时间：2022-08-20 13:09:41
1混凝土框架和钢结构的比较
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
在高层建筑工程建设过程中，其安全问题一直以来都是人们最为关注的话题。在现代建筑行业中，加建钢结构设计得到了广泛的应用，并且发挥着非常重要的作用。其可以增强整体建筑的抗震性能、灵活性、整体性等，在一定程度上，保障了居民的财产与生命安全，为人们的生活与工作提供了可靠的保障。
作者:郭志毅 单位:山西省第二建筑设计院
在土木工程建设的全过程中，结构设计的作用与地位非常重要，而在整体的结构设计中，安全性、经济性是最重要的两个问题。但就现阶段来说，土木工程施工过程中，安全事故时有发生，从而为工程建设带来了非常大的经济损失。为有效降低安全事故的发生，需要相关设计人员在进行结构设计的时候，不仅要确保土木工程结构的经济性，也要保障土木工程结构的安全性。本篇论文主要对土木工程结构设计中的安全性与经济性进行了分析与探讨。
关键词：
土木工程；结构设计；安全性；经济性
随着建筑行业的发展，我国在土木工程方面取得了非常大的进步，结构设计是土木工程建设过程中的关键环节，而安全性、经济性是结构设计涉及到的主要问题，切实提高土木工程结构设计中的安全性、经济性，是建筑行业当前亟须解决的问题。
1现阶段土木工程结构设计中的问题
(1)缺乏安全性土木工程结构设计中的安全性设计涉及到多个因素，主要包括土木工程建筑的稳固性、耐久性以及最大承载能力等，这些因素均对土木工程结构的安全性起着一定的影响。但就现阶段来说，土木工程结构设计的相关安全规范尚存在诸多不足，由于设计理论不够权威，从而导致其约束能力较低，与国外建筑的相关安全规范相比，我国现阶段在土木工程安全规范、结构设计安全标准等方面仍旧存在着一定的差距，从而导致土木工程建筑在后期使用过程中比较容易出现墙体表面开裂以及墙体变形等问题。
(2)耐久度不足土木工程结构的耐久性指的是，在荷载作用下土木工程建筑的耐久性，但就现阶段而言，在进行结构设计的过程中，却没有充分考虑到环境或其他因素对土木工程建筑耐久性的作用与影响。对于建筑体来说，对这自然环境、气候的变化，企业会相应的随之变化，我国各个地区的气候有着非常明显的差异，但现阶段我国的相关建筑条例没有关于这方面的内容，从而导致土木工程规范性的缺乏。
(3)缺乏牢固性在建筑的实际使用过程中，建筑的局部质量问题或许没有明显影响建筑整体的牢固性，但从建筑理论上看，建筑的整体稳固性是“生命线”。面对整体稳固性要求，需要土木工程结构设计过程中具备良好的延展性，且要充分考虑冗余度。
2提高结构设计安全性的对策
(1)重视结构设计文件的说明建筑的结构设计文件说明，是一种指导相关施工单位进行实际操作的说明，设计人员必须充分理解说明书中的表述、要求，才能更好地进行指导。为便于理解，设计人员在编制说明书内容的时候，要尽量做到简洁明了，切忌过于冗长、复杂，尤其是在一些相对来说比较复杂的土木工程结构设计中，设计人员更应当重视结构设计文件的说明，保证土木工程结构的实际安全性与预期保持一致。
(2)完善结构设计的理论在土木工程建筑中，必须完善、增强结构设计的理论，也就是说，需要深刻理解结构设计概念的基础上，才能具备一个清晰的结构设计思路。所以，目前来说，结构设计的概念已经成为提高土木工程建筑结构设计安全性的重点。
(3)合理选择设计单位在对土木工程建筑进行施工的全过程中，相关质量管理人员在选择设计单位时，应尽可能地选择管理先进的、实力较强的以及质量有保障的设计单位，因为此类设计单位一般具有先进的设施、丰富的设计经验以及科学的管理手段，而且结构设计人员还具备较高的专业素质，因此，选择此类设计单位有利于提高结构设计的安全性与质量，从而有利于提高土木工程的整体安全性。
3提高结构设计经济性的对策
(1)标准图的合理选择就现阶段来说，在土木工程结构设计中，为确保其规范性，会适当降低工程设计者的工作量，一般情况下，施工招标部门会选择施工标准图。合理选择标准图，不仅有利于减少设计人员的工作量，还有利于降低错误的发生率。对于标准图来说，用于规模较小的土木工程建筑中，也有利于促进施工进度的加快，此外也有利于提高工程的安全性、经济性；但如果在规模较大、结构较为复杂的土木工程建筑中应用标准图，就会导致设计风格保守、实际投入过大等问题，从而不利于土木工程的持续发展。虽然在土木工程建筑的结构设计中应用标准图有利于提高其安全性，但在特殊的设计中这种方法仍旧存在一定的不足，需要进一步发展与进步。
(2)成本控制对于土木工程来说，从最初的招标选择开始，就需要严格遵循招标的具体规范，以保障工程招标的公平性、公开性、公正性。此外，在选择竞标者的设计方案时，也要综合、充分地考虑安全性与经济性。必须始终遵循择优选取的原则，避免出现假公济私现象，在保障结构设计安全性的基础上，选择最经济的设计方案，也要充分考虑建筑的外部美观性。利用这种方法，不仅有利于确保招标部门能够得到具有较高安全性的设计方案，也可以大大降低投资，从而降低工程的经济投入。
4结语
综上所述，随着土木工程建筑行业的不断发展，对土木工程结构设计中安全性与经济性的要求越来越高，因此，相关设计人员必须不断提高自身的专业素质，并选择有效的措施，提高结构设计的安全性与经济性。
作者：陈鑫磊 单位：中油辽河工程有限公司
参考文献：
[1]梁倩,林红利,许龙.浅谈土木工程结构设计中实现安全性与经济性措施[J].四川水泥,2015,05:209.
摘要：随着社会主义建设的不断向前发展，我国土建工程的规模和质量也在逐级增强，土建结构设计的难度也慢慢变大，作者结合土建具体施工，分析了土建结构设计中存在的一些具体问题，并针对这些问题提出了相关改进措施。
关键词：土建结构设计；问题；措施
1 土建结构设计存在的主要问题
1.1 施工材料设计方面
在土建设计材料方面，设计人员经常忽略材料选择规范和相关技术标准，同时也忽略了实际施工中的各种问题和具体的工程环境，从而造成材料使用不规范问题。例如混凝土强度方面，当混凝土应用到一定的厚度需要设计人员在设计时，对混凝土的强度系数优化设计，这样才能够满足工程质量要求，否则工程质量不能够达到标准，容易出现混凝土坍塌等安全事故。另外混凝土的标准出现问题，应该选择C15标准设计的混凝土强度，设计图纸上选择的是C10标准，在C10设计标准的区域却选择了C15标准，局部区域混凝土标准不一，给后期施工质量留下安全隐患，同时一定程度上也造成施工浪费。
1.2 土建结构间距设计方面
土建工程构造设计是结构设计的重要方面，这关系到整个工程质量安全。结构设计主要问题在于间距设计，根据设计规范标准，伸缩缝的大小有相应的规定，我国目前建筑设计方面，存在许多建筑设置了伸缩缝还是出现温度裂缝的状况，同时隔热层的间距设计也没有按照相关设计标准进行，间距过大容易造成施工材料和施工成本浪费，间距过小，又不能满足使用要求。间距设计人员对现代化的建筑没有能够做到与时俱进，也是造成间距设计问题的一个重要原因[1]。
1.3 土建结构保护层厚度设计方面
目前在保护层厚度设计方面的标准相对于以前来说提高了很多，但是由于提高了保护层的厚度，土建结构的水溶性又产生了新的问题。混凝土结构长期在水的浸泡下，它的强度会逐渐下降，严重影响土建工程的质量安全。
1.4 土建结构荷载设计
土建结构荷载是工程的一个重要方面，超过荷载限度工程就会出现坍塌危险，因此，设计人员在进行荷载设计前，一定要进行详细周密调研，合理制定荷载值，保证荷载范围的准确性。但是在土建结构荷载设计过程中，设计人员为了省事，经常将不同层面的荷载统一取值，导致土建工程存在荷载严重不稳定，容易给施工质量带来安全隐患。
2 优化土建结构设计策略
2.1 施工材料优化设计
严格按照相关设计标准合理设计施工材料、混凝土强度等，具体设计过程中还要根据当地的地形、地质和周围环境，合理选择混凝土的强度，同时不同层面的混凝土强度也不一样，基础位置、承重大小不同的位置混凝土的强度设计也不一样，例如基础层垫的混凝土强度为C10等级，选择C15强度等级在一定程度上浪费了资源，同时核心位置的混凝土强度要乘上一定的系数，这样才能保证工程质量[2]。
2.2 优化土建工程间距？
根据土建工程的位置合理设计伸缩缝的间距，比如在我国南方地区，天气炎热，隔热层的间距不能太低，否则达不到隔热的效果；我国北方地区，一年中冬季的时间较长，设计过程中要重点考虑墙体之间的间距，因为太薄容易造成建筑内部热量的散失。设置伸缩缝的目的是为了减少墙体的裂缝，因为混凝土结构使用一定时间后，由于外界温度的变化，混凝土结构会发生收缩或者膨胀，从而发生混凝土裂缝，设计人员也应该根据建筑的具置合理设计伸缩缝的大小宽度。只有做到理论和实践相结合，才能够保证工程质量。
2.3 保护层厚度优化设计
保护层的厚度和选择的混凝土强度和耐久息相关，盲目追求保护层厚度或者混凝土强度的做法都是错误的，如果混凝土的耐久性很低，就算保护层厚度再厚也抵挡不住水溶产生的质量问题，因此设计人员在设计过程中一定要重视基础混凝土水溶性问题，保证浸水混凝土设计的耐久性，保障该部位的混凝土不会因为长期被水浸泡而发生报废，根据具体情况，可以适当增加基础混凝土的保护层厚度。从而在整体上保证土建工程质量。
2.4 优化结构荷载设计
荷载设计不能根据自己的经验随便定值，设计人员一定要做好严格的调查分析，对测量的数据进行具体分析讨论，并聘请相关专家和当地的居民进行讨论，确定荷载值的可行性。同时不同建筑层面的荷载值不能统一定论，要根据土建结构的层数和不同用娴氖褂霉δ茉俳岷厦恳徊愕脑刂叵晗讣扑愕贸鼋崧郏在设计过程中，保证土建结构荷载值的准确性和范围的合理性。另外顶层的荷载值也要考虑气候条件，例如雪灾等状况，全面分析积雪荷载范围和积雪分部均匀与不均匀等情况，从而保障屋面结构的安全性。
2.5 土建工程结构优化设计
土建工程结构优化设计要根据工程的位置以及当地的气象、气候、地质等条件，合理设计框架、现浇、预制、或者多种方式结合的砌体结构，从而保障结构的持久耐用。另外，也要根据建筑本身不同区域选择不同的砌体结构，例如地下室、厨房、卫生间的设计和其他房间的位置砌体结构选择上肯定有所区别。综合考虑各个方面的因素，全面保障工程质量[3]。
3 提高土建结构设计的其他措施
3.1 培养优秀的设计人才
科学的发展需要专业的人才，土建结构设计过程中要优化人才结构，加强设计人员的培训和职业再教育，培养一批理论和实践能力都合格的人才，理论知识丰富，在设计过程中能够完全按照设计标准进行设计；实践能力强，在设计过程中会少走很多弯路，节约成本。同时，政府和企业也要完善设计人员的成长机制，建立人才激励机制，鼓励设计创新，运用现代化的设计手段，加强不同区域和不同领域设计人员的交流和沟通，完善设计作品，整体上提高设计人员的设计水平，保证土建结构设计的合理安全。
3.2 认真做好设计调研
土建结构设计是一项复杂的工作，仅仅依靠理论知识难以设计出合格的作品，因此在工程设计前一定要做好充分的调研工作，对当地的气候、建筑位置的地形地质地貌做好周密调研，并收集相关数据，设计人员要对收集到的数据、信息进行分类汇总，综合考虑各种因素，在砌体结构、基础的荷载、建筑间距、材料的水溶性等方面做到调查取证，不盲目下结论，一切用数据说话，没有调查就没有发言权，理论和实践相结合，保证土建结构设计安全，为后期工程施工做好基础保障；另外，设计部门也要做好监督工作，及时处理好设计人员在设计中出现的疏忽问题，设计方案优中选优，最终合理优化设计方案[4]。
4 结束语
建筑结构设计规范是我国建筑设计需要遵守的最重要的内容，是保证建筑物结构安全稳定最主要的执行标准，而且也是保证建筑物整体设计规划最经济合理的一个准则。因此在实际工作中，设计人员必须全面遵守规范的具体规定，不可疏忽遗漏，对规范内容深入理解，认真执行。
参考文献：
[1]张乐.浅谈钢筋混凝土建筑结构设计中应注意的问题[J].改革与开放，2010，（18）.
