时间：2023-08-03 16:10:25
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关键词高层建筑混凝土结构；手算；设计步骤及要点
尽十几年来，随着计算机建筑结构软件的广泛应用，结构设计的效率大幅提高，但同时也造成部分结构工程师对计算机软件过分依赖。本文围绕《高层建筑混凝土结构技术规程》（JG3-2002，J186-2002），总结给出了高层建筑混凝土结构人工手算设计步骤及设计要点。
1 概念设计
高层建筑设计要先分析建筑所在的地质条件，判断场地类别；再根据地震信息、建筑在使用功能上的要求、建筑最大高度、高宽比等条件确定建筑类型、设防类别、抗震等级；平面和竖向的建筑形体要尽量规则。
现浇楼盖的混凝土强度等级不宜低于c20，作为上部结构嵌固部位的地下室顶楼盖板不宜低于c30。框架梁、柱和节点一级抗震等级时不应低于c30，二至四级和非抗震设计时，不应低于c20；框支梁、框支柱不应低于c30。剪力墙不应低于c20，筒体和短肢剪力墙不宜低于c30。
作为上部结构嵌固部位的地下室顶楼盖板厚度不宜小于180mm。框架结构的主梁截面高度可按1/10至1/18计算跨度。矩形截面柱的边长，非抗震设计时不宜小于250mm，抗震设计时不宜小于300mm；圆形截面直径不宜小于350mm。一、二级抗震等级剪力墙底部加强部位厚度不应小于层高或无支长度的1/16，且不应小于200mm,其他部位不应小于层高或无支长度的1/20，且不应小于160mm；三、四级抗震等级力墙底部加强部位厚度同一、二级剪力墙的非加强部位，其他部位不应小于层高或无支长度的1/25，且不应小于160mm。
2 荷载
2.1 地震力和风荷载
6度时不规则的建筑，建造于Ⅳ类场地上的高于40m的框架高于60m的其他结构及7度及以上的建筑应进行多遇地震作用下的抗震验算。8、9度时大跨度和长悬臂结构应计算竖向地震作用；9度的高层建筑应也应计算竖向地震作用。
当在条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘非岩石和强风化的陡坡河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时，在保证地震作用下的稳定外，应考虑不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用，其水平地震影响系数最大值乘以1.1～1.6的增大系数。
质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；其他情况应计算单向水平地震作用下的扭转影响。
对于高度大于60m的建筑，其基本风压应采用100年重现期的风压值；位于山区、远海海面和海岛的建筑，风压高度变化系数应做增大修正。
2.2楼层间地震力调整
竖向不规则的建筑，其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。且结构任一楼层的水平地震剪力应符合剪重比要求。
8、9度时，建于ⅢⅣ类场地，采用箱基、刚性较好的筏基和桩箱联合基础，结构基本自震周期处于特征周期的1.2倍至5倍范围时，若计入地基与结构动力相互作用的影响时，对刚性地基假定计算的水平地震力可进行折减。
3层间位移和顶点最大位移的控制
高度不大于150m的高层建筑，其楼层弹性层间最大位移与层高之比[u/h]和薄弱层层间弹塑性位移角限值[θp]不宜大于表1。在水平力作用下，当结构弹性等效侧向刚度小于限值时，层间位移应考虑重力二阶效应影响，位移应考虑增大。高度超过150m的建筑应满足舒适度的要求，10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点最大加速度不应超过表2。
表1 弹性和弹塑性层间位移限值[u/h] 、[θp] 表2结构顶点最大加速度限值
