王燕科

【摘要】在本文中，笔者基于实际和个人工作心得，就混凝土结构设计的常见问题进行了总结，同时也提出了相应的防控方法设计，希望通过本文，可以为今后混凝土结构设计伴随的常见问题提供理论参考。

【关键词】混凝土；结构设计；问题

目前，就我国混凝土而言，其相关结构设计标准已经确定，但是受到实际施工环境的影响，还是会存在一些不足和空白，为了设计、施工人员能够更好地实施相关的标准，保证工程安全、合理、所用技术较为先进、工程质量符合标准，笔者从实际出发，就混凝土的结构设计伴随的问题以及对策进行了总结，希望能对相关研究有所帮助。

1、结构设计过程中混凝土伴随的裂纹问题及相应防控方案

1.1混凝土裂纹分析

裂纹是固体材料中常见的瑕疵。很多专家通过多年的试验分析得出，混凝土在无负荷的状态下，也是会出现一些细微的裂纹，具体来说，主要有三种：粘结裂纹、水泥浆裂纹、骨料裂纹。从断裂损伤力学的角度分析，断裂损伤的广义概念是，在外力作用下，使材料的表面发生微小的变化，然后基于微小的变化继续孕育发展，进而生成较大的缺陷，最终材料出现大的缺损。同样，混凝土的受损过程也是细微裂纹的发展最终造成的。有关实验证明，裂纹的发展是混凝土破损的表现，但是，裂纹是混凝土本身就有的物理特征，故而也有它存在的必然。

1.2控制混凝土裂纹的相关防控方法设计

就防控混凝土裂纹方法的设计而言，主要以预防为主，下文中将从传统力学、断裂力学的角度来提出预防混凝土裂纹的方法。

基于传统力学的角度来看。如果事先给混凝土梁添加了相应的预压应力，将混凝土梁的梁体下端产生的拉应力被部分或是全部抵消，这样就可以预防裂纹的产生或是推迟裂纹产生的时间，混凝土梁得以全截面承受负荷，如此，也就相应提升了混凝土的抗拉性，能够让高强材料应用的更充分。

基于断裂力学的角度来看。混凝土的结构内部，本来就存在着一些小的缺损，这些缺损在外界负荷的影响下，不断孕育，最终形成裂纹。预防裂纹的方法是事先在混凝土梁的两头增设一对轴向的压力，这一作用力相当于施加在混凝土梁内部的裂纹上了，这样裂纹就不会扩展，直到混凝土梁的外力负荷时内部的强度达到混凝土的断裂韧性值时，裂纹才会发展。所以，从断裂力学上讲，是先给混凝土梁的施加压力，减少了外力导致的裂纹端部的应力强度，进而，也就相应预防或是推迟了裂纹的出现。

2、梁支座的结构的相关分析以及实现设计可靠性的措施

关于梁支座的结构形式，假设剪力墙、框架梁垂直相交，并且剪力墙对梁的约束力不大，梁支座以铰接为主。

对于某一结构来讲，核算结果是设计的前提和依据。在设计时，选择科学的核算假设和简图，是得到精准核算结果的前提。然而，在设计结构的过程中，很多情况将框架梁支座看成固定的，这种假设情况不是每次都对，比如说，剪力墙和框架梁垂直相交同时剪力墙对梁的约束力很小的时候，这一假设很难成立，这时候要将梁支座调成铰接支座，要不然，核算出来的数据和实际有着很大的出入，在设计结构的实际过程中，要慎重考虑框架梁的支座形式，在具体操作中，要综合考虑剪力墙和框架梁的位置、方向、刚度，来综合核算剪力墙对框架梁的约束力，只有这样，支座形式才能更符合实践。

如何提高混凝土结构设计的可靠性？如果使用的材料，强度级别相同，势必会增加材料的总使用数量，成本也会随之上升，而要想降低成本，就要考虑用强度高的材料取代强度低的材料。

3、混凝土结构设计过程中伴随的其他问题

3.1结构设计过程中伴随的抗震问题

在混凝土的两类结构之间分配地震作用力的时候，要综合考虑这两类结构在不同的时间段抗推强度相对值的变化情况。在钢一混凝土结构中，主要使用钢一混凝土剪力墙系统，其中的钢筋混凝土剪力墙，是最主要的承受力结构，钢框架承担的垂直负荷相对较大，而水平作用力相对很小。有关工程实践验证结果表明，当地震作用力发生在水平方向时，钢框架的抗推強度要小于剪力墙，钢框架承受的水平作用力，楼顶数层承受总剪力的百分之十八左右，楼体中下部分占到百分之十二左右，还有些工程，中下部的水平剪力只占据百分之五，当地震水平作用持续存在的时候，结构进入弹性阶段，墙体裂缝产生，剪力墙的抗推强度降低了很多，强度降低会增加钢框架的剪力，弹性极限变形角度大于四百分之一，这一数值远大于混凝土的墙体弹性极限变形角（三千分之一）。尽管这时的地震水平作用力还达不到塑性阶段，但是钢框架仍然很有可能承受着较大的地震水平作用力和倾覆力。所以，为了达到结构有裂缝但是不倒的标准，要调整钢框架承受的水平作用力，根据抗震需求，钢框架—混凝土框架承受的地震作用力要高于总作用力的四分之一，或是框架部分地震承受力最大值的1.8倍这二者的较小数值，这样才能提升钢框架的承受能力，进而也相应的提升混凝土剪力墙的延性。

3.2在进行结构设计的时候需要确定合理地层间位移限值

关于混凝土的规程，我国正处于改编阶段，在高层建筑中，到目前为止，还没有明确的关于钢一混凝土结构的标准。然而，对于一些使用钢筋混凝土结构为主要承受力构造的高层建筑，却已经提出了关于侧移限值的要求，这一数值的要求和高度相同的钢筋混凝土高层建筑系统的要求基本等同，这一系统的重要内容就是确定较为合理地层间位移、顶点位移的数值。

“高钢规程”关于钢一混凝土结构并没有列出明确的要求，但是，这一规程要求混凝土剪力墙的钢结构要符合相关的规定，现行的混凝土高钢规程要求的层间位移值，一般的钢一混凝土结构往往不符合这一数值，对于正在改编的混凝土高规第二稿，明确了钢一混凝土设计的相关要求：钢一混凝土的层间位移值，必须和相同高度的钢筋混凝土高层的体系的要求一致，另外，正在改编的混凝土高规第二稿，适当放松了层间位移值的具体要求，认为只要不超出适当的区间值就行。

结语：

综上所述，混凝土结构设计伴随很多常见问题，因而在设计过程中，应该结合实际和相关设计规范，做好相应的防控措施，从而保证混凝土结构的施工质量。

参考文献：

[1]陈晓卫，陈永.混凝土房屋建筑施工期结构性能的研究分析[J].科技信息，2014，（05）.

[2]杨军科，王小军.有关高层建筑结构设计问题及对策的探讨[J].山西建筑，2014，（02）.