关键词：钢骨混凝土柱钢骨截面形式钢骨含钢率
前言
所谓超限高层建筑工程是指超出国家现行规范、规程所规定的适用高度和适用结构类型、体型特别不规则以及有关规范、规程规定应进行抗震专项审查的高层建筑工程。中广大厦是集办公，住宅,商场,餐饮,娱乐为一体的大型高层综合性建筑。包括三栋高层塔楼(A,B,C栋).裙房五层,地下二层。地下一、二层为设备用房，汽车库，地下二层战时为六级人防。地上一~五层为商场。A、B栋塔楼为6~26层蝶形平面的高层住宅，房屋高度89.1米，包括局部突出在内，建筑总高度106.1米。C栋塔楼为6~28层大空间办公室，房屋高度99.6米。包括局部突出在内，建筑总高度118.800米。五层商场总面积为26745平方米，总建筑面积100010平方米。
因房屋总长度远超过钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距55米的限值，为此设二道抗震缝将房屋分为三段，形成三个结构单元。即A、B栋高层为大底盘、双塔楼；C栋为独立带裙房的框架剪力墙结构高层建筑；其余为框架结构。建筑抗震设防类别均为乙类，场地类别为Ⅱ类。基础采用钢筋混凝土平板式筏形基础，底板厚度1600mm（住宅部分）、1800mm（办公部分），持力层为强风化砂岩，地基承载力标准值400Kpa，压缩模量Es=12~17Mpa.。本建筑的结构安全等级为一级，设计基准期为50年。本文以A、B栋为论及对象。
1、结构布置特点
A、B栋高层为满足上部住宅建筑的舒适性、规则性要求（即住宅室内无柱角）及下部五层商场大空间的使用要求，采用五层大底盘双塔楼框支剪力墙结构，在五~六层中间利用设备层做转换层，采用梁式转换，转换层设置标高为23米。高宽比为3.22，长宽比为4.13，转换层上下剪切刚度比值γ=1.395。
1、房屋高度超限
A、B栋高层房屋高度为89.1米，超过了《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》（JGJ3-91）中规定的框支剪力墙结构8度区适用高度80米的限值。
2、采用双塔楼联体结构，质量、刚度分布不均匀，竖向不规则。
3、高位转换：
在五~六层之间利用设备层做转换层，标高23米。超过8度区转换层宜控制在3层以下的限制。
4、由于住宅建筑平面的要求，局部存在二次转换。
5、由于商场使用功能的限制，A、B栋塔楼的落地剪力墙数量偏少，且大都布置在商场后部，主体结构与大底盘中心的偏心矩与底盘尺寸之比大于0.2。
6、6~26层住宅部分在剪力墙局部开设角窗。
2、构造措施
经我院多次分析论证，认为其主要不利因素为：框支剪力墙结构在转换层以下，支撑框架与落地剪力墙并存，形成了“支撑框架—剪力墙“体系。此中，支撑框架是一个薄弱环节。这种结构体系，在高位转换时，由于在转换层附近的刚度、内力和传力途径发生突变，易形成薄弱层，对抗震不利。同时，支撑框架柱要直接承担上部传来的重力荷载，直接承担其上剪力墙由于倾覆力矩产生的轴力，要直接承担不可能依靠楼板全部间接传力给落地剪力墙而有一部分直接传来的地震水平剪力。这样使得转换层以下支撑框架柱的内力远大于计算分析结果。对此采取以下措施：
1、在塔楼范围内五层以下框支部分采用钢骨混凝土柱，钢筋混凝土梁混合结构（钢骨混凝土柱共48个）。作为解决高位转换和高度超限的一项重要措施。
2、A、B栋塔楼的裙楼楼屋面板，在塔楼高振型的影响下，承受较大反复作用下的纵向拉压力及横向剪力，受力十分复杂。同时，由于建筑使用功能的要求，在裙楼中部开设大洞以便设置电梯，对楼板削弱较大。针对这一不利因素，在设计中采用了加强开大洞处楼板四周梁的断面及配筋，加大楼板厚度，增设斜筋的措施。
3、由于上部住宅为蝶形平面，在转换层个别部位出现了二次转换梁。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）第10.2.10条的规定：转换层上部的竖向抗侧力构件（墙、柱）宜直接落在转换层的主结构上。当结构竖向布置复杂，框支主梁承托剪力墙并承托转换次梁及其上剪力墙时，应进行应力分析，按应力校核配筋，并加强配筋构造措施。B级高度框支剪力墙高层建筑的结构转换层，不宜采用框支主、次梁方案。针对这一不利因素，我们采取了加强框支主梁的配筋构造措施，并在框支主梁的下部配筋区设置钢梁的措施。
4、在住宅部分开设角窗，削弱了剪力墙结构体系的整体性，对其抗震性能带来了不利影响，改变了剪力墙与框支梁之间的传力方式。针对这一不利因素，我们决定从受力计算和构造措施两方面予以加强处理。
3、计算结果分析
3.1、总体计算结果
1、计算软件：
采用中国建筑科学研究院的PKPM系列中的TAT（多层及高层建筑结构三维分析与设计软件），SATWE（多、高层建筑结构空间有限元分析与设计软件）两种不同程序分别进行对比计算，其总体计算结果接近。下面列出TAT、SATWE的计算结果。地震影响系数采用《建筑抗震设计规范》GBJ11-89中的数值：多遇地震0.16，罕遇地震0.9，阻尼比取0.05
2、设计参数：
地震烈度8度；场地土类别Ⅱ类；抗震等级框架、剪力墙均为一级；楼层自由度数：每个塔楼每层3个自由度（两个平动，一个扭转）；地震作用按侧刚分析模型考虑扭转耦连，用18个振型计算，固定端取在±0.000处。
3、结构基本周期：
SATWE结果：T1=1.3611T2=1.3455T3=1.2611
T4=1.1075T5=1.0510T6=1.0458
（仅列出前六个振型）
TAT结果：T1=1.5046T2=1.4899T3=1.3669
T4=1.2368T5=1.1506T6=1.0749
(仅列出前六个振型)
4、地震作用下的底层水平地震剪力系数：
SATWE结果：Qox/G=4.44%Qoy/G=4.35%
TAT结果：Qox/G=4.08%Qoy/G=4.08%
5、地震作用下按弹性方法计算的最大层间位移与层高比值：
SATWE结果：Ux/h=1/2262Uy/h=1/2187
TAT结果：Ux/h=1/1573Uy/h=1/1583
6、地震作用下按弹性方法计算的最大顶点位移与总高比值：
SATWE结果：Ux/H=1/3021Ux/H=1/2649
TAT结果：Ux/H=1/2428Ux/H=1/2373
7、结构振型曲线及时程分析的部分图形
3.2、计算结果分析
根据以上计算结果来看，两种计算结果接近。下面以SATWE程序为主进行分析：
1、自振周期在合理范围之内，结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.9，满足规范要求。
2、振型曲线光滑符合规律。
3、底层剪重比>3.2%,满足规范要求。
4、最大层间位移和顶点位移<1/1000，满足规范要求。从最大楼层位移曲线可以看出，五层以下较缓，而转换层以上较陡，说明底盘刚度比塔楼刚度小。
5、分析表明，时程分析的最大位移均不超过反应谱法计算的位移值，y向楼层剪力，X、Y向楼层弯矩均不超过反应谱法计算的楼层剪力及楼层弯矩，仅X向楼层剪力TAF-2波大于反应谱法，但三个波的平均值仍小于反映谱法楼层剪力。动力时程分析复核结果表明，不需要调整个楼层构件的内力和断面配筋。
3.3、局部计算及构造处理
1、框支梁：采用SATWE程序中的框支剪力墙有限元分析程序进行计算，并进行应力分析。同时，加强框支梁的配筋构造措施，为避免框支梁钢筋过密，在框支主梁的下部配筋区加设一根580mm高的钢梁。
2、角窗：整体计算时，角窗上部墙体按双悬臂梁进行计算。配筋设计时同时满足剪力墙连梁的要求。同时，加强角窗周围的暗柱及连梁的配筋，边墙剪力墙加墙垛，角窗部分楼板加斜筋。
3、钢骨柱的计算：首先，确定钢骨的截面形式，预定钢骨柱的钢骨含钢率，带入SATWE程序中进行整体计算，并根据计算结果调整含钢率。有关钢骨柱的构造及具体做法见下面的详细介绍。
4、钢骨混凝土结构设计前的准备工作
采用钢骨混凝土是解决超限问题的重大技术措施，也是本次设计的重要组成部分，在我省也是首次采用。在本次设计中，钢骨柱采用的是实腹式十字型钢，钢骨梁采用的是工字型钢。在钢骨混凝土结构设计中需要注意的几个问题如下：
4.1、钢骨的含钢率：
关于钢骨混凝土构件的最小和最大含钢率，目前没有统一的认识，但当钢骨含钢率小于2%时，可以采用钢筋混凝土构件，而没有必要采用钢骨混凝土构件。当钢骨含钢率太大时，钢骨与混凝土不能有效地共同工作，混凝土的作用不能完全发挥，且混凝土浇注施工有困难。因此，在冶金部行业标准《钢骨混凝土结构设计规程》YB9082-97中将钢骨含钢率定为2%~15%。一般说来，较为合理的含钢率为5%~8%。另在建设部行业标准《型钢混凝土组合结构技术规程》JGJ138-2001中定为4%~10%。在中广大厦钢骨混凝土柱的设计中，考虑到建设单位尽量节约钢材，节省资金的要求，经专家委员会认可，钢骨柱的含钢率确定为3.5%。
