关键词：混凝土结构设计原理；土木工程；通识教育；教学启示与思考
混凝土结构设计原理是土木工程专业一门重要的专业基础课以及核心课，着重培养了学生理论联系实际，逐步学会运用相关规范，具备扎实的理论和结构设计能力，能够分析钢筋混凝土结构构件的基本性能，为今后的工作或者深造打下良好基础。但是该课程内容多、信息量大、综合性与实践性强、教学难度较大。尽管由于国家教育部的专业调整以及学校教学计划与人才培养目标的调整导致课程教学学时一再压缩，但是根据我校土木工程专业建筑工程方向最新教学计划，该课程学分数已从原来的3.5学分增加到4个学分，总学时也达到66学时，其中课堂学时为62，实验学时为4，相较以前建工方向该课程的教学都已有了提高，可见混凝土结构设计原理对于建筑工程专业学生的重要性。
本校土木工程专业建筑工程方向采用沈蒲生教授主编、梁兴文教授副主编的混凝土结构设计原理（第三版）为教学课本，全书共分为绪论、混凝土结构用材料的性能、混凝土结构设计方法、钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算、钢筋混凝土受弯构件正截面承载力计算、钢筋混凝土受弯构件斜截面承载力计算、钢筋混凝土受扭构件承载力计算、钢筋混凝土偏心受力构件承载力计算、钢筋混凝土构件的裂缝、变形和耐久性、预应力混凝土构件设计以及附录。该课程的教学涉及到四本规范：《建筑结构荷载规范》、《混凝土结构设计规范》、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土结构设计规范》及《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》。该书主要针对土木工程专业建筑工程方向学生，故对学生要求主要了解前两部规范在课程中的应用。课本中所涉及的路桥的相关设计可对学生不做要求，让学生先对建筑工程中的钢筋混凝土结构知识做全面透彻的学习，之后可以在对路桥的相关设计根据学生的兴趣进行学习，以免在初学过程中造成知识混乱。现以沈蒲生教授主编的教材为依据，除绪论外，每章分别从通识基础（前期知识）、启示与思考（教学重点）以及实践与拓展（后期需通过实践进一步拓展与完善的知识）这三个方面介绍。
一、绪论
绪论部分虽然没有涉及到很多的课程知识，但是讲好绪论课有助于提高学生对于混凝土结构设计原理这门课的兴趣，激发学生的求知欲，让学生乐于这门课程的学习，并且引导学生把学习混凝土结构知识与实际生活联系起来，引导学生为人类实际生活服务，故上好绪论课是激发兴趣的关键步骤。授课可以利用大概一个课时的时间通过多媒体教学让同学感性的认识什么是混凝土结构以及混凝土结构的优缺点，然后以讲故事的形式介绍混凝土结构的发展简史，将学生的思维引导进入新学科的大门并使他们对本学科产生较大的兴趣。对比国内外混凝土结构的发展，简要介绍该学科的最新动态、当前发展趋势、研究热点以及争论的问题，激发学生的学习热情，这就达到了绪论的目的。
二、混凝土结构用材料的性能
1.通识基础：混凝土结构设计原理并非是一门独立的课程，它需要学生之前学的课程知识做支撑，才能够顺利地学习新的知识。土木工程材料是学生前期的一门专业基础课，它详细介绍了在土木工程实际结构中各种材料，而本章的学习就依靠学生在该课程中学习的关于钢筋以及混凝土的知识，对于学生既起到复习，也起到预习的作用。
2.启示与思考：根据长期的教学经验以及学生反馈，为了能够更好地让学生把握课程知识，教师的教学重点应在于详细讲解钢筋与混凝土的各项性能，混凝土强度指标以及其余变形。而本章最大的难点就在于学生是否能透彻理解钢筋与混凝土的粘结，它是保证钢筋和混凝土这两种力学性能截然不同的材料在结构中共同工作的前提，向学生讲解清楚这一知识点有助于学生更深刻的理解钢筋混凝土结构的工作，也能够更好地理解之后课程中钢筋混凝土的承载力计算。
3.实践与拓展：本章主要涉及混凝土结构用材料知识，在整个通识教育体系中已完成了材料知识的学习，课后学生可以通过试验深刻认识材料的各项性能，并且在教师的引导下分析影响材料的各项因素，掌握混凝土结构用材料的性能，以此为基础可以深刻理解后续课程结构测试技术中混凝土结构检测的机理，可以有比较的学习砌体结构、钢结构设计原理中结构用材料的各项性能，从材料上认识不同结构的异同以及为后续课程建筑施工技术关于钢筋混凝土工程章节打下基础，帮助该课程适时地减少此方面的课时并加深应用。
三、混凝土结构设计方法
1.通识基础：力学知识是土木工程学习的核心内容，在学习本章之前，学生就已在材料力学中简单学习到了以容许应力法为基础的设计方法，而本书是以《混凝土结构设计规范》为依据，该本规范已从容许应力法过渡到了以概率理论为基础的极限状态设计法，这就需要在通识教育下学到的概率论知识做基础。
2.启示与思考：由于已学过容许应力设计方法，这就要求教师应当讲清极限状态设计法的概念以及与容许应力法的区别，重点讲解公式γoS≤R，各种荷载效应控制的组合以及它们出现的背景，学生要清楚理解这其中的意义并且灵活应用，荷载效应组合以及取值是建筑工程学生应当掌握的一项基本技能。课后教师应当要求学生熟悉一些出现在建筑工程中的专业术语，如安全等级、设计基准期、设计使用年限以及目标可靠指标等。
3.实践与拓展：本章内容较抽象，要求学生清楚理解其中概念，因此教师应该有针对性的选择部分题目以加深学生对于知识点的理解，这样才能在后续章节以及课程混凝土结构设计、砌体结构、钢结构房屋设计、基础工程中关于结构设计的内容进行应用，这是建筑工程专业学生应用最普遍的知识点，学生务必掌握清楚。
四、钢筋混凝土轴心受力构件正截面承载力计算
1.通识基础。轴心受力构件是钢筋混凝土结构中受力最简单的构件，但从本章教学开始，授课教师应当帮助学生建立结构系统概念，改变以往单纯的对基本构件讲解的教学模式，培养学生整体思维能力。故教师在讲解时应从建筑整体结构出发，通过荷载传递途经分析，将结构整体中的各个构件进行受力分析，确定受力类型，然后在讲解该构件的设计原则和设计方法，以免使学生形成单纯用公式解习题的习惯，不顾实际工程中的应用。但是这样的教学模式就需要学生有一定的理论力学和结构力学知识，能够进行结构的受力分析，达到环环相扣的效果。
关键词：抗震加固；钢网架；整体计算
1 工程概况
