱和配筋带，这种由砌块砌体及嵌于其中的钢筋约束梁和约束柱组合而成的整体结构，称为钢筋混凝土弱框架约束砌体结构。若将构造柱及梁所形成的弱框架上升到有足够刚度的框架体系，将竖向荷载全部由框架承担，由山墙分户墙及不会拆除的墙作为抗震墙来抵抗水平剪力，这种结构称之为框架――砌块墙组合结构。在承受砌块墙中适当设置少量钢筋混凝土抗震墙可形成钢筋混凝土抗震墙――砌块墙组合结构。这些结构型式有的地区正在研究试用。
3SP板、配筋砌块住宅建筑（板块建筑）