[2]潘绍焕.建筑施工引起的几个结构设计问题的讨论[J].邮电设计技术，2002，（3）.
【关键词】混凝土结构；设计原理；设计规范；设计安全度
混凝土结构可以就地取材，造价低，可塑性强，耐久性好，比较适合我国的国情。解放以前，旧中国经济技术落后，没有自己的标准规范。沿海和大城市中建造的混凝土结构都是直接引用国外规范进行设计、施工。随着我国大规模基本建设的发展以及经济增长模式的转变，各类大型复杂、功能特殊的结构越来越多，同时还面临着既有建筑的结构耐久性、抗灾性等问题。因此规范将不断修订，为修订规范而进行的试验研究也将持续进行，从而混凝土结构理论也将得到发展。
1 钢筋混凝土结构设计方法
钢筋混凝土结构设计方法，从学术上讲可以有多种，施行百家争鸣，然而对实际设计起控制作用的却是国家颁布的钢筋混凝土结构设计规范规定的设计方法。采用以概率理论为基础的极限状态设计方法。对承载能力极限状态，采用分项系数设计表达式。材料标淮强度采用国际标准。其中对混凝土标号做出了更为明确和科学的定义，在极限平衡理论的基础上引进了平截面假定，使基本构件(弯、拉、压)的正截面强度计算模型，建立起有较明确概念的计算体系。增加了钢筋混凝土构件抗震设计内容。其中包括地震作用下构件和韦点的截面强度设计和保证变形要求的配筋构造，以适应广大地震区建筑的需要。进一步完善了构造要求，如从耐久性角度调整了保护层厚度，从变形角度调整了最小配筋率，根据粘结锚固理论与国产钢筋外形，以锚固长度为基淮，调整了不同状态下的钢筋锚固、搭接、延伸长度。钢筋混凝土结构设计规范将为实现钢筋混凝土结构设计方法体系的目标完成重要的基础工作，使我国钢筋混凝土结构设计水平提高到一个新的高度。
2 混凝土结构科研方式的改进
首先要提倡研究的原创性科研的精髓在于其原创性，探索未知领域的研究成果必须具有新意。即对传统认知的突破，甚至否定。不能苛求新的思维尽善尽美，应采取宽容态度允许其逐渐完善。减少无原创性的重复研究，更应杜绝抄袭行为或各种窃取公有知识而垄断专利、标准的不正当行为。其次要减少盲目的低水平重复。目前为解决学位、职称等功利目的而进行的科研及发表的论文数量不少，大多是没有明确目标的，空泛议论或低水平重复。这类研究多凭想象建立不可靠的基本假定。然后进行繁琐的推导，得出似是而非的结论。既无理论上的意义又没有工程价值，浪费了宝贵的科研资源。再就是加强基础理论研究，应充分意识到这种现象可能造成的长期不利影响。应重视基础理论研究，并及时给予充分的经费和人力支持。还要提高工程应用研究水平、提倡深入浅出的成果表达、提倡学术争鸣和讨论。
3 混凝土结构加固技术
混凝土结构加固技术的研究与应用在我国作为一个新兴的学科领域得以迅猛发展仅仅是近十来年的事。混凝土结构加固技术是结构进行检测、评价、维修、加固或改造等技术的总称，包括结构检测技术、结构可靠度评估技术和结构加固方法等方面的内容。本文将着重研究混凝土结构的加固技术方面的问题。我国先后编制适合于混凝土结构加固的相关的标准和规范，这些专业的加固标准和规范初步形成了混凝土结构加固领域的标准体系，对我国该领域的发展和各种最新科研成果的推广应用起到了积极作用。混凝土结构加固技术还存在很多问题，但是经过十几年的快速发展已经初步形成了规模体系，很多混凝土结构加固技术经过了大量的深化研究和工程的实际应用，证明了其加固的安全性和使用性。现阶段混凝土结构加固技术主要是针对结构的承载能力和耐久性的加固处理，己经比较成熟的提高低强度混凝土结构构件承载能力加固的基本方法主要有增大截面法、粘碳纤维和钢板法、外包钢法、置换混凝土加固法等。
4 混凝土结构设计安全度与规范
对于混凝土结构设计规范中的安全度设置水平，最早源于从事高强混凝土结构科研和推广应用工作。由于现行建筑结构设计规范业已采用了可靠度设计理论，其在规范中的计算表达形式又与多安全系数方法相似，在实用上姑且将它理解为多安全系数也并无不可。至于尚未使用的规范宜适当放慢“统一”步伐，实在难以使用的更不宜通过行政手段去统一。可靠度理论还在发展，这方面的学术讨论希望能够深入开展下去。提高结构的安全性能需要从结构选型、结构构造、结构布置、材料选择等多个方面做出努力,以加强结构的整体性、延性和耐久性,提高其抵御不测之灾和防止倒塌、特别是抵抗连续倒塌的能力。也许基于概念设计的这些措施，对于增进结构安全更为有效且更符合经济节约的原则。
我国钢筋混凝土结构设计规范经历了三个不同的发展阶段。
4.1 引进规范的早期应用
旧中国的钢筋混凝土结构设计未有本国自己的设计规范。那时，结构设计方法均属容许应力设计法。解放后，我国在一穷二白的基础上展开了大规模经济建设。在当时的条件和环境下，在结构设计上直接采用苏联的钢筋混凝土结构设计规范。
4.2 规范自主化的最初探索
早于1961年原建工部和原国家建委就已着手组织编制我国钢筋混凝土结构设计规范，由于起步晚，缺乏自己的基础资料和必要的科研工作，这本规范的设计方法仍只能在苏联55年规范的基础上做少量修改和对名词术语做必要推敲。但这次实践，对我国钢筋混凝土结构设计规范的发展是十分有益的，迈出了重要的一步。
4.3 结构理论及规范的逐步完善
提高水平，形成体系的阶段。完善的钢筋混凝土结构设计方法和规范体系的形成，从根本上讲依赖于钢筋混凝土结构科学术技的发展，是把各种环境条件与钢筋混凝土的性能关系以及实践经验上升到规律性认识的过程，这就需要扎实的、系统的科研工作。中国建筑科学研究院结构所连续组织了三批钢筋混凝土规范科研课题。通过这三批科研课题，使建国以来长期处于薄弱或空白状态的量大面广的工程技术问题，得到了解决或初步解决，获得了一大批珍贵的关系到工程结构设计合理性与可靠性的基础数据，大大提高了我国钢筋混凝土结构设计理论水平，同时也增强了引进与消化国外先进设计方法的能力。
5 混凝土结构的发展方向
5.1 试验研究将未来的发展的一个支撑
半个多世纪以来,我国混凝土结构理论及规范标准经历了从无到有，逐步发展完善的历程。随着我国大规模基本建设的发展以及经济增长模式的转变，各类大型复杂、功能特殊的结构越来越多，同时还面临着大量低安全度的既有建筑和结构耐久性、抗灾性等问题。因此规范将不断修订，为修订规范而进行的试验研究也将持续进行，从而混凝土结构理论也将得到发展。
5.2 结构试验方向的调整
传统以单一构件(板、梁、柱、墙等)进行的试验研究，结论有很大的局限性，难以反映由这些构件组成结构体系(楼盖、框架等)的真正受力状态及规律，若以结构组件或结构体系的方式进行试验，则可更真实地反映其受力状态；构件间的连接构造是传统试验研究中比较薄弱的环节，且对结构安全有着重要的影响，应加强这方面的研究；加强结构抗灾性能的试验研究，提高试验研究的分析水平，要提倡先分析后试验，多分析少试验。基本假定应有可靠的依据，机理分析应深入透彻，应充分利用已有的试验资料；应用非线性有限元及概率统计等手段，提高试验和分析水平；通过试验研究开发约束混凝土的巨大潜力，具有实际工程意义。
6 结语
混凝土结构加固技术的研究与应用在我国作为一个新兴的学科领域得以迅猛发展仅仅是近十来年的事。随着该领域技术应用和研究工作的深入发展，我国先后编制适合于混凝土结构加固的相关的标准和规范，这些专业的加固标准和规范初步形成了混凝土结构加固领域的标准体系，对我国该领域的发展和各种最新科研成果的推广应用起到了积极作用，大大促进了我国在该领域的发展。我国混凝土结构理论及规范从无到有，逐渐丰富和完善，完全依靠独立自主的科研试及工程实践积累。目前我国大规模基建极需结构理论及标准规范的持续发展，转变科研形式，调整研究方向极为重要。
参考文献：
[1]GBJ 21―66 钢筋混凝土结构设计规范[S].