某工程原设计为农贸市场，改造后为三维数字社会服务管理中心，项目1993年施工建设，原农贸市场主体结构原设计为下部混凝土柱排架结构+屋面轻型钢屋架结构（角钢三角形桁架），房屋高度为6.00m，总长为43m，总宽为30m，中间设一排混凝土柱。原有工程抗震设防分类为丙类，抗震设防烈度为8度0.20g，设计分组为三组，场地特征周期为0.45s，结构阻尼比为0.05。原有工程基础采用柱下钢筋混凝土独立基础，地基处理为局部结合整片的2：8灰土垫层，处理后的地基承载力为180kpa。
根据结构检测鉴定报告，农贸市场结构评价为B级（维修），经现场检测，原柱混凝土强度设计为C20，角柱推定值为20.6，满足原设计要求，评定为C20，其余混凝土柱推定值为16.2，低于原设计要求，评定为C15。
原农贸市场西侧改造设计为汽车库，东侧改造为三维数字社会服务管理中心，由于屋面原设计不带保温，由于本次建筑功能改变，屋面改造为带保温彩钢岩棉复合保温板，拆除中间一排混凝土柱，跨度原设计15m增加到30m，对原建筑物按现行规范进行加固设计后，屋面结构结构形式为钢结构网架，屋面为不上人屋面，根据《建筑抗震鉴定标准》GB50023-2009，本工程为C类（适用后续使用年限50年建筑），按2010系列规范采用设计内力调整系数。
2 对原有建筑结构加固改造
目前很多工程设计中将屋盖与下部结构分开进行计算分析，对屋盖下部钢筋混凝土框架部分常用PKPM，YJK等软件，上部屋盖网架采用3D3S，MST，STWJ（PKPM模块）等，本工程网架部分采用MST进行计算，整体计算采用YJK软件。在对网架部分用MST计算中，考虑下部混凝土柱的刚度，按支座按弹性支承考虑。计算中网架部分杆件的控制应力比不大于0.85，网架跨中部分挠度小于短向跨度的1/250。
用YJK整体计算时对于网架等空间结构，在建模计算时在支座处设一根斜杆来模拟支座。在采用模拟施工时，必须注意施工次序的合理顺序。YJK软件在布置荷载时，可以采用蒙皮导荷（蒙皮导荷是指沿着杆件或者墙面边界形成一个面，在该面赋值面荷载）功能，可将面荷载沿着该面的投影方向或法向进行荷载导算，将荷载导算到面的周边节点上。根据《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第10.2.8条规定，屋盖钢结构和下部支承结构协同分析时，阻尼比应符合下列规定：（1）当下部支承结构为钢结构或屋盖直接支承在地面时，阻尼比可取0.02。（2）当下部支承结构为混凝土结构时，阻尼比可取0.025～0.035。本工程计算参数取值中结构阻尼比按振型阻尼比法。振型阻尼比是指针对于各阶振型所定义的阻尼比。组合结构中，不同材料的能量耗散机理不同，因此相应构件的阻尼比也不相同，钢构件取0.02，混凝土构件取0.05。对于每一阶振型，不同构件单元对于振型阻尼比的贡献认为与单元变形能有关，变形能大的单元对该振型阻尼比的贡献较大，反之则较小。所以，可根据该阶振型下的单元变形能，采用加权平均的方法计算出振型阻尼比ζi。经对原有结构增加网架后整体计算，并提取前6阵型下的周期及结构阻尼比（表1），通过分析表明第一振型以下部钢筋混凝土框架为主，2～6振型为混合结构为主。地震作用下X向框架层间位移角满足规范要求，Y向框架层间位移角1/406不满足规范，钢筋混凝土柱配筋不满足。
针对以上验算结果，结构加固分为直接加固与间接加固两类，直接加固主要为增大截面加固法、置换混凝土加固法或复合截面加固法，间接加固主要采用体外预应力加固法、增设支点加固法、增设耗能支撑法或增设抗震墙法等。由于原有建筑框架柱强度等级评定为C15，本工程后续使用年限50年，为满足混凝土结构的耐久性，综合考虑原结构上部框架柱采用增大截面法进行加固。采加大截面法是指采用增大原构件截面面积并增配钢筋，以提高其承载力和刚度，或改变其自振频率的一种直接加固法。该方法施工工艺简单，且具有成熟的设计和施工经验，可用于本工程。框架梁采用外包型钢加固法，对钢筋混凝土梁、柱外包型钢及钢缀板焊成的构架，以达到共同受力并使原构件受到约束作用的加固方法。经加固后，结构整体计算分析，结构位移、位移比，配筋均满足要求。对下部基础不满足部分采用加大基础底面积法，该方法适用于当既有建筑物荷载增加、地基承载力或基础底面积尺寸不满足设计要求，且基础埋置较浅，基础具有扩大条件时的加固，可采用混凝土套或钢筋混凝土套扩大基础底面积。设计时，应采取有效措施，保证新、旧基础的连接牢固和变形协调。
3 网架单独计算与整体建模分析
通过网架部分网架单独计算采用MST进行计算，与整体计算采用YJK软件对比分析，在网架支座刚度对内力影响很大，固定铰支座与滑动铰支座相比，明显减少上弦跨中杆件的内力，支座处杆件内力变化，下弦内力变化不明显，网架和下部钢筋混凝土结构整体计算模型与网架单独模型内力相差较大，支座刚度越大，相差越大，支座刚度越小，相差越小。下部支承网架的混凝土结构刚度对网架内力的影响，在地震工况下的影响较大，在正常使用荷载下影响较小，支承结构的刚度越大，整体模型内力越接近单独模型相同支座的内力。因此，在进行网架下部结构的抗震设计时，应合理考虑网架的抗弯、面内剪切及轴向刚度，对改造工程，在条件允许的条件，宜进行整体分析设计。
4 结语
综上所述，针对原有工程改造加固设计，首先应分析结构承载力不足的结构构件，在概念上对建筑进行总体上的加固概念设计，通过空间计算软件对加固概念设计进行复核和优化调整，使得加固方案达到安全可靠、经济，从而满足建设单位的使用要求，也能够满足后续使用年限50年的目标要求，通过对原有框架柱通过加大截面的加固方法，提高了原有结构的安全度，并按现行规范对加固后的混凝土结构与钢网架进行整体共同作用分析，复核加固后方案可靠性，并在考虑网架结构与整体结构共同作用与分别建立模型两种模型进行计算包络设计，确保结构安全，
参考文献
[1] 中国建筑工业出版社.GB50011-2010.建筑抗震设计规范，北京.
[2] 中国建筑工业出版社.GB50367-2013.混凝土结构加固设计规范.
[3] 中国建筑工业出版社.JGJ 123-2012.既有建筑地基基础加固技术规范.
[4] 薛强，郝际平，米周林.兰州理工大学体育馆的整体分析与设计[J].钢结构，2010第7期第25卷.
