关键词：钢筋混凝土结构；施工短暂状况；时变结构；设计分析；安全检验
中图分类号：TU511 文献标识码： A
1 引言
现浇钢筋混凝土结构施工期间，由模板支撑与早龄期混凝土结构所组成的临时承载体系是材料性能、结构形式、空间位置均随时间变化的时变结构体系 （下文称为施工时变结构体系），是现浇钢筋混凝土结构施工短暂状况设计的对象。钢筋混凝土结构施工期设计方法，A.M.EL-Shahhat， D.V.Rosowsky，W.F.Chen提出与建筑结构设计方法协调的分项系数方法。但对施工短暂状况设计分析原则与模板支撑施工误差的统计研究较少。本文通过理论分析和现场测试研究，探讨现浇混凝土建筑施工短暂状况设计分析原则。
2 现浇钢筋混凝土结构施工短暂状况的特性
2.1 施工期现浇钢筋混凝土结构的受力特性施工期现浇钢筋混凝土结构，是由模板支撑体系和早龄期混凝土结构组成的临时承载体系，它承担新浇楼板混凝土自重荷载和施工活荷载。假定模板支撑体系为线弹性，则施工时变结构体系中的每一层楼板可视为弹性地基上的连续板或梁，基于此，作者建立了施工时变结构体系分析的弹性支撑连续梁模型，其基本方程为：
式中：度 k0之比表示的弹性支撑连续梁的弹性特征值，即施工时变结构体系的弹性特征值，它是楼板混凝土龄期的函数。
b） 施工时变结构体系的弹性特征值 s=550
图 1 标准层不同位置支撑内力时程
2.2 施工时变结构体系中模板支撑受力的均匀性
为考察模板支撑受力的均匀性，采用弹性支撑连续梁模型，分析了三层模板支撑体系，7 天施工周期，顶层混凝土浇注后第一天拆除底层模板支撑的时变结构，获得了标准楼层模板支撑从支撑架设到拆除的一个施工循环内，不同位置支撑的内力时程，如图 1 所示（图中 D 表示单位面积楼板自重，并假定新浇楼板混凝土自重全部传给支撑，图中所有支撑内力的第一点均为 1（D））。从图 1 可以看出，同一楼层不同位置支撑内力明显不同。工程实测结果也表明了模板支撑受力的不均性。表 1 所示为三层模板支撑，7 天施工周期，顶层混凝土浇注后的第一天拆除底层模板的支撑施工方案下，某高层建筑施工期间标准层支撑承担的最大荷载的实测统计分析结果。
表 1 某建筑模板支撑传给楼板的最大荷载实测统计结果
3 现浇钢筋混凝土结构施工短暂状况设计验算原则
3.1 早龄期混凝土结构承载力验算
（1） 早龄期混凝土结构的承载能力
现浇钢筋混凝土结构施工时变结构体系中的早龄期混凝土楼板，其抗力随混凝土强度的增长而增长。假定在早龄期混凝土结构中，钢筋不会发生粘结滑移破坏，根据施工条件和混凝土配合比确定早龄期混凝土强度的增长规律后，即可确定任一时间早龄期混凝土结构的承载能力：
式中：tR ――龄期 t 的混凝土结构的承载能力；28R ――混凝土达到 28 天后具有的极限设计承载力；cλ ――早龄期混凝土结构抗力增长百分率。也可以早龄期混凝土的参数直接用建筑结构设计的极限承载力公式计算。
（2） 静荷载
施工期现浇钢筋混凝土结构楼板承担的施工静荷载，按照施工时变结构分析确定。
4 工程应用案例
案例 1：施工期现浇钢筋混凝土楼板安全性检验
某现浇钢筋混凝土结构，层高 3 米，楼板厚
110mm。采用三层模板支撑，5 天施工周期，顶层
混凝土浇注后第二天拆除底层模板支撑。图 3 给出了施工期标准层典型楼板承担的荷载效应时程以及楼板的抗力发展时程曲线。从图中可以看出，施工期楼板的支座截面，即板边承担的施工荷载效应有时会超过楼板的抗力，因此，楼板会沿支座截面开裂。分析结果与楼板现场检测开裂情况一致，表明该现浇钢筋混凝土结构所采用施工方案不合理。
案例 2：模板支撑体系设计
G= An×q×D
图 3 施工期间典型楼板的荷载弯矩（内力）和开裂弯矩（抗力）的时程
满足要求。
5 结语
对现浇钢筋混凝土结构施工短暂状况设计分析原理进行了研究，取得以下成果：
（1） 现浇钢筋混凝土结构施工短暂状况设计验算，应采用早龄期混凝土结构验算和模板支撑设计相结合，获取最优施工方案。
关键词 混凝土结构 课程设计 教学方法
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.04.064
Methods to Improve "Concrete Structures" Course Design Quality
ZHANG Yongling
（College of Water Resources and Architectural Engineering， Tarim University， Alar， Xinjiang 843300）
Abstract "Concrete Structures" is the main course of Civil Engineering， with strong engineering application， curriculum design students to consolidate the theoretical knowledge and improve the capacity of an important part of the comprehensive application， the author on how to improve the "Concrete Structures" course design quality， conduct the study of teaching methods， to provide reference for the curriculum teaching.