关键词：混凝土结构；教学方法；课程
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）05-0105-02 混凝土结构使用至今已经有160年的历史，与钢、木和砌体结构相比，因其在物理力学性能及材料来源等方面的诸多优点，同时结合高强度结构钢材很好的受拉性能、延性以及与混凝土间良好的粘结性能等优点，目前已发展出了钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构、钢骨混凝土结构、钢管混凝土组合结构、纤维混凝土结构等诸多结构形式，发展速度快，应用范围也非常广泛。混凝土结构是我国高等院校土木工程专业本科培养计划中一门重要的专业学位课，一般而言的混凝土结构是《混凝土结构设计原理》和《混凝土结构与砌体结构设计》两门课的总称，以下简称“混凝土结构”课程。作为土建类专业本科生必修的一门重要的专业课程，近年来关于混凝土结构的教科书、专著和论文很多，但有关其教学方法研究方面的论文却很少，基于这一点，本文从土木工程专业本科教学的角度出发，对混凝土结构的教学方法进行探讨。
一、《混凝土结构》课程的特点
《混凝土结构》课程包括基本（构件）理论和结构设计两大部分内容。第一部分为基本（构件）理论，主要探讨钢筋混凝土基本构件——受弯构件、轴心受拉、受压构件、偏心受拉、受压构件以及受扭构件等，在单一的拉、压、弯、剪、扭应力状态及几种复合应力状态共同作用下的受力性能分析方法、设计计算和构造配筋等方面内容。在教学计划上，这部分内容属于专业基础课，重点在于让学生掌握钢筋混凝土各种构件受力性能的分析和设计计算[1]。第二部分为结构设计部分，主要探讨楼盖结构、单层厂房结构和高层建筑结构的设计，在教学计划上，这部分内容属于专业课，重点在于让学生掌握结构设计的总体思路、设计步骤及具体施工图的绘制，培养学生解决实际问题的综合能力。
由于在第一部分基本（构件）理论中，概念多、公式多、符号多、配筋构造多、计算过程繁琐，使得初学者往往抓不住重点；而在结构设计部分中，需要当把各种单个构件组合成整体结构进行设计时，就更难弄清楚了。因此在讲授本课程时，必须首先了解本课程的特点。
1.混凝土结构涉及的问题往往都是工程上的一些实际问题，很少有孤立存在的，学生在学习本课程之前一般都缺少工程概念，有一些构件是怎么连接的根本不清楚，就更谈不上清楚构件间受力的传递路径是怎样的了，因此在开始学习本课程时必然感到不适应。
2.钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土两种力学性能完全不同的材料组成的，根本不属于理想变形体，因此不能采用以往在材料力学和结构力学课程中学习的杆件或结构的一些力学公式进行计算分析。因此，混凝土结构中各种构件的承载力计算公式，一般都是以室内模型实验分析数据为依据，再基于某些基本假定，得到截面破坏时的应力图形，利用分析截面应力平衡条件建立平衡方程，进而得到各种构件承载力计算的基本公式。
3.混凝土结构构件承载力极限状态设计主要包括：材料选择、截面预估和配筋计算三部分。在这三部分中，“材料选择”是根据工程特点和设计经验确定的，“截面预估”是根据构造要求和工程上常用尺寸确定的，只有“配筋计算”是根据承载力计算公式计算出来的。可以说，我们在进行结构构件设计时，是“由未知求未知”的过程，解答必然也是多种多样的，因此如何合理的选择设计参数并优选出最佳的配筋结果，这是学生在以往课程中所没有遇到的。
二、教学方法分析
根据《混凝土结构》课程的特点，总结出如下几条教学经验，以提高本课程的教学效果，加强学生综合能力的培养。
（一）从全局建立结构系统概念
为了使学生了解和掌握结构系统概念，了解本课程的主要层次关系，从全局把握学习重点，理清学习思路。我们首先以一个学生比较熟知的、具体的结构（如教学楼）为例，从全局上介绍结构—构件—截面—材料体系，讲清结构设计程序是从结构构件截面，同时构件的受力性能又取决于材料，而课程的教学程序则与设计程序相反，是从材料截面构件结构，通过这样讲授，使学生一开始就建立结构整体系统的概念，理清了各部分的关系，为课程学习建立了一个总体框架，更重要的是使学生明白了所应解决的问题[1，2]。
（二）强调实践性教学环节
实践性教学环节包括：到施工现场参观的认识实习、课程设计及综合技能训练等。在《混凝土结构》课程开课之前，安排学生到一些建筑工地去参观正在施工中的混凝土结构工程，观察结构形式、分析梁、板、柱的受力和传力关系，了解各种构件的配筋特点及主要的构造措施，使学生对梁、板、柱等常见的混凝土基本构件和框架结构、剪力墙结构等常见的混凝土结构形式有一些初步的感性认识，并借以引发和提高学生学习《混凝土结构》课程的兴趣。在《混凝土结构》课程后期安排的混凝土楼盖结构设计、混凝土单层厂房结构设计等课程设计，使学生有机会完成混凝土结构设计的完整过程，诸如确定结构方案、建立结构计算简图、结构受力分析、结构配筋计算、结构施工图绘制等各个环节的训练，使学生全面消化、吸收和运用在课堂教学中已经学到的理论知识，培养学生综合分析和处理实际工程问题的能力。
（三）注重采用对比联系的方法介绍问题
由于混凝土材料物理力学性能的复杂性，使得混凝土结构构件在许多情况下的受力分析也变得十分复杂，因此，在课堂授课过程中要尽量采用对比、分析因果关系和联系的方法进行讲解，使学生对所研究问题的思路更加清晰，理解也更加深刻。
例如我们在讲解梁的正截面受弯及偏心受压柱的实验研究时[3，4]，可将三种破坏类型采用如表1、表2所示的对比方法讲述，这样把引起三种破坏形式的原因就清晰直观的表达了出来。
另外，我们在讲解问题时还应注重各章之间的联系，使知识融会贯通，形成一个网络，例如，“受弯构件”和“受压构件”是两个完全不同的章节，也是两个不同的结构构件，但它们之间却存在着一定的联系，如在讲解“矩形截面偏心受压构件”时，可以指出“矩形截面偏心受压构件的受力模式，就是受弯构件竖立起来再施加轴力的模式”，由于学生之前已经学过了“受弯构件”，所以在学习这一知识点时就不会感觉到新内容的负担。这样不仅学习起来比较轻松，而且容易将前后知识点联系起来，加深印象，提高学习效果。
（四）重视构造措施
结构和构件设计时，必须经过计算和构造设计两部分才能完成。由于强度和变形计算并非考虑了结构上的所有作用，因此除了利用承载力公式计算配筋外，还必须用构造设计来补充。构造措施是人们在长期实践经验的基础上总结出来的，可防止因计算中没有考虑的影响因素而使结构构件开裂和破坏，同时也是为了结构构件在使用和施工上的需要而采用的。
构造措施是《混凝土结构》课程学习中既简单又难于掌握的一部分知识，简单在于规范规定很明确，而且表达形式简单；难于掌握在于内容多且零散，系统性和逻辑性较差。但构造措施在混凝土结构设计中又是非常重要的，大多数抗震设计的相关问题都是通过构造措施来保证的，所以在给学生授课时一定要重视构造措施的讲解。仔细分析不难发现，混凝土结构的构造措施主要包括三个方面：关于构件截面尺寸的要求、纵筋（主筋）的要求以及箍筋的要求，对于这些规定性的内容，只有将其进行适当的分类和文字上的加工，使其变为条理化和简单化的形式，才能产生良好的理解和记忆效果。
（五）重视现行设计规范与书本内容的结合
我们培养的土木工程专业学生毕业后有一部分要到设计单位工作，从事与钢筋混凝土结构设计有关的工作，因此必须熟悉、掌握和应用国家颁布的有关结构设计计算和构造要求的技术规定和标准，如《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）等。它是工程技术人员进行设计时必须遵守的法规，因此我们在讲课过程中，应该紧密结合现行规范，分析工程设计实例，对教材的内容加以拓宽，使学生认识到：作为实际工程结构设计，既要满足理论分析计算，还要符合现行规范规定的要求。
综上所述，《混凝土结构》是一门理论与实践紧密联系的课程，具有很强的工程概念，教授这门课时，应紧紧把握住《混凝土结构》课程的特点，从全局建立结构系统概念，以力学知识为基础，合理的安排教学次序，加强理论与实际的联系、章节之间的联系，同时结合设计规范，通过多种考核方式使学生真正的掌握这门课程，为土木工程专业的学生毕业后成为一名合格的工程师打下坚实的基础。
参考文献：
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[2]刘雁，李琪，徐宜和.混凝土结构教学改革尝试[J].扬州大学学报，1997，（4）：49-51.