中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)04(a)-0000-00
在房屋等各种建筑工程中，都是采用钢筋混凝土作为建造材料。因而，钢筋混凝土的材料质量和结构设计，在保证建筑物使用寿命方面具有极其重要的地位。随着多层建筑物和高层建筑物的不断涌现，业界相关人士将关注的眼光越来越多地在钢筋混凝土方面。质量优等的钢筋混凝土与科学合理的钢筋混凝土结构，不仅能够保证房屋建筑能够拥有一个安全与稳定的钢筋混凝土结构，也能保证房屋建筑的质量安全与稳定。
1 钢筋混凝土结构定义和基本原理
1.1 定义
钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土两种材料结合成整体共同受力的工程结构，其主要承重构件是由钢筋与混凝土制造而成。
1.2 基本原理
混凝土结构在钢筋和混凝土两种不同性质材料的有效结合作用下，能够充分发挥混凝土抗压强度和钢筋抗拉强度的优势，有效地掩饰掉彼此的缺陷。在二者共同抵抗外力的作用下，提高建筑结构中梁和板的承载能力。
2 钢筋混凝土结构设计中存在的问题及改进措施
虽然钢筋混凝土结构在两种材料的共同作用下，产生了非常巨大的承载能力，可是在结构设计中仍然存在一定问题。包括地基与基础设计问题和上部结构设计中的问题。下面将从以上两个方面分别论述相关设计问题及改进措施。
2.1地基与基础设计中的问题及改进措施
(1)对于有地下室的建筑物来讲，地下独立基础设计中容易忽略由建筑物沉降引起的附加应力的影响。极有可能导致地下室底板因承载能力不够，引起混凝土产生裂纹。尤其对于采用天然地基的房屋建筑来讲，该种问题尤为突出。尽管这种地面沉降问题必不可免，但是对于沉降量较小的房屋建筑而言，可以在地下板与持力层之间布置褥垫等处理措施。
(2)对于有地下水的建筑物而言，地下水位较高的情况下，应该十分注意建筑防水与降水功能，尤其是对于柱下承台的形式基础而言，更要重视这个问题。在柱下承台形式的影响下，基槽地模形状及其复杂，产生了更多的阴阳角和放坡，一定程度上加大了防水措施的施工难度。为了提高有地下水位建筑物的防水功能，在进行防水措施施工前，应该尽量考虑不同季节下的水位对建筑物的影响。求出包络图，依据包络图显示的水的运动规律设计防水措施。同时，也应该尽量减少柱下承台基础产生的阴阳角和放坡，降低施工难度。
(3)地下室底板与外墙配筋的计算中，经常产生假设条件与实际情况不符的情况。通常情况下，在地下室底板与外墙配筋的计算中，地下室底板配筋的计算方式与外墙配筋的计算方式不相符。在外墙配筋的计算中，采用底部固结和顶部铰接的计算模型，可是在底板配筋计算中却采用单向板计算方式。以致于配筋计算中，经常产生结算结构与实际情况不相符的问题。解决这个问题的最好措施就是统一配筋的计算方法，使其标准化和规范化。什么情况采用底部固结和顶部铰接的计算模型，什么情况采用单向板计算方式，制作一个统一的规范，能够避免或杜绝该种问题的发生。
(4) 在天然地基锥体独立基础设计中，基础坡面的坡度经常不小于1：3比例。导致混凝土的捣实工作很难做到位，经常采用人工拍打振捣。这种方式下产生的混凝土不具有一定程度的强度。因此，建议不要在天然地基上采用椎体独立地基，应该尽量优先选择阶梯型基础。
(5) 在设计地下独立基础之间的拉梁的时候，经常简单地按照普通的拉梁设计，没有将其他影响因素考虑在内。要想保证拉梁结构具有足够的稳定，应该考虑到梁坡上扩散角内土的重量。
2.2 上部结构设计中的问题及改进措施
(1) 框架-剪力墙结构设计问题
在框架-剪力墙设计中，剪力墙有时会出现布置不均匀，单肢刚度过大的问题，连带着影响梁板等构件的设计。以致于应力过于集中，一旦发生应力破坏，将会产生严重的后果。因此，在进行框架-剪力墙结构设计的时候，全面考虑上述问题产生的原因，避免产生这种问题。采用第一级别刚度的剪力墙时，其墙肢数应该大于4，避免应力过于集中。遵守框架结构“多层设防”的设计原则，层层设防。使剪力墙在共同抗外力作用下，增强防御能力，抵抗外来的破坏力。同时，还需要遵守“做大放小”的设计原则。将剪力墙的梁和柱的结构设计成“强柱弱梁”和“强剪弱弯”的形式。倘若遇到地震等自然灾害的破坏，这样的结构设计可以为人们争取更多的逃生时间。
(2) “强柱弱梁”和“强剪弱弯”的结构设计要求难于实现
为了避免采用“强柱强梁”和“强剪强弯”结构设计带来的巨大破坏力，采用了“强柱弱梁”和“强剪弱弯”的结构设计原则。可是在实际社会中，这种结构设计方式的延性设计理念很难实现。尤其，我们国家《建筑抗震设计规范》中所规定的内容，大多情况仅适用于轻度震级的地震。一旦发生大地震，钢筋混凝结构中的梁和柱在地震巨大的作用下，是很难保证梁先倒塌，柱后倒塌的。因此，有必要进一步修订我国《建筑抗震设计规范》。制定更为完善的建筑抗震设计要求，进一步研究如何使“强柱弱梁”和“强剪弱弯”的结构设计原则，更加满足于高震级地震的防御和应急需求。
(3) 挑梁变形，墙体外闪问题
由于钢筋混凝土结构局部受力太大，造成出现挑梁变形，墙体外闪问题。针对这种问题，可以在悬挑的挑梁端头设置构造柱，通过构造柱将每层的挑梁连接在一起。这种结构设计产生直接效果，就是有效消除了挑梁的变形和墙体外闪问题。因为，即使某局部位置受力过猛，也可以通过挑梁将力量传到其他各层结构中，达到了分散压力的效果。
(4) 其他问题
除了以上关于上部结构的重大设计问题，其余主要是一些细节问题。例如，不同条件下的钢筋混凝土构件的钢筋保护层厚度的取值问题，框架梁端纵向受拉钢筋配筋率问题。这些钢筋混凝土结构设计中细节问题，在建筑结构设计规范中都会有明确的标注。因此，设计人员在设计的时候应该注意了解规范要求。根据要求设计钢筋混凝土结构，避免出现不必要的失误。
3 总结
在钢筋混凝土房屋结构设计中主要存在地基与基础设计问题和上部结构设计问题。其中，地基与基础设计问题主要涉及带有地下室和地下水位的钢筋混凝土结构问题。上部结构设计问题主要设计框架-剪力墙结构问题，“强柱弱梁”和“强剪弱弯”结构设计问题，挑梁变形和墙体外闪问题，以及一些其他细节问题。为了有效避免这些设计问题的产生，可以借鉴以上改进措施。
参考文献
[1] 叶菁. 钢筋混凝土框架结构设计要点及注意事项[J]. 甘肃科技纵横， 2010，(05) .
[2] 邱海军，倪国葳，秦春霞. 浅谈高层建筑混凝土结构设计[J]. 科技创新导报， 2010，(05) .