Key words Concrete Structures; course design; teaching methods
混凝土结构是一门理论与工程实际紧密联系的课程，课程涉及内容多，①教学难度大。课程设计是该课程的重要的实践性教学环节，②是综合应用基础理论和专业知识解决工程问题的一项模拟设计，③是单独设定学分和评定成绩的重要教学环节，具有很强的实践性，包括课题确定、方案设计、实施细节、设计报告以及评价体系等环节。④通过课程设计可以使学生进一步巩固课程理论知识，学会使用设计规范，掌握结构工程应用中的平法标注基本知识，为学生后续开展毕业设计及工作打下良好基础。⑤同时课程设计可加强培养学生发现问题、分析问题与解决问题的能力，培养学生的独立工作能力和创新能力，也是对学生所学理论知识和基木技能的全面考核。⑥因此，如何开展混凝土结构课程设计教学，是高校该课程专任教师应该不断完善的课题。
1 混凝土结构课程设计存在的主要问题
1.1 命题单一或老化，缺乏对学生创新能力培养
高校对课程设计的要求一般为一人一题，但是由于学生人数多，设计任务书资料不足，难于真正实现人手一题。导致产生两方面的问题，一是教师在同一届学生中多采取分组方式开展不同结构类型的课程设计，在同一组内只是对部分参数做一定修改，计算过程和步骤完全相同，学生无需考虑结构布置或经济性等要求，缺乏对学生创新意识和能力的培养;二是教师在下届学生课程设计时会继续使用上一届使用过的题目，命题更新不够，致使学生会搜集上届学生的课程设计成果进行单纯模仿或直接抄袭，学生无法通过课程设计来了解当前相关技术的最新动态，与社会生产发展中的实践环节脱节。⑦长此以往，学生便无法真正掌握结构设计方法，更无益于培养分析问题、解决问题的能力。⑧
1.2 课程设计图纸计算大多采用软件，不利于学生基本技能的培养
随着计算机技术普及，各大高校在土木工程教学中大多都开设了CAD、SoliWorks、PKPM、midas等用于提高制图及计算的效率，同时有助于学生很好地与工程实际应用相结合，然而在教学中，过多地采用计算机软件进行辅助设计，学生只知道按照软件提示步骤操作获取最终结果，但对其内在的制图和识图方法、规范依据等却不熟悉甚至不去思考，导致工作中经常出现对于实际工程中的明显错误判断不出，图纸识别不准确等问题，不利于培养学生的基本技能。
1.3 考核评价体系不合理，缺乏对设计过程的控制
混凝土结构课程属于专业基础课程，课时量大，理论授课占用时间较长，课程设计基本在学期末，学生此时面临多门课程的期末考试，迫于对课程设计成绩的追求，学生大多数会需找往届模板，或照抄别人的成果交差。由于教师对课程设计成绩的评定多以设计成果作为唯一依据，也有高校采取了抽查答辩等方式进行，但是忽视对学生设计过程的监管，缺少平时考核，日常检查也不严格、不规范，最终给定的成绩也不科学，甚至出现抄袭者的成绩反倒高于自行完成者的成绩，评定不够客观和公正，课程设计成果的质量自然无法保证。
2 教学方法改革
2.1 课程设计命题工程化、多元化，切实增加学生设计自由度
课程设计命题不能只是要求学生做简单的虚拟设计，应该密切联系现行的工程规范依托已建或在建项目资料编制多元化的课程设计题目，同时在任务书的编写上可以适当放宽约束条件，给学生自由选择和发挥的空间，从而激发学生设计的积极性和主动性。具体做法：一是学校应该充分发挥校内外实习基地（设计院、工程单位）的作用，大量收集工程背景资料、设计图纸等为教师开展课程设计命题提供依据;二是教师应该根据该课程设计的大纲要求科学编写任务书，充分体现一人一题的要求，同时已知条件可适度放宽，让学生自由选择和发挥，引导学生独立思考、解决“实际问题”;三是由教研室组织相关教师对拟开展的任务书进行认真审定，包括设计内容、深度、工作量、成果评定方式等，然后下发至学生开始设计。通过这种方式可切实提高课程设计科学性和工程应用性，为学生后续工作奠定良好的基础。
2.2 采取手工设计为主，软件验证为辅的方式开展课程设计
为杜绝学生电子文本相互抄袭的问题，该课程设计可要求学生对于结构设计及施工图纸手工绘制，教师严格按照制图规范标准进行检查，对于不符合要求的图纸全部返工;设计计算书要求学生先采取手工计算，然后利用软件进行验证。通过这种方式，既可以提高学生对基本计算公式和规范的应用能力，又可以加强学生对基本制图、识图能力及三维工程形构件能力的培养，真正达到理论结合实际的目的。
2.3 充分体现课程设计教师主导作用，加强过程监控
教师的实践能力直接决定学生课程设计的质量和效果，因此，任课教师必须要具有丰富的工程实践经验，且熟悉现行规范。为提高课程设计质量，教师必须要积极投入到学生的设计当中去，并起到主导作用，⑨教师每天进行集中答疑，以便及时发现问题，对于共性问题采取集中讲解，个别问题单独解释，这样既可以保证课程设计质量，又可以检查和督促学生的设计进度，真正达到课程设计大纲对人才培养的要求。
2.4 改革课程设计成果评价机制，正确处理成绩与效果的关系
课程设计的成果评价应该改变传统的以设计成果作为唯一依据的评定方式，坚持以“考核只是手段，学习效果才是目的”的原则，充分考虑教师在指导过程中掌握的信息，既要保证对设计过程中表现积极，成果完整可靠的学生给予高分评价，又不挫伤部分成果欠佳学生的积极性，而是将最终反映出的问题必须反馈至学生，同时要求学生限时改正，最终给予合理的成绩评定。因此，成果评价可采取学生自评、互评、教师讲评和抽查答辩相结合的方式进行，并结合教师平时指导记录，科学设定各环节的分值比例，以实现该课程设计成果评价的客观、公正。
3 结语
课程设计是混凝土结构课程重要的实践环节，教师必须发挥主导作用，紧扣工程实际科学命题，最大限度激发学生设计的主动性，以培养学生独立分析问题、解决问题的能力为目标，规范课程设计过程管理，严格考评体系，只有这样，才能切实促进混凝土结构课程整体教学质量的提升。
基金项目：塔里木大学高教研究项目“《混凝土结构》课程教学模式改革研究”（TDGJ1301）
注释
① 李永梅，赵均. 混凝土结构及砌体结构课程的教学改革[J]高等建筑教育，2006.15（2）：85-88.
② 任凤鸣，袁兵.“混凝土结构设计”课程的教学探讨[J]. 广东工业大学学报：社会科学版，2006（6）：123- 124.
③ 唐岱新，孙伟民.高等学校建筑工程专业课程设计指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.
④ 林嵘，康其桔，侯晓霞，等.课程设计教学模式探索[J].实验室研究与探索，2005.25：389-393.
⑤ 申向东，李平.“大土木”工程类主干课程体系整合探索[J].内蒙古农业大学学报：社会科学版，2003（4）：85-86，90.
⑥ 许海霞.高校课程设计的教学研究[J].科技创新导报，2013（15）：141-142.
⑦ 闫秋会，南晓红，李安桂.课程设计教学模式的研究[J].西安建筑科技大学学报（社会科学版），2008.27（4）：94-97.
Abstract： The domestic and international seismic design of buildings is contrasted， and in-depth analysis of seismic design principles of reinforced concrete structure are conducted， and the seismic design which is suitable for China's national conditions of concrete frame structure is proposed， in order to improve the overall quality of construction projects and reduce earthquake damage degree.