结构类型 [u/h] [θp]
钢筋混凝土框架 1/550 1/50
钢筋混凝土框架(板柱)-抗震墙框架-核心筒 1/800 1/100
钢筋混凝土抗震墙、筒中筒 1/1000 1/120
使用功能 加速度限值（m/s2）
住宅、公寓 0.15
办公、旅馆 0.25
4构件的内力计算
4.1内力计算方法
框架结构横向荷载计算可采用反弯点法或D值法，竖向荷载采用分层法；剪力墙结构可采用材料力学公式法、连续连杆法和壁式框架法；框架-剪力墙结构可按协同工作法；底层大空间结构可采用混合法；筒体结构可按等效平面法等。
4.2组合前内力调整
抗震设计时，框架-剪力墙结构对应于地震作用标准值的层框架总剪力如小于0.2V0（V0为结构底部总剪力），则层剪力应调整为0.2V0和1.5Vfmax二者的较小值，然后按调整前后总剪力的比值调整柱和与梁的剪力及弯矩标准值。
当每层框支柱的数目不多于10根时，框支层为1~2层时，每根柱所受的地震剪力应至少取基底剪力的2%，当框支层为3层及3层以上时，每根柱所受的地震剪力应至少取基底剪力的3%；每层框支柱的数目多于10根时，当框支层为1~2层时，每层框支柱所受的地震剪力应取基地剪力的20%，当框支层为3层及3层以上时，每层框支柱所受的地震剪力应取基底剪力的30%。框支柱调整后，相应调整框支柱的弯矩及柱端梁（不包括转换梁）的剪力弯矩。
特一一和二级转换构件水平地震作用计算内力应分别乘以1.81.51.25增大系数。在水平力作用下，当结构弹性等效侧向刚度小于限值时，应考虑重力二阶效应影响，构件弯矩剪力相应增大。
楼层各构件的竖向地震作用效应按各构件承受的重力荷载代表值比例分配后宜乘以增大系数1.5。
4.3 内力组合及组合后内力再调整
无地震作用效应组合时按公式S＝γGSGk＋ψQγQSQk＋ψwγwSwk计算;有地震作用效应基本组合，应按公式S＝γGSGE＋γEhSEhk＋γGvSEvk＋ψwγwSwk计算。
按照“强柱弱梁，强剪弱弯”的原则对构件内力进行调整。一二和三级框架角柱按“强柱弱梁，强剪弱弯”的原则调整后，弯矩剪力设计值应乘以不小于1.1的增大系数。抗震设计的双肢剪力墙，当任一墙肢大偏心受拉，另一墙肢的弯矩设计值及剪力设计值应乘以增大系数1.25。
5构件截面尺寸调整配筋及配筋调整和正常使用状态验算
对初拟的构件截面尺寸根据内力进行调整后进行配筋。边柱角柱及剪力墙端柱考虑地震作用组合如产生小偏心受拉，柱内纵筋总截面面积应比计算值增加25%。一级且剪跨比不大于2的柱，其单侧纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于1.2%。剪跨比不大于2的柱宜采用复合螺旋箍或井子复合箍，其体积配箍率不应小于1.2%，设防烈度为9度时，不应小于1.5%，另节点核心区的配箍特征值不宜小于核心区上下柱端配箍特征值中的较大值。
对构件的挠度、裂缝进行计算，并不超过限制。
6基础的设计
基础的埋置深度，天然地基或复合地基可取房屋高度的1/15；柱基础可取房屋高度的1/18（桩长不计在内）。高宽比大于4的高层建筑，基础底面不宜出现零应力区；高宽比不大于4的高层建筑，基础底面与地基之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。
7 小结
随着计算机建筑结构软件的广泛应用，结构设计的效率大幅提高，但同时也造成部分结构工程师对计算机软件过分依赖。本文围绕着对结构的手算，描述了概念设计的内容；按照荷载、位移、构件内力与配筋等计算步骤，完整给出了高层建筑混凝土结构手算设计的全过程；并总结了相关要点。
参考文献
中华人民共和国行业标准.高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002 J186-2002）.北京:中国建筑工业出版社