4.2、钢骨的宽厚比：
钢板的厚度不宜小于6mm，一般为翼缘板20mm以上，腹板16mm以上，但当钢板厚度大于36mm时，钢材的厚度方向的断面收缩率应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB5313中的Z15级的规定。这是因为厚度较大的钢板在轧制过程中存在各向异性，由于在焊缝附近常形成约束，焊接时容易引起层状撕裂，焊接质量不易保证。钢骨的宽厚比应满足规范的要求。
4.3、钢骨的混凝土保护层厚度：
根据规范规定，对钢骨柱，混凝土最小保护层厚度不宜小于120mm，对钢骨梁则不宜小于100mm。
4.4、要重视钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁在构造连接上的配合协调问题。
5、钢骨的制作与构造措施
5.1、钢骨的制作
钢骨的制作必须采用机械加工，并宜由钢结构制作厂家承担。型钢的切割、焊接、运输、吊装、探伤检验应符合现行国家标准《钢结构工程施工及验收规范》GB50205、《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81、《钢结构工程质量检验评定标准》GB50221的规定，钢材、焊接材料、螺栓等应有质量证明书，质量应符合国家有关规范的规定。焊接前应将构件焊接面除油、除锈，焊工应持证上岗。施工中应确保施工现场型钢柱拼接和梁柱节点连接的焊接质量，型钢钢板的制孔，应采用工厂车床制孔，严禁现场用氧气切割开孔，在钢骨制作完成后，建设单位不可随意变更，以免引起孔位改变造成施工困难。
5.2、钢骨混凝土中设置抗剪拴钉的要求
钢骨混凝土与钢筋混凝土结构的显著区别之一是型钢与混凝土的粘结力远远小于钢筋与混凝土的粘结力。根据国内外的试验，大约只相当于光面钢筋粘结力的45%。因此，在钢筋混凝土结构中认为钢筋与混凝土是共同工作的，直至构件破坏。而在钢骨混凝土中，由于粘结滑移的存在，将影响到构件的破坏形态、计算假定、构件承载能力及刚度、裂缝。通常可用两种方法解决，一是在构件上另设剪切连接件(栓钉)，并按照计算确定其数量，即滑移面上的剪力全由剪切连接件承担，称为完全剪力连接。这样可以认为型钢与混凝土完全共同工作。另一种方法是在计算中考虑粘结滑移对承载力的影响，同时在型钢的一定部位：如（1）柱脚及柱脚向上一层范围内；（2）与框架梁连接的牛腿的上、下翼缘处；（3）结构过渡层范围内的钢骨翼缘处加设抗剪栓钉作为构造要求。构件中设置的栓钉应符合国家现行标准《园柱头焊钉》GB10433的规定，栓钉直径一般为Ø19,长度不宜小于4倍栓钉直径，间距不宜小于6倍栓钉直径，且不宜大于200mm。并采用特制的设钉枪进行焊接，焊接质量应满足规范要求。
5.3、钢骨的拼接
钢骨柱的长度应根据钢材的生产和运输长度限制及建筑物层高综合考虑，一般每三层为一根，其工地拼接接头宜设于框架梁顶面以上1~3m处。钢骨柱的工地拼接一般有三种形式：（1）全焊接连接；（2）全螺栓连接；（3）栓、焊混合连接。设计施工中多采用第三种形式，即钢骨柱翼缘采用全溶透的剖口对接焊缝连接，腹板采用摩擦型高强度螺栓连接。中广大厦设计中的钢骨工地拼接采用第三种形式。
5.4、钢骨柱的柱脚构造
1、钢骨柱的柱脚分为埋入式和非埋入式两种，在抗震区宜采用埋入式柱脚，柱脚钢骨的混凝土最小保护层厚度为：中间柱：不得小于180mm，边柱和角柱：不得小于250mm。
2、钢骨柱埋入式柱脚的埋入深度不应小于3倍型钢柱截面高度，在注脚部位和柱脚向上一层的范围内，钢骨柱翼缘外侧设置栓钉，栓钉直径不小于Ø19，间距不大于200mm,且栓钉至翼缘板边缘的距离大于50mm。
3、在中广大厦的钢骨设计中，由于建筑物嵌固端取在±0.000米处，为保证地下一层汽车库的使用功能，经多次反复研究、讨论，最终确定了底层框架梁水平、垂直加腋，钢骨伸入框架柱内长度为1.5m，下部与钢筋混凝土柱柱心钢筋焊接。在施工过程中，施工单位提出，钢骨注脚放在半层柱上施工有困难，施工质量无法保证。后经施工单位、设计单位、制作单位及建设单位多次研究，决定在钢骨柱柱脚底部另设格构式支架，将支架一延伸至地下一层底板（支架必须保证拉力传递），比上述方法容易施工，加快了施工进度。经实践证明在今后的设计中若遇到同类问题，宜将钢骨直接伸入地下一层，这样即满足了埋入式柱脚的埋深问题，又取消了底层梁加腋的施工工序、支架的制作安装工序，节省了时间，施工质量较易保证。
5.5、钢骨柱的节点构造
框架梁、柱节点核心区是结构受力的关键部位，设计时应保证传力明确，安全可靠，施工方便，节点核心区不允许有过大的变形。
在钢骨混凝土结构中，梁、柱节点包括以下几种形式：（1）钢骨混凝土梁—钢骨混凝土柱的连接；（2）钢梁—钢骨混凝土柱的连接；（3）钢筋混凝土梁—钢骨混凝土柱的连接。在中广大厦设计中我们遇到的是第三种情况。
规范规定，节点区钢骨部分的连接构造应与钢结构的节点连接相一致，在柱钢骨的钢牛腿翼缘水平位置处应设置加劲肋，其构造应便于混凝土浇灌，并保证混凝土密实。柱中钢骨和主筋的布置应为梁中主筋贯穿留出通道，梁中主筋不应穿过钢骨翼缘，也不得与柱中钢骨直接焊接，钢骨腹板部分设置钢筋贯穿孔时，截面缺损率不宜超过腹板面积的25%。
根据规范要求，在中广大厦钢骨设计中，我们采用的方法是：在钢筋混凝土梁与钢骨柱连接的梁端，设置一段工字型钢梁（牛腿），钢梁的高度由钢筋混凝土梁高决定，一般为钢筋混凝土梁高的0.7倍以上，钢筋混凝土梁内钢筋的一部分与钢牛腿焊接或搭接，钢牛腿的长度应满足梁内钢筋内力传递要求。因钢骨柱主筋穿过钢牛腿翼缘，钢牛腿强度有所削弱，因此梁内钢筋焊接或搭接长度应从牛腿根部起算。在实际施工中，由于钢牛腿长度较长，运输有困难，钢牛腿的长度均取满足梁内主筋焊接长度要求。在钢牛腿的上、下翼缘上设置栓钉，栓钉的直径为Ø19，间距200mm，从框架梁梁端至钢梁（牛腿）端部以外2倍梁高范围内为框架梁端箍筋加密区，梁内主筋保证有不少于1/3主筋面积穿过钢骨连续配置。
为方便钢骨的工厂化制作，钢骨混凝土结构与普通钢筋混凝土结构设计中不同且难度最大的是：
（1）需确定钢骨柱中每根钢筋的准确位置；
（2）根据钢骨这种型钢翼缘的宽度确定框架梁的宽度；
（3）确定框架梁中每根钢筋的位置；
（4）根据柱梁钢筋的位置确定钢骨穿孔的位置；
（5）钢骨中穿钢筋的孔径由钢筋直径确定，一般比钢筋直径大4~6mm；
（6）,钢骨中纵横两方向穿钢筋孔的位置至少应错开一个孔径。
5.6、钢骨的柱顶构造
根据规范规定，但结构下部采用钢骨混凝土柱、上部采用钢筋混凝土柱时，其间应设置过渡层。在本次设计中，过渡层设置在转换层中，柱顶加设一块25厚柱顶锚固板。但在实际施工过程中，转换大梁配筋较多，柱顶锚固板直接影响转换大梁钢筋的锚固，经多方研究，取消了柱顶锚固板，为转换大梁的顺利施工创造了条件。
6、经济比较
未采用钢骨混凝土柱前，框支柱截面尺寸为1300X1300mm,上部住宅为6~25层。采用钢骨混凝土柱后，框支柱截面尺寸为1100X1100mm,上部住宅为6~26层，框支柱截面面积减少了30%左右，住宅面积增加了1860平方米。
在整个建筑中，共使用型钢650吨，型钢的材料、制作、安装综合预算价约为6500元/吨，减去缩小柱截面及减少钢筋面积的费用后，增加费用257.63万元，柱截面缩小后商场部分增加使用面积115.2平方米，按20000元/平方米计算，增加收益230.4万元。增加住宅面积增加收益372万元（1860平方米，按2000元/平方米计算），变更后增加净收益352.77万元。
由此可以看出，采用钢骨混凝土结构既可满足设计要求，又能为建设单位增加经济效益，为在高层建筑设计中解决超限问题提供了可靠途经。是一种值得推广的良好的结构体系。
根据建筑物投入使用中的需求进行设计，这种理念称为概念设计。先对场地进行考察，得出一个宏观的设计方案，再将方案中的各结构进行探讨，得出优化方案，这种设计方法具有科学合理、节省时间的优点，在现代建筑中得到了广泛使用。高层建筑结构特殊，对抗震性能的要求高于其他建筑，概念设计通过对设计结构中的承载力进行分析计算，对不符合规范的主要承重部位进行加固。混凝土结构在高强度的压力作用下很容易出现裂缝，内部钢筋材料也会出现弯曲情况，促成这种质量问题的因素一方面是材料选取不合理，更重要的是设计方案不够科学，高层结构概念设计中容易出现的问题主要分为以下几方面：