[3]王秋萍，李宏伟.混凝土结构课程的教学方法初探[J].高等建筑教育，2005，14（1）：59-61.
[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.
论文摘要:在建筑基坑施工时,为确保施工安全,防止塌方事故发生,必须对开挖的建筑基坑采取支护措施,本文分析了当前深基坑支护存在的安全问题,提出了深基坑支护设计中的注意事项和预防措施。
一、 问题的提出
在建筑基坑施工时,为确保施工安全,防止塌方事故发生,必须对开挖的建筑基坑采取支护措施。建筑基坑支护设计与施工应综合考虑工程地质与水文地质条件、基坑类型、基坑开挖掘深度、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移的要求,基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素,做到合理设计、精心施工、经济安全。
近几年来,高层建筑的迅速兴起,促进了深基坑支护技术的发展。各地在深基坑开挖和支护技术方面积累了丰富的设计和施工经验,新技术、新结构、新工艺不断涌现。但是,现在的城市建筑间距很小,有的基坑边缘距已有建筑仅十几米、甚至几米,给基础工程施工带来很大的难度,给周围环境带来极大威胁,也相应地增加了施工工期和施工费用。另外,原来的深基坑支护结构的设计理论、设计原则、运算公式、施工工艺等,已不符合深基坑开挖与支护结构的实际情况,导致一些基坑工程出现事故,造成巨大的损失。因此,深基坑支护的安全问题工程技术人员应予以高度重视。
二、深基坑支护存在的问题
(一)支护结构设计中土体的物理力学参数选择不当
深基坑支护结构所承担的土压力大小直接影响其安全度,但由于地质情况多变且十分复杂,要精确地计算土压力目前还十分困难,至今仍在采用库伦公式或朗肯公式。关于土体物理参数的选择是一个非常复杂的问题,尤其是在深基坑开挖后,含水率、内摩擦角和粘聚力三个参数是可变值,很难准确计算出支护结构的实际受力。
在深基坑支护结构设计中,如果对地基土体的物理力学参数取值不准,将对设计的结果产生很大影响。土力学试验数据表明:内磨擦角值相差5°,其产生的主动土压力不同;原土体的内凝聚力与开挖后土体的内凝聚力,则差别更大。施工工艺和支护结构形式不同,对土体的物理力学参数的选择也有很大影响。
(二)基坑土体的取样具有不完全性
在深基坑支护结构设计之前,必须对地基土层进行取样分析,以取得土体比较合理的物理力学指标,为支护结构的设计提拱可靠的依据。一般在深基坑开挖区域内,按国家规范的要求进行钻探取样。为减少勘探的工作量和降低工程造价,不可能钻孔过多。因此,所取得的土样具有一定的随机性和不完全性。但是,地质构造是极其复杂、多变的、取得的土样不可能全面反映土层的真实性。因此,支护结构的设计也就不一定完全符合实际的地质情况。
(三)基坑开挖存在的空间效应考虑不周
深基坑开挖中大量的实测资料表明:基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大两边小。深基坑边坡的失稳,常常以长边的居中位置发生。这足以说时深基坑开挖是一个空间问题。传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。对一些细长条基坑来讲,这种平面应变假设是比较符合实际的,而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。所以,在未进行空间问题处理前而按平面应变假设设计时,支护结构要适当进行调整,以适应开挖空间效应的要求。
(四)支护结构设计计算与实际受力不符
目前,深基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论,但支护结构的实际受力并不那么简单。工程实践证明,有的支护结构按极限平衡理论设计计算的安全系数,从理论上讲是绝对安全的,但有时却发生破坏;有的支护结构安全系数虽然比较小,甚至达不到规范的要求,但在实际工程中却满足要求。
极限平衡理论是深基坑支护结构的一种静态设计,而实际上开挖后的土体是一种动态平衡状态,也是一个土体逐渐松弛的过程,随着时间的增长,土体强度逐渐下降,并产生一定的变形。所以,在设计中必须充分考虑到这一点。
三、深基坑支护设计中的注意事项
(一)彻底转变传统的设计理念
近十几年来,我国在深基坑支护技术上已经积累很多实践经验,收集了施工过程中的一些技术数据,已初步摸索出岩土变化支护结构实际受力的规律,为建立深基坑支护结构设计的新理论和新方法打下了良好的基础。但是,对于深基坑支护结构的设计,国内外至今尚没有一种精确的计算方法,多数是处于摸索和探讨阶段,我国也没有统一的支护结构设计规范。土压力分布还按库伦或朗肯理论确定,支护桩仍用“等值梁法”进行计算。其计算结果与深基坑支护结构的实际受力悬殊较大,既不安全也不经济。由此可见,深基坑支护结构的设计不应再采用传统的“结构荷载法”,而应彻底改变传统的设计观念,逐步建立以施工监测为主导的信息反馈动态设计体系。这是设计人员需要加强科研攻关的方向。
(二)建立变形控制的新的工程设计方法
目前,设计人员用的极限平衡原理是一种简便实用的常用设计方法,其计算结果具重要的参考价值。但是,将这种设计方法用于深基坑支护结构,只能单纯满足支护结构的强度要求,而不能保证支护结构的刚度。众多工程事故就是因为支护结构产生过大的变形而造成的,由此可见,评价一个支护结构的设计方案优劣,不仅要看其是否满足强度的要求,而且还要看其是否产生环境问题,关键在于其变形大小。鉴于上述实际,在建立新的变形控制设计法时,应着重研究支护结构变形控制的标准、空间效应转化为平面应变和地面超载的确定及其对支护结构的影响等问题。
(三)大力开展支护结构的试验研究
正确的理论必须建立在大量试验研究的基础上。但是,在深基坑支护结构方面,我国至今尚未进行科学系统的试验研究。一些支护结构工程成功了,也讲不出具体功之处;一些支护结构工程失败了,也说不清失败的真实原因。在支护工程施工的过程中积累的技术资料很丰富,但缺少科学的测试数据,无法进行科学分析,不能上升到理论的高度,这是一个很大的缺陷。
开展支护结构的试验研究(包括实验室模拟试验和工程现场试验),虽然要耗费部分资金,但由于深基坑支护工程投资巨大,如经过科学试验再进行设计时,肯定会节省可观的经费。因此,工程现场试验是非常必要的。通过工程实践积累大量的测试数据,可对同类工程的成功打好基础,为理论研究和建立新的计算方法提供可靠的第一手资料。
(四)探索新型支护结构的计算方法
高层建筑的飞速发展给深基坑支护结构带来一场技术革命。在钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩挡墙、地下连续墙等支护结构成功应用后,双排桩、土钉、组合拱帷幕、旋喷土锚、预应力钢筋混凝土多孔板等新的支护结构型式也相继问世。但是,这些支护结构型式的计算模型如何建立、计算简图怎样选取、设计方法如何趋于科学,仍是当前新型支护结构设计中急需解决的问题。
目前,深基坑支护结构正在向着综合性方向发展,即受力结构与水结构相结合、临时支护结构与永久支护结构相结合、基坑开挖方式与支护结构型式相结合。这几种结合必然使支护结构受力复杂。所以,建立新型支护结构的计算方法,已成为深基坑工程技术的当务之急。
结束语
建筑基坑的开挖与支护结构是一个系统工程,涉及工程地质、水文地质、工程结构、建筑材料、施工工艺和施工管理等多方面。它是集土力学、水力学、材料才学和结构力学等于一体的综合性学科。支护结构又是由若干具有独立功能的体系组成的整体。正因如此,无论是结构设计还是施工组织都应当从整体功能出发,将各组成部分协调好,才能确保它的安全可靠、经济合理。
参考文献
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3 龚晓南. 深基坑工程设计施工手册. 北京:中国建筑工业出版社,1998
【关键词】：钢结构；连接节点；预埋件；混凝土构件
中图分类号： TU391 文献标识码： A
1引言
改革开放以来，随着钢产量的提高，国家政策导向也开始转变为鼓励钢结构应用于建设工程中[1]。 钢结构设计中钢结构节点是钢结构体系的枢纽，节点的主要作用是连接多个构件和传递杆件内力。因此节点设计是设计中十分重要的环节[2]。有限元理论和技术的发展以及计算机计算能力的不断提高促进了计算机辅助技术在钢结构设计中的应用。一些大型结构分析通用软件，如SAP、ANSYS、ADINA等，可以进行各类钢结构的静动力、弹塑性分析[3]。钢构预埋件与混凝土构件在前期设计及实际施工十分复杂和困难，需各单位相互配合协调。本文结合某体育馆工程实例来讨论钢构预埋件与混凝土构件连接节点所存在的问题及相关建议。
2工程介绍
该工程为东南某省某市体育馆，建筑面积约一万三千平方米左右，顶部为钢结构网架顶棚，底部为混凝土看台及基础。体育馆设计时涉及混凝土、钢结构、幕墙等多个结构专项设计。
