混凝土結構設計中現實困境與改進對策

李澤奧 董育鑫

摘 要：在混凝土結構設計中，經常會面臨各種來自現實的困境，包括計算軟件選取、地質勘探、框架梁柱設計等方面的問題，嚴重制約了混凝土結構設計的健康發展。對此，本文在簡要概述混凝土結構設計現實困境的基礎上，結合混凝土設計現狀重點提出了相應的改進對策，以期為廣大業內同仁提供有益思考和借鑒。

關鍵詞：混凝土結構；設計困境；改進對策

目前，盡管我國已經出臺了混凝土結構設計的相關行業標準，但客觀來講，其中還有許多空白點，不同程度地帶來了一些現實困境。因此，為了確保混凝土結構設計標準的高效落實，確保建筑工程設計與施工的安全性、經濟性和可靠性，非常有必要加強對混凝土結構設計現實困境與改進對策的理論研究和實踐探索，而這也是本文研究的重要出發點和落腳點。

1 混凝土結構設計的現實困境

1.1 計算軟件選擇不合理

采用不同的計算軟件進行數據處理，所得到的結果也有所差異，而這必然會對結構設計帶來一定的負面影響，甚至是“謬以千里”的嚴重后果。目前，各類設計軟件可謂是層出不窮，種類豐富多樣，且不同軟件的性能側重點也各有不同，再加上設計人員在進行軟件選擇時，通常只片面強調軟件某一方面的功能，但作為綜合性較強的混凝土結構設計來講，這種選擇偏向必然不利于計算結果的精準性實現。

1.2 地質勘探重視度不夠

在混凝土結構設計中，尤其是對基礎結構的設計中，許多設計人員都忽略了地質勘探的影響性，且因未能深入工程現場進行深入勘察，所撰寫的地質勘查報告也不夠全面，而這就很容易帶來工程設計與施工質量的安全隱患，不利于實現建筑結構設計的科學性和經濟性。

1.3 框架梁柱設計不合理

一方面，在進行角柱結構設計時，需要設計人員在自行定義的基礎上展開具體計算，這是必不可少的重要環節，如果將其忽略必然會造成工程施工配筋率的不合理，最終影響整個工程建設進度。在進行短柱設計時，設計人員要合理控制箍筋間距和體積，因為一旦失控必然會削弱整個建筑混凝土結構抗震能力。另外，要盡量避免出現超短柱的問題。

另一方面，在進行框架梁設計時，許多設計人員都將視角放在了支座一側配筋的標注上，但當配筋增加時卻沒有及時增加箍筋，這樣就會帶來跨中部位配筋與支座配筋比例的變化，最終影響到具體的結構計算結果，造成混凝土結構設計不符合標準。

1.4 建筑物高度問題

任何建筑都需要有合理的建設高度，在這種高度下混凝土結構設計才會穩定安全，但是在高層建筑越來越多的今天，超過國家高度要求的高層建筑日益增多，相對應的，符合國家標準的抗震設計規范很可能不再適用，超高層建筑理論經驗總結的不足使建筑結構在地震中的表現具備更多不確定性，當遇到震力時，地震的破壞力可能會被放大，造成生命財產損失。

2 加強混凝土結構設計的措施

2.1 控制混凝土結構地基與基礎設計的方法

在混凝土結構地基和基礎設計時，根據工程沉降量程度的不同其處理的措施也有一定的差異。部分工程由于其沉降量較小，這樣在設計時就可以在地下室與持力層之間設置一層保護帶，這樣這層保護層就可以在沉降發生時承受部分附加應力，有效地對地下室地板的開裂和沉降起到保護作用，而且也可以實現對地基的有效養護。當前很大一部分建筑都會設計有地下室，地下室底板就不可避免地會受到來自于地下水季節性變化的影響，所以需要在設計時做好地下室底板的防水工作。當然，在防水設計時，還需要注意室外地坪之下的結構部分，在設計上要盡量簡潔，對地下室底板的設計也要統一，有效保證施工的質量。

2.2 做好上部結構設計的防震

特別是對剪力墻的設計，需要充分考慮墻肢的數量，同時利用多道設防來有效避免在地震發生時所帶來的變形災害。但在大震來臨時，無論是第一級別的剪力墻還是小級別的剪力墻都會進入到塑性階段，基本上都會破壞掉，所以在設計時盡可能選擇連接兩片剪力墻，這樣在大震時可以利用開裂起到耗能的作用，確保柱子的完整性能夠得到有效的保護，即通過延性設計和連梁設計來增強結構的抗震功能。

2.3 合理進行結構計算

在進行結構計算軟件選擇時，需要結構設計師對每一款軟件的計算模式特點都較為熟悉，同時全面地對結構設計的類型進行掌握，從而根據混凝土結構的實際情況來進行計算軟件的選擇。特別是在外墻和地下室底板配筋計算時，往往在設計中采用假設的方法，但這樣會與實際情況存在著許多不相符的地方，所以在實際設計計算時，通常會采用豎向單向板來進行配筋的計算，但對于垂直于外墻方向而且帶有鋼筋混凝土內墻相連的外墻板塊、截面尺寸較大的外墻扶壁柱之間的外墻板塊則宜利用雙向板來進行配筋的計算。

3 控制混凝土裂紋的相關防控方法設計

基于傳統力學的角度來看。如果事先給混凝土梁添加了相應的預壓應力，將混凝土梁的梁體下端產生的拉應力被部分或是全部抵消，這樣就可以預防裂紋的產生或是推遲裂紋產生的時間，混凝土梁得以全截面承受負荷，如此，也就相應提升了混凝土的抗拉性，能夠讓高強材料應用的更充分。

基于斷裂力學的角度來看。混凝土的結構內部，本來就存在著一些小的缺損，這些缺損在外界負荷的影響下，不斷孕育，最終形成裂紋。預防裂紋的方法是事先在混凝土梁的兩頭增設一對軸向的壓力，這一作用力相當于施加在混凝土梁內部的裂紋上了，這樣裂紋就不會擴展，直到混凝土梁的外力負荷時內部的強度達到混凝土的斷裂韌性值時，裂紋才會發展。所以，從斷裂力學上講，是先給混凝土梁的施加壓力，減少了外力導致的裂紋端部的應力強度，進而，也就相應預防或是推遲了裂紋的出現。

總而言之，在建筑混凝土結構設計中，設計人員必須要充分考慮各種內外在影響因素，積極采取有效措施不斷優化改進，以確保混凝土結構設計的安全性、可靠性，確保建筑工程建設的規范性、經濟性。

參考文獻

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（作者單位：中國航天建設集團有限公司大連設計研究院）