关键词： 钢筋混凝土；框架结构；抗震设计
Key words： reinforced concrete；framework；seismic design
中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）08-0152-02
0 引言
据不完全统计，目前我国每年发生地震的次数平均多达500万次，其中五级以上强地震就有数千次。因此，如何对建筑结构的抗震设计进行优化已经成为目前设计人员所面临的一项重大课题。为了减轻地震的破坏作用，在建筑结构设计上必须根据建筑结构设计的根本要求采取科学合理的抗震方法，以提高建筑结构的抗震性能。
1 各国钢筋混凝土结构抗震设计的基本思路分析
1.1 美国、欧共体及新西兰的抗震设计思路 “能力设计”方法是美国、欧共体和新西兰规范中共同采用的一种方法。它是根据建筑结构整体延性的高低来对构建的截面进行具体设计，并严格控制结构中所形成的塑性耗能机构，以确保建筑结构的延性能力能够满足相应的需求。在控制建筑结构塑性耗能机构时，工作者可通过构建适当的强度差来引导塑性铰更多的出现在延性较好的构件控制截面，从而形成具有较好抗震性能的变形机构，有效防止剪切失效引起的某些部位早起脆性现象发生。
1.2 日本的抗震设计思路 日本的抗震设计思路中对钢筋混凝土结构的抗震设计采用的主要是二次设计法，这种设计方法首先要规定两个大小不同的地震力，即自重和地震作用所产生的应力，在对这两个地震力进行规定的时候应该注意，必须要确保地震作用下所产生的应力在容许应力的范围之内，如果要把标准建筑法规中所要求的结构计算方法编成程序框图，具体内容就会如图1所示，从实际应用效果来看，二次设计法能够在很大程度上满足建筑工作对钢筋混凝土框架结构的抗震要求。
1.3 中国的抗震设计思路 从我国目前建筑结构的抗震设计思路来看，主要遵循的是“三水准设防、两阶段设计”的基本体系（详见图2）。整个抗震设计的内容主要包括两个方面，即内力调节措施和抗震构造措施，其中，内力调节措施又包括柱—梁强度级差措施和剪—弯强度级差措施，只有将内力调节措施和抗震构造措施的作用充分发挥出来，才能够从根本上提高建筑的受力性能。
2 能力设计措施分析
2.1 R-μ关系概述 按照现阶段各国的抗震设计思路来看，延性能力是大部分建筑设计必须考虑的指标。为了充分发挥延性能力在抗震设计中的作用，业界学者研究出了单自由度体系的R-μ关系，之后又在此基础上研究了多自由度体系的R-μ关系，并将其付诸实践，在多国的建筑设计中得到广泛应用。
2.2 各国能力设计思路的实施方案 在设计多层多跨钢筋混凝土框架结构时，欧共体、美国、欧盟和新西兰均采用的不同的设计方法（详见表1）。
在建筑结构设计上几个国家有不同之处。比如欧盟EC8规范，对于处在任何地震风险区的各类结构，原则上允许设计者在三种不同的延性等级中进行选择，而抗震钢筋混凝土结构只推荐较高的延性等级。新西兰规范对延性等级的选择具要求较高，特殊情况可以选择中等延性等级。美国UBC规范不允许在较高的地震风险区使用较低的延性等级，但允许在较低的地震风险区使用较高的延性等级。可见四者在具有相同点的基础上有一定区别。
2.3 我国抗震设计中的薄弱环节及其改进建议 我国目前的抗震设计仍存在一些薄弱环节亟待改进。比如对梁、柱构件及节点区的剪力增强措施不成熟、7、8度区抗震等级为二、三级的框架的抗震性能偏弱。为了有效提高我国抗震设计的能力，设计者首先要根据R-μ关系的基本规律和项目建设要求选用用于结构承载能力设计的地震作用水准；其次，要在设计中取用的柱抗弯能力增强措施，并且要确保措施的严格程度达到要求，最后是要间接影响结构反应性态的另外几个抗震控制措施和构造措施，只有这样，才能够从根本上提高钢筋混凝土框架的抗震能力。
3 结语
综上所述，钢筋混凝土框架结构抗震设计方法是否具有科学性和合理性，直接关系到建筑工程整体的使用质量，虽然地震的发生我们无法对进行控制，但是却可以采用相应的措施提高建筑结构的抗震性能，确保其不会因地震的发生而受到影响。因此，在未来的时间里，建筑工程的设计人员在对建筑进行设计的时候，应该尽可能全面考虑其抗震性，达到对其优化，确保其抗震性能，从而提高建筑的整体质量。
参考文献：
[1]杨君.钢筋混凝土框架结构基于位移的抗震设计理论和方法[D].西安建筑科技大学，2007.
[2]喻川.浅谈建筑钢筋混凝土结构抗震设计[J].城市建设理论研究，2011（20）.
（晋城市建筑设计院山西晋城048000）
【摘要】随着社会和经济的快速发展，人们对于房屋建筑的外形美观以及功能实用等方面有了更高的要求，而且呈现多造型，功能多样化的趋势。于此同时在钢筋混凝土工程中也遇到了众多的实际问题。为了能够有效解决这些问题，本文作者结合自己多年来的设计经验，简单叙述了在进行房屋建筑混凝土结构设计过程中应该遵循的相关原则以及要求，同时提出了一些应对措施，期望能够为混凝土设计工作提供一定的参考价值。
关键词 钢筋混凝土；结构设计；房屋建筑；保障措施
Design of concrete structures housing construction
Wang Bo
（Jincheng Institute of Architectural DesignJinchengShanxi048000）
【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
1. 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。
2. 钢筋混凝土结构设计的发展历史
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）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T110-1974《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。
3. 钢筋混凝土建筑结构含义
（1）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。
（2）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。
4. 混凝土结构的功能设计的想要求以及极限状态
4.1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。
4.2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。
4.2.1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。
4.2.2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。
4.3混凝土结构的设计状况。
4.3.1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。
4.3.2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。
5. 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。
5.1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。
5.2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。
5.3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。
6. 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。
7. 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：
7.1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。
7.2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。