本工程建筑结构的安全等级为一级，结构设计基准期为50年，结构设计使用年限为100年。建筑抗震设防类别为乙类。本工程结构承载力按100年重现期设计，挠度按50年重现期设计。本工程抗震设防类别为重点设防类，工程所在地区的抗震设防烈度为6度，地震作用计算按7度（0.10g）、抗震构造措施按7度考虑。钢结构设计时根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》(GB50018-2002)等国家规范。
3钢构件与混凝土构件连接设计问题
混凝土部分设计时，其本身的复杂性，本构关系随受力状态的不同而变化；加上顶部钢结构对其影响，而变得更加复杂。但通常仅将顶部钢结构的荷载输入到混凝土结构计算模型中。混凝土核心筒承担主要竖向和水平荷载,支撑上部桁架钢结构,形成钢-混凝土组合结构 [4]。在现今的体育场馆设计中，由于钢结构部分与混凝土部分是分别由不同设计人员设计，因而往往在设计时缺乏相互协调。因此钢构件与混凝土构件连接节点的设计是体育场馆设计上的一个盲区，容易产生设计问题，存在设计安全隐患。
对于顶部钢结构网架通过钢结构设计软件单独进行受力计算后将其荷载加载到底部看台混凝土梁柱上，对应的钢构件与混凝土梁柱构件连接节点主要承受抗拔力，通过设计抗拔预埋件（如图1所示）埋入混凝土中实现抗拔效应（参考图2）。
图1.预埋件示意图
图2.抗拔效应示意图
3.1预埋件体积对其抗拔能力有削弱影响
预埋件设计体积太大使得混凝土梁柱构件中混凝土用量大幅减少。预埋件所在位置为混凝土梁柱端部，这些位置均为箍筋加密区且配有较多纵向钢筋。这将导致混凝土构件内部由大量钢筋及钢预埋件组成而混凝土实际含量变少。根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）[5]中第9.7条对于预埋件及连接件的规定，未对预埋件体积与混凝土构件的比例进行规定。
参照钢筋抗拔性能的规定，抗拔力主要通过预埋件与混凝土接触面的咬合能力实现的，形成一种内约束。如果预埋件与混凝土的接触面不足，将对其抗拔能力有着严重的削弱。在混凝土看台结构设计时，通常未考虑预埋件埋入后对框架梁受力改变的影响。钢预埋件埋入后（如图3、4所示）等同于增大了梁端部的实际用钢比率，同时也削减的混凝土用量，并且改变了两端部的受力性能；同时，巨大预埋件埋入有密集钢筋网的混凝土梁端或柱端后，势必对现场混凝土下料和工人振捣操作造成困难，容易造成内孔洞。这也将使得预埋件的抗拔能力大大幅减少，甚至丧失抗拔能力。
因此建议：（1）设计单位在原有钢筋总用量基本不变的情况下，绘制预埋件安装二次深化图。通过将钢筋的截面面积和间距同时增大等办法来实现较大的空间，减小密度同时使施工时更为便利。（2）优化基础混凝土的强度设计，以弥补接触面不足等问题；分批多次浇筑混凝土，使混凝土的收缩在多阶段完成，减少混凝土的水化热现象，也可以使大体积混凝土的收缩应力和温度应力减少，降低混凝土收缩开裂的可能性。（3）混凝土浇筑时, 预埋件处混凝土浇筑要对称均匀下料, 振捣也需对称。振捣棒在预留排气孔内均匀振捣，使混凝土中气泡充分排除，混凝土高度高出预埋件表面，使混凝土与预埋件充分接触，不发生空鼓。
图3.预埋件置入示意图
图4. 预埋件埋入示意图
3.2钢结构预埋件的埋入势必会对混凝土结构构件产生一定的破坏
目前体育场馆的钢结构顶棚和底部混凝土看台经常分包施工。由于是两个施工单位分别承包施工，钢结构与混凝土连接节点常常在施工上出现不协调。
由于钢结构预埋件设计时并未考虑混凝土构件中钢筋的分布，使得在实际情况下大体积钢结构预埋件难以埋入有密集钢筋的梁端和柱顶。施工时为了将预埋件放到对应位置，往往要大费周章，影响施工进度。当框架梁端部的配筋率太大时往往使框架梁产生超筋破坏。这种超筋脆性破坏将使得混凝土压碎脱落后钢筋尚未屈服，丧失结构延性。借鉴混凝土的超筋破坏，大体积钢预埋件埋入混凝土梁端后，用钢率过大可能产生同混凝土梁超筋破坏相似的脆性破坏。
因此，对于预埋件的设计、施工这一重要环节,需要设计单位间相互协调，完成埋件件深化设计。将原设计柱顶梁钢筋在设计规范允许的条件下作相应变更，让出预埋件预埋空间，就配筋率、钢筋的绑扎方式、混凝土的浇筑位置等交叉设计，在完成施工图确认后，针对预埋件的施工编制作业方案；施工与设计单位互相合作，予以安装指导和检查，施工单位应严格按照设计图纸内容和相关规范安装作业。如遇特殊情况需做出变更，应得到设计单位主管的认可。
柱子顶端设置预埋件时，钢结构施工单位为了保证预埋件能够埋入混凝土构件中，由于柱顶锚固钢筋内弯加上梁顶部有纵向钢筋通过（如图5所示），现场施工时往往通过减少柱子纵筋锚固长度和撬动梁两端箍筋与纵向钢筋来埋入柱顶预埋件，使得梁端箍筋间距与设计不符，更有甚者会剪短梁端箍筋，这也从某种程度上降低混凝土柱节点的受力性能。框架梁端部箍筋加密区是梁主要受剪部位，混凝土梁柱节点是结构抗震的重要部位，是混凝土结构概念设计中要重点加强的位置。变大箍筋间距或者裁断箍筋使得其受剪承载力大幅降低。梁端预埋件与混凝土交界处是受剪斜裂缝最常出现的部位。如果此处缺乏箍筋起到的抗剪切能力将会严重影响结构的承载能力，存在严重的工程结构的安全隐患。
因此建议：（1）应与设计单位设计人员协调,解决前期图纸中梁顶部所出现的纵向钢筋和柱端内弯钢筋影响预埋件安装做出调整，绘制预埋件安装二次深化图。梁顶部的纵向钢筋由原来的单排布筋更改为双排布筋；也可将原有的梁主筋过柱面的通长筋，变更为梁主筋在柱面处断开，锚入框架柱内。将柱端少量影响到预埋件安装的内弯钢筋更改为直接通过柱面锚入预埋件内部的加长筋，为预埋件提供埋设空间。但上述方案必须经过设计单位主设计人的同意。（2）预埋件的施工属于隐蔽工程，预埋件在完成埋设后，混凝土浇注前，须派人在现场对其进行监测检查，如发现问题应及时汇报并解决。
图5.纵向钢筋通过柱顶示意图
4 总结
对于以上几点钢构件与混凝土构件连接节点的问题，无论是理论分析还是试验研究都还处于空白阶段。因此有必要针对钢构件和混凝土构件的连接节点进行实验研究和理论分析。同时规范应提出关于预埋件的构造规定与实际破坏情况相符合的计算公式。设计上应对钢构件和混凝土构件的连接节点进行有针对交叉设计。钢结构部分和混凝土结构部分的设计应相互协调，方便施工。设计时要避免由于预埋件的埋入对混凝土构件产生的不利影响。施工时要保证混凝土构件中钢筋不受破坏等要求。本文以工程实例简述建议，仅供参考。
参 考 文 献
[1]上官磊. 基于Java3D的钢结构节点的虚拟装配 [D]. 武汉科技大学硕士论文.2010：1.
[2]赵卫东，孙浩波，卫刚，等．三维钢结构CAD软件中的节点设计[J]．计算机工程，2003，29(7)：33-34．
[3]杨武. 基于面向对象技术的钢结构节点设计系统的研究与开发 [D]. 武汉科技大学硕士论文.2010：3.
针对土木工程专业结构类课程设计在人才培养和教学中存在的问题，构建了结构类课程设计的目标体系和内容体系，基于整体性提出了结构类课程设计改革和实践方案。实践表明，提高了学生的工程结构设计能力和素质，缩短了学生毕业后工作的适应期。
关键词：
课程设计；结构设计素质；土木工程；适应期
基金项目：
黑龙江省教育科学―十二五规划课题（重点课题GBB1212055；规划课题GBC1213115）；黑龙江科技大学教学改革项目(JY14-88)。
目前，一般院校土木工程专业人才培养都趋向于培养高级应用型技术人才。土木工程专业的实践性很强，而土木工程结构设计是土木工程专业学生必备的业务能力之一，是土木工程专业高素质人才培养的一个极其重要的实践性教学环节。土木工程结构类课程设计是本科生学完混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等专业主干课程后，针对所学的各种不同结构体系和构件的设计理论、设计方法和设计计算步骤等内容进行的阶段性总结及设计训练。同时，进行结构类课程设计既是学生顺利完成毕业设计的基础，又是学生毕业后从事土木工程结构设计、技术咨询等工作的前奏。结构类课程设计教学质量将直接影响到学生毕业后从事土木工程结构设计的能力和素质，也将直接影响到学生就业质量，但是，大多数高等院校的结构类课程设计的实践教学内容、教学模式等不能适应新新形势下土木工程人才培养的要求。分析表明，主要存在以下几方面问题：（1）各门结构类课程设计的设计题目和设计内容相互独立，缺乏系统性和整体性，并没有充分考虑各门课程设计之间相关性；（2）各门课程设计的题目来源和设计内容的工程背景不详，缺乏与实际工程的紧密衔接，缺乏应用性；（3）各门课程设计的任务书中所给基础性数据和参数过于具体，不利于学生独立分析问题解决问题能力及创新能力的培养；（4）课程设计的过程管理，质量监控和成绩评定缺乏有效机制；（5）条件保障有待于加强，必要的课程设计指导书等资料匮乏。基于上述存在的问题，进行结构类课程设计的改革研究与实践势在必行。因此，以系统论为先导，基于土木工程结构的整体性概念，加强结构类课程设计的多维度的研究与探索，对提高学生工程结构设计素质，实现学生毕业后从事结构设计的零适应期培养具有重要的显示意义。
1基于整体性构建结构类课程设计的目标体系和内容体系