中华人民共和国行业标准.建筑抗震设计规范（GB50011-2010）.北京:中国建筑工业出版社
关键词：混凝土；结构设计；安全度
中图分类号：TV331文献标识码： A
引言
在我国建筑工程混凝土结构设计方法中存在技术标准和安全系数差距过大，设计和实施过程中人为的错误，耐久性设计方法存在问题，设计方法中安全检测出现问题。针对这些问题提出以下措施，提高技术标准，加强安全系数，加强结构的耐久性和材料的耐久性，加强设计过程中的质量监管，提高设计方法中的安全检测，相信通过我们的努力，会使问题变成优势，提高混凝土结构设计方法的实施和应用。
一、加强混凝土结构设计中安全度的意义
建筑结构工程师设计建筑混凝土结构的目的就是赋予建筑混凝土结构一定的安全性能、牢固性能以及耐久性能，确保混凝土结构在规定的使用年限以内能够有效发挥其预定的各种使用功能。混凝土结构设计规范中所制定的各种计算公式和结构要求的出发点就是为了确保混凝土结构设计的安全度，因此，混凝土结构设计的安全度要求全面考虑经济、技术和政策等方面的因素。从经济的角度来看，混凝土结构设计的安全度直接体现了工程造价、投资风险以及维修费用等之间的关系，即若要增强结构设计的安全度，则必然会增加工程造价，但会相应降低投资风险和维修费用；反之，若结构设计的安全度较低，尽管工程造价较低，但又会相应提高投资风险和维修费用。因此，合理的混凝土结构设计的安全度要求权衡工程造价和工程风险，并寻求两者间的最佳平衡点。从技术的角度来看，混凝土结构设计的安全度直接关乎选择的结构类型、力学模型以及设计概念等是否合理，需要全面考虑，切忌和多种材料直接等同处理。从政策的角度来看，选择合理的混凝土结构设计安全度不仅关乎人们的生命财产安全，甚至还会影响社会安全和政治稳定，导致国家的技术经济政策和基本经济基础发生改变。总而言之，制定和选择科学合理的混凝土结构设计安全度标准综合反映了国家的整体经济资源状况、施工设计技术水平、社会财富积累程度以及施工材料的质量水平等，意义深远。
二、我国混凝土结构设计中安全度的演变
我国建筑物的混凝土结构设计的安全度要求具体表现在设计的结构构件达到规定的安全性承载能力和建筑结构的整体牢固性两个方面。通过对现行的混凝土结构设计规范和老规范进行对比发现了以下几个方面的发展演变。
1、混凝土结构构件的承载能力
根据以往的观察和研究发现，通常影响混凝土结构设计安全性的两个主要因素是混凝土结构构件的承载能力和材料强度及荷载强度分项系数。材料强度分项系数具体是指在计算混凝土结构构件本身所固有的承载能力时，把结构构件的材料强度标准值和缩小系数相乘；而荷载强度分项系数具体是指在计算混凝土结构构件所能承受的荷载作用时，把结构构件的荷载标准值和放大系数相乘。表示系数的具体量值体现了在给定负荷标准的情况下混凝土结构构件的安全度。具体调整如下：（1）荷载方面的调整：风荷载的基本风压、地面粗糙度类别、风压高度变化系数、脉动增大系数以及脉动影响系数发生了改变；活载的具体内容也做了相应的调整。（2）作用效应组合方面的调整：现行规范中增加了用永久荷载效应所控制的组合，还增加了永久荷载效应控制组合中的恒载分项系数的具体取值为1.35。（3）抗力方面的调整：材料的强度和分项系数都做了相应调整；板设计规范也发生了一定程度的改变；斜截面的具体承载能力设计要求也有些许调整。
2、混凝土结构的牢固性
混凝土结构设计的安全度要求除了要满足一定程度的承载能力之外，还需要确保结构构件间的连接满足一定程度的牢固性。混凝土结构设计的牢固性具体是指当混凝土结构的某一部位受到局部破坏时不会直接导致建筑物发生大面积坍塌，换句话说，混凝土结构的整体不会发生与破坏原因不对称的严重后果。其中所指的破坏原因具体包括爆炸、地震、火灾、飓风等可能导致严重后果的突发灾害，而牢固性越高则抵抗这种突发灾害的能力就越强，以减轻突发灾害所带来的损失。而混凝土结构设计的牢固性要求结构构件之间的连接具有比较良好的延展性、一定程度的冗余度和较强的可靠性能。现行的混凝土结构设计规范相对以往的规范在结构设计的构造方面有所调整，具体包括钢筋的连接、钢筋的锚固以及钢筋的最小配筋率等方面的规范做了一定程度的改变。