关键词：浅析；建筑；混凝土；结构设计
中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：
建筑结构设计规范是国内结构设计的法规，是建筑结构做到技术先进、安全适用、经济合理的指导文件。为了更好的遵循这一法规，对结构设计规范应该熟悉，更应该正确理解，保证土建结构设计质量。
1 结构材料选择
1.1混凝土结构设计规范
在设计工作中，在对混凝土的强度等级的理解与应用存在以下两方面的问题与争议：
1.1.1规范4.1.2条规定：钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15。与此条相呼应在4.1.3条和4.1.4条中不再列入了C10混凝土的强度标准值、设计值。这里存在一个对上述规范条文的正确理解与应用的问题，这就是作为基础垫层的素混凝土是否可以采用C10混凝土，是否也必须采用C15混凝土。对这一问题存在很广泛的争议。在某些工程中对基础垫层的混凝土采用C10后，不仅有的监理公司的监理人员对此置疑，甚至有的图纸审查人员也表示反对，都认为这违反了规范的要求，要求改正为C15。混凝土垫层采用C10等级的混凝土，如改为C15级混凝土没有必要而且增加造价造成经济上的浪费。分歧的原因是置疑的人员没有正确理解规范的条文，因为规范的4.1.2条是指钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15，而作为垫层的混凝土是素混凝土不属于钢筋混凝土，垫层混凝土的作用是保护地基土在施工中不扰动，同时为基础的施工创造有利的工作条件，C10混凝土完全可以达到。
1.1.2规范4.1.4条例表规定了各个强度等级的混凝土的轴心抗压强度设计值。其中有一个注释，因是用小字表达常被设计人员忽视，这个注是指当轴心受压及偏心受压构件的截面长边或直径小于300mm，则表中的混凝土强度设计值应乘以系数0.8。该注释是不能忽视的，因为当构件的截面尺寸越小，混凝土构件的缺陷带来的强度损失越大。
1.2 砌体结构设计规范(GB 50003-2001)
在砌体结构设计规范中，对结构材料选择的规定方面容易忽视的主要是第6.2.2条对地面以下或防潮层以下的砌体、潮湿房间的墙，所用材料的最低强度等级提出的要求，其目的是为了保证结构的耐久性。例如对于地基土很潮湿的砌体，砖至少要求MU15，砂浆必须是水泥砂浆而且不低于M7.5。但在实践中很多设计人员单从砌体的强度要求出发采用MU10砖、M5水泥砂浆。这是违背规范要求的，应予改正以保证结构的耐久性。此外，上述这一要求不仅针对地面以下砌体，还针对地面以上的潮湿房间，例如卫生间等。
2 结构构造要求
2.1砌体结构伸缩缝的最大间距
在建筑设计中，为了防止或减轻房屋在正常使用条件下，由于温差和砌体干缩引起的墙体竖向裂缝，应在墙体中设置伸缩缝。在砌体结构设计规范(GB 50003-2001)中第6.3.1条规定了砌体房屋伸缩缝的最大间距，例如钢筋混凝土屋盖当屋面设有保温层或隔热层时，伸缩缝的最大间距为50m。我国很多房屋长度在40m～50m的砌体房屋，按上述规定没有设置伸缩缝，但不少房屋还是出现了温度裂缝，有的甚至比较严重。原因在于设计人员没有全面理解该规范条文。首先该规定是针对烧结普通砖的，对于目前墙体改革中新使用的混凝土砌块等房屋，该规范已强调由于混凝土有干缩性，应该将伸缩缝的最大间距乘以0.8系数，也就是说应将伸缩缝的最大间距调整为50m×0.8=40m。其次该规范在注释中还强调了对于白天和夜晚温差较大地区，伸缩缝的最大间距应予以适当减小，因此，对于我国昼夜温差较大的地区来说，应适当减小伸缩缝的最大间距，使用烧结普通砖的上述砌体房屋，伸缩缝的最大间距应降为45m，使用混凝土砌块的上述房屋，伸缩缝的最大间距应降为35m。按调整后的伸缩缝的最大间距设计的砌体房屋再辅以其它措施后，很少再出现温度裂缝了。
2.2混凝土结构中钢筋的混凝土保护层厚度
现行混凝结构设计规范(GB 50010-2002)中，比89规范更加重视对混凝土耐久的要求，而混凝土结构的耐久性与混凝土保护层的厚度是密切相关的，因此现行规范比原规范对混凝土保护层的厚度要求有所增加。例如在一类环境柱的混凝土保护层的厚度由25mm增加到30mm。特别对于基础，混凝土保护层的厚度增加得更多，因为基础与水有接触，所处环境更为不利。但在设计实践中往往有些设计人员忽略了这一变化，因而不能满足混凝土耐久的要求，造成混凝土质量下降。
3 结构荷载取值
3.1屋面可变荷载的取值和分布
并非在屋面全跨布置可变荷载产生的内力一定最大，往往在半跨布置可变荷载时结构可能更为不利。因此对于屋架和拱壳屋面除了全跨布置可变荷载时做出计算外，还应考虑半跨布置可变荷载，并做出相应的计算，然后按最不利的情况进行设计。对屋面可变荷载的取值应十分谨慎，特别是对于屋架和拱壳屋面，因为这类屋面荷载的分布对结构的内力很敏感。例如积雪荷载应按全跨均匀分布、不均匀分布，半跨均匀分布的几种情况进行设计，这样才能保证屋面结构的安全。
3.2 基础设计时的荷载取值
在建筑地基基础设计规范(GB 50007-2002)中第3.0.4条明确做出了以下规定：计算地基变形时，传至基础底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的永久值组合，不应计入风荷载和地震作用。计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，分项系数均为1.0。按地基承载力确定基础底面积及埋深或按单桩承载力确定桩数时，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。在设计实践中上述的各方面经常有设计人员没有正确执行。
3.2.1计算地基变形时将荷载取值错误地取为荷载设计值而不是荷载的准永久组合值。由于荷载的设计值大约为荷载准永久组合值的1.4～1.6倍，因此这一错误取值造成的影响更多，常常使原本地基变形不超过限值，错误的判断为地基的变形不满足设计要求。错误地将基础加深或将基础的底面积扩大，造成很大的浪费。
3.2.2在确定基础底面积或确定桩数时，荷载取值错误地取为荷载的设计值而不是荷载的标准值，由于荷载的设计值大约为荷载标准值的1.25倍左右。因此这一错误将导致约20％的浪费，对整栋建筑而言，这一浪费是相当大的。
3.2.3计算挡土墙的土压力、地基或斜坡的稳定时，（上接第680页）荷载的取值错误地将永久荷载的分项系数取1.2，将可变荷载的分项系数取1.4，而忽视了规范别说明了的分项系数均为1.0的规定。
4 结束语
在结构设计工作实践中部分结构设计人员对现行结构设计规范缺乏正确理解或常有疏忽，给工程带来安全隐患或者增加不必要的造价。在建构筑物的设计中，结构设计关系到建筑结构的安全、耐久、适用和经济等多个方面，因而结构设计工作是十分重要的。
参考文献：
[1] 砌体结构设计规范.GB 50003-2007.中国建筑工业出版社.2007.