目标是改革和建设的导向，课程设计的改革亦应如此，明确培养目标是首要的工作。依据社会对土木工程设计人才的需求，明确结构类课程设计改革主要目标是：基于土木工程结构的整体性，培养学生从事工程结构设计和技术咨询等工作的能力和素质，实现毕业后从事结构设计零适应期。具体说，学生在学完混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等结构类课程后，通过进行系统的课程设计进一步深化对结构体系和各结构构件的基本概念、基本理论和基本设计方法和公式的理解和应用，并且从土木工程结构整体上把握不同结构体系及其基本构件的具体设计方法和步骤；加强学生对计算机技术（结构电算分析、绘图等）和信息技术应用能力的培养，加强学生设计资料和参考文献查询与检索能力的培养，以及对不同结构体系及其构件的结构施工图表达能力的培养；同时，从多维度培养学生的工程素质（工程意识、工程设计能力等）、创新意识和能力，以及团队协作精神和品质等。土木工程结构是由各种不同受力状态的构件组成的一个空间结构承重体系。对于建筑工程来说，任意一个建筑结构都是由竖向结构承重体系、水平结构承重体系和下部结构承重体系组成的空间承重骨架，这三部分承重体系之间并不是孤立存在，而是相互连接，组成一个一个系统。这样无论以哪一部分体系为内容进行课程设计，都应该基于整体（系统）性去分析相互之间的关联性[1-3]。传统的结构类课程设计内容体系包括单向板肋梁楼盖结构设计、单层工业厂房排架结构设计、钢屋架结构设计和基础工程结构设计。由于混凝土结构的装配式单层工业厂房排架结构在目前实际工程中应用较少，且在排架柱设计时，内力组合理论与框架结构中框架柱的内力组合理论相同，因此在新的课程设计内容体系中将其取消。根据土木工程的专业主干课课程体系构建土木工程专业（建筑工程方向）结构类课程设计内容体系。结合一幢多层混凝土框架结构工业厂房（附带有多层砌体结构办公楼）。从房屋建筑工程结构整体性的角度编写结构类课程设计任务书，内容包括总则（包含设计目的、工程背景资料、建筑图纸等）和各分项课程设计内容的设计要求及相关资料和参考文献，在课程设计任务书中体现出：钢屋盖结构课程设计主要是设计框架厂房的屋盖，混凝土梁板结构课程设计主要是设计框架结构厂房及砌体结构办公楼的楼盖和楼梯；通过完成屋盖和楼盖结构设计，即可确定出由屋盖和楼盖传递给框架和墙体的荷载，这样就可以进行框架结构和砌体的课程设计。砌体结构课程设计主要设计砌体结构部分的墙体、墙梁、过梁、圈梁和雨篷等。上述四项课程设计内容的完成，即完成了整个建筑结构体系的上部结构体系的结构设计，也确定出了上部结构传递给基础的荷载；再根据地质条件等其他因素，进行基础工程的选型和设计计算，完成基础的结构设计[1]。
2基于整体性培养学生结构设计能力及创新意识和能力
结构设计是一项富于创新的工作。在课程设计任务书中，根据建筑的使用功能要求和建筑模数的要求给定相关的尺寸（柱网尺寸、标高、层高等），通过这些尺寸的合理交叉使班级每个学生具有一组基础数据；对于楼面的做法、楼（屋）面可变荷载等都不直接给出，由学生自己设计或查阅资料确定，这相当于每个学生的设计方案计算都不尽相同。对于结构体系的具体结构形式也不做明确的规定（如混凝土梁板结构课程设计中不明确要求必须采用何种结构形式的楼盖和楼梯等），让学生根据结构实际情况进行结构设计，这样通过课程设计的训练，既培养了学生的创新意识和创新能力，又培养了学生独立分析问题和解决问题的能力。学生集中在第六学期8周的时间内系统地完成规定五项设计内容，每项设计内容完成后，要求学生要保存每项课程设计数据和成果，以便进行下一项课程设计时应用到上一项课程设计的数据，保持其设计数据的连续性和完整性。同时，建立每个学生课程设计档案，最终完成五项课程设计后，使每个学生的各项课程设计的设计成果归档到一起，统一保管，有利于学生在第8学期进行毕业设计时提供参考。基于整体性学生系统地完成了任务书中规定的五项课程设计内容，实现了一幢建筑的整个结构设计，既完成了结构的上部承重体系（水平承重体系和竖向承重体系）和下部承重体系的结构设计。这样组织开展课程设计，系统地巩固了学生所学的混凝土结构、砌体结构、钢结构和土力学地基基础等结构类课程的设计理论和设计方法，提高了学生结构设计方面专业知识的运用能力；设计既紧密结合工程实际，又提高了学生对建筑结构设计的整体性认识。计算机辅助设计在土木工程中的应用已经非常广泛，用于结构分析和绘图的软件（如PKPM、天正、CAD等）也较多，结合建筑工程计算机辅助设计课程的开设，在课程设计中，对于每一分项课程设计，要求学生手工绘图和计算机绘图相结合。要求至少一张手工绘图，目的在于强化手工绘图的基本技能；同时，要求学生至少一张计算机绘图。对于结构设计计算，要求采用电算和手算相结合，应用电算对手算进行复核[4-5]。结构类课程大作业也是对学生所学专业设计知识在实际工程设计中的综合性训练，有针对性地安排设计型大作业，可以实现对学生所学专业知识的系统设计训练，及时检测学生生多所学知识的掌握程度；同时，实现对课程设计起到良好的衔接和促进作用。例如，在混凝土结构设计原理课程教学中，当讲完受弯构件纵向钢筋的弯起、截断和锚固等内容后，就可以及时地给学生布置一道均布荷载作用下外伸简支梁设计的大作业，主要是强化学生对受弯构件纵向钢筋弯起、截断和锚固等构造要求的理解和掌握。学生完成此大作业后，有助于加深理解肋梁楼盖结构和楼梯结构中各类梁的纵向钢筋构造要求。此外，结构类课程设计内容体系中取消了单层工业厂房排架结构课程设计，但单层工业厂房排架结构内力计算及组合的方法对后续课程的学习是非常必要的。为了加强学生对这部分知识的理解和应用，可以安排排架结构内力计算和组合的大作业。
3基于整体性加强过程管理、质量控制和评价机制
结构类课程设计的时间比较紧，设计计算和绘图的工作量较大；并且一般高的院校第六学期的结构类课程设计和高一年级本科生的毕业设计同时进行，教师指导课程设计和毕业设计的工作量较大。为此，在第五学期相关结构类课程的结构设计内容讲完后，就把课程设计任务书发到学生手中，使学生能结合所学内容，有针对性地提前思考和准备课程设计。将课程设计紧密融入相关课程教学中；同时，任课教师在结构类课程教学中既要给学生讲清本门课程的课程设计内容和课程设计的必要性，又要讲清课程设计直接相关的内容，特别是指出学生设计中经常出现的问题。在具体设计时，指导教师要通过正确的引导，使学生进一步重视课程设计，激发学生的积极性和主动性。指导学生制定较为详尽的课程设计进度计划，按计划每天加强指导和考核，培养学生自我管理、自我约束的意识和严谨、务实的工程师品质，保证课程设计按时高质量完成。五个分项课程设计内容构成一个系统，各分项课程设计按照“3+1”人才培养的要求，集中于第五学期完成，综合性较强，因此对指导教师的指导能力和水平以及时间的保障也提出了较高要求。为保证指导质量。依据教师专业能力优势，对指导教师实行分组，每组集中对一个或几个班级进行指导，要求每组指导教师对五项课程设计内容的指导，分工协作；对于不同分项课程设计内容的指导实行主指导教师负责制，且对于不同分项课程设计内容的指导实现指导教师的优势互补。避免一位指导教师集中指导一个或几个班级课程设计时，在时间上和指导能力与水平上的不足。改革课程设计的评价办法，基于整体性原则，在考核结构方案和结构选型的合理性、设计计算的准确性和图纸绘制规范性的基础上，还要结合平时的表现考核独立分析问题和解决问题的能力、计算机应用能力等。并且有必要通过答辩的方式进一步考核学生课程设计是否存在抄袭、对设计基本理论的理解和应用情况[6]。同时，指导教师通过对课程设计的指导、审阅和答辩，及时进行总结和研讨课程设计中存在问题和不足；并且也有必要针对学生设计中存在的问题对学生组织召开课程设计专项总结会。这样循序渐进，逐步提高学生设计的水平。
4基于整体性加强条件保障机制建设
良好的教学条件保障是完成高质量课程设计的基石。对于结构类课程设计的整体性改革，结合学生的特点，编制高质量的课程设计指导书是重要的条件保障之一。结合结构类课程设计任务书编写其课程设计指导书。针对学生初次进行结构设计的特点，指导书中应详细说明各结构体系设计的基本理论、基本方法和设计步骤；并且编写具有代表性的工程实例及设计计算和绘图中应特别注意的问题。同时，指导书中的工程实例集中反映现行结构设计规范条文的应用、最新科研成果及工程经验，这样通过工程实例引导学生加深理解所需理论知识，进一步促进理论与实践相结合，有利于提高课程设计质量。
5结束语
上述结构类课程设计改革的研究成果已经过两届毕业生的实践性教学中的实践，取得了较好的效果，学生的工程结构素质得到了提高，促进了毕业设计质量的提升。从学生就业来看，近两届毕业生到设计单位就职的明显增多；信息反馈表明，这些毕业生在实际工作中明显体现出适应期短、上手快的特点，得到了工作单位的认可。
作者：薛志成 裴强 李长凤 杜文学 杨磊 单位：黑龙江科技大学建筑工程学院 大连大学土木工程技术研究与开发中心
参考文献：
[1]薛志成,徐晓红.土木工程结构设计类课程体系优化设置及建设的研究[J].高等建筑教育,2009,18(5):97-101.
[2]江树勇,任正义,赵立红.基于系统论的工程实践教学体系设计研究[J].高教论坛,2009(3):81-83.
[3]郇筱林,戴素娟.土木工程专业钢结构课程设计质量监控体系的构建[J].高等建筑教育,2015,24(5):103-105.
[4]肖鹏,李琮琦,康爱红.基于系列化模式的土木工程专业课程设计教学改革[J].高等建筑教育,2010,19(5):128-131.