三、加强混凝土结构控制的主要措施
1、提高技术标准，加强安全系数
在建筑设计方法中要提高技术标准和安全系数，在设计前首先要对技术标准进行相关计划，紧跟技术标准走，技术标准的设计不要过大，也不可过小。跟着规范走，才能使设计不偏离实际同时要加强安全系数。安全系数不过关会使其他一切都为零，在设计中要突出安全的设计。要达到安全的效果可以聘请相关的设计专家制定符合标准的技术，并根据设计的技术标准制定相应的安全系数。要根据相关的产业的要求对建筑的防治自然灾害和人为的灾害进行相应的预防，有的建筑需要防水，在建筑过程中要加强对水的防范，还要加强防震的要求，建筑一定要通过地震检测，真正意义上做到安全系数第一位、技术水平过硬的原则，为建筑服务。
2、加强结构的耐久性和材料的耐久性
在设计的方法中要加强对结构和材料的管理，加强材料的选择，材料的质量一定要过关，只有这样才能保证结构上的设计方法过关。使用的材料要经过检测方可实用，结构的混凝土的量一定要到，并且混凝土的质量一定是上品，只有这样才能使结构耐久性。设计方法中要把结构的耐久性和材料的耐久性制定相关的规程，让质量有规程保证，切记没有规矩不成方圆。让设计中规中矩、让设计完美无缺。只有这样才能使结构和材料具有耐久性。耐久性是设计的要求，同样是质量上的要求，要服从大局，让设计方法完美无缺。
3、加强设计过程中的质量监管
在建筑混凝土结构设计方法中要加强设计工程中的质量监管。政府要投入相关的精力去完成。在设计中政府就应宣传质量过关的要求，并随时进行监督，并用相关的工程质量法作为监督的背景，投入到相关的执法中。同时设计人员也应减少人为的错误和差错，要以相关职业道德和职业操守为基础去完成每一次设计工作。要加强相关经验的积累，向经验丰富的设计者学习，并加强自我锻炼。同时公司要对每个设计师进行了解，清楚他们擅长的工作，让它们在自己擅长的领域工作，公司应严把质量关，对质量不合格的人员进行惩戒，并对质量合格的优秀员工进行奖励，做到一碗水端平，对质量水平切记不能放宽要求，在相关的质量监管中把设计方法的高质量设计更好的应用到每一次的设计中，做到用质量提高实际生产率，让质量带动设计方法。
4、提高设计方法的安全检测
在设计方法中要提高安检，每一步骤都要经过相应的安全检查，政府也要辅助进行安检。在公司安检后，政府也要相应的进行复查，让安检万无一失不存在任何的问题。设计方法中的安全检查是不可缺少的一个步骤，要加强安全措施，对不符合安全措施的设计要从开始就加以杜绝。安检是设计完成不可缺少的一步，也是关键的步骤，要编入设计流程。在政府和设计者的双管齐下监督下会让安全检测得到保证，为设计方法的正确投入做出贡献。
结束语
总之，建筑结构工程师在设计混凝土的结构设计时一定要综合考虑结构设计的安全度要求，确保满足安全性（牢固性）、适应性以及耐久性等方面的具体要求。同时，制定和选择科学合理的混凝土结构设计安全度标准综合反映了国家的整体经济资源状况、施工设计技术水平、社会财富积累程度以及施工材料的质量水平等，意义深远。
参考文献
【关键词】混凝土结构设计；概念设计；结构构造；结构设计；结构计算
1、混凝土结构的概念设计