1.1结构不合理、性能缺少验证。在高层建筑设计中同时要考虑多种因素，保证结构承载力的前提下尽量减少造价成本，需要将建筑结构从总体至细节进行优化。优化工作多数是将设计图纸中的一些参数进行计算分析，适当的加固墙体厚度，常出现缺少对地基承载力的实际考察情况。高层建筑的抗震能力规定在中等强度地震时建筑物不会产生高危裂缝，并可通过修补达到预期效果，在发生高强度的地震时建筑物保证结构不出现坍塌。地震发生的几率很小，一旦发生具有极大的毁灭性，高层建筑抗震性能只停留在设计层面，从数据上分析已经达到了国家要求，但各施工地点基层土壤矿物质组成存在差异，松软程度也就不同，缺少验证，真正发生危险时其稳定性很难保证。
1.2结构设计缺少创新。高层建筑结构复杂，设计过程中受多种因素限制，为同时满足多种需求，工程设计师都施行保守方案，缺少创新精神。钢筋混凝土材质的墙体承载能力与结构有很大联系，在剪力墙设计方案中，应充分借鉴国外先进技术，基于传统结构进行创新，解决承载力不足的问题，同时使高层建筑整体结构更符合大众审美，减少造价支出。概念设计在结构优化上的运用还受很多施工技术以及设备使用方面的限制，阻碍建筑工程行业进步。
1.3受力分布不均匀。高层建筑上下层的结构是不同的，为保证自身重力不会对建筑物造成破坏，基层修筑中会应用到大量的钢筋混凝土材料，加固底层的同时削弱上层，可减轻对地基的压力，同时建筑物承受风力和地震破坏的能力更强。进行概念设计过程中，没有充分考虑转换层占据的空间和对受力平衡的影响，承重柱满足了承载上层压力的要求，但墙体产生的剪力不能与内部的应力平衡，作用在水平方向时形成了破坏力。概念设计中缺少优化环节导致这一现象的产生，很难保障整体结构的稳定性。
1.4概念设计中常见问题的解决方案。设计过程中不可脱离实际情况，在前期准备工作中对建筑场地进行详细的测量，将地区可能出现的自然灾害进行模拟实验，根据测试结果对设计结构进行优化。充分考虑建筑物的自重，满足对抗震性能的要求，同时在结构上进行改进，应用力学知识，节省建筑过程中的原材料使用。合理修筑剪力墙，结构在成体建筑中起到承重作用，但不能破坏空间整体性，注重格局的设计，将各单元的楼梯间进行分别设计，根据不同区域的需求，可将方案进行更改，保证整体结构统一又各有特点。在楼体外观的设计中加入符合当地人文特色的元素，使建筑物更具有中国特色。应用概念设计法时加强后期的优化工作，注重从宏观到细致的过渡，设计方案要具有灵动性，应对施工进展过程中的突况工程师要及时进行探讨，对原有结构做出更改，保障施工连续进展。设计测量工作中会涉及到很多变量，对这些数据进行反复测量，确定合理的浮动范围，作为施工开展的有力依据。
2结构选型的问题
2.1结构的超高。在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑。因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚至超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。
2.2控制柱的轴压比与短柱问题。在钢筋混凝土高层建筑结构中，往往为了控制柱轴压比而使柱的截面很大，而柱的纵向钢筋却为构造配筋。即使采用高强混凝土，柱断面尺寸也不能明显减小。限制柱的轴压比是为了使柱子处于大偏压状态，防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎。柱的塑性变形能力小，则结构延性就差，当遭遇地震时，耗散和吸收地震能量少，结构容易被破坏。但是在结构中若能保证强柱弱梁设计，且梁具有良好延性，则柱子进入屈服的可能性就大大减少，此时可放松轴压比限值。
3结构计算与分析
3.1计算模型的选取。对于常规结构，可采用楼板整体平面内无限刚假定模型；对于多塔或错层结构，可采用楼板分块平面内无限刚模型；对于楼板局部开大洞、塔与塔之间上部相连的多塔结构等可采用楼板分块平面内无限刚，并带弹性连接板带模型；而对于楼板开大洞有中庭等共享空间的特殊楼板结构或要求分析精度高的高层结构则可采用弹性楼板模型。在使用中可根据工程经验和工程实际情况灵活应用，以最少的计算工作量达到预期的分析精度要求，既不能不分情况一概采用刚性楼板模型，造成小墙肢计算值偏小，不安全；也没必要都采用弹性楼板模型，无谓地增大计算工作量。
3.2抗震等级的确定。对常规高层建筑，可按《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002，J186-2002）第4.8节规定确定抗震等级，与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级；对于复杂高层建筑还应符合第10章的规定；对于地下室部分，当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。
3.3非结构构件的计算与设计。在高层建筑中，往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。对这部分内容尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于高层建筑地震作用和风荷载较大，必须严格按照新规范中增加的非结构构件的处理措施进行设计。
4结论
要想有效实现混凝土框架顶层加建钢结构的目标，就一定要明确两者之间的区别。混凝土框架具有自重大、刚度大、震害明显、密闭性好、整体性好、抗压性好、不易受外界侵蚀等特点;钢结构具有自重小、延性好、耐火性差、密闭性差、易受外界侵蚀等特点。混凝土框架与钢结构均是借助传统力学和数学公式进行受力计算的，同时在进行抗震设计的时候，均需要设置多道抗震防御体系，这样才可以保证结构的整体性与牢固性;在进行管理的时候，无论是混凝土框架还是钢结构，均需要管理人员具备相应的专业素质与技能，对施工中可能出现的风险、隐患、质量问题等进行预防与处理，保证施工的顺利完成。当然，两者之间也存在着明显的区别:首先，材质方面。混凝土框架主要就是由钢筋与混凝土构成，自重非常大;钢结构主要是由钢构件连接组成，自重比较小。其次，震害结果。根据相关资料显示，混凝土框架震害主要表现为裂缝，局部倒塌，很少出现整栋楼倒塌的情况;钢结构在地震作用下，经常发生失稳、扭曲、变形的情况，并且因为整体性比较差，因此在进行设计的时候，定要对整体性进行充分的考虑。最后，施工管理方面。在实际施工中，对于相同面积的施工，钢结构要比混凝土框架施工快;在现场施工的时候，混凝土框架施工需要进行现场支模浇筑，进行预制构件工厂加工的情况不多，而钢结构需要在工厂加工很多的预制构件，之后运输至施工现场，进行相应的安装与焊接。除此之外，针对工程造价而言，钢结构也要比混凝土框架低一些，在进行实际施工时，可以根据市场情况，进行适当的选择。
2加建工程的现状
我国加建设计起步比较晚，与世界先进国家之间存在着一定的差距。随着社会的不断发展与进步，科学技术水平的不断提高，加建工程得到了很大的发展空间，并且在我国各地都开展了一些旧房挖潜、改造、加建等工程，并且在上海、重庆、广州、贵阳、昆明等地都将旧房改造工程列入到了城市规划项目当中，颁布了相应的文件与规章制度。由此可以看出，我国加建工程得到了很大的发展空间。1)由以往的单个房屋加建发展为成片住宅区的加建工程;2)各种新材料、新工艺应用到了加建工程当中;3)轻钢结构加建技术得到了深入的分析与研究，并且在加建工程中得到了广泛的应用。
3钢结构加建的优缺点
开展钢结构加建工程的时候，具有以下优点:1)节约土地，提高土地面积的使用效率，缩短建设工期;2)因为钢结构的自重比较轻，因此，加建部分的荷载作用对原结构的影响非常小，不需要单独对地基进行加固处理，这样不仅可以减少工作量，还可以缩短工期，节省部分施工成本;3)钢结构具有较强的多样性，在进行加建的时候，可以充分发挥空间的优势，降低对原建筑结构的影响;4)钢结构加建的适用范围比较广，不仅可以对房屋建筑进行加建，还可以对工业建筑进行加建，因此，在建筑加建工程中得到了广泛的应用。当然，其也存在着一些缺点:1)在进行钢结构加建之后，其整体建筑结构就会呈现一种上柔下刚、上轻下重的质量与刚度分布，导致建筑整体性较差，缺乏一定的抗震性能;2)钢结构耐久性较差，在进行加建的时候，需要进行防腐、防火等措施的考虑，这样就会增加一些建筑材料的使用，此时不仅会涉及到原材料的质量问题，还要考虑原材料的成本问题，因此，存在着一定的不足。
4混凝土框架顶层加建钢结构设计