关键词：轨道工程；混凝土结构设计原理；课程建设
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）33-0131-02
《混凝土结构设计原理》是轨道工程本科专业的主要专业基础课，是学生以后从事轨道工程施工和设计应该必须学习和掌握的基础专业知识。所以，该专业学生的专业水平是由《混凝土结构设计原理》这一课程的教学质量决定的。同时，《混凝土结构设计原理》这一课程具有很强的理论性和实践性，因此在教学过程中，为满足现代社会发展的需要，以及应用型人才培养目标的实现，需要改革教学方法，合理安排教学环节和改善教学内容，对课程进行剖析和定位，努力提高和培养学生在工程实践方面的认知能力。
我国已经建设、正在建设、正在规划的轨道交通的城市已有30多个，规划城市轨道交通网总里程5000多公里，2014年末运营总里程已达到2933公里。我国高铁总里程达到10000多公里，约占世界高铁运营里程的46%。随着我国总理在出国访问时一直向世界各国推销我国制造的高铁，说明我国高铁逐渐走向世界。轨道交通学院毕业的学生有机会走出国门参与国外高铁、轨道交通的建设，从而要求学生具备很强的专业基础能力。因此，轨道工程方向的混凝土结构设计原理课程建设具有重要的意义。本文结合轨道工程专业方向的《混凝土结构设计原理》课程的建设实践，就课程建设的教学内容进行了探讨。
一、课程建设教学内容选择与安排
目前国内混凝土结构设计原理的教材多达几十种，表1列出最近几年各大出版社所出的有关混凝土结构设计原理的主要教材。
从表1所列的教材内容大部分偏向《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62―2004）和《混凝土结构设计规范》（GB50010―2010），而由于我校轨道工程专业的学生主要是从事铁路、轨道交通行业，因此在选取教材方面主要考虑铁路、轨道方向。因此大部分教材不适合轨道工程方向的学生。而中国铁道出版社出版的李乔主编的《混凝土结构设计原理》为普通高等教育“十五”规划教材，教材质量好，该类教材“强调理论、重视理论”，并且涉及到《建筑结构荷载规范》（GB50009―2001）、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62―2004）、《混凝土结构设计规范》（GB 50010―2010）、《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1―2005）和《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB 10002.3―2005），非常适合轨道工程专业学生。像轨道、铁路交通等施工单位部门是我校这一层次学校轨道工程专业的学生毕业后大多分配到的地方，这类单位需要培养富有创造精神的应用型人才，要求学生掌握能运用基本理论解决实际工程问题的能力，因此选择该教材在某种程度上可以满足轨道工程专业学生的人才培养需要。
然而，此教材将第4章“轴心受力构件正截面承载力计算”放在第5章“受弯构件正截面承载力计算”前面，与第8章“偏心受力构件正截面承载力计算”脱节，同时第9章“钢筋混凝土构件的变形和裂缝验算”讲授的是受弯构件的变形验算和裂缝宽度计算，又与第5章“受弯构件正截面承载力计算”脱节。因此，根据我校最新修订的课程教学大纲以及轨道工程专业培养目标的要求，对教学内容进行优化重组应建立在课程组内多方探讨该课程的教学内容的基础上，并对课程的教学内容和教学目标形成基本一致的认识。如把教材的第9章“钢筋混凝土构件的变形和裂缝验算”放在钢筋混凝土受弯构件正截面计算、斜截面承载力计算后面，然后把轴心受力构件放在偏心受力构件承载力计算前面，这样系统的把钢筋混凝土受弯构件计算的相关内容串联起来。
《混凝土结构设计原理》课程具有较强的实践性和理论性，并且在教学内容上文字叙述太多，构造规定多、构件受力模式多，计算公式多，规范多。尤其是各种规范规定的符号、计算方法不同，因此学生总是觉得做题无从入手，在学习时常常觉得困难重重。所以需要经过精心选编，参考《结构设计原理计算示例》编写了课程教学的模拟试题集和习题集，内容不仅涵盖了全部教学内容，并包括可能遇到的所有题型以及一级结构师职业资格考试试题，而且给出标准的参考答案以及详细解题步骤，为巩固学生学习内容起到了非常好的作用。
二、课程建设教学方法
（一）课堂形式
为提高教学质量，我们提倡以板书为辅，以多媒体教学为主的教学手段。但是根据课上实践来看，学生对于公式推导、理论剖析的理解不深，导致采用多媒体课件的效果不理想。因此对于章节重点内容的介绍，可以插入视频录像的内容使学生记住知识点。如讲解钢筋混凝土受弯构件破坏模式时，可以放钢筋混凝土梁静力加载试验的录像，便于学生了解钢筋混凝土受弯构件适筋梁从开始加载至破坏经历了哪几个应力阶段，各个应力阶段的主要特征以及这几个应力阶段计算依据等。
（二）课堂内容
《混凝土结构设计原理》课程，作为一门实践性较强的学科，理论联系实际是一个非常突出的客观事实。因此，可以在课下带领学生到建筑工地实地参观，并利用现场讲解钢筋的结构和构造等施工知识，有机结合理论与实践。如：近几年来我校新校区施工项目较多，结合轨道工程实习基地、体育馆等相继开工的方便条件，带领学生现场参观梁的支模，钢筋的锚固、搭接、延伸、弯起，浇筑混凝土等施工过程，以及预应力张拉工艺及过程，了解预应力筋的种类、锚具等，可以极大的丰富了课堂内容，使理论知识在实际工程中得以化解、消化。
（三）理论教学与期末课程设计相结合
《混凝土结构设计原理》这门课程在学期末安排了两周的课程设计，内容是预应力混凝土简支T梁设计。在理论教学时就将课程设计题目布置给学生，重点讲解预应力混凝土构件设计基本步骤，使得学生带着任务学习，思考预应力筋的预应力损失等问题。而在期末课程设计时，对于同学们没有理解的理论问题，也会再次采用讲课的形式集中讲解。通过实践，让学生进一步巩固所学的内容，培养学生独立分析和解决问题的能力，为今后从事轨道工程设计打下牢固的基础。
三、结束语
《混凝土结构设计原理》是一门涉及到结构力学、建筑材料、施工等多方面的内容，并且是理论、课程设计和实践相结合，同时又起着承前启后的作用，是多门专业课程的前期课程。
针对轨道工程专业的特点，首先在课堂上采取视频录像、动画等教学手段吸引学生的兴趣。其次，在实践环节方面带领学生参观施工工地，使学生深刻理解抽象的书本理论知识。最后将理论教学和课程设计相结合，使学生巩固所学的知识，为后续课程（桥梁工程）的学习、毕业设计和将来工作及进一步研究打下基础。
参考文献：
[1]赵玉新，周清，包华.《混凝土结构设计原理》课程教学建设的几点体会[J].东南大学学报（哲学社会科学版），2012，14（s）.
[2]孟宪强，王凯英，齐春玲，仲玉侠.高校立体化教学资源建设与实践――以结构设计原理课程为例[J].高等建筑教育，2010，19（6）.
[3]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）.