混凝土结构概念设计是将对混凝土结构的想法和意图初步进行检验的过程，主要是对混凝土性能、构件强弱、连接结构构造和混凝土结构体系等关键参数做以仔细试验和检验，由于这一过程的重点在于定性和可行性方面的检验，因此被成为概念设计。混凝土结构概念设计要点应该关注：第一，要确保混凝土结构应力集中，混凝土结构的重量、刚度和承载力应呈现均匀、连续性的分布，特别应该保证在水平面和垂直面的力学稳定性。第二，要注意混凝土结构的整体性，同一结构的混凝土单元应该牢固连接。第三，做到混凝土结构强柱弱梁，概念设计时应该将柱结构的尺寸尽量扩大，确保线刚度比值大于1。第四，做到强剪弱弯，混凝土结构要提高延展性和稳定性，需要加大混凝土结构的抗弯性能，提高其抗剪能力，因此在设计工作中应该采用强剪弱弯的策略，确保剪切性的提高。第五，提高混凝土结构抗脆性破坏的能力，对于钢筋锚固滑块、混凝土压碎和混凝土剪切破坏等问题应该采用提高结构横截面和支撑面等措施进行防护。第六，减少混凝土结构的钢筋使用，在结构应力比较大的区域如果其抗震性能和承载能力已经符合要求，就应该避免钢筋的盲目增加，这会对建筑结构重量带来无谓的提升，也会对建筑造价带来极大的浪费。
2、混凝土结构构造的要点
混凝土结构构造过程是混凝土概念设计的计算步骤和具体化。混凝土结构构造环节中主要是力学计算，达到验证构件承载力及变形的目的，此外，通过混凝土结构体系计算，确定混凝土构造和合理性和传力的明确性。混凝土结构构造的原则为：尽量缩短混凝土结构传力的距离、提高混凝土结构工作的效能，降低混凝土结构的材料耗费。混凝土结构构造应该重点做好如下工作：第一，对于混凝土大跨度的框架结构应该注意楼梯间处框架柱的连接构造，一般将柱体设计为短柱，加密柱体箍筋的密度，且做到于楼梯平台梁项链。第二，对与混凝土框架结构的外立面有带形窗设计时，应该采用连续的窗过梁设计，将外框架柱设计短柱形式，加强混凝土构造的性能。第三，当混凝土框架结构的长度过长时，应该采用后浇带处理技术，避免有害裂缝的产生。第四，混凝土结构后浇带构造部位应该加强处理设计。
3、混凝土结构设计的要点
3.1混凝土结构设计的原则
首先，混凝土结构设计应该坚持科学设计原则，要在混凝土结构设计工作中无时无刻不体现科学性。其次，混凝土结构设计应该坚持节约原则，对于已经达到强度和能力的部位，尽量少用或不用加强措施。最后，混凝土结构设计应该坚持实事求是原则，应该尊重施工实际、原材料实际，以切实有效的设计保证混凝土结构的性能和强度。
3.2混凝土结构设计应与实际施工相一致
混凝土结构的设计首先应满足实际的施工工艺，当出现施工工艺与结构设计发生矛盾时应该更改设计，采用便宜的措施进行处理，因此在混凝土结构设计方案阶段应该多做与实际施工和施工工艺的协调工作，减少不必要的矛盾和麻烦。
3.3混凝土结构荷载要设计精确
混凝土结构荷载包括：混凝土结构自重、设备荷载和设计载荷，混凝土结构设计中还要对风、雨、雪、地震力、温度应力等活性荷载有估算，使混凝土结构设计的计算中不要漏掉各种可能性的荷载，制止可能出现的混凝土结构安全隐患。
4、混凝土结构计算的要点
4.1混凝土结构计算简图的处理技术
混凝土结构简图的计算中应该确保简图选取的科学性，以保证混凝土结构计算结果的准确性。基础梁设置在基础高度范围内，作为基础的一部分，此时结构的底层计算高度应取基础顶面至一层楼板顶面的高度。基础梁仅考虑承担上部墙体荷载，构造满足普通梁的要求即可。当基础埋深过大时，为了减少底层的计算高度和底层的位移，设计者往往在±0.000以下的某个适当位置设置基础拉梁。此时，基础拉梁应作为一层输入，底层计算高度应取基础顶面至基础拉梁顶面的高度，二层计算高度应取基础拉梁顶面至一层楼板顶面的高度。拉梁层无楼板，应开洞处理，并采用总刚分析方法进行计算。基础拉梁截面及配筋按实际计算结果采用。
4.2混凝土结构计算参数的确定
首先，科学选择地震加速度值，在混凝土结构计算中应严格注意地震区的划分，选取正确的设计基本地震加速度值，确保混凝土结构的稳定性。其次，混凝土结构填充墙的计算周期和计算强度应该有效调整，确保混凝土框架结构的稳定，折减系数可根据填充墙的材料及数量选取0.7～0.9。其三，当利用SATWE或TAT设计软件进行计算时，应该将梁刚度放大，中梁取2.0、边梁取1.5，以便提高梁体的稳定性。最后，多层混凝土框架结构的梁设计中，应该适当放大弯矩系数，并进行活荷载的布置计算，以便利于多层混凝土框架结构的稳定。