1)楼板设计。在设计楼板的时候，现阶段一般选用的都是现浇灌技术。目前，现浇灌技术是楼板设计中最为常用与有效的方法，在采用此种方式进行钢结构施工的时候，可以有效提高建筑结构整体的稳定性、牢固性与安全性。同时，在钢结构施工中，此种方法可以对出现的问题进行灵活的处理与调整，根据实际情况，提出有效的解决办法，保证楼板设计与施工的顺利进行，确保建筑工程的整体施工质量。2)梁设计。在进行梁设计的时候，一定要结合国际设计标准与实际设计情况，制定合理、科学的钢构设计要求:首先，在进行梁设计的时候，一定要保证其截面宽度不会低于200mm，同时宽度与高度之间的比值不要超过4。其次，在梁设计中必然要使用一些钢筋，对其使用钢筋也要进行一定的规定，保证梁结构具有一定的硬度与抗震性能，进而确保建筑工程整体结构的牢固性与安全性。最后，在设计扁梁的时候，一定要保证梁中线和柱中线重合，采用双向布置结构。同时对扁梁进行严格的计算与设计，保证其结构的合理性与科学性，增强建筑工程整体结构的稳定性。3)柱设计。在进行柱设计的时候，一定要保证其截面符合设计标准:通常情况下，柱截面宽度与高度均不可低于300mm，柱直径一定要超过350mm，截面短边与长边的比值不可以超过3，柱纵向钢筋配比不可以低于0．2%等。在设计柱的时候，一定要严格遵照以上要求，这样才可以保证柱设计的合理性与科学性，同时增强钢结构的稳定性，保证建筑工程施工的顺利完成。4)基础承载重量构件设计。在进行基础承载重量构件设计的时候，一定要综合考虑各方面的因素，结合建筑负荷、结构形式、施工状况等，加强基础设计的合理性与科学性，使其达到建筑工程整体设计要求。针对设计不合理、不符合要求的部分，一定要进行相应的修改，保证其设计的合理性与科学性，这样才可以保证建筑工程整体的施工质量。
5结语
关键词：型钢混凝土结构；特点；应用
Abstract: with the building the change of demand, a steel reinforced concrete structure by home and abroad widespread application and construction projects. This article through to a steel reinforced concrete structure in the development of our country and research, analyzes the characteristics of the steel reinforced concrete structure, and show the steel reinforced concrete structure of the actual effect and apply the construction project type.
Keywords: steel reinforced concrete structure; Characteristics; application
中图分类号： TV331文献标识码：A文章编号：
型钢混凝土结构（Steel Reinforced Concrete）是指通过在型钢周围布置钢筋并且进行浇筑得到的混凝土结构。通常可以分为实腹式型钢混凝土结构和空腹式型钢混凝土结构两种。实腹式型钢混凝土结构相比空腹式型钢混凝土结构要更为出色。同时制作成本也更高。
一、型钢混凝土结构的特点和发展
1、型钢混凝土结构的特点
型钢混凝土结构是钢材混凝土组合结构中的一种，我国最早引用苏联的称法，将型钢混凝土结构称为劲性钢筋混凝土。型钢混凝土结构同传统钢筋混凝土相比具有强度高、刚性大、延展性好的特点，弥补了地震区建筑采用的钢筋混凝土对于抗震能力不足的问题。所以，型钢混凝土结构在实际建筑工程中，特别适用于高层建筑和抗震系数较高的建筑。
同时，型钢混凝土结构是在型钢布置钢筋进行浇筑得到的。型钢混凝土结构本身不仅有出色的强度和韧性，同时由于型钢混凝土结构本身的钢材原因，型钢混凝土结构的体积较相同规格的钢筋混凝土的要小，横截面积也要少，为此，在建筑中使用型钢混凝土结构大大提升了建筑物内的空间。
并且，型钢混凝土结构的钢结构稳定，整个结构的承受能力和抗老化能力很出色，减少了建筑的维修费用和安全隐患。
2、型钢混凝土结构的发展
型钢混凝土结构最早出现在20世纪欧美国家。在20世纪初，经过众多国家的实验，发现型钢混凝土结构的强度和刚性十分出色。同时针对型钢混凝土结构的生产工艺，进行了详细的规范和设计。在此之后，直到20世纪中期，我国开始接触到型钢混凝土结构的相关技术，然而受到我国当时经济建设的限制，为了节约钢材，型钢混凝土结构在我国一度体制使用。直到20世纪末期，随着我国经济建设的迅速发展。型钢混凝土结构被重新应用于建筑中并且取得了良好的成效。为了实现型钢混凝土结构的经济价值，我国针对型钢混凝土结构进行了一系列的系统研究，并取得了相当的成绩。
二、我国型钢混凝土结构的设计方法和应用
1、我国型钢混凝土结构的设计方法
我国型钢混凝土的相关技术正在不断发展和逐步成熟。型钢混凝土的研究方向也从传统的单一混凝土结构转向了新型的型钢、钢筋、混凝土相结合的新型结构，为了深度研究型钢混凝土结构，预应力的相关技术也得到了长足的发展，针对型钢混凝土结构的设计方法有很多种，不同类型型钢混凝土结构的设计方法主要区别在结构制作的规范规程上。目前，型钢混凝土结构设计时主要参考的规范规程有两个，分别是1998年我国冶金部出台的《YB9082297钢骨混凝土结构设计规程》以及2002年我国建设部出台的《JGJ13822001型钢混凝土组合结构技术规程》。其中《YB9082297钢骨混凝土结构设计规程》在制定的初期是参照日本型钢的相关规范中的叠加方法，在传统型钢计算的叠加方法的基础上提出了型钢混凝土结构在轴力分配上较为准确的方法，我们将之称作“改进简单叠加法”。参照《YB9082297钢骨混凝土结构设计规程》的规范标准，对型钢混凝土结构的承载力和刚度等方面进行计算都十分简单方便。而2002年我国建设部推出的《JGJ13822001型钢混凝土组合结构技术规程》在型钢结构的承载力计算方面采用了新的技术，即是对型钢结构进行平截面假定，对横截面的移动量进行计算，在最后可以得到结果准确可靠的型钢构件的承载力。
2、我国型钢混凝土结构的研究方向和应用
在我国，型钢混凝土结构的研究工作在建国时期存在着较长的空白阶段，由于当时片面性的强调节约钢材，型钢混凝土结构的研究和应用一直被搁置，这导致我国型钢混凝土的相关技术较国外相比有着一定的差距，针对我国型钢混凝土技术相对落后的现状，型钢混凝土结构的研究研究工作具备了以下的几个特点。
首先，我国现有建筑大部分仍然采用的是钢筋混凝土结构，国家缺乏对于型钢混凝土结构的支持力度和相关文件。由于型钢混凝土结构在实际的建筑应用中还未普及，导致型钢混凝土结构的相关研究工作发展缓慢。
其次，我国对于型钢混凝土结构的设计计算方面的相关技术理论还不完善。上文已经提到了，我国的型钢承载力计算的方法是参照日本的叠加方法进行计算的。而在全世界关于型钢结构的计算理论中，日本的叠加方法相对来说过于保守。所以发展我国型钢混凝土结构设计计算中相关技术理论是我国型钢混凝土结构的一个研究方向。
三、我国型钢混凝土结构的研究发展前景
虽然我国型钢混凝土结构的相关研究起步较晚，但是经过二十多年的发展，我国的型钢混凝土结构研究工作仍然形成了一套较为规范的理论。当然，由于型钢混凝土结构仍然在推广中，我国尚且缺乏型钢混凝土结构的相关国家政策和规范。，对此，我型钢混凝土结构研究领域当前的重要目标就是尽快完善和出台一套适合我国型钢混凝土结构发展现状的相关规范，促进型钢混凝土结构在我国建筑行业中的发展和应用。
同时，随着我国经济建设的不断发展，我国一线和二线城市的高层和超高层建筑鳞次栉比的建设起来，这其中，传统的钢筋混凝土结构并不能够满足高层和超高层建筑物的设计实际建筑需求，型钢混凝土结构将会得到很大的发展和应用空间，即将面临的巨大需求和我国现有的型钢混凝土结构技术和规范不完善的实际情况，需要加强型钢混凝土结构相关技术的研究工作。
总结：
型钢混凝土结构是一种在承载力、刚性、延长性、抗震性都要优秀于传统钢筋混凝土结构的新型建筑构件。型钢混凝土结构的研究和发展对于我国高层建筑和防震功能的建设和发展有着重要的意义。要发展型钢混凝土结构，完善我国相关规范规定和推进相关应用技术，是当务之急。
参考文献：
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[2] 丁晓东,孙晓波. 型钢混凝土结构的研究现状及发展趋势[J]. 山西建筑, 2007,(01) .