一、深基坑工程的施工步骤
1.1岩土勘察与工程调查
建设单位应对建筑边坡或深基坑工程邻近的已建建筑物、道路、管线及在建工程等现状进行调查，必要时应委托岩土工程咨询机构对建筑边坡或深基坑工程施工产生的周边环境影响进行评估。调查资料或评估报告应及时提供给勘察、设计、施工、监理、监测单位。
1.2 基坑围护结构设计
设计文件应当包括总平面、支护结构、土方开挖、地下水控制、监测、环境和管线保护等内容。基坑围护结构的设计，一是要满足围护结构本身强度、稳定性以及变形的要求，确保周围外境的安全；二是经济合理性，在支护结构支全可靠的前提下，在材料、设备、人工以及环境保护等方面有技术经济效果。
1.3基坑开挖与围护工程的施工
包括土方工程、工程降水和工程的施工的组织设计与实施。结合现场实际情况、地下室位置确定开挖方式。挖土顺序的合理组织、挖土标高的控制、支撑的及时施工是确保基坑围护稳定和降低周边建筑物，管线的沉降和变形的关键。
1.4 施工现场监控
基坑工程施工期间，施工单位应指派人每天进行巡视检查。巡视检查内容应满足《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）要求，并做好记录。主要包括基坑四周建筑物沉降观测，深层土层水平位移观测，地下水位观测，围护墙水平位移、顶位移，支撑轴力等。发现异常和危险情况应及时通报建设单位。
二、深基坑工程的施工措施
1．编制施工组织设计和施工方案。
根据支护结构类型、地下结构、开挖深度、地质条件、周围环境、工期、气候和地面荷载等有关资料编制施工组织设计、施工方案。其内容应包括工程概况、地质资料、降水设计、挖土方案、施工组织、支护结构变形控制、监测方案和环境保护措施。
深基坑工程设计、施工方案应通过专家组的专项论证。设计方案专项论证专家组的人员至少有一名岩土工程专家和一名结构工程专家。参建方单位人员不得以论证专家的单位参加论证会。建设单位应当根据专家的论证意见督促相关单位修改设计、施工方案。需作较大修改的，建设、施工单位应组织专家重新进行专项论证。
2．施工现场管理
深基坑工程所使用的水泥、钢材、砂、石子、外加剂、焊条（剂）以及锚具、钢绞线、夹具、连接器、接驳器、型钢、钢管支撑、预制桩等支护所用的材料和构件的质量检验项目、批量和检验方法以及建筑边坡和深基坑工程所采用的围护结构、排桩支护、锚杆（索）支护、地下连续墙支护、岩石锚喷支护和内支撑、锚拉系统等，应符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）、《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）等现行标准的规定。
三、深基坑围护工程的施工步骤
土钉墙支护是近年发展起来用于土体开挖和边坡稳定的一种新的挡墙技术，以其经济可
靠、施工快速简便的优点，已在大量工程中得到应用。本文以土钉墙支护结构为例对基坑围护工程施工步骤作简单说明。
1．施工前调查
收集场地岩土报告，指定土钉墙支护方案。分析地下水性质，预测降水效果，了解施工空间、施工设备、工程道路情况等。
2．钻孔
钻孔机具的选择必须满足土钉墙的钻孔要求，坚硬粘上和不易塌孔的土层，可以选
用地质钻机、螺旋钻机和土锚专用机。
3．土钉杆体组装、安放。
4．注浆。
5．面层混凝土施工。
6.面层承压板。
预制钢筋混凝土板或钢板面层作为承压板能较好控制边坡位移，使用螺栓固定承压板，螺杆与土钉焊接，安放时应考虑面层及承压板厚度。
7.土钉墙的检验和测量。坑监测方案是否已经开始实施，已完成的支护结构检测是否合格，截水排水检查或者检测是否合格等。土方开挖过程中，必须对开挖顺序、开挖深度和支护时间等关键点进行控制。超挖是基坑施中的“大敌”，有些工程没有做到先撑后挖，而是一挖到底、先挖后撑的不良施工方法，往往会发生险情甚至事故。基坑内降水施工。挖土前两周，要进行基坑内降水以保证坑内的良好施工条件。
明确责任与分工，施工总承包单位负责支护工程单位与主体工程单位分工，建设单位福贼支护单位与主体工程施工单位之间的协调。承担基坑支护工程施工的承包企业不得再次进行分包，杜绝工程中出现偷工减料的现象。
3．监测工作
每种地层应分别作土钉抗拔试验，以证明设计使用的粘结力强度是否达到要求。
四、深基坑围护工程的质量控制
深基坑工程普遍存在着施工可利用场地少，周围建筑物多，挖坑深度大等特点，面对这些困难如何保证工程质量成为重点问题。除了在思想上要求技术和管理人员严格要求自己，严格遵照操作规范和施工要求外，还要注意以下事项。
1．事前控制。深基坑围护工程结构以及开挖方式要通过专家组论证。施工单位应对设计方案熟悉掌握，提出施工意见和看法。施工过程加强对地下管线的保护，临近建筑物的监测，一保证基坑工程的安全稳定。合理安排土方开挖顺序和作业时间，做好开挖前的应急措施。
2．事中控制。基坑工程施工和使用期间，施工单位应指派专人每天进行巡视检查。施工单位应当严格按照设计文件要求和专项施工方案组织施工，不得擅自修改、调整施工方案。
发现施工实际情况与勘察报告、设计图纸、施工组织方案不符或者出现异常情况的，应当及时会同建设、勘察、设计、监理、监测等单位研究解决。围护桩施工完成后，经确认符合要求后即可进行支护体系环梁及支撑施工。土方开挖过程中，对于有支撑的围护结构，必须遵守先撑后挖，严禁超挖以及分层开挖而高差不宜过大的原则。
3．事后控制。建筑边坡或深基坑工程施工完毕后，建设单位应及时组织勘察、设计、施工、监理、检测、监测单位进行验收。施工过程中现场在出现异常情况时应按指定的应急案，及时采取有效急救措施，确保施工现场安全。
结束语：
在深基坑围护坑工程中，设计是核心，监测是手段，施工是保证。一个深基坑围护工程设计方案是否合理决定了基坑工程的成败。评价设计方案是否合理，一是保证基坑工程安全稳定，二是成本最低。施工过程中对整个基坑工程系统的监测，以此来了解其变化的态势，利用监测信息的反馈分析，就能较好地预测系统的变化趋势保证施工和环境的安全。深基坑工程施工技术难度最大，确保工程质量，要从施工现场的每一个细节，每一个注意事项严格要求。
参考文献:
[1]秦四清.深基坑工程优化设计[M] 北京：地震出版社，1989
关键词：混凝土结构；设计方法；规范
中图分类号：TV331文献标识码： A
一、国内混凝土结构设计方法的发展史
混凝土作为建筑材料始于1949年之前，是我国遭受帝国主义铁蹄践踏和外国列强蹂躏的悲惨时期，国家衰败，人民饥寒交迫。在这种条件下，不可能有专门的人员和机构从事混凝土结构设计理论和方法的研究，中国自己的研究成果属于空白。
1949年新中国成立，人民当家作主，国家百废待兴，全国范围内开展了大规模的基础建设活动。没有设计规范，就不能保证工程结构要求的使用功能和安全性，鉴于当时我国的实际情况，唯一可行的办法就是照抄国外的规范。计规范原建筑工程部20世纪60年代后期批准的《钢筋混凝土结构设计规范》(BJG 21―66)，就与前苏联规范HNTY 123 ―55一模一样，只有个别术语的译名重新进行了定义和命名，没有预应力混凝土结构设计的内容。
我国于1971年开展了一轮全面制定和修订工程建设标准规范的活动，并于1974年颁布了一批各材料结构的设计规范，其中包括《钢筋混凝土结构设计规范》(TJ 10―74)。由于规范的编制是一个资料和研究成果长期积累的过程，受历史的影响，同时考虑规范的过渡，TJ10―74仍然是主要参照前苏联预应力混凝土结构设计规范（CH10-57）制定的，增加了预应力混凝土结构设计的内容，修改了过于陈旧的斜截面承载力设计理论与设计方法，但已开始吸收一些英美国家先进标准规范的内容，当发现两者差别较大时，仍以前苏联规范为准进行修改。
(1) 结构可靠度设计体系
(2) 受剪承载力计算
(3) 正截面承载力计算
(4) 受扭及弯剪扭承载力计算
(5) 冲切和局部受压
(6) 正常使用极限状态
二、国外混凝土结构设计方法的发展史
在美国，与混凝土材料、混凝土结构设计及混凝土其它方面有关的发展都与美国混凝土协会（ACI）的活动有关，ACI的发展和壮大受美国建筑市场的推动。所以，美国混凝土结构设计方法的变革反映在ACI的一系列活动中
1910年，对钢筋混凝土柱和无梁楼盖的设计受到关注。同年4月，《钢筋混凝土建筑规程》颁布。到1912年，NACU已经了14个标准，NACU的标准受到广泛的认可，为多个城市的建筑管理规定所采用。
《钢筋混凝土建筑规范》是ACI与混凝土用钢协会共同努力的结果。两个先前相互独立的规范进行了协调，形成城市建筑设计的共同规范。与规范并行，Arthur R．Lord提供了一套完整的设计图表，包括了很大范围强度的混凝土。除柱外，当时强度为2000Psi（14Mpa）的混凝土应用很普遍
1969年，ACI颁布了两个关于现浇混凝土管的建议标准，一是管的设计、制作和检验，一是施工规定。
1969―1970年ACI的一个重要进展是ACI与CEB（欧洲混凝土协会）在钢筋混凝土和预应力混凝土设计符号方面取得一致。
1970年建议的符号标准在1971年被采用。
1971年，ACI319―71规范规定采用极限状态设计法进行设计，将容许应力法列为可选的方法。
1977年的ACI建筑规范的特点是便于阅读。为简化设计应用，1978年出版了柱按极限强度方法设计的手册，以及对手册的补充，包括钢筋混凝土板体系的设计和分析，ACI还出版了固定近海混凝土结构的设计和施工指南。
20世纪80年代，纤维混凝土的应用有了很大的发展。