7.3传力路线的设计应简化。
（1）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。
（2）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。
7.4碳纤维加固法的应用。
（1）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。
（2）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。
7.5预应混凝土加固法。
（1）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。
（2）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。
8. 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
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【关键词】钢管混凝土；轴心受压承载力；计算理论
钢管混凝土结构是指在钢管内充填素混凝土形成的组合结构，它凭着高承载力、塑性和韧性好、耐火性能好、经济效益好和施工方便等优点在实际工程中得到了广泛的应用，同时也引起了国内外诸多学者的关注，通过长期深入的研究，取得了巨大的成果。目前，国外关于钢管混凝土构件的设计规程主要是欧洲EC4（1994）、德国DINI8800（1997）、美国SSLC（1979）、LRFD（1999）和ACI（1999）以及日本AIJ（1997）等，这些规程中都同时给出了圆形截面和方、矩形截面钢管混凝土构件的承载力设计计算有关条文，其中尤以欧洲EC4、美国LRFD和日本AIJ最具代表性。尽管国内对钢管混凝土的研究工作相对落后，但随着经济的发展，我国学者在这一领域所取得的研究成果也令人瞩目，制定的设计规程包括CECS28：90（1992）、DB29-57-2003和DL/T5085-1999（1999）等。本文对国内外已有的几种钢管混凝土轴压构件的设计规范做了整理介绍，并对三种轴心受压承载力的计算理论进行了比较与分析。
一、轴心受压构件
（1）EC4规范。欧洲EC4（1994）是CEN提出的关于钢—混凝土混合结构的设计规范，能同时适用于圆形和方、矩形截面钢管混凝土设计计算。（2）LRFD规范。LRFD（1999）为美国钢结构协会制定的设计规程，它考虑了构件的整体稳定，先将混凝土强度折算到钢材中，得到其名义抗压强度，再用计算钢管混凝土轴压构件的承载力。（3）AIJ规范。AIJ（1997）是日本建筑学会在大量试验研究的基础上提出的设计规范，它同时给出了极限状态设计法和允许应力设计法，其截面形式包括圆形和方、矩形。（4）DBJ13-51-2003。《钢管混凝土结构技术规程》为福建省工程建设标准，能同时适用于圆形和方、矩形钢管混凝土设计计算。从上述各种规范给出的钢管混凝土轴压构件承载力设计计算公式不难看出，因各种规范制定的思路和出发点不同，所得计算公式也各不相同。有的是建立在钢结构的计算方法基础上，有的是建立在混凝土的计算方法基础之上，还有的则是把两者结合起来视为一个整体对其进行分析。
二、三种轴压承载力计算理论及公式的比较研究
综合以上各种规程所提到的计算方法，目前用于钢管混凝土的计算理论主要有三种：统一理论、拟钢理论和拟混凝土理论，现分别做简要介绍。
1.统一理论。“统一理论”是钟善桐1993年在总结以往研究成果的基础之上提出的，该理论认为钢管混凝土在承受各种荷载作用时的工作性能是随材料的物理参数、统一体的几何参数、截面形式和应力状态的改变发生改变的，变化是连续相关的，计算则是统一的。它将钢管混凝土视为一个整体，按单一材料研究其组合性能，计算构件的承载力时，不再区分钢管与混凝土。这种基于组合理论的计算方法物理意义比较明确且计算简单，适用于实际设计，但它没考虑钢管与混凝土之间的相互工作效应，使其计算结果偏于安全，而且该计算公式是在回归分析的基础之上建立的，缺乏试验验证，还需进一步研究。
2.拟钢理论。拟钢理论是同济大学基于钢结构规范提出的一种计算理论，它将混凝土折算成为钢，再按照钢结构规范进行设计。这种方法是在不改变钢管横截面面积的条件下，将管内填充的混凝土看成是对钢管壁屈服强度和弹性模量的提高，以此换算得出等效钢管的性质，并以该等效钢管的承载力作为原钢管混凝土的承载力；在计算时，不考虑内填混凝土对构件的抗拉和抗弯承载力影响，只加入其对轴压承载力提高的相关部分。拟钢理论是采用换算模量，将混凝土折算成钢进行计算，在对高层、超高层建筑进行结构设计时，是忽略了剪切模量再采用换算模量对其进行内力分析的，所以会出现分析结果和构件设计不准确的情况；另外，将钢管和混凝土统一成整体后，不易明确混凝土的分担作用和结构行为，所以具有一定的局限性。
3.拟混凝土理论。拟混凝土理论认为钢管混凝土是由钢管对核心混凝土实施套箍强化后的一种套箍混凝土或约束混凝土。在计算时，只考虑核心混凝土二向应力状态下的受力情况，将钢管壁看成是处于核心混凝土周围的等效纵向钢筋，其面积按照钢管的形状和截面积而定。该理论从概念上要比较适合圆形钢管混凝土，对于方、矩形钢管混凝土，因钢管对混凝土提供的约束能力比较小，其套箍混凝土的概念已不再适用。实际上，“约束效应系数”对套箍作用的发挥至关重要，但这种理论不能拟合出一条具有代表性的曲线来例证它的有效性，因此不是十分可靠。目前，对钢管混凝土构件有着不同的研究方法，以上三种理论是研究者们从不同的角度对其进行分析而得出的，由于钢管混凝土力学性能的复杂性，使得三种理论具有一定的缺陷和不足，因理解不同，导致估计的准确程度不同，所获得的计算方法和计算结果也就有所出入。因此还有待做进一步的研究。
三、结语
钢管混凝土这一组合结构因其独特的优势，在工程中已得到广泛的应用，并引起国内外诸多学者的关注，通过长期深入的研究，编制出了相应的设计规程，其成就令人瞩目。本文就国内外已有的几种钢管混凝土轴压构件承载力的设计规范做了整理介绍，且对目前适用于钢管混凝土的三种计算理论进行了评述，指出其不足之处，并通过算例结果比较了三者的差别，说明对钢管混凝土构件还有待做进一步的研究。
参 考 文 献
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中图分类号：TV331文献标识码： A
近年来伴随着国民经济的快速发展，人们日益增长的物质文化水平使得建筑工程类型变得多样化起来，与此同时，在建筑结构设计存在的问题也跟随而至，在多层混凝土钢结构设计中也存在一些细节问题。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。要发展型钢混凝土结构在建筑工程中的应用和技术，首先要对其特点进行了解。
一、型钢混凝土结构的特点和发展
1、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。由于钢筋混凝土在建筑工程中的应用逐步替代了木材和石料，欧美国家开始对如何进一步增强钢筋混凝土结构的强度和钢性做了研究。直到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钢性十分出色。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，片面的为了节约钢材，型钢混凝土结构在我国一度停止使用。直到20世纪末期，随着我国经济建设的迅速发展，大型建筑和高层建筑在建筑工程中的比例大幅度上升。
为此，型钢混凝土结构被重新应用于建筑中并且在实际工程项目的建设中取得了良好的成效。为了实现型钢混凝土结构在大型承重建筑当中的经济价值，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。
2、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、钢性大、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而成的，在建筑工程混凝土构件当中属于高强度类。型钢混凝土结构本身不仅有出色的强度和韧性，并且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。