[3] 秦慧敏. 型钢混凝土结构在我国的应用和研究[J]. 山西科技, 2008,(02) .
【关键词】混凝土结构设计 全英语教学 规范 教学研究
【基金项目】江苏省自然科学基金（BK20140560），江苏大学高级人才科研启动基金（14JDG161，14JDG162）。
【中图分类号】G642.4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）10-0125-01
1.引言
随着全球化、国际化的发展，中国高等教育英语教学不再是单向输入，而是逐步转向输出[1]。近年来江苏大学招收的留学生来自六大洲89个国家，土木工程与力学学院在专业课的全英语教学方面进行了一些探索。针对土木工程专业留学生来自不同国家，而不同国家的混凝土结构设计有着不同的经验，致使混凝土结构的设计方法具有多样性、所依据的规范也存有很大差异的问题，如何调整混凝土结构设计原理课程的教学目标、教学内容和教学方法变得尤为重要，这也是高等教育国际化的必然选择[2]。在全球经济一体化的今天，混凝土设计的技术标准和规范已经不再是一个单纯的技术文件，也是让毕业后的留学生融入世界大环境的重要手段[3]。
2.混凝土结构设计原理课程的特点及留学生全英语教学存在的问题
“混凝土结构设计原理”课程所讨论的是钢筋混凝土结构的设计理论和设计方法，是土木工程专业知识体系的重要组成部分，不仅是一门理论性和实践性很强的课程，由于与现行工程建设标准密切相关，所以更是一门不断发展的课程。所有毕业生无论将来从事科研、设计、施工还是工程管理类工作，都将与之接触。因此本课程适用于房屋建筑、交通土建、水利工程、矿井、港口航道及海洋工程等专业，是土木类专业的必修课程。
虽然混凝土结构已经是最为常用的土木结构形式，但混凝土结构设计却是非常复杂的过程。原因是：一、混凝土材料的复杂性，混凝土是由水泥、砂、石等组成的具有微孔结构的复合材料，在采用混凝土材料进行结构设计时，要考虑强度、收缩、徐变、耐久性等因素，对于钢筋，要考虑其强度、变形、与混凝土粘结等因素。二、由于混凝土材料和钢筋材料的特性不同，在混凝土结构设计中不能直接采用材料力学和固体力学的方法，很多力学模型和公式是根据试验建立的。各个国家在混凝土结构设计的发展道路上各不相同，有着不同的设计经验，所采用和依据的规范也是各不相同。
3.提高留学生混凝土结构设计原理课程教学质量的对策
①以实际工程应用为重点：由于国内外教材针对的教学要求不同，所以教学侧重点也不同，因此，可以以实际工程应用为重点，对课程中的混凝土结构梁、板、柱等结构所涉及的构件计算内容，进行重新编排，编制合适的留学生全英语教材；
②国内规范与国外多种规范相结合：国内《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010），美国规范《混凝土结构建筑规范》（ACI318-05），欧洲规范2《混凝土结构设计-第1-1部分：总原则和对建筑结构的规定》（EN1992-1-1：2004）[4]；
③多媒体教学：由于课程涉及的知识面广，所依据的规范多样，因此，学生在学习过程中极易产生疲劳和厌倦感，学习兴趣受到影响。而多媒体可以扩大信息容量，可以图、文、声并茂，形象生动，将各种规范的对比、在工程中的应用的特点快速地表达出来。
④注重留学生以后发展的需要：一个合格的结构工程师，必须正确理解规范内容，避免盲目照搬条文，所以要求培养留学生理解规范条文赖以建立的理论依据和科研成果，也就是规范编制的背景材料，而这些就要求教师在课程的各个章节中把培养留学生以后发展需要所需的内容融入进去。
4.结论
针对《混凝土结构设计原理》留学生全英语授课的现状，分析了现状中的特点，并根据全英文授课中存在的问题，提出了相应的对策，希望该工作对《混凝土结构设计原理》留学生全英语授课有所帮助和指导。
参考文献：
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[2]张永杰，王桂尧，周德泉，陈永贵.工程地质课程双语教学实践探讨[J].高等建筑教育.2014（1），23，94-98.
[3]张云莲，文献民.土木工程专业课程英文教学探讨[J].高等建筑教育.2013（4），22，59-62.
[4]贡金鑫，魏巍巍，胡家顺.中美欧混凝土结构设计[M].中南建筑工业出版社.2007.第一版.
作者简介：
关键词：钢筋混凝土、结构设计、房屋建筑、保障措施
Abstract: With the rapid development of society and economy, people in the building's appearance and practical functions and other aspects of a higher demand, but also has many other, functional diversification trend. At the same time in the reinforced concrete engineering are encountered in many practical problems. In order to solve these problems, this paper based on the author's experience for many years, the simple description of the principles that should be followed in the housing building concrete structure design process and requirements, and puts forward some corresponding countermeasures, in hope of providing some reference value for the concrete design.