关键词：混凝土桥梁；桥梁结构；设计原则；防水性；可操作性
中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：
前言
混凝土桥梁桥具有施工速度快、行车安全、功能稳定等系统性优点，在桥梁建设市场中占据着相当大的份额，随着交通行业的发展，交通总量和荷载的不断增大，许多混凝土桥梁出现了耐久性不强的问题，所以必须在设计时期就展开专项的混凝土桥梁结构耐久性分析，从影响混凝土桥梁耐久性的设计原因入手，探寻出各种措施和方法有效提高混凝土桥梁的耐久性，在设计环节上确保混凝土桥梁长时间的安全和功能。
1混凝土桥梁设计中影响耐久性的原因
混凝土桥梁是一个系统，是由多个结构组件、功能部分构成的复杂体系，影响混凝土桥梁结构的耐久性来自于组件和部分的设计、施工和维护等各环节，其中设计是混凝土桥梁建设的初始，对于后续的施工和维护有着直接的影响，因此，对混凝土桥梁耐久性的分析应该从混凝土桥梁设计开始。当前混凝土桥梁耐久性出现失效和问题的主要方面在于设计结构和组件的过程中出现重视混凝土桥梁强度设计，而忽视混凝土桥梁的耐久性设计，这是当前混凝土桥梁耐久性不高的主要原因。其次，在混凝土桥梁结构和组件的设计中没有合理的防护和维护设计，导致混凝土桥梁在外部的影响下因风雨侵蚀、行车磨损、外力碰撞而导致耐久力的下降。其三，在混凝土桥梁设计过程中对于桥梁结构的材料、体系、构造和维护工作重视程度不足，片面重视混凝土桥梁结构强度的计算，认为只要结构上符合安全的需要，就可以做到万事大吉，这会出现混凝土桥梁计算图式的错误、受力路径的混淆，极容易造成混凝土桥梁局部组件和结构出现受力过大。最后，在混凝土桥梁设计中容易出现混凝土强度等级过低、钢筋直径过细、桥梁保护层厚度不足、桥梁构件截面积多小，这些不但会形成混凝土桥梁的病害隐患，而且容易产生对混凝土桥梁耐久性的影响。
2提高混凝土桥梁设计耐久性的原则
2.1结构合理原则
混凝土桥梁的桥跨结构和支撑结构的设计中，不论是横截面内(如受弯箱梁在弯矩平面内的传力路径主要是沿腹板传递，因此，其主筋应配置在靠近腹板的范围内为好等)还是细部构造(如拱上立柱与箱拱连接处横隔板沿立柱竖向设置较径向设置传力简捷；带挂孔的悬臂梁桥采用受拉型铰较传统受压型铰施工吊装方便、牛腿的受力与梁的受力吻合，细部构造优越等)，传力路径简捷、明快，是较好的形式。
2.2系统性原则
系统性原则是强调在混凝土桥梁设计中要突出桥梁的整体性、连续性和冗余性。合理的桥梁结构具有整体性好的特点，在桥梁构件体形的变化上表现出平顺的特征，这不仅是美观的要求，而且构件体形变化平顺、节点处或边界处过渡平顺、结构整体性强是力流平顺的必要条件，同时，也可提高结构的承载能力和刚度。整体性和冗余性可以保证桥梁在运营状态下具有良好的使用性能及对局部损伤和破坏具有适当的抵抗能力，这些特点有利于结构抵抗诸如超载、地震等荷载。由于桥梁的伸缩缝长期暴露在大气中，使用环境比较恶劣，是桥梁结构中最易遭到破坏而又较难以修补的部位。近年来，国外日益强调通过减少甚至取消桥梁接缝(伸缩缝)和支座来保证桥梁的整体性和适用性，同时可以减少后期的维护费用。美国等国家已经修建了一些没有支座和伸缩缝的整体式桥梁，使用情况良好。此外，已经有越来越多的人开始研究整体式桥梁的可行性。
2.4操作性原则
混凝土桥梁设计的操作性原则体现在设计工作的可检性、可修性和结构上的替换性，人们对于桥梁有着固定的思维，认为桥梁属于永久性建筑，它的设计基准期为100年，那么在100年内就不应该出现部件的损坏与更换。实际上桥梁整体结构的寿命和结构各个部件的寿命是不等的，如橡胶支座的寿命一般在20年左右，钢拉索的寿命约10年～50年，钢结构油漆保护寿命约为20年，因而对这些寿命期低于结构寿命期的部件必须做到可检查、可维修、可更换。原苏联对其桥梁各组成部件统计的平均服务年限，有的长达百年以上，有的仅数年。桥梁构件达到使用寿命期而损坏，管理单位就应进行正常的更换，不能因未及时更换而引起或加速主要承重构件的损坏而影响桥梁的整体耐久性。桥梁设计时就应该为此创造必要的条件，如为更换支座应在盖梁上预留有放置千斤顶等提升设备的空间，也应为工作人员留有操作平台；否则将大大增加后期维护的困难和费用。国内很多桥梁设计中没有考虑构件更换的需要，甚至没有设置检查所需的通道。
2.3防水性原则
提高混凝土桥梁的防水性是确保耐久性的基本要求，良好的构造措施是实现这一要求的根本。特别是对于我国北方利用撒盐进行桥面除冰的地区，应特别注意在桥梁设计中处理好桥梁防水、隔水的问题，以阻止可能引起钢筋严重锈蚀的盐水的侵蚀。在冬季，寒潮可以带来桥面的冻胀问题，如果桥梁积水不能及时排出将会对桥梁形成危害，进而导致桥梁出现各种问题，影响桥梁的耐久性。
结语
综上所述，对混凝土桥梁设计工作的加强有利于提高混凝土桥梁的耐久性，应该行形成混凝土桥梁设计的基本原则和方法，以可造作、可借鉴的混凝土桥梁设计指导形成混凝土桥梁耐久性的保证。诚然，设计工作中要想提高混凝土桥梁的耐久性还应针对具体的建设和环境，应该将重点放在原则的应用和实际情况的实际运用上，采用高度重视混凝土桥梁设计工作的态度，将混凝土桥梁耐久性作为设计工作的一个重点，加以着重的分析和考量。
参考文献:
[1]贺方平.铁路客运专线混凝土桥梁结构耐久性的关键施工技术控制[J].科技创新导报.2010(31)
[2]张惠萍.混凝土配合比对结构物的耐久性影响分析[J].公路交通科技(应用技术版).2009(07)
[3]许颖强,赵尚传.桥梁结构耐久性设计的探讨[J].公路交通科技(应用技术版).2008(08)
关键词:混凝土;建筑工程;裂缝控制
中图分类号:TU528.01
文献标识码:A
建筑工程中结构发生裂缝是很正常的现象,最常见的而且发生次数最多的还是钢筋混凝土结构构件和砖砌体的裂缝。裂缝出现并不可怕,关键要找出裂缝产生的原因和应采取的控制措施,工程实践表明,结构裂缝中有一部分可以用设计和施工的办法来解决的。因而了解裂缝产生的原因,掌握控制裂缝产生的技术措施,对保证工程质量,提高工程效益是极为重要的。
一、混凝土裂缝形成的原因
裂缝出现并不可怕,关键要找出裂缝产生的原因和应采取的控制措施,工程实践表明,结构裂缝中有一部分可以用设计和施工的办法来解决的。因而了解裂缝产生的原因,掌握控制裂缝产生的技术措施,对保证工程质量,提高工程效益是极为重要的。
(一)设计原因
设计结构中的断面突变而产生裂缝,结构中断面突变,在相对薄弱的“瓶颈”部位会产生拉应力相对集中,而产生裂缝;在单层双向配筋的楼板中,由于埋设多种管线,使板的有效截面削弱,导致沿管道埋设方向产生应力集中而出现裂缝;设计中构造钢筋配置过少未充分考虑混凝土的收缩变形,由于设计计算方法欠妥,一些大跨度楼板支座、转角及板面跨中受压区配设构造钢筋不合理,板面抗拉强度不能满足要求而引发裂缝;忽视屋面板的温度应力,当设计屋面板无可靠保温隔热层而受太阳爆晒产生的温度变形受到周边结构体约束而产生裂缝;建筑物单体长度超标,结构体型突变及未设置必要的伸缩缝。当建筑物单体长度过长而又未考虑设置伸缩缝,建筑物因自由伸缩而引起裂缝。另外平面布局凹凸较大,转角增多,由于这些转角应力过分集中形成薄弱部位受到混凝土收缩及温差变化时易产生裂缝。