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”。
如果参照《YB9082297钢骨混凝土结构设计规程》的规范标准，在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工作面临着几点发展的障碍。
首先，我国现有建筑大部分仍然采用的是钢筋混凝土结构，建筑工程单位对于型钢混凝土的施工技术了解较少。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。为此，要加强型钢混凝土在建筑中的应用和技术普及。
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
由于一些历史原因，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在建筑建材的研究者的不懈努力下，仍然形成了一套适合我国建筑行情的，较为规范的型钢混凝土施工建设技术理论。
当然，由于型钢混凝土结构在我国的建筑业仍然处在推广当中，在相关领域中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。
四、总结：
综上所述，型钢混凝土结构是一种在承载力、钢性、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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关键词：给水工程构筑物；钢筋混凝土；裂缝；成因方法
随着我国国民经济的高速发展，钢筋混凝土结构已经普遍用于工业和民用建筑中。但多年来，在给水工程的构筑物，如深沉池、滤池、清水池等现浇钢筋混凝土结构构件出现变形裂缝，人们都十分关注，在某些情况下，裂缝会导致非常严重的后果，因此研究给水工程构筑物现浇钢筋混凝土结构的裂缝产生原因及控制具有重要的意义。如宿松县自来水厂一水厂1.5万立方米/日给水工程的两组平流沉淀池与虹吸滤池的交接处均不同程度的出现了宽约1.5左右的开裂，初始时池壁变形较小，裂缝较微，但随着运行时间推移，开裂情况逐步严重，最后请有关专家对变形裂缝进行研究分析，主要原因是结构设计池壁刚度不够，而整个池长又跨度过大，地面又属流沙地层，沉降不匀引起开裂。经过多次对变形裂缝的妥善处理后，才能继续正常使用。因此，给水工程构筑物现浇钢筋混凝土结构构件应尽可能不出现裂缝或尽量减少裂缝的数量和宽度，特别是避免有害裂缝的出现，以确保工程质量。
如何控制给水工程构筑物现浇钢筋混凝土结构构件的变形裂缝呢？根据工程实践和理论研究，给水构筑物现浇钢筋混凝土结构构件变形裂缝的主要原因是：设计考虑不周，设计不合理，细部构造处理不当，防水材料选用不当，施工质量不好，使用和管理不善等。因此，给水工程构筑物现浇钢筋混凝土结构构件变形裂缝的控制，应从设计方案、结构计算、构造设计和施工质量等方面进行控制。
1、给水工程构筑物现浇钢筋混凝土结构裂缝的危害
1.1对结构强度的危害结构物裂缝发生后，其本身的刚性、剪力强拉力强度、抗弯强度会降低，裂缝严重时可能会造成整个制水池的断裂，从而影响正常的生产制水。
1.2对对耐久性的影响。最主要的是加速混凝土中性化，使钢筋腐蚀速度变快，并因漏水、渗水，造成发霉、渗斑而使得保护层剥落，而缩短给水工程构筑物的使用年限。
2、给水工程构筑物现浇钢筋混凝土结构裂缝的类型及成因
2.1温度裂缝内约束裂缝由于混凝土内外温差过大而引起的。例如，混凝土养护期间受寒流侵袭，使混凝土表面急剧降温超过7-100℃就有可能引起混凝土表面裂缝，但其裂缝深度一般只有30mm左右，表层以下仍保持结构完整性。
2.2沉陷裂缝裂缝多为深进或贯穿性的，其位置与沉陷方向一致。较大的沉陷裂缝，往往有一定的错位，裂缝宽度与沉降值成正比。裂缝产生的原因是结构构件落在未经处理的回填土或松软地基上。混凝土浇灌后，因地基侵水引起不均匀沉降而导致裂缝。特别是平卧生产的钢筋混凝土构件（如薄腹梁），由于侧向刚度差，配筋少，最易引起弦、腹杆或梁的侧面产生裂缝。另外因模板刚度不足，模板支撑间距过大或支撑底部松动以及过早拆模，也常导致此类沉降裂缝出现。
2.3由材料所引起的裂缝碱骨料反应是指混凝土拌和后会产生一些碱性离子，这些离子与某些活性骨料产生化学反应并吸收周围环境中的水而体积增大，造成混凝土酥松、膨胀开裂。这种裂缝一般出现在混凝土结构使用期间，一旦出现很难补救。另外，由材料质量原因引起的裂缝较常见的是水泥，粗细骨料质量不好，这种情况造成的后果是结构承载能力降低，刚度很差，空气稳定性很弱，隐患容易恶化等。
3、给水工程构筑物现浇钢筋混凝土结构裂缝的预防措施
3.1混凝土配料、搅拌及浇筑
3.1.1配合比设计应尽量采用低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料计量应准确，搅拌时间应保证；
3.1.2浇筑分层应合理，振捣应均匀、适度，不得随意留置施工缝。
3.2设计方面
3.2.1从设计方案上进行控制。在确定设计方案时，应尽量避免由结构布置不当引起的变形裂缝，如宿松县第二自来水厂2.5万立方米/日平流沉淀池总长达92.8米，高且池子前部与尾部处于不同的底层带，池子头部处于水田之上，地基松软，而池子尾部却处于山体岩石之上，地基强硬，施工时甚至要采取爆破，如果采取统一施工方式，在构筑物完工后肯定会出现裂缝。考虑到上述原因，在施工阶段临时设计变更，池子处于水田软基部分采取了混凝土加抛石方法，很好的解决了开裂隐患。
3.2.2从结构计算上进行控制。给水工程构筑物结构设计的质量直接关系到给水工程的坚固性、适用性和经济性。因此，结构设计是给排水工程设计中的一个相当重要的组成部分。在确定结构设计的最佳方案之后，必须对各构件的受力情况进行分析计算，以保证各结构物件可靠、正常使用。在结构计算时应防止盲目套用标准图集，忽略计算和验算。国家标准图集是给排水专业设计单位和施工单位已经积累了比较丰富的，具有特点的设计和施工经验，由于给排水工程结构的受力情况和结构体系比较复杂，设计人员常需要参照国家标准图集进行设计，这样能够优化结构设计和节省很多的结构计算时间，但不同条件下构筑物的受力情况不同，因此，必须进行必要的具体的结构计算，不能盲目套用标准图集。很多的工程病故证明，盲目套用标准图集，不经必要的结构计算，或计算不做必要的验算，结果出现基础下沉，池壁变形裂缝等工程事故。
3.2.3从构造设计上进行控制。构造措施是改善结构性能，加强各部分联结，保证给排水构筑物结构整体性的重要措施，应在设计和施工中予以保证。给水工程钢筋混凝土结构构件的构造，应着重注意以下两点：
（1）伸缩缝的构造处理。从功能上说，伸缩缝必须满足两个基本要求：一是保证伸缩缝两侧温度区段具有系统的伸缩余地；二是具有严密的抗渗能力。在符合上述要求的前提下，构造处理和材料的选用要力求经济耐久，施工方便。
（2）节点构造设计，给水构筑物往往底色于节点构造设计不当或忽略了节点构造设计，引起构筑物构件的开裂漏水。因此，应重视给水构筑物构件的节点构造设计，如池壁转角处，池壁与池底板连接处等部位的节点构造设计，以保证和加强池体结构的整体性。
3.3施工方面
根据有关部门调查资料显示，在当前的给排水工程施工队伍中，只有少数大型建筑企业从事过给排水工程的施工，大多数施工队伍技术力薄弱，没有这方面的经历和经验。从笔者所接触的给排水工程施工施工队伍中，这些施工队伍总认为给排水工程比不上高层楼房的建筑难度大，技术要求高，因此，在施工上存在着较轻视给排水工程的思想，把给排水工程当一般工业与民用建筑进行施工，甚至马虎，这样便使给排水工程质量带来严重的影响。给排水工程质量的好坏，直接影响到给排水构筑物的结构整体性，抗震性、影响到结构的安全和使用年限。因此，给水工程现浇钢筋混凝土结构构件变形裂缝的控制，除从设计方案、结构计算，构造设计上控制外，还应从施工质量上进行控制。施工质量方面的控制应着重抓好以下几点：