Key words: reinforced concrete, structure design, building construction, safeguard measures
中图分类号：TU37 文献标识码：A文章编号：
0.概述
不言而喻，钢筋混凝土在房屋建设过程中有着极其重要的地位，钢筋混凝土构成了房屋建筑的整体结构构件，因此在进行房屋结构设计过程中，应当认识到钢筋混凝土的重要性。然而在实际的结构设计过程中，不同的设计人员由于自身知识的限制以及学习能力的影响，在进行钢筋混凝土构件的设计过程中，在相关设计文件以及政策方面有着不同的理解，这样就会带来不同的设计处理方法，很容易出现设计问题。因此十分有必要对混凝土结构设计的方法和原则进行着重阐述。
1.钢筋混凝土结构设计的发展历史
混凝土结构设计理论对建筑结构物的可靠性与经济性有重要的影响。自从19世纪末混凝土结构在建筑工程中应用以来，随着生产实践的经验积累和科学研究的不断深入，混凝土结构的设计理论也在不断地发展。
最早的混凝土结构设计理论是采用以弹性理论为基础的容许应力计算法。这种方法要求混凝土结构构件在规定的标准荷载作用下，按弹性理论计算的应力不大于规定的容许应力。容许应力是由材料强度除以安全系数求得的，安全系数则根据经验和主观判断来确定。由于混凝土结构构件并不是一种弹性体，而是有着明显的塑性性能。因此，这种以弹性理论为基础的计算方法不能正确地反映混凝土结构构件的实际应力状态，也就不能正确地计算出混凝土结构构件的承载力。
20世纪30年代，出现了破坏阶段计算方法。这种方法考虑了材料塑性性能对结构构件承载力的影响，要求按材料平均强度计算的承载力必须大于计算的最大荷载产生的内力。计算的最大荷载是由规定的标准荷载乘以单一的安全系数得出的。安全系数仍是根据经验和主观判断来确定的。
20世纪50年代，在对荷载和材料强度的变异性进行研究的基础上，又出现了极限状态计算法，它规定了结构的极限状态，并将单一安全系数改为三个分项系数(即荷载系数、材料系数和工作条件系数)，故又称为“三系数法”。“二系数法”将不同的材料和不同的荷载用不同的系数区别开来，使不同的构件具有比较一致的可靠度，而部分荷载系数和材料系数基本上是根据统计资料，用概率的方法确定的。我国1956年颁布的BJG 21-1965《钢筋混凝土结构设计规范》即采用这一方法，1974年颁布的T1 10-1974《钢筋混凝土结构没计规范》也是采用这种计算法，但在承载力计算中采用了半经验、半统计的单一安全系数。由上述可见，在容许应力计算法和破坏阶段计算法巾，都是采用定值的安全系数来表达结构的安全度，而这些系数主要是根据经验确定的。极限状态计算法中部分地应用了概率理论以确定荷载、材料强度的特征值(标准值)和分项系数，这是设计方法上的很大进步。
2.钢筋混凝土建筑结构含义
所谓的钢筋混凝土建筑结构，指的是在混凝土结构中配加相应的钢筋，有效提升相应受力能力的一种建筑结构，在工程中常常将薄壳结构、大模板现浇结构等承重构件设计为钢筋混凝土构件。钢筋混凝土与钢结构相比，具有的特点为节省钢材，造价水平较低。因此在房屋建筑以及工业厂房施工过程中有着较为广泛的应用。在实际工程中常见的施工方式为首先预制钢筋混凝土构件，施工过程中，运输到现场进行拼装。钢筋主要承受拉力作用，而混凝土主要承受压力作用。
预应力钢筋混凝土的承载力作用原理为在混凝土的受拉区域布置一定数量的钢筋，钢筋与混凝土粘结为整体，这样才承受外力作用时候，混凝土内部产生相应的锚固作用，而钢筋则产生相应的摩擦力。承载压力原理是在混凝士受拉区域内或相应部位加人一定数；钢筋的端部加设弯钩、弯折或者在相应的锚固区焊接短钢筋或者碎钢筋才增强钢筋混凝土整体的锚固能力；钢筋与混凝土会在相应的接触面形成相应的胶结力，这样能够在彼此形成良好的化学吸附效果。当钢筋表面凹凸不平时候，会与混凝土形成相应的机械咬合力。
3混凝土结构的功能设计的想要求以及极限状态
3.1结构的功能要求
结构设计基本目的是在一定的经济条件下，使结构在预定的使用期限内能满足设计所
预期的各种功能要求。结构的功能要求包括安全性、适用性和耐久性。《统一标准》规定，建筑结构必须满足下列各项功能要求:
(1) 能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种作用(如荷载、温度和地震等)。
(2) 在正常使用时具有良好的工作性能(例如，不发生影响使用的过大变形或振幅，不发生过宽的裂缝等)。
(3)在正常维护下具有足够的耐久性(例如，混凝土不发生户，眨重风化、脱落，钢筋不发生严重锈蚀等)。
(4)在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必须的整体稳定性。
3、2混凝土结构的极限状态
极限状态是区分结构工作状态可靠或失效的标志。在使用巾若整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功能的极限状态。极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。
(一)承载能力极限状态
承载能力极限状态是指结构或结构构件达到最大的承载力，出现疲劳、倾覆、失稳、漂浮、连续倒塌等破坏或不适于继续承载的变形。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态:
(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆、漂浮、滑移等)。
(2)结构构件或连接因达到材料强度而破坏(包括疲劳破坏)，或因过度的塑性变形而不适于继续承载。
(3 )结构转变为机动体系。
(4)结构或结构构件丧失稳定(如月、屈等。
(二)正常使用极限状态
正常使用极眼状态是指对应于结构或结构构件达到正常使用和耐久性能的某项限值。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态:
(1) 影响正常使用或外观的变形。
(2) 影响正常使用或耐久性的局部损坏(包括裂缝)。
(3)影响正常使用的振动。
(4)影响正常使用的其他特定状态。
3.3混凝土结构的设计状况
建筑结构设计时，应根据结构在施工和使用巾的环境条件和影响，区分以下三种设计状况:
(1)持久状况:在结构使用过程巾一定出现，且持续期很长的状况。持续期一般与设计使用年限为同一数量级。
(2)短暂状况:在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相比，持续期很短的状况，如施工和维修等。
(3)偶然状况:在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状沉，如火灾、爆炸、撞击等。
对建筑结构的三种设计状况均应进行承载能力极限状态设计;对持久状况，尚应进行正常使用极限状态设计;对短暂状况，可根据需要进行正常使用极限状态设计。
4.混凝土结构耐久性设计
混凝土结构在预期的自然环境的化学和物理作用下，应能满足设计工作寿命安求，即混凝土结构在正常维护下应具有足够的耐久性。因此，对混凝土结构，}涂进行承载能力极限状态计算和正常使用极眼状态验算外，尚应进行耐久性设计。
4.1设计内容
混凝土结构应根据设计使用年限和环境类别进行耐久性设计，耐久性设计包括下列内容: (1)确定结构所处的环境类别; (2)提出材料的耐久性质量要求; (3)确定构件中钢筋的混凝土保护层厚度; (4 )满足耐久性要求响应的技术措施;(5 )在不利的环境条件下应采取的防护措施;(6)提出结构使用阶段检测与维护的要求。对临时性的混凝土结构，可不考虑棍凝土的耐久性要求。
4.2混凝土环境类别
根据工程经验，并参考国内外相关规范，《规范》规定，混凝土结构的环境类别划分应符合相应的规范要求。
4.3混凝土构件的设计
影响混凝土结构耐久性的主要内因是棍凝土材料抵抗性能退化的能力。因此，从建筑材料的角度控制混凝土的质量是保证结构耐久性的根本措施。设计使用年限为5年的混凝土结构，其混凝土材料宜符合相应的规范规定。
在一类环境中，设计使用年限为100年的混凝土结构应符合下列规定:
(1)钢筋混凝土结构的最低强度等级为C30;预应力混凝土结构的最低强度等级为C40。
(2)混凝土中的最大氯离子含量为0.050% 。
(3)宜使用称碱活性骨料，当使用碱活性骨料时，混凝土中的最大碱含量为3.0kg/m3
(4)混凝土保护层厚度应按附表18的规定增加400Ja ;当采取有效的表面防护措施时，混凝土保护层厚度可适当减小。
(5)在设计使用年限内，应定期进行检测和维修。
5.房屋钢筋混凝土建筑结构的设计要求
在房屋钢筋混凝上结构设计过程中，设计者往往具有不同的设计经验，因此在问题处理时候往往会采取不同的处理方法。但是无论什么设计方法都应使房屋建筑满足稳定性的结构要求。对于房屋建筑的结构设计应着重做好房屋的高宽比，巨大的倾覆力矩会在柱和基础中产生相应的拉力和压力作用。作者根据多年以来的工程实践经验，认为为了使房屋建筑达到相应的安全性和可靠性，应配合相应的施工机械和施工技术，这样才能最终满足房屋建筑的使用功能。
6房屋钢筋混凝土建筑结构设计措施
为了保障房屋建筑施工质量水平，应在混凝土结构设计过程中遵循下面的几个方面：
6.1地基与基础的设置
房屋建筑的地基和基础结构的设计应该引起相关结构设计工作者的重视。具体来说，一是应重视地方性的设计规范，我国是一个幅员辽阔的国家，地域条件也不尽相同，因此在进行地基基础的结构设计时应结合当地的实际情况，同时配合地方性的设计规范，进行科学配置。
6.2要采取必要的构造措施
对于一些跨度较大的柱网框架结构，在楼梯间位置的框架柱，由于房屋梁体以及楼梯平台的阻隔作用往往会形成几段短柱，在结构设计过程中应对这些柱进行全长箍筋加密，这样才能保证柱子的稳定性。当框架结构的外立面为带形窗时候，会在窗的上方设置相应的过梁，这样会使外框架柱形成相应的短柱，针对这种情况，应对外框架柱进行箍筋加密，进行构造加固；当框架结构的实际长度超过了规范要求值，同时建筑的功能要求不允许留缝隙时候，为了减少有害裂缝，可以使用补偿性混凝土进行浇筑，同时用较细的钢筋进行双向配置，构造间距应小于150毫米；此外对于设置后浇带的部位，也应采取必要的构造措施。
6.3传力路线的设计应简化。
一般而言，混凝土结构所设置的传力路线越直接，越简单，那样构件相应的工作性能越好，同时建材消耗也越少，因此在进行混凝土结构设计时候应力求平面、立面简单化。
但是在进行钢筋混凝土抗震结构设计过程中，设计应使结构满足相应的抗震规范要求，即为：当地基主要受力层范围内没有软弱粘性土层时，对于高度小于8层，同时在25米以下，的民用建筑或者具有相当荷载的多层框架厂房，可以不用进行地基基础的抗震承载力的计算。
6.4碳纤维加固法的应用
在碳纤维片材的延伸长度范围之内应该通长设置一些垂直于纤维方向的压条。这些压条应该在相应的延伸锚固长度方向进行均匀布置，同时在延伸长度不应小于加固碳纤维布条带的宽度的一般。同时相应的压条的厚度不应小于受弯加固碳纤维布条厚度的一半。
碳纤维加固法是一种近几年发展起来的新型混凝土结构加固技术，这种技术通常将高强度碳纤维织物或者成型板材通过改性的环氧树脂粘贴在构件的表面，进而有效增强混凝土结构的受力性能。这种混凝土加固技术的缺点为受环境温度的影响较大，同时需要进行专门的防护以及处理工作，当使用不当时，很容易发生火灾或者人为的破坏。
6.5预应混凝土加固法。
这种混凝土结构加固方法能够有效改变混凝土构件的内力分布，便于卸载和加固，能够有效消除混凝土构件中常见的应力应变滞后现象。正是由于这种优点，预应力钢筋混凝土结构在重型结构、大跨度构件以及高应力、高应变构件的加固中有着较为普遍的应用。
此外在进行围护结构设计时候应着重采用轻质材料，这是因为，在民用建筑以及公共建筑的平面布局之中，应使柱网按照相同的开间和跨度进行布置，这样能够有效减少边跨柱距，进而能够减少混凝土构件的弯矩，各个跨梁截面趋于一致，这样能够有效提高混凝土结构的笔整体刚度。
总结
通过上文的论述和分析，我们可以得出这样的结论，即为在房屋建筑工程最基本骨架的钢筋混凝上建筑的结构设计的质量水平，会对工程的施工质量产生显著的影响作用，同时还会对业主的经济利益产生影响作用。因此在进行房屋钢筋混凝构件的结构设计时，应切实加强对于整个设计过程的质量控制工作，同时相应的施工人员应严格按照相应的设计文件进行施工，问题出现时候应积极与设计人员进行沟通交流，这样才能够充分保证房屋建筑的施工质量水平，满足房屋建筑建设的相应功能。
参考文献
[1]李杰等,钢筋混凝土房屋结构设计浅析[j]城市建设理论研究，2012(04)
[2]蔡一鸣，框架结构申钢筋混凝土施工质量控制初探[j].品质理论月刊2010(12).