(二)材料原因
不同品种水泥的收缩值取决于硅酸钙、铝酸三钙、石膏的含量及水泥细度等。一般来说。铝酸三钙含量大、石膏含量不足其水泥收缩大。水泥等级越高、细度越细、早强越高对混凝土开裂影响越大。混凝土收缩随骨料含量的增加而减小,随骨料弹性模量的增加而减小,同时,又随骨料中粘土含量的增加而增大。粗细集料含泥量过大,造成混凝土收缩增大。集料颗粒级配不良或采取不恰当的间断级配,容易造成混凝土收缩的增大,诱导裂缝的产生。骨料粒径越细、针片含量越大,混凝土单方用灰量、用水量增多,收缩量也增大。混凝土外加剂、掺和料选择不当、或掺量不当,严重增加混凝土收缩。在原料一定的条件下,混凝土配合比对干缩有很大的影响,包括单位用水量、单位水泥用量、水灰比、砂率及灰浆比等参数。
二、混凝土裂缝的预防控制措施
(一)设计预防措施
在楼板设计中宜采用较小直径加密分布的方式进行布筋,为防止温度及收缩引起的次应力影响。适当提高配筋率。尽量避免结构断面突变带来的应力集中。设计中应尽量避免结构断面突变带来的应力集中产生的结构裂缝。如因结构或造型方面原因等而不得以时,应充分考虑采用加强措施避免产生裂缝。合理布置伸缩缝。合理布置伸缩缝防止在薄弱部位产生结构裂缝。例如,在房屋长度>40m时,应在建筑物中间墙体及楼板上20m左右处设置后浇带。或在房屋更长时在房屋中间每30m左右处设置伸缩缝。使其混凝土收缩变形上得到释放。按地质条件采取合理的基础形式减轻地基不均匀沉降。按场地地质条件合理选用基础形式和对不良地基进行处理。例如,地质勘察资料中表明场地地基不均匀,部分地基承载力高,部分地基承载力低,就需要对局部地基进行处理,同一建筑物尽量采用同一类型基础并埋置于同一土层中,使地基承载力基本一致;加强上部结构和基础的刚度,不致使地基基础产生不均匀沉降。加强屋面保温措施。为避免屋面梁板温度裂缝的出现。最有效的办法是改善屋面保温隔热效果,减小屋面因太阳暴晒而产生的温差。
(二)材料措施
选用质量稳定厂家的水泥,根据工程特点、混凝土强度大小、工期要求及施工特点。选择合适的混凝土强度等级及水泥品种、等级。要求尽量避免采用早强高的水泥,一般选用中低热水泥、粉煤灰水泥和收缩量较小的水泥。骨料的选用。选用级配优良的砂、石原材料,含泥量及有害物质含量应符合规范要求。掺合料外加剂的选用。严格按规范控制外加剂掺量,合理选用混凝土掺和料,降低水泥用量、降低水化热。混凝土配合比设计。混凝土配合比设计应切实考虑施工现场的浇捣工艺、操作水平、构件截面及砂、石原材料质量情况,合理选择坍落度。
(三)施工措施
严格控制材料进场。严格执行材料进场报验制度,不合格的材料严禁不允许进场。无合格证、无复试报告的材料不允许进场。加强模板施工的过程管理。支模架体必须有足够的刚度稳定性,方料与模板的接触面不得的任何间隙,使每个接触面都要有可靠的支撑点,做到模板平整。拆模一定要等到混凝土强度达到规范要求强度设计允许值,平台进料口、悬挑构件等薄弱部位,模板和支撑必须混凝土强度达到设计强度后才能拆除。有效地防止因拆模过早导致结构受损而产生的裂缝。加强混凝土浇筑和养护的管理。强化混凝土施工过程中的管理和浇捣后的养护,浇捣过程中,实行对每车商品混凝土进行落度检查。施工中不断用移动标志来控制混凝土板的厚度。确保达到设计要求;浇捣完毕后根据厚度控制点用4米铝合金刮杆进行找平,在混凝土终凝前采用三次成活的施工工艺,减少混凝土表面的塑性收缩裂缝。
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象。它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力,影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,混凝土的碳化,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待。采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
参考文献:
关键词：城市道路；水泥混凝土路面；设计原则；施工技术；施工步骤
城市的进步是社会发展的重要基础，同时城市进步需要道路交通的迅速发展作为支撑，对于城市道路建设者来说，应该充分发挥城市道路建设的先行作用，通过科学设计和脚踏实地地施工完成行业的发展，实现对城市进步的支持。当前我国城市道路中水泥混凝土路面还占有相当大的比例，并且在可预见的未来，这种主体地位依然会保持下去，因此，城市道路建设企业应该加强水泥混凝土路面施工的工艺探索和相关研究，充分发挥水泥混凝土路面成本低、刚性高、耐久性长等整体优势，实现对城市道路发展的支撑作用。由于设计、施工和养护等环节中各种因素的影响，水泥混凝土路面会出现各种破损，既影响了城市道路的通行能力，又提高了城市道路运营的成本，是城市道路建设中重要的问题。城市道路施工单位应该立足于当前水泥混凝土路面施工的实际，在描述城市水泥混凝土道路常见问题的基础上，对施工技术进行了重新结构，掌握城市道路水泥混凝土路面设计和施工的原则，在做好技术统计、应力预计、施工工艺等诸多技术要点的基础上，提升城市道路建设队伍对的水泥混凝土路面设计和施工的技术水平，控制可能出现的水泥混凝土路面的破损现象，实现高品质完成城市道路水泥混凝土路面的施工任务。
1、城市道路水泥混凝土路面的设计原则
1.1 质量原则
质量原则是城市道路水泥混凝土路面设计工作的总原则，进行水泥混凝土路面设计必须保证路面的质量，确保路面正常的使用和耐久性，提高水泥混凝土路面投资的效益。
1.2 节约原则
城市道路水泥混凝土路面设计和施工应该做到节约，由于我国经济还处于发展阶段，城市道路建设资金还比较紧张，因此从事城市道路水泥混凝土路面设计应该在确保水泥混凝土路面质量的前提下尽量减少开支，节约珍贵的资金。
2、城市道路水泥混凝土路面设计的步骤
2.1 收集处理城市道路水泥混凝土路面的交通参数
城市道路水泥混凝土路面交通参数主要由路面年日平均交通量和交通组成、轴载谱、历年交通量及交通组成，收集城市道路水泥混凝土路面交通参数可以确定路面行车系数和车道分配系数，合理规划城市道路水泥混凝土路面的设计年限和使用强度。
2.2 确定城市道路水泥混凝土路面的温度梯度值
城市道路水泥混凝土路面在施工和使用中受温度的影响比较大，因此，进行城市道路水泥混凝土路面设计必须根据公路所在自然区划和气候特点，在绘制施工地区的日温度梯度频率分布曲线的基础上，确定城市道路水泥混凝土路面的最大温度梯度值。
2.3 确定城市道路水泥混凝土路面的结构
按交通现状、环境、土基和材料供应等条件，选择水泥混凝土路面的结构层次组合及各层的类型和材料组成，拟定各结构层的厚度、面层板的平面尺寸及接缝类型和构造。
3、城市道路水泥混凝土路面施工的技术要点
3.1 行车道路路面结构组合的技术要点