3.3.1钢筋的绑扎。钢筋混凝土是由两种不同的材料组成的一种组合体。这两种性质不同的材料之所以能共同工作是因数钢筋与混凝土之间有很好的粘结力，使二者能牢固紧靠地粘结在一起，在荷载作用下，它们之间不产生相对的滑动而能整体工作，为了加强钢筋与混凝土的共同工作，防止钢筋在混凝土中滑动，对于钢筋的绑扎要求牢固和搭接要符合设计要求及施工规范超标准。
3.3.2留设保护层。当钢筋混凝土结构的保护层混凝土遭破坏或混凝土的保护层性能不良时，钢筋会发生锈蚀锈膨张引起混凝土开裂。保护层留置合理对钢筋混凝土结构构件的刚度和使用年限非常重要，我国每次修改《混凝土工程标准规范》时，都对钢筋混凝土结构各种构件的保护层作适当的修改。因此，施工中要按设计要求或规范留设保护层。
3.3.3混凝土配合比，混凝土等级偏低，不满足要求时，影响结构的安全度，因此，混凝土配制时，应根据设计的混凝土强度等级和质量的原则，对防渗要求的混凝土，尚应符合有关的专门规定。
3.3.4混凝土浇筑。在浇筑工序中，应控制混凝土的均匀性和密实性，特别是在结构中有密集的管道，预埋件或钢筋稠密处，不易使混凝土捣实时，应改用相同抗渗标号的细石混凝土进行浇筑和辅助人工插捣，以确保钢筋混凝土结构构件的粘结整体性，防止捣浇时出现混凝土蜂窝、麻面、孔洞、以至渗漏水。
3.3.5施工缝处的施工。施工缝是防水混凝土工程中的薄弱部分，应尽量不留或少留，施工缝处理必须做到：对缝表现进行凿毛处理，清除浮粒。继续浇筑前用水冲洗衣亲保持湿润铺上1―2厚的水泥砂浆其材料和灰砂比应与混凝土相同。再继续浇筑上部混凝土，并加强施工缝振捣固密实。
3.3.6混凝土的养护。对钢筋混凝土结构构件质量来说，养护很重要，施工（生产）单位应根据施工对象、环境、水泥品种、外加剂及对混凝土性能的要求提出具体的养护方案，并应严格执行规定的养护制度。给水构筑物钢筋混凝土一般自然养护时，应在混凝土浇筋完毕和凝后（常温下浇后8―12h），及时覆盖和河水湿润，养护期不少于14d，特别是早期养护。在夏季高温时要加强养护，防止养护期不够造成混凝土干缩变形，出现裂缝。
4、给水工程构筑物现浇钢筋混凝土结构裂缝的处理
针对已发生的裂缝，比较常用和成熟的施工方法有以下四种：
4.1表面处理法。表面处理法是对混凝土构件表面较浅的裂缝用水泥砂浆或环氧树脂表面涂刷处理。这些表面裂缝一般都很细很浅，裂缝深度尚未达到钢筋表面，一般用高标号的砂浆进行表面涂抹即可。如果表面裂缝贯通底部，出现漏水的情况，可通过在构件表面贴补防水片等方法来解决。
4.2填充密实法。填充密实法是对中等宽度裂缝的处理，将裂缝处凿成凹槽再填充相应材料修补。当裂缝宽度小于0.3mm时，可采用专用的混凝土封堵材料来填充裂缝。
4.3压力灌浆法。压力灌浆法又称注浆法，它不仅修补面层而且能通过压力将注射用胶注到混凝土的内部裂缝处，对裂缝进行粘结封闭和补强加固，此种方法处理效果好，应用范围广。
结束语
综上可以看出给水工程构筑物现浇钢筋混凝土结构裂缝的产生有其内、外界因素，因此，采取针对性强的防治措施有效地控制混凝土结构裂缝产生，是给水工程构筑物结构安全的重要保证，从而达到提高工程质量的目的。
参考文献
池结构设计分析，对较大直径圆型水池进行了粗浅的论述与探讨，为其今后的完善和发
展提供一些参考。
关键词： 钢筋混凝土水池；裂缝控制；混凝土膨胀剂；无粘结预应力
Abstract: The current round pool structure design is no unified and clear design standards, this article through the structural design of the secondary settling tank in a sewage treatment plant, put out the shallow discourse and discussion on the larger diameter circular pool for future improvement and development to provide some reference.Key words: reinforced concrete pool; crack control; concrete expansive agent; unbonded prestressed
中图分类号：TU991.34+3 文献标识码：A 文章编号：
引言
随着我国建设事业的发展以及基础设施建设的不断扩大，在市政污水、工业废水等处理工程中，钢筋混凝土水池是普遍的一种构筑物。在实际工程设计中，钢筋混凝土水池主要是靠混凝土自身的密实性来增强其防水、抗渗性能，它不再另设防水层，因此规范对池体裂缝做出了严格限制，所以裂缝控制则是钢筋混凝土水池设计和施工关键环节。
引起水池裂缝的因素很多，在设计过程中，部分设计者往往忽略了温度、湿度变化作用对钢筋混凝土水池池壁内应力的影响。我国《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002和《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS138：2002中均给出规定，当钢筋混凝土现浇水池长度、宽度较大时，应设置适当温度变化作用的伸缩缝，伸缩缝间距一般在15m~30m之间，构筑物的伸缩缝应做成贯通式，在同一剖面上连同基础或底板同时断开。这种缝的构造相对复杂，施工较为困难，设计及施工都必须仔细认真，否则就容易造成缝的渗漏现象，其渗漏成因主要是：首先它的橡胶止水带接缝处，施工时稍微不慎就将出现漏水现象。再有就是橡胶止水带老化引起的漏水及止水带处节点复杂不易浇注密实，对于大面积结构，倘若底板漏水，会造成地基沉陷，使底板产生变形破坏，且底板修复相当困难。况且其底板漏水不易察觉，直到底板发生破坏，漏水量剧增时，才会被发现。这将给今后的生产管理带来很大麻烦。如今先进的国家已经取消了伸缩缝设计取而代之为整体结构设计。
就钢筋混凝土结构设计而言，结构设计与工艺及与施工间应有密切配合。在水池设计过程中，结构设计人员首先要了解工艺设计要求，例如较大水池壁与壁之间、壁板与底板之间的构造加腋（八字角）要求是否会对工艺造成影响，如果工艺要求不允许加腋，结构设计人员就要在满足工艺要求的前提下，采用其它措施来满足结构的要求。设计人员应以设计规范为依据，各专业之间互相配合，对一些构造措施应区别情况灵活掌握使用。同时结构设计与施工息息相关。结构设计在计算中已考虑施工诸多因素，比如水灰比、用水量、混凝土养护天数、后浇带间隔天数等等，这些设计条件必须向施工单位详细说明，做好相关的技术交底，并要求施工单位逐一落实。而要做好这些又要求设计人员要了解施工，了解施工中新材料、新技术、新方法，了解施工顺序，施工对设计的要求，使设计切合施工、方便施工。例如水池施工为便于支模及浇筑混凝土，一般在离池底及加腋以上300～500mm处留置施工缝，设计人员应考虑施工要求，在此范围避免设计有预留洞口、预埋管道、悬挑梁板等。在水池设计中，一方面设计人员应结合具体情况，以较少的工程造价建设优质工程，另一方面设计人员对施工未按规范进行施工等施工失误所产生的渗漏裂缝处理，也应有所了解、准备，对当前常用处理裂缝及堵漏方法、所用材料应有所了解，以便更好地完成设计的后期服务。
1工程概况：
公主岭市某污水处理厂是由多座钢筋混凝土池体组成，其中两个直径为48m，地上高度2.7m，地下高度2.0m的圆形二沉池较大，为了解决温度应力问题按目前规范，原设计将被分为7块，每块之间用30mm宽伸缩缝完全隔离开来。
为了克服传统水池的缺点，在水池设计中我们查找大量有关无缝设计资料最后水池
侧壁采用了后张法无粘结预应力技术，取消了7个块体结构，水池底板采用5条后浇加强带将水池设计为一个整体结构，没有设置任何伸缩缝。
2工程设想及防裂施工措施
设计主要采取三种措施有： 设置混凝土后浇带或加强带和使用混凝土外加剂及预应力技术。其具体做法是：
2.1 防止大体积现浇钢筋混凝土的收缩裂缝出现，在抗渗混凝土内掺入HEA高效防水剂
2.2在工程施工过程中，采用一些技术措施进一步保证现浇钢筋混凝土水池的抗渗性能。
2.3 优化混凝土配合比。
2.3.1 为防止混凝土自身渗漏，采用抗渗混凝土，抗渗等级S8.