关键词：土木工程；混凝土结构；教学方法；教学过程；教学质量
作者简介：杨敬林（1978-），男，湖南武冈人，湖南农业大学工学院，讲师；方亮（1981-），女，湖南岳阳人，湖南农业大学工学院，讲师。（湖南 长沙 410128）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）20-0082-01
“混凝土结构”课程是土木工程专业的一门理论性及实践性都较强的专业基础课程。本课程的主要任务和基本要求是：学生通过本课程的学习，掌握混凝土结构设计的基本原理及结构设计基本方法，能正确应用混凝土结构设计规范进行混凝土结构基本构件的设计，并具有初步分析和解决一般混凝土结构实际工程技术问题的能力。[1]本文以湖南农业大学土木工程专业“混凝土结构”课程的教学为研究对象，结合该课程教学中存在的问题，就如何改进教学方法，提高教学效果和教学质量进行探讨。
一、“混凝土结构”课程现状及存在问题
“混凝土结构”课程包括混凝土结构基本原理和混凝土结构设计两个部分，分上下两册两学期开设，上册主要内容有绪论、混凝土结构的材料及结构设计方法、混凝土结构各种基本构件（包括受拉构件、受弯构件、受压构件、受扭构件、预应力混凝土等）的设计原理和方法，最后就是混凝土构件的刚度（包括裂缝、挠度等）计算；[2]下册主要内容有混凝土梁板结构、工业厂房结构和多层与高层建筑结构。课程教学大纲上下两册要求学生通过“混凝土结构”课程的学习，掌握基本理论、基本概念，在熟悉和了解混凝土结构设计规范的基础上掌握混凝土结构基本构件的设计原理和计算方法，能从事土木建筑混凝土结构的设计、施工、制造和简单的预应力混凝土结构设计等。从课程教学效果和学生反馈的信息来看，该课程在教学过程中主要存在以下一些问题：[3-6]
课程内容多而复杂。“混凝土结构”课程的内容从基本原理到各种混凝土结构物的设计计算，涵盖面广，涉及到的内容比较多，学时数也较少，需要较扎实的数学力学基础知识，也要求学生有较强的空间想象能力和绘图能力。
课程内容计算公式多且复杂。混凝土结构设计主要是各种房屋建筑结构物的设计计算需要配筋，包括钢筋的级别、直径、数量、长度等等，这些内容带有很大的不唯一性，使得计算增大了难度，学生初次接触这种不确定性的设计更加懵懂，接受尚需要一个过程，通过不断的练习和讲解才会明白和理解。
课程教学方法陈旧。混凝土结构设计讲授内容大多枯燥，缺乏具体的实际教学模型和例子，课堂上学生觉得乏味就不用心听，不用心听课就更加理解困难，日积月累，学习便恶性循环。
课程学习方法不合理。“混凝土结构”课程的学习是要循序渐近，需要不断积累的，学生普遍认为该课程理论简单，公式容易，在认识上存在学习误区，没有找到适合自己个人学习“混凝土结构”课程的方法。
二、“混凝土结构”课程教学体会
针对“混凝土结构”课程学时少、基础薄、难度大、任务重的特点，笔者结合在湖南农业大学讲授该门课程教学实践过程中的一些经验，就如何改善和提高该门课程的教学水平和取得良好教学效果谈些体会。
1.合理安排教学计划和教学环节
湖南农业大学土木工程专业教学计划中“混凝土结构”课程教学分为上、下两册，上册为混凝土结构基本原理，安排在第四学期开设，下册为混凝土结构设计，安排在第五学期开设，各为40学时。刚好安排在“建筑材料”课程结束后开设比较合理，上册课程学时建议调整为50学时，下册为40学时保持不变，这样课程的安排和开设学期均比较合理。课程安排的教学计划与课程教学环节（课程实验、课程设计等）均有机结合了起来，既不与前续课程起冲突，也不影响后续课程的连贯性学习，很大程度上保证了课程教学计划的科学性、适用性。
2.学习方法与时间安排合理调节
方法不是万能的，但是没有方法也是万万不能的。如果方法得当，学习也就事半功倍，方法笨拙，学习反倒累而无效。因此，在大学专业课程的学习过程中，既要掌握方法，也要合理安排和调整学习时间，二者能够有机合理安排，学习一定效果极佳。课前预习：自学过程中的疑问，通过在课堂上听老师的讲解、分析，尽可能消化；咬文嚼字：看书时要一个字一个词、一句话细嚼慢咽，逐渐加以理解和消化；理解记忆：学习记忆某些理论、公式方法，注意它们之间的联系，理解地记忆；课后复习：课后对于课堂上某些难懂或重点的知识点应加强复习，以加深对这些知识点的理解。在学习过程中一定要注意合理安排学习时间，学习效率不是学习时间简单的叠加，学习需要学习效率，只要学习效率高，学习时间可以减少，学习效率高，学习质量自然也就上来了。因此学习方法和学习时间结合得当，事半功倍，成绩也斐然。专业教师在“混凝土结构”课程教学过程中就要对学生讲解学习方法和学习时间之间的相互关系，要求每一位学生在学习过程中逐步找到适合自己学习的最好方法，以提高自身的学习效率和质量。
3.理论计算与规范要求相互结合
“混凝土结构”课程中讲述了大量的理论计算公式，推导过程复杂而难理解，规范规定的构造要求多且细，学生开学领到教材一看，公式多，配筋图多，规范构造要求多，感觉难学发愁，加深了学习“混凝土结构”课程的畏惧心理。其实，“混凝土结构”课程的计算公式都比较简单，容易理解记忆，只要能将结构的相关参数代入公式就能计算，再结合混凝土结构设计的构造要求，以结构的基本参数（如截面尺寸、计算简图、材料特性）的计算为前提，代入混凝土结构的计算公式中设计计算。因此，笔者在教学过程中，对教材中大量的计算公式的推导循序渐进，一步一步深入，在每个公式推导过程中将结构设计规范规定的构造要求贯穿其中，帮助学生们理解记忆，对于课程里面较复杂的公式，在每周的答疑时间安排课后答疑、习题讲解，进行解释与推导，有针对性和有目的性地讲解课程的重难点内容。
4.教学形式多样化和教学手段现代化
教学是一个庞大的复杂系统工程，教学形式应该简单、直观，多样化、科学化，切不能生搬硬套，要有针对性讲授“混凝土结构”课程的重点内容，选择性地因材施教，启发式教学，活学活用。采用多种形式的教学方法：传统教学与现代化教学相结合，课内教学与课外答疑相结合，理论教学与习题作业相结合，视频与试验相结合，等等，不断增强“混凝土结构”课程教学的针对性、适用性和趣味性，以增强学生主动学习和理论联系实际的学习思维。例如，在讲完混凝土结构受弯构件的基本原理之后，任课教师可增加一节课内讨论课，结合教学楼中受弯构件的实例，分两三组讨论，并给予每组学生合理性的分析解释。在教学手段上，笔者应用现代化教学手段，采用多媒体电教化教学，融文字、图片、动画于一体，把教材抽象的理论知识与活生生的具体的工程实际例子结合起来，讲解并扩充混凝土结构设计最新发展动态和最新理论成果，在课内一起探讨和学习，弥补教材内容的不足，开阔学生学习视角，以促进学生学习的兴趣，提高学习的积极性。
三、结语
专业课程教学改革是一项长期而艰巨工作，当代大学生学习知识缺乏主动性，独立思考问题的能力欠缺，大学专业教师应以课程教学改革为契机，不断更新教学理念，探索新的教学模式，探索出一个适合专业教师教授专业知识和当代大学生学习专业知识最佳结合点。综合湖南农业大学这几年的“混凝土结构”教学情况，笔者的教学方法和教学改革取得了一些进展，教学效果显著，得到了学校和学生的一致认可。
参考文献：
[1]覃丽坤，赵天雁，王振，等.混凝土结构设计原理教学法研究[J].高等建筑教育，2009，18（4）：80-82.