根据当地的环境条件、交通要求和材料供应等情况，施工中应该根据设计的路面结构层次、各结构层次的类型和厚度以组合成分做好施工工作，以均匀铺设和稳定支承为技巧，减轻错台、裂缝等病害的出现，使城市道路水泥混凝土路面能够承受预期车辆荷载作用，进而满足路面的使用性能和运营费用的要求。
3.2 面层接缝构造和配筋技术要求
施工中应该确定路面面层板块的平面尺寸，选择和布置路面接缝的类型和位置，根据城市道路水泥混凝土路面设计的接缝的构造，确定板内的配筋用量和钢筋布置。
3.3 城市道路水泥混凝土路面的施工技术
首先，根据城市道路水泥混凝土路面排水系统的布设方案，合理确定各项排水设施的构造尺寸，对施工中应用材料的质量和规格要严格把关。其次，城市道路水泥混凝土路面路肩铺面的施工，根据路面结构层组合设计，做好按层次施工，特别对于路肩结构更应该强调类型和厚度两项重要的参考量。其次，控制好城市道路水泥混凝土路面结构层材料的质量，选择合适的组成材料，进行配合比设计以提供满足各结构层性能要求的混合料。最后，施工中应该考虑城市道路水泥混凝土路面抗滑和降噪性能。
【关键词】耐久性；建筑结构工程；重要性
1.混凝土结构耐久性的定义
在《混凝土结构设计规范》（GB50010一2002）中明确规定，混凝土结构设计采用极限状态设计方法，并指出“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范的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态”。由于结构耐久性作为影响结构可靠度的一项指标，同样也存在极限状态这个概念。
现行的设计规范有两种极限状态含义：一是承载能力极限状态；二是正常使用极限状态。由此我们可以将结构的耐久性能，划分到“正常使用极限状态”中考虑。但是这样一来，就会容易产生误解：认为耐久性只是在保证正常使用时的要求。在CEB―FIP模式规范中，有关耐久性的设计原则规定为：“混凝土结构应以这样方式设计、施工和使用，即在预定的环境影响下，混凝土结构保持其安全性、正常使用性和可接受的外观，不需要为维护和修理花费意想不到的高额费用”。
混凝土结构的耐久性破坏都是从混凝土或钢筋的材料劣化开始的，环境条件和自身因素都可以引起材料的劣化，而且这是一个不可逆的过程。其中，多数材料劣化是环境条件引起的，如混凝土碳化、冻融破坏、化学侵蚀、表面磨损、钢筋锈蚀；混凝土自身材料也可能劣化，如碱―骨料反应。显然，上述材料劣化多数是混凝土的材料劣化形式，钢筋的劣化形式主要是钢筋锈蚀。传统上把上述材料劣化形式分为物理作用和化学作用两类，而混凝土碳化是一个物理化学过程，钢筋锈蚀本身是一个化学过程，也包含O2和C1―扩散等物理过程，因此，混凝土碳化与钢筋锈蚀过程中既有物理作用，又有化学作用。
混凝土结构耐久性是随着材料耐久性的下降而下降的。混凝土结构在自然环境和使用条件下，随着时间的推移，材料逐渐发生老化，继而出现损伤甚至损坏。因此，对混凝土结构耐久性可定义为结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的加固处理而保持其安全性、正常使用性和可接受的外观的能力。
2.影响混凝土结构耐久性的因素
混凝土结构的耐久性是指结构在一定时期内维持其安全性、适用性的能力。也就是说，耐久性能良好的结构，在其使用期限内，应当能够承受所有可能的荷载和环境作用，而且不会发生过度的损坏或破坏。由此可知，混凝土结构的耐久性是由混凝土、钢筋材料本身特性和所处使用环境的侵蚀性两方面因素共同决定的。影响混凝土结构耐久性的原因、内在条件、影响的范围及其后果是多方面的。
2.1设计构造上的原因
（1）钢筋的混凝土保护层厚度太小；（2）构件开孔洞的洞口边缘未配筋或配筋不当；（3）沉降缝、伸缩缝构造不正确；（4）基础建在盐质地区；（5）隔热层、分隔层、防滑层处理不妥当等。
2.2材料质量不合格
（1）使用的水泥品种不当，水泥含碱量过大；（2）使用含有较多的CaS、细度过小的水泥，放热加剧干燥收缩增大，导致混凝土开裂；（3）使用含有碱活性矿物的骨料；（4）骨料细粒级配不当；（5）外加剂使用不当等。
2.3施工质量低劣
（1）水灰比过大，例如，为便于施工，增加水灰比，导致增大孔隙率，渗透性加大；（2）单方水泥用量过大，例如为缩短工期，提高混凝土早期强度，加大水泥用量，会引起收缩和水化热过大而开裂；（3）过早拆模，例如为赶工期、加快模板的周转，提前拆模，混凝土养护期的强度不足以承担上部结构自重和施工荷载而引起早期开裂；（4）浇筑不当、养护不当，会产生蜂窝、孔洞和沉降微细裂缝，在干燥气候下养护或气温太低末加保护等；（5）施工组织不当，造成不应出现的施工缝；（6）使用含有氯离子的旱强剂；（7）使用海水搅拌混凝土等。
2.4外界环境条件恶化
（1）气候条件异常，如气候突变，干湿环境交替频繁；（2）自然环境恶化，随着工业化和城市化的发展造成空气质量下降，结构物周围量受到CO2、SO2、SO3等气体的侵蚀；（3）建筑场地有害物质的侵入，如地基土有侵蚀性水、碳酸盐及碱酸液侵入等。
3.提高混凝土结构耐久性的技术的措施
针对混凝土结构耐久性的基本要求，研究从设计到施工的全过程以及使用阶段为提高耐久性应采取的一些技术措施。
3.1在设计阶段就要注意正确选择水泥品种、骨料种类和规格，控制水灰比，合理采用高效减水剂、引气剂等外加剂，以求制作出有良好的密实性、抗水性和抗冻性的混凝土，确保有足够的混凝土保护层厚度和合理的结构构造措施，以防建成后的结构物受到不必要的污染和雨淋、渗水、冲刷、磨损。
3.2在施工阶段要严格控制用水量、充分振捣和认真养护，防止过早拆模引起混凝土强度不足的变形和开裂。
除此之外，还可考虑采取一些特殊措施预防混凝土结构的劣化或提高耐久性，如采用环氧涂层钢筋、不锈钢的钢材，在混凝土表面涂层保护，在混凝土中掺入钢筋阻锈剂或采用阴极保护法、电化学脱盐法、电化学再碱化法改善混凝土的耐久性。
4.我国建筑结构工程的耐久性现状
目前，世界上大多数建筑结构都是由混凝土建造。混凝土结构的耐久性是当前困扰土建基础设施工程的世界性问题，并非我国所持有，但是至今尚未引起我国政府主管部门和广大设计与施工部门的足够重视。
当前迫切需要进行的工作是尽快编制桥梁、隧道、港口等基础设施工程耐久性设计的技术条例，修订补充现行规范中对结构耐久性的要求。首先需要明确的是各种基础设施工程的设计工作寿命，在重要工程的设计文件中必须有使用寿命的要求和论证。当前在建的众多工程在耐久性上之所以仍然沿着重蹈覆辙的道路走，很重要的一个原因是工程设计施工技术人员在耐久性上没有可以遵循的新依据。更为严重的是现行规范中的有些条文，本身就对耐久性有害。为了提高混凝土耐久性，在混凝土中合理使用粉煤灰、矿值等矿物掺和料是重要的技术手段，国外有的规范甚至规定在桥梁等混凝土结构中必须加入粉煤灰等掺和料，而我国的铁路混凝土桥隧道施工规范仍在明文禁止使用。此外，工程技术界还存在长期形成的一些过时的看法，对改善混凝土的耐久性能造成阻力。例如，顾虑会影响泥凝土强度而不愿使用引气剂，而引气本应作为改善混凝土耐久性和工作性的常规手段；又如，希望加大水泥用量来保证混凝土强度，而尽可能低的水泥用量本应是提高温凝土抗裂和耐久性能的重要途径。
参考文献
购物车(0)