结构工程中混凝土结构的优化设计

结构工程中混凝土结构的优化设计

王杜娟

摘要:随着时代的变迁,我国的经济水平取得了很大的提高,我国的建筑行业发展的很是迅速,建筑数量越来越多,而在建筑构造中最不可缺少的就是建筑设计理念的支持,其中混凝土框架结构是当今应用最为广泛的结构形式。混凝土结构顾名思义就是由和混凝土这两种不同性质的材料组成的,在实际的应用中会遇到很多问题,本文针对混凝土设计的应用性和基础性理论进行了详细的研究探讨。

关键词:结构工程;混凝土结构;设计研讨

引言

现代化进程的不断加快,导致我国的建筑行业发展越加迅猛,而随着时代变迁,建筑设计理念也在不断的创新中,其中混凝土框架结构应用的更加的广泛。该框架结构可以扩大建筑的空间,可以适合不同工艺的要求。但是在框架的设计中却仍存在很多的问题,需要解决。要保证混凝土结构的质量和使用功能，要在模板工程的验收中做到质量管理体系中要求的“三检”制度,即自检、互检和交接检，这是施工单位的内部验收。然后是监理单位对施工单位的检查和验收。无论是施工单位的内部检查验收还是监理单位对施工单位的检查和验收都要按照模板工程的检查验收标准来检验，但检查达到标准是每个检查人员要在检查验收及隐蔽工程记录中签字。以便形成此工程的技术档案，作为此工程的原始资料进行存档。

1混凝土框架结构设计方法概述

混凝土框架结构在19世纪末就已经出现,并且随着时代变迁,生产实践经验的累积和科学技术的进步,该框架结构设计方法也在不断的进行完善和发展。混凝土框架结构主要经过了容许应力设计方法和破损阶段设计方法和极限状态设计方法三种,其中容许应力设计方法中主要是以弹性设计作为基础的,要求荷载作用下的构建截面应力小于容许应力,容许应力方法主要考虑的是材料的弹性,但是缺乏一定的准确性,没有实际依据。破损阶段法则主要是以塑形设计作为基础的,较于前一个方法要更加的具有依据,但是在实际应用中还是存在着缺点的。极限状态则是破损阶段的发展,该阶段详细的规定了框架结构的极限状态,提高了安全系数,让构件具有了比较一致的安全度。而要想变得更加的完善和科学,就必须让框架结构的极限承载力有准确的评估,这样才能更加的安全。

2混凝土框架结构设计时正确选取结构参数

2.1地震力振型组合数

如果建筑的层数较高的化,那么在不考虑扭转的情况下,振型的数应当是不可以小于3的;而如果振型的数是多于3的化,那么就最好是取3的倍数,但是不能够多于建筑的层数的;当房屋的建筑层数没有大于2的化,振型的数则是可以选择层数的，而如果是不规则的建筑，就应当要考虑耦联的,可以说不同层数的建筑振型数是不一样的,同时还要结合实际情况去考虑是否要耦联。

2.2结构周期折减系数

混凝土框架结构中是需要填充墙的,而填充墙的存在导致了该结构的实际刚度比经过计算出来的刚度要大,而计算出的周期则是要比实际的周期要大。因此,计算出的地震作用效应是比较小的,导致结构缺乏安全性,因此需要对结构的计算周期进行适当的折减,而折减的数量则是需要经过详细的计算,如果折减的数量过大也会导致建筑的建造缺乏一定的安全性。

2.3混凝土结构的优点

混凝土结构之所以在各种土木建筑工程中有极其广泛的使用，因为其还具有以下几个方面的优点:(1)取材容易:混凝土和两种材料所涉及的资源丰富而且医德,混凝土所用的砂石一般可就地取材,还可利工业材料(如矿渣粉煤等),制成人造骨料,用于混凝土中,且价格比较便宜。(2)耐火、耐久性好:被混凝土包裹着不易锈蚀,维修费用少由于混凝土是不良导热体,火灾时,混凝土起隔热作用,使不致很快达到软化温度而导致结构的整体破坏,同时混凝土具有较好的整体性和较大的刚性，能满足绝大部分工程结构的基本使用要求,此外还具有放射线防爆炸等防护性能,可满足一些特殊工程的需要。(3)可模性、整体性好:由于新拌和而来结硬的混凝土是可塑的,根据需要，可按照不同模板尺寸和式样浇筑成设计所要求得形式。混凝土结硬后,其整体性及刚度好。(4)保养费省:混凝土结构较少需要维修,不像钢结构和木结构那样需要经常维修。

3框架结构构造配筋

虽然我国地大物博,但是人均占有地却很少,我国的建筑物占有的面积也是受到限制的,同时对于建筑物使用功能的要求等因素,都导致了在设计框架结构的时候,需要在梁端设计挑梁。框架中梁的荷载力跟外挑梁的荷载力数值是有着一些差异的,因此实际需要的框架梁跟外挑梁的尺寸有着不同的，设计人员设计的时候如果忽视了这一点,直接就进行设计,而施工人员根据错误的设计进行施工,会出现差错,而这些差错却只有在进行实际施工中才能暴露出来,那个时候在进行处理早已经晚了。很多的都已经截断成型,导致施工进度受到影响,让建筑企业造成了很多的经济损失。

4多层框架结构的设计要求

4.1强柱弱梁节点设计

地震灾害严重的威胁到人们的生活质量和生命安全,而为人们提供了良好生活环境的建筑物在建造的时候需要充分的考虑到地震的影响。我国的建筑物建造的时候最为常见的是利用混凝土的框架结构模式,为了让该框架结构即使是遇到地震,也能够依然屹立不倒,框架结构中的梁端可以形成塑性铰,在设计的时候最好是采用强柱弱梁设计方式。强柱弱梁设计可以有效的防止建筑物出现压溃的现象，在遇到较大地震的情形下,也能够为人们提供安全的居住环境。在设计的时候要将柱的截面尺寸尽量的设计大些,最理想的状态就是柱的线刚度以及梁的线刚度比值大于1的情况。

4.2强剪弱弯剪力墙设计

此设计有效的让建筑的构件延性得到保证,防止建筑的脆性出现破坏的重要措施。在进行设计的时候,连梁的刚度是需要注意的问题,一定要在设计时将刚度进行合理的折减。之所以如此,是由于剪力墙有着很大的刚度,尤其是在水平力的作用下,剪力墙的连梁会发生着一定的变化,该变化容易让连梁出现脆性破坏的现象,为了不让这种现象发生,就需要将连梁的刚度进行折减,进而去确保连梁可以形成合适的塑性铰,可以满足强剪弱弯的要求。

5结束语

随着我国现代化水平进程的加快,我国的建筑行业快速的发展起来,建筑理念也在不断的进行创新,建筑结构的体系逐渐多样化。其中多层混凝土框架结构应用的更为的广泛，拥有着很光明的前景,但是在实际应用中还是存在着一定的问题的,设计人员在设计的时候要严格地按照规范进行,不断地创新理念。

参考文献

[1]林海.混凝土建筑结构施工短暂状况设计[J].中国房地产业,2012(11):365.

[2]郭成华.建筑结构工程混凝土结构加固设计常用方法探讨[J].四川水泥,2018(4).

[3]蔺伯华,杨广林.混凝土结构工程:中国铁道出版社.