2.3.2 由于大体积现浇钢筋混凝土易出现收缩裂缝，为提高水池底板混凝土的抗裂性能，在抗渗混凝土内掺入适量的HEA混凝土膨胀剂。
2.3.2.1HEA微膨胀防水的理论分析
HEA高效防水剂会使混凝土产生适度膨胀在钢筋部位的约束下产生0.2-0.8Mpa的预应力，能有效的补偿混凝土的干缩和冷缩，同时由于HEA水化形成的大量钙矾石晶体，具有填充细孔缝作用，使混凝土中孔径下降，总空隙减少，大大改善了混凝土中孔结构的分布，使混凝土更加密实，显著提高混凝土的抗渗抗裂性能及耐久性和抵抗周围环境介质侵蚀的能力，防止钢筋锈蚀。
HEA防水剂具有缓凝作用，能够延长混凝土凝结时间，且凝结时间可根据工作需要进行调整，对于大面积施工水池非常有利。
HEA混凝土的早期强度及28天强度较基准混凝土提高10%以上，特别是早期强度的提高，对提高工程结构的安全性及防止混凝土早期膨胀能的损失都是有利的，因为混凝土收缩大部分发生的在早期，故HEA混凝土抗裂性能相对提高。
HEA的抗渗性能良好是因为HEA混凝土的膨胀与强度发展协调，使膨胀能得以充分发挥，另外由于HEA的优良减水效果，使混凝土孔隙率减小。密实度进一步提高。
3.3.2.2HEA施工控制点。
3.3.2.2.1、HEA的活性较大，称量误差大会影响混凝土的强度及坍落度，且不易控制，所以混凝土拌和时严格控制称量误差，称量误差在±1%。
3.3.2.2.2、由于HEA具有与自身相容性的高效减水成份，搅拌时间控制应比普通混凝土延长30~60秒。
3.3.2.2.3、保湿养护至关重要，水池底板混凝土初凝后即开始浇水和盖麻袋养护，养护期不少于14天，要始终保持表面湿润状态，以不见白为原则。
3.3.2.2.4、振捣必须密实，不能过振或漏振，采用专人专区负责制，以混凝土开始泛浆和不冒泡为原则。对于大直径套管底部混凝土密实度，在施工过程中通过敲击模板听音的方法检查。
3工程设计
无论后浇带和加强带都只能解决施工期间混凝土的收缩问题，并不能解决季节温差（湿差）所产生的温度应力问题。虽然有些超长水池没有出现裂缝，那是因为池底板为平面，或地基对水池的摩擦力较小，或池体水平配筋较大，而并不是后浇带，加强带或外加剂起了主要作用。所以，底板设计采用混凝土后浇带、加强带和使用混凝土外加剂技术，池壁采用后张法无粘结预应力技术。
掺加混凝土膨胀剂的目的就是在混凝土中产生膨胀应力。其产生的膨胀应力值是有限的，也就是说超过一定的界限就起不到应有的作用。而且，若从工程耐久性方面考虑，水池结构不宜使用含有钙矾石类的膨胀剂。因为有些膨胀剂中存在延迟钙矾石生成现象，所谓延迟膨胀就是当混凝土硬化一段时间以后，混凝土中的钙矾石再开始膨胀，即混凝土中的钙矾石与混凝土本身的硬化不同步，因此我们对于延迟钙矾石生成的潜在危险性应有充分的认识。
该工程水池底板尺寸超过国家规范规定的要求，采取不设温度伸缩缝，而设置1m左右宽的后浇带和加强带的做法。后浇带混凝土待其两侧混凝土浇筑完毕后2个月左右再进行浇注，而加强带处钢筋和混凝土膨胀剂掺量都要适当增加，（粉剂）一般掺量8%~14%，最佳掺量：普通混凝土掺8%~10%，加强带掺10%~14%。如下图
用无粘结预应力钢绞线来解决温度应力问题。当池体长度和宽度都较长时，不设温度伸缩缝，而在池壁水平方向均施加预应力来解决温度应力问题。这是从根本上解决水池裂缝问题的方法。而且，混凝土被施加预应力以后，混凝土本身受压，该水池使用预应力混凝土强度等级C40，其它混凝土强度等级C30，抗渗等级为S8、F200。钢筋采用为HPB235级及HRB335级普通钢筋，预应力钢筋采用抗拉强度标准值为1860Mpa的低松弛钢绞线，公称直径为15.24 mm，预应力钢绞线采购标准要符合《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003和《预应力混凝土用钢丝》GB/T5223-2003标准的天津预应力钢丝一厂产品或江阴法尔胜钢铁制品有限公司等大型国营企业的产品，该产品必须得到设计和监理工程师认可。锚具采用上海建研所的HVM类锚具产品或北京建研院的B&S I类锚固体系。
为保证水池侧壁有效的施加预应力，我们在池壁沿60°设置肋板柱，在两个方向上施加预应力，池壁厚度为350mm，池壁混凝土浇筑要求：1）首先底板杯口清理干净，杯口底抹16mm后水泥砂浆，为提高壁板下端构造质量，保证计算边界条件，杯口做法见壁板与底板联接构造示意图。2）水池侧壁在浇筑前钢筋要求绑扎牢固，池壁上下端环筋与竖向筋焊接，按设计要求布置无粘结预应力钢筋，混凝土要分层连续浇筑，不得留有施工缝，分层振捣密实，每层浇捣高度400mm左右，上下两层之间混凝土结合间歇时间控制在混凝土初凝前，隔层混凝土连续施工直到池顶。3）固定模板的钢筋必须设置止水板以免渗漏，拆模后打掉钢筋周围的混凝土保护层，截断支模钢筋，用石棉水泥填平打实。同时施工时，应严格控制杯口标高及底板坡度，底板上应有1：2水泥砂浆20mm。为保证工艺设备正常运转中避免过大振动冲击，在设计中要求池体结构尺寸的允许偏差不大于下列数值：
该钢筋筋混凝土水池裂缝设计控制在0~0.1mm之间。我国现行规范规定钢筋混凝土现浇水池裂缝一般控制在0.2mm左右，如果采用普通钢筋虽然也可控制在0.1mm，但其用钢量将会成倍增加。因此，采用预应力无缝整体水池设计，建造出来的水池不仅结构耐性更强，且较少的工程造价。结构设计部分节点详图如下。
结束语
通过对大型现浇钢筋混凝土水池池壁抗渗措施的研究、探讨、实施，工程的整体质量取得了显著的效果，所有大型现浇钢筋混凝土水池经盛水实验检测均无渗漏，一次性通过验收，达到了较好的水平，减少了应修补带来的工期拖延和人力物力的浪费，并且积累了较丰富和全面的经验，对于今后同类型结构的构筑物施工质量提供了有效的保证。
参考文献：
1,《无粘结预应力混凝土结构技术规程》 JGJ/T 92-2004；