[2]沈蒲生，梁兴文.混凝土结构设计原理[M].北京：高等教育出版社，2007.
[3]张卫东.混凝土结构课程教学改革[J].高等建筑教育，2005，14（4）：60-62.
[4]姚力，葛明兰，尹冶.“混凝土结构设计原理”课程建设探讨[J].中国电力教育，2009，（6）：133-134.
[关键词]混凝土 结构设计 裂缝
中图分类号：TB482.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0117-01
1 引言
在现在的建筑结构设计过程中，混凝土裂缝问题是一个普遍存在、长期困扰着建筑设计人员和施工人员的工程实际问题。我们从许多有关混凝土的强度的研究和长期的实际建筑工程经验中可知，混凝土结构产生裂缝是必然的，是一种比较普遍的材料特性。混凝土的材料、混凝土结构的设计以及建筑施工的环境和条件，后期维护等都是可能导致混凝土结构产生裂缝的原因，而在这许多原因中，混凝土结构的设计是最主要的影响因素，因此在混凝土结构的设计过程中，要保证混凝土的结构在此种设计下具有较高的强度和较强的强度储备能力，此外，还要采用一定的措施以应对不同的结构裂缝问题。
2 混凝土结构裂缝问题的分析
长期以来，混凝土结构因具有承载力大、抗震性好、造价低等优点而被广泛应用于建筑结构设计中，但随着经济的发展，建筑的功能水平也不断提高，因此需要更高要求的建筑结构来满足建筑的功能要求，然而，随之而来的结构设计问题也日益凸显，尤其是混凝土结构裂缝问题，是一项难以解决的建筑实际问题，一直都是困扰技术人员的问题，下面就混凝土的裂缝问题进行详细的分析和探究。
2.1 混凝土材质本身可能导致裂缝的产生
混凝土结构产生的一些裂缝，例如非荷载变形裂缝等在一定程度上是与混凝土收缩裂缝、干缩裂缝、抗拉强度等有关的，这些裂缝的形成很可能是因为混凝土结构早期产生的微缺陷所导致的。混凝土本身属于不均质材料，因此存在许多的微缺陷，再加上建筑施工过程中的操作不当或者后期的养护不当，而使混凝土结构产生了早期塑性裂缝，导致了微裂缝的产生。混凝土微裂纹的产生在一定程度上增大了其内部应力集中系数，但是也因此致使混凝土的抗拉强度降低。由于后期干燥裂缝在内外力的共同作用下发展成为较大的裂缝，直至贯通，本来看不见的裂缝转变成为可视裂缝，最终出现了混凝土裂缝问题。所以说，混凝土裂缝的产生很大程度上是由于混凝土材质不均产生的塑性裂缝所导致的。
2.2 混凝土基础地基的设计对于产生裂缝的影响
众所周知，地基是整个建筑主体的根本，地基设计及建造工程在整个建筑过程中占有很大的比重，建筑基础地基的工程质量决定了整个建筑的工程质量，所以，建筑地基的设计过程不允许有任何差错和问题产生。在地基及基础部分的设计及建造过程中，地下室底板以及柱下基础由与共同受到建筑整体的沉力而发生形变，若忽视这一重力作用，往往会导致设计的地下室混凝土底板因承载力不够而发生开裂，混凝土结构产生裂缝，而严重影响到地基的稳定性以及建筑整体的安全性。
2.3 混凝土上部结构设计对于混凝土裂缝产生的影响
混凝土的上部结构也是相当关键的一个设计部分，如果在设计框剪结构剪力墙时，出现设计上的布置不均，会使得剪力墙的单肢的刚度过高，从而导致墙体所承受的应力的过度的集中，使得混凝土结构产生裂缝，剪力墙的部分被破坏。与此同时，与上部结构密切相关的如连梁等构件的设计也需要特别注意，同时设计难度也比较大。例如，附加筋的添加不当会直接影响到混凝土上部结构中的主梁、次梁等结构的荷载能力，可能使混凝土结构产生裂缝；还有在梁上开洞时，也会很容易导致混凝土墙体产生裂缝等等。
3 防止混凝土结构产生裂缝的措施
在分析了以上使混凝土结构产生裂缝的原因后，不难发现要想防止混凝土结构裂缝问题的发生，需要从混凝土原材料、结构的荷载能力、建筑地基及基础结构等方面着手，找出可行的有效的措施，以解决混凝土结构的裂缝问题。
3.1 选择合适的混凝土结构材料
材料是导致混凝土裂缝的主要因素，因此要控制混凝土结构的开裂问题首先要从混凝土材料的选择入手，建筑材料的选择直接决定着混凝土是否会产生裂缝。混凝土本身具有水泥用量大、水灰比大而且振捣较差以及环境气温较高使得表面容易失水等特点，因此很容易发生混凝土结构表面开裂，产生裂缝。近年来，为了避免混凝土表面裂缝的产生，在原材料的选择上相继采用过在混凝土中掺火山灰的措施，低热水泥等，通过采用减少水泥用量、增加粗骨颗粒径、管道冷却、限制浇筑层的高度等措施以降低水化的温度，降低混凝土热裂缝产生的可能性。所以在原材料的选择及控制上可以采用低热水泥，减少水泥的用量控制水灰比，并添加一定的外加剂等，来减少混凝土结构的开裂。
3.2 控制建筑地基的沉力
在建筑地基的设计时要注意减少地基的不均匀沉降作用，建筑物地基的不均匀沉降作用有时会引起混凝土结构产生裂缝，尤其是在采空区的建筑物，很容易因为地基的沉力不均而导致结构裂缝的产生。因此，在建筑地基的设计及建造过程中，要加强地基和基础结构的整体性，以减少地基的不均匀沉降作用。例如，在建筑基础的拉梁设计时，为避免工程结构的开裂，可在拉梁的两端设置一道后浇带等。
3.3 增强混凝土结构的荷载能力
在混凝土的结构设计过程中，梁板等结构的承载力虽然符合建筑规范，但是相对来说承载能力并不是很强，而结构承载能力的不足也是导致混凝土结构产生裂缝的原因之一。所以，在混凝土结构的设计过程中，要考虑全面，保证混凝土结构的承载力不会随时间的变化而有所降低，保证结构的安全储备能力，这样才能使建筑的结构的稳定性和安全性有所保障。
4 总结
混凝土结构的裂缝问题一直以来是建筑工程设计和施工以及养护过程中的难题，由于导致混凝土结构产生裂缝的原因有很多方面，所以在混凝土结构的设计过程中要根据建筑的结构形式和构件来进行设计，以更好的避免混凝土结构出现裂缝，并根据实际的建筑情况采取有效地防裂措施。现在，混凝土结构已经广泛应用于建筑结构中，而混凝土裂缝问题又是一个普遍存在的问题，因此，为确保建筑结构的稳定性、安全性以及建筑的功能性，对于混凝土结构设计中裂缝问题的探究是具有实际意义的，有效的解决这一问题，有利于建筑行业的发展。
参考文献
[1] 孙启东.建筑工程混凝土结构设计中存在的问题及对策.《城市建设理论研究（电子版）》 .2013年8期.
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