混凝土结构设计中现实困境与改进对策

李泽奥 董育鑫

摘 要：在混凝土结构设计中，经常会面临各种来自现实的困境，包括计算软件选取、地质勘探、框架梁柱设计等方面的问题，严重制约了混凝土结构设计的健康发展。对此，本文在简要概述混凝土结构设计现实困境的基础上，结合混凝土设计现状重点提出了相应的改进对策，以期为广大业内同仁提供有益思考和借鉴。

关键词：混凝土结构；设计困境；改进对策

目前，尽管我国已经出台了混凝土结构设计的相关行业标准，但客观来讲，其中还有许多空白点，不同程度地带来了一些现实困境。因此，为了确保混凝土结构设计标准的高效落实，确保建筑工程设计与施工的安全性、经济性和可靠性，非常有必要加强对混凝土结构设计现实困境与改进对策的理论研究和实践探索，而这也是本文研究的重要出发点和落脚点。

1 混凝土结构设计的现实困境

1.1 计算软件选择不合理

采用不同的计算软件进行数据处理，所得到的结果也有所差异，而这必然会对结构设计带来一定的负面影响，甚至是“谬以千里”的严重后果。目前，各类设计软件可谓是层出不穷，种类丰富多样，且不同软件的性能侧重点也各有不同，再加上设计人员在进行软件选择时，通常只片面强调软件某一方面的功能，但作为综合性较强的混凝土结构设计来讲，这种选择偏向必然不利于计算结果的精准性实现。

1.2 地质勘探重视度不够

在混凝土结构设计中，尤其是对基础结构的设计中，许多设计人员都忽略了地质勘探的影响性，且因未能深入工程现场进行深入勘察，所撰写的地质勘查报告也不够全面，而这就很容易带来工程设计与施工质量的安全隐患，不利于实现建筑结构设计的科学性和经济性。

1.3 框架梁柱设计不合理

一方面，在进行角柱结构设计时，需要设计人员在自行定义的基础上展开具体计算，这是必不可少的重要环节，如果将其忽略必然会造成工程施工配筋率的不合理，最终影响整个工程建设进度。在进行短柱设计时，设计人员要合理控制箍筋间距和体积，因为一旦失控必然會削弱整个建筑混凝土结构抗震能力。另外，要尽量避免出现超短柱的问题。

另一方面，在进行框架梁设计时，许多设计人员都将视角放在了支座一侧配筋的标注上，但当配筋增加时却没有及时增加箍筋，这样就会带来跨中部位配筋与支座配筋比例的变化，最终影响到具体的结构计算结果，造成混凝土结构设计不符合标准。

1.4 建筑物高度问题

任何建筑都需要有合理的建设高度，在这种高度下混凝土结构设计才会稳定安全，但是在高层建筑越来越多的今天，超过国家高度要求的高层建筑日益增多，相对应的，符合国家标准的抗震设计规范很可能不再适用，超高层建筑理论经验总结的不足使建筑结构在地震中的表现具备更多不确定性，当遇到震力时，地震的破坏力可能会被放大，造成生命财产损失。

2 加强混凝土结构设计的措施

2.1 控制混凝土结构地基与基础设计的方法

在混凝土结构地基和基础设计时，根据工程沉降量程度的不同其处理的措施也有一定的差异。部分工程由于其沉降量较小，这样在设计时就可以在地下室与持力层之间设置一层保护带，这样这层保护层就可以在沉降发生时承受部分附加应力，有效地对地下室地板的开裂和沉降起到保护作用，而且也可以实现对地基的有效养护。当前很大一部分建筑都会设计有地下室，地下室底板就不可避免地会受到来自于地下水季节性变化的影响，所以需要在设计时做好地下室底板的防水工作。当然，在防水设计时，还需要注意室外地坪之下的结构部分，在设计上要尽量简洁，对地下室底板的设计也要统一，有效保证施工的质量。

2.2 做好上部结构设计的防震

特别是对剪力墙的设计，需要充分考虑墙肢的数量，同时利用多道设防来有效避免在地震发生时所带来的变形灾害。但在大震来临时，无论是第一级别的剪力墙还是小级别的剪力墙都会进入到塑性阶段，基本上都会破坏掉，所以在设计时尽可能选择连接两片剪力墙，这样在大震时可以利用开裂起到耗能的作用，确保柱子的完整性能够得到有效的保护，即通过延性设计和连梁设计来增强结构的抗震功能。

2.3 合理进行结构计算

在进行结构计算软件选择时，需要结构设计师对每一款软件的计算模式特点都较为熟悉，同时全面地对结构设计的类型进行掌握，从而根据混凝土结构的实际情况来进行计算软件的选择。特别是在外墙和地下室底板配筋计算时，往往在设计中采用假设的方法，但这样会与实际情况存在着许多不相符的地方，所以在实际设计计算时，通常会采用竖向单向板来进行配筋的计算，但对于垂直于外墙方向而且带有钢筋混凝土内墙相连的外墙板块、截面尺寸较大的外墙扶壁柱之间的外墙板块则宜利用双向板来进行配筋的计算。

3 控制混凝土裂纹的相关防控方法设计

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。

总而言之，在建筑混凝土结构设计中，设计人员必须要充分考虑各种内外在影响因素，积极采取有效措施不断优化改进，以确保混凝土结构设计的安全性、可靠性，确保建筑工程建设的规范性、经济性。

参考文献

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[2]王志飞.钢筋混凝土高层结构设计中常见问题探讨[J].建材与装饰，2016，（44）：80-81.

[3]廖海龙.浅议高层建筑混凝土结构设计中应注意的几个问题[J].建材与装饰，2016，（39）：99-100.

（作者单位：中国航天建设集团有限公司大连设计研究院）