2,《混凝土结构设计规范》 GB 50010-2002；
3 《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002；
4，《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS138：2002；
5,《部分预应力混凝土》 杜拱辰，中国建筑工业出版社；
6,《预应力混凝土结构设计》（第三版）林同炎著；
【关键词】水工；混凝土；结构；抗震；安全；
1、引言
随着社会经济的快速发展，我国水利水电工程也取得巨大进步，尤其是近些年我国西部建设了许多大型水利水电工程，处于强震区的工程必须要考虑抗震设计，在水工建筑物抗震设计方面也积累一定工程实践经验，也出现了很多新的问题。自1997年以来颁布了《水工建筑物抗震设计规范》，为水工建筑物抗震提供相关标准和规范，但是我国对于水工混凝土结构抗震方面依然存在诸多关键技术无法突破的难题，对水工混凝土结构抗震进行研究和探讨具有重要意义。
2、水工混凝土结构抗震设计
目前而言，有关水工混凝土结构抗震研究主要集中在以下几个方面的问题：
2.1设计地震烈度
有关设计地震烈度，有两种看法：一是地震荷载是一种常态，需要对水工结构安全进行复核，对水工混凝土坝要根据地面加速度为0.1g进行校核；二是认为混凝土动态抗拉、抗压强度在增大的前提下，地震发生地基吸收能量，所以混凝土坝的实际抗震能力不必按照线性弹性分析的结果进行，因此也几乎没有多大破坏力。比如美国下水晶泉曾发生8.3级大地震，但是坝体几乎没有受到任何破坏。经过分析和计算认为，拱坝的抗震性能最佳，其次是重力坝，然后是支墩坝。
然后对分区地震烈度进行划定，按照地区历史地震情况以及地址构造等，对未来有可能发生的最大地震进行划分；最后进行地震应力分析，需要借助计算机对参数进行计算，一些复杂的结构进行简化，不仅要对地震资料进行分析，而且要选择科学合理的计算方法，并且对材料动力特性进行研究。
2.2水库诱发地震
水工混凝土进行建设时需要对诱发地震的可能性进行仔细研究，假如附近曾经发生地震，那么水库蓄水后地震活动的频度和烈度要高于正常水平，震源也在附近。地震活动和水库的水位存在一定关系，如果水库的深度大于一百米时则诱发地震比较显著，水位增加速度和持续时间都是重要影响因素。
2.3混凝土动力特点
混凝土强度和加载速度有很大的关系，根据变形率进行计算，段十年内发生剧烈应力变化，强度会有明显提高。加载速度是1s或者是经过几个小时的破坏，混凝土强度相差30%，混凝土短期抗压强度得到提升，这一点和其塑性变形有关。正常而言，混凝土强度和时间呈现出线性关系。相关设计规范中标明水工抗震规范影响系数可以取值为1，对结构强度进行计算，水工混凝土结构的抗拉强度安全系数可以取值稍大于1，因为其中需要考虑到动力荷载作用。
2.4结构模型试验
模型比例大部分情况选择1：100，模型上选择激振器进行激振，也可以将其放置在振动台上，如果上游有水库，则模拟时水库长度必须要是其深度的3倍以上，模型材料容重要求和实际情况一致，容重是2.4t/m?，模型和原型的应变比例，模型材料是石膏，性能比较可靠，其变形接近混凝土，便于加工。
2.5原型振动试验
一般而言，混凝土水工结构抗震设计研究需要进行原型振动试验，以此掌握水工混凝土结构的自振特性，比如振型、频率以及阻尼比等，然后和工程数据进行复核。激振方式包括强迫力激振和自由衰减振动激振。
2.6混凝土重力坝自振周期进行估算
一般而言，混凝土重力坝自振周期是水工混凝土结构抗震研究的前提，有关混凝土重力坝自振周期计算公式有以下几种：
（1）克希荷夫公式
比如，湖南镇水电站混凝土梯形坝的自振周期进行计算，其参数是H=130m，B=115m， =2.4t/m?，E=2500000t/O，计算 为0.295s。经过模拟实验结果为0.293s，结果比较接近。
3、水工混凝土结构抗震研究进展
水工混凝土结构抗震研究涉及诸多学科，相关理论、公式、计算方法、仪器设备等都是以工程实践理论为前提进行集成再创新，目前而言水工混凝土结构抗震主要集中在地震动输入、结构地震响应以及结构抗力三个方面。
3.1 地震动输入
水工混凝土结构抗震中地震动输入是基础研究工作，具体包括大坝抗震设防水准框架进行制定、场址地震动参数进行确定、坝址地震动输入机制。其中，大坝抗震设防水准框架的制定涉及到概率论方法，结合我国实际国情，以及水工混凝土结构特点，建立和完善的相关标准框架体系，其中需要考虑接近断裂大震、水库地震等问题。
3.2 结构地震响应
结构地震响应是水工混凝土结构抗震研究的重中之重，一般而言是通过理论分析和公式计算，然而要考虑到的是地震和水工混凝土结构过于复杂，尽量利用室内外试验，或者是现场实测进行校核和验证，还可以通过震害工程实例，以及强震观测记录进行校验。其中，涉及到结构抗震动力进行分析；结构抗震的动力模型试验；现场测振试验以及地震监测；水工抗震设计规范等。
3.3 大坝混凝土动态抗力
水工混凝土结构抗震在大坝混凝土动态抗力方面的研究相对而言比较少，这是研究中较少覆盖的一个方向。水工混凝土结构动态抗力研究主要集中在大坝混凝土全级配大试件动态抗折试验、大坝混凝土动态损伤机理、大坝混凝土三维动态细观力学分析、CT技术应用等方面。
4、结语
总而言之，我国对水工混凝土结构抗震研究还存在诸多问题，一方面缺乏工程实践案例，另一方面一些关键技术也难以攻克，在目前抗震研究追不上工程建设规模和发展的前提下，水利工程建设依然存在较高的风险。所以，我们要加大对重大工程抗震安全保障的应对，认真分析过去在水工混凝土结构抗震研究中取得的经验，总结经验、克服障碍，为抗震安全保障提供支持和帮助。
参考文献
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