4.3复核混凝土独立梁箍筋的计算结果
通常使用的SATWE软件缺乏独立梁这一情况的设计，都按公式进行计算，有时会造成计算结果偏小，设计中若遇到有独立梁存在的情况，应对梁箍筋的计算结果必须进行手算复核来确保稳定。
4.4混凝土结构节点核心区抗剪的验算
大跨度、大空间、大荷载的核心区节点设计必须经过抗剪演算，应遵循“强柱弱梁更强节点”的原则，一二级抗震等级的节点还应进行受剪承载力计算。由于梁柱中心线重合较难，柱截面比较大，对柱节点核心区的构造和受力都有较大的不利影响，这就更需要抗剪验算进行检验。
参考文献：
[1]尹明，陈绪坤，郑海峰.结构设计中应该注意的问题[J].科技致富向导.2011（05）
[2]黄海涛，黄慎江.结构设计中概念设计方法应用的探讨[J].工程与建设.2010（04）
[3]齐书俊，但功水.徐州地区住宅结构设计通病的防范[J].山西建筑.2007（12）
1、学好混凝土结构设计原理可以选择网络课程，例如某些重点大学大学的精品课程；
2、学好混凝土结构设计原理需要用心看书，需要理解好书中的概念；
3、混凝土结构设计计算的原理是基础的力学知识，概念、公式多而繁琐是主要的难点，需较耐心进行学习，做好以上步骤就可学好混凝土结构设计原理。
（来源：文章屋网 ）
关键词：混凝土结构；基本设计方法；设计优化措施
中图分类号：TU37文献标识码： A
Abstract: The design principles and requirements of the concrete structure is analyzed, the basic method of design of concrete structures, and from the safety, shock resistance, durability starting structure to clarify the structural optimization measures to promote high-rise buildings of concrete structures Optimal design of improvement.
Keywords: concrete structure; basic design methods; design optimization measures
一、引言
在我国建筑工程混凝土结构设计方法中存在技术标准和安全系数差距过大，设计和实施过程中人为的错误，耐久性设计方法存在问题，设计方法中安全检测出现问题。针对这些问题提出以下措施，提高技术标准，加强安全系数，加强结构的耐久性和材料的耐久性，加强设计过程中的质量监管，提高设计方法中的安全检测，相信通过我们的努力，会使问题得到解决，提高混凝土结构设计方法的实施和应用。
二、混凝土结构设计的设计原则与要求
1.设计原则
当前时期，设计人员对高层建筑中的混凝土实施结构设计，必须遵循适用性、安全性、耐久性以及可靠性几个方面的原则，以保证此项结构设计的各项功能均达到预计要求。
2.设计要求
1)延展性。高层建筑的结构柔性比低层的楼房要高，一旦遭遇地震等问题，会发生更大幅度的作用变形，若要避免建筑在地震等作用下发生倒塌变形等问题，就必须在进行混凝土结构的设计时，使其结构具备足够的延展性能。
2)侧向力。目前，高层建筑的结构设计中，其结构内力与变形等问题，主要受到地震的水平作用力及外部环境中的风力等因素的影响，层数的不断增多会带动水平作用力的持续加大。所以，在设计混凝土结构时，必须要充分地将这些侧向力的影响考虑在内。
3) 刚度要求。高层建筑面临着众多的水平作用力影响，容易出现较大幅度的侧向位移，设计人员在进行混凝土结构设计时，必须在保证其具有足够强度的基础上，同时使其具备合理的刚度及自振频率，进而将楼层水平位移控制于允许范围。