1988年ACI544委员会编写了钢纤维混凝土配合比设计、拌和、浇注及抹光的指南和设计分析。
1995年ACI318―95规范颁布。对预制混凝土作了较大的修改，主要是增加率结构整体性的规定。
三、欧洲混凝土结构设计方法
早在1975年，欧洲共同体委员会根据协议，就决定在土木建筑领域实施一个联合行动项目，建立一整套用于房屋建筑、土木工程结构和土木工程设计的标准，即欧洲规范。20世纪80年代末和90年代，在欧洲标准技术委员会CEN／TC―250的组织和协调下，首先编制了一套欧洲试行规范ENV1991―ENV1999.两年后将邀请欧洲标准化委员会成员提交正式评论以决定为了进一步要进行的工作。在经过一段时间的使用后，通过修订和补充，将欧洲试行规范转变为正式规范，即欧洲规范。，其中于1978年由欧洲混凝土委员会出版的第一卷《各类构件和材料的通用统一规则》是该体系的统一指导原则。它即采用近代建立的概率极限计算法，又采用工程结构设计中惯用的表达式，是较为先进和合理的。
结构分析是计算结构内力和变形的方法和过程。由于混凝土结构不同于力学计算中的理想结构，如由钢筋与混凝土两种材料组成，混凝土开裂后刚度降低，构件的塑性性能会使结构内力发生应力重分布等，不能直接采用经典的力学方法，而是根据混凝土结构的特点进行修改。我国规范GB 50010--2002、美国规范ACI 318一05和欧洲规范EN1 992―1―1：2004均规定混凝土结构可按线弹性方法、考虑内力重分布的分析方法和塑性分析方法。另外对于不能按杆系分析的混凝土结构或构件，美国和欧洲规范还规定可按压杆―拉杆模型分析和计算，是国外混凝土结构设计方法的一个新发展。
四、小结
对于混凝土结构和构件的二阶效应，我国规范只考虑有侧移的情况，美国和欧洲规范按无侧移和有侧移两种情况考虑。我国、美国和欧洲规范规定可直接通过考虑结构几何非线性效应的分析方法计算，也可在一阶分析的基础上，考虑弯矩增大系数近似计算。在弯矩增大系数法中，我国规范的计算方法比较简便，美国和欧洲规范的计算方法比较复杂，计算中与钢筋的面积有关。所以按美国和欧洲规范计算偏心受压构件的配筋时，要先鉴定钢筋面积，再验算承载力。
参考文献
【关键词】基坑；基坑支护；安全
1 深基坑的施工安全的重要性
近几年来，高层建筑的迅速兴起，促进了深基坑支护技术的发展。各地在深基坑开挖和支护技术方面积累了丰富的设计和施工经验，新技术、新结构、新工艺不断涌现。但是，现在的城市建筑间距很小，有的基坑边缘距已有建筑仅十几米、甚至几米，给基础工程施工带来很大的难度，给周围环境带来极大威胁，也相应地增加了施工工期和施工费用。另外，原来的深基坑支护结构的设计理论、设计原则、运算公式、施工工艺等，已不符合深基坑开挖与支护结构的实际情况，导致一些基坑工程出现事故，造成巨大的损失。因此，深基坑支护的安全问题工程技术人员应予以高度重视。
在深基坑施工时，为确保施工安全，防止塌方事故发生，必须对开挖的建筑基坑采取支护措施。建筑基坑支护设计与施工应综合考虑工程地质与水文地质条件、基坑类型、基坑开挖掘深度、降排水条件、周边环境对基坑侧壁位移的要求，基坑周边荷载、施工季节、支护结构使用期限等因素，做到合理设计、精心施工、经济安全。
2 深基坑支护存在的问题
2.1 支护结构设计中土体的物理力学参数选择不当
深基坑支护结构所承担的土压力大小直接影响其安全度，但由于地质情况多变且十分复杂，要精确地计算土压力目前还十分困难，至今仍在采用库伦公式或朗肯公式。关于土体物理参数的选择是一个非常复杂的问题，尤其是在深基坑开挖后，含水率、内摩擦角和粘聚力三个参数是可变值，很难准确计算出支护结构的实际受力。
在深基坑支护结构设计中，如果对地基土体的物理力学参数取值不准，将对设计的结果产生很大影响。土力学试验数据表明：内磨擦角值相差5°，其产生的主动土压力不同；原土体的内凝聚力与开挖后土体的内凝聚力，则差别更大。施工工艺和支护结构形式不同，对土体的物理力学参数的选择也有很大影响。
2.2 基坑土体的取样具有不完全性
在深基坑支护结构设计之前，必须对地基土层进行取样分析，以取得土体比较合理的物理力学指标，为支护结构的设计提拱可靠的依据。一般在深基坑开挖区域内，按国家规范的要求进行钻探取样。为减少勘探的工作量和降低工程造价，不可能钻孔过多。因此，所取得的土样具有一定的随机性和不完全性。但是，地质构造是极其复杂、多变的、取得的土样不可能全面反映土层的真实性。因此，支护结构的设计也就不一定完全符合实际的地质情况。
2.3 基坑开挖存在的空间效应考虑不周
深基坑开挖中大量的实测资料表明：基坑周边向基坑内发生的水平位移是中间大两边小。深基坑边坡的失稳，常常以长边的居中位置发生。这足以说时深基坑开挖是一个空间问题。传统的深基坑支护结构的设计是按平面应变问题处理的。对一些细长条基坑来讲，这种平面应变假设是比较符合实际的，而对近似方形或长方形深基坑则差别比较大。所以，在未进行空间问题处理前而按平面应变假设设计时，支护结构要适当进行调整，以适应开挖空间效应的要求。
2.4 支护结构设计计算与实际受力不符
目前，深基坑支护结构的设计计算仍基于极限平衡理论，但支护结构的实际受力并不那么简单。工程实践证明，有的支护结构按极限平衡理论设计计算的安全系数，从理论上讲是绝对安全的，但有时却发生破坏；有的支护结构安全系数虽然比较小，甚至达不到规范的要求，但在实际工程中却满足要求。
极限平衡理论是深基坑支护结构的一种静态设计，而实际上开挖后的土体是一种动态平衡状态，也是一个土体逐渐松弛的过程，随着时间的增长，土体强度逐渐下降，并产生一定的变形。所以，在设计中必须充分考虑到这一点。
3 深基坑支护设计中的注意事项
3.1 彻底转变传统的设计理念
近十几年来，我国在深基坑支护技术上已经积累很多实践经验，收集了施工过程中的一些技术数据，已初步摸索出岩土变化支护结构实际受力的规律，为建立深基坑支护结构设计的新理论和新方法打下了良好的基础。但是，对于深基坑支护结构的设计，国内外至今尚没有一种精确的计算方法，多数是处于摸索和探讨阶段，我国也没有统一的支护结构设计规范。土压力分布还按库伦或朗肯理论确定，支护桩仍用“等值梁法”进行计算。其计算结果与深基坑支护结构的实际受力悬殊较大，既不安全也不经济。由此可见，深基坑支护结构的设计不应再采用传统的“结构荷载法”，而应彻底改变传统的设计观念，逐步建立以施工监测为主导的信息反馈动态设计体系。这是设计人员需要加强科研攻关的方向。
3.2 建立变形控制的新的工程设计方法
目前，设计人员用的极限平衡原理是一种简便实用的常用设计方法，其计算结果具重要的参考价值。但是，将这种设计方法用于深基坑支护结构，只能单纯满足支护结构的强度要求，而不能保证支护结构的刚度。众多工程事故就是因为支护结构产生过大的变形而造成的，由此可见，评价一个支护结构的设计方案优劣，不仅要看其是否满足强度的要求，而且还要看其是否产生环境问题，关键在于其变形大小。鉴于上述实际，在建立新的变形控制设计法时，应着重研究支护结构变形控制的标准、空间效应转化为平面应变和地面超载的确定及其对支护结构的影响等问题。
3.3 大力开展支护结构的试验研究
正确的理论必须建立在大量试验研究的基础上。但是，在深基坑支护结构方面，我国至今尚未进行科学系统的试验研究。一些支护结构工程成功了，也讲不出具体功之处；一些支护结构工程失败了，也说不清失败的真实原因。在支护工程施工的过程中积累的技术资料很丰富，但缺少科学的测试数据，无法进行科学分析，不能上升到理论的高度，这是一个很大的缺陷。
开展支护结构的试验研究（包括实验室模拟试验和工程现场试验），虽然要耗费部分资金，但由于深基坑支护工程投资巨大，如经过科学试验再进行设计时，肯定会节省可观的经费。因此，工程现场试验是非常必要的。通过工程实践积累大量的测试数据，可对同类工程的成功打好基础，为理论研究和建立新的计算方法提供可靠的第一手资料。
3.4 探索新型支护结构的计算方法
高层建筑的飞速发展给深基坑支护结构带来一场技术革命。在钢板桩、钢筋混凝土板桩、钻孔灌注桩挡墙、地下连续墙等支护结构成功应用后，双排桩、土钉、组合拱帷幕、旋喷土锚、预应力钢筋混凝土多孔板等新的支护结构型式也相继问世。但是，这些支护结构型式的计算模型如何建立、计算简图怎样选取、设计方法如何趋于科学，仍是当前新型支护结构设计中急需解决的问题。
目前，深基坑支护结构正在向着综合性方向发展，即受力结构与水结构相结合、临时支护结构与永久支护结构相结合、基坑开挖方式与支护结构型式相结合。这几种结合必然使支护结构受力复杂。所以，建立新型支护结构的计算方法，已成为深基坑工程技术的当务之急。
4 结论
深基坑的开挖与支护结构是一个系统工程，涉及工程地质、水文地质、工程结构、建筑材料、施工工艺和施工管理等多方面。是集土力学、水力学、材料才学和结构力学等于一体的综合性学科。支护结构又是由若干具有独立功能的体系组成的整体。正因如此，无论是结构设计还是施工组织都应当从整体功能出发，将各组成部分协调好，才能确保它的安全可靠、经济合理。
参考文献
[1]建筑基坑支护技术规程（JGJ120 ―99）.北京：中国建筑工业出版社，1999
[2]李继业,刘福臣.建筑施工质量问题与防治措施.北京：中国建材工业出版社，2003
[3]余志成，施文华.深基坑支护设计与施工.北京：中国建筑工业出版社，1998
作者简介：
朱健男,河南郑州人，河南省第一建筑工程集团有限责任公司助理工程师，从事建筑施工管理等。