三、混凝土结构设计的基本方法
1 完善单元结构的布局设计
独立的结构单元设计，是高层建筑中的主要结构设计内容，此结构设计工作适合采用简单、规则的平面形式，但平面的整体长度与突出部分的长度应当控制于适宜的范围，且具备均匀分布的承载力与刚度，同时，竖向结构适合采取均匀、规则的形式，以保证建筑的外挑与内收问题得到有效的控制。要达到这一目标，混凝土结构的设计者，应当在制定结构设计方案的阶段，便努力地将概念设计的理念与知识作为参考，使建筑的适用性与美观度等要求在得到满足的基础上，通过进行优化设计，使其结构的平面与竖向布局尽可能地实现简单、均匀与规则性，保证其结构刚度与承载力的合理分布，避免建筑独立结构单元出现过于集中的塑性变形或应力。
2 优化高强的混凝土与钢筋使用
高层建筑建设需要耗费较多的混凝土、钢等材料，若混凝土和钢的强度过大，势必会造成建筑材料总造价的超限，同时加大其他构件的造价，从而降低建筑建设的经济效益。因此，混凝土的结构设计人员应当对高强度的混凝土与钢筋的使用进行合理的优化控制。以软土地基上的高层建筑设计为例，该结构地基受到的荷载较高，设计人员可以通过优化高强度的混凝土以及钢筋的使用，使建筑中各构件的截面尺寸得到合理优化，从而减轻建筑的结构自重，使建筑的基础工程建设难度得到大幅度的削减，降低工程的地基处理工作造价。再以位于震区的高层建筑的结构设计为例，建筑的自重与地震作用程度成正比例关系，设计人员通过将高强度的混凝土与钢筋的使用量减少，可以在减轻其梁、板、墙、柱等构件自重的基础上，降低地震的作用力，进而保证建筑结构的安全程度，使建筑的整体安全度得以提升。
3 合理设计剪力墙平面结构
建筑结构设计人员对混凝土结构进行设计，还需要充分地重视剪力墙结构的平面布局问题，以保证建筑整体结构受力的均匀性，并使建筑在侧向力的影响下出现的位移控制于允许状态。具体来讲，剪力墙平面结构的优化设计主要为以下几个方面:1) 以建筑的各项基本结构功能为依据，在满足这些功能的前提下，尽可能地使剪力墙的布置实现相对的集中化与均匀化，对具有较高的恒载或者平面形式变化较大的部位设计剪力墙，应当尽量缩小其间距。2) 以建筑的主轴方向或者是其他方向为基准，对剪力墙进行双向的布置，且墙肢截面适合为具备较小的侧向刚度的简单规则的形式，在设计中还要尽量地减少对短肢剪力墙的使用。
四、混凝土结构设计的优化措施
1. 提高技术标准，加强安全系数
在建筑设计方法中要提高技术标准和安全系数，在设计前要先对技术标准进行相关计划，紧跟技术标准走，技术标准的设计不要过大，也不可过小。要达到安全的效果，并根据设计的技术标准制定相应的安全系数。具体来说，设计人员可以从以下几个方面开展结构的安全性设计:1) 设计人员应当在保证建筑各项功能的同时，通过考虑结构自身的抗震性能及外部人为因素可能造成的结构破坏，有目的地将高层建筑的抗震等级提升。同时，还要从整体上，加强结构设计的稳定性与牢固度，避免将砖砌体承重或者装配式的混凝土结构应用于高层的公用属性较高的建筑中，而要优先选取现浇的钢筋混凝土的结构。2) 设计人员要从建筑建设过程中及投入应用后的各个方面入手，综合考虑其荷载变化的状况，尽可能地将建筑结构的荷载标准值与构件承载力设置出较大的弹性裕度，并且为楼面等部位进行额外的增加荷载的设计，以保证建筑在各级的地震与火灾等灾害中，都可以实现对于自身结构安全的维护。
2. 加强结构的耐久性和材料的耐久性
在设计的方法中要加强对结构和材料的管理，加强材料的选择，材料的质量一定要过关，只有这样才能保证结构上的设计方法过关。使用的材料要经过检测方可实用，结构的混凝土的量一定要到，并且钢筋及混凝土的质量一定要达标，只有这样才能保证结构耐久性。设计中要对结构的耐久性和材料的耐久性制定相关的规程，让质量有规程保证，切记没有规矩不成方圆。耐久性是设计的要求，同样是质量上的要求，要服从大局，让设计方法完美无缺。
3.加强设计过程中的质量监管
在建筑混凝土结构设计方法中要加强设计工程中的质量监管。政府要投入相关的精力去完成。在设计中政府就应宣传质量过关的要求，并随时进行监督，并用相关的工程质量法作为监督的背景，投入到相关的执法中。同时设计人员也应减少人为的错误和差错，要以相关职业道德和职业操守为基础去完成每一次设计工作。要加强相关经验的积累，向经验丰富的设计者学习，并加强自我锻炼。同时设计公司要对每个设计师进行了解，清楚他们擅长的工作，让它们在自己擅长的领域工作，公司应严把质量关，对质量不合格的人员进行惩戒，并对质量合格的优秀员工进行奖励，做到一碗水端平，对质量水平切记不能放宽要求，在相关的质量监管中把设计方法的高质量设计更好的应用到每一次的设计中，做到用质量提高实际生产率，让质量带动设计方法。
4.提高设计方法的安全检测
在设计方法中要提高安检，每一步骤都要经过相应的安全检查，政府也要辅助进行安检。在公司安检后，政府也要相应的进行复查，让安检万无一失不存在任何的问题。设计方法中的安全检查是不可缺少的一个步骤，要加强安全措施，对不符合安全措施的设计要从开始就加以杜绝。安检是设计完成不可缺少的一步，也是关键的步骤，要编入设计流程。在政府和设计者的双管齐下监督下会让安全检测得到保证，为设计方法的正确投入做出贡献。
五、结语
建筑工程混凝土结构设计方法的不断优化为建筑注入了更多的血液，相信在问题的解决中和不断的探索中，我国的建筑工程混凝土结构设计方法将得到更高层次的优化，让建筑事业得到补充和延续，让我国的政治经济文化事业在建筑的强化下得到高度发展，让设计带动建设，让建设带动其他产业，共同蓬勃发展
参考文献
[1]陶必国.混凝土结构设计方法及其优化措施[J].城市建筑,2014,01:37.
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：高层建筑；混凝土结构；设计要点；具体方法
中图分类号：TU97文献标识码： A
引言
高层建筑在我国具有比其他国家更大的重要性。高层建筑应该具有极强的稳定性，而实现这一特性的关键就在高层建筑采用的钢筋混凝土结构。钢筋混凝土结构在高层建筑中既是基础又是核心，既是保证安全的关键所在，又是实现其功能的关键所在。这就赋予了钢筋混凝土结构至高无上的地位，这也使得这一技术不断地发展。在进行施工之前，设计尤为重要，作为一个设计者，要本着可实行性来进行设计工作，要吸前人的教训，并且结合现代科技，这才能够顺应建筑业的发展。
一、高层建筑钢筋混凝土结构设计的灵魂
高质量的高层建筑钢筋混凝土结构设计能把设计者的才华展现的淋漓尽致，这也正是整个设计的核心所在。我们抓住他的要点，把它总结为以下几点：
1、高层建筑钢筋混凝土结构的安全性
高层建筑不同于传统的低层建筑，高层建筑对结构的稳定性有着非常严格的要求。在设计的时候，对于钢筋混凝土的结构与强度的设计一定要严格把关，确保安全，同时考虑到使用寿命和突发事件的问题，保证安全性，稳定性与延续性。
2、高层建筑钢筋混凝土结构的耐久性
因地制宜，仔细研究当地的气候，例如在多风的地区需要抗风化的材料。严格遵循国家相关规定，确保规定的使用年限。
3、高层建筑钢筋混凝土结构的适用性
保证通过使用钢筋混凝土结构的高层建筑的适用性，也就是确保它的宜居性，需要实现其在一定的情况下能够体现出抗压，抗震等特性，以及抵抗一系列因素的影响。
二、高层建筑工程混凝土结构设计方法存在的问题
1、技术标准和安全系数存在着差距过大的问题
在建筑工程混凝土结构设计方法中存在技术标准的偏差，技术标准不明确并且偏差过大。在建筑设计中没有制定相应的技术标准。同时又存在着安全系数的问题。根据国内现行混凝土结构设计规范要求，结构安全可靠度是“规定”荷载作用下的强度保证率。设计规范结构可靠度只是对结构构件来说的，其安全性主要取决与荷载取值，安全系数设置与荷载系数取值之间存在着较大的关系。据调查资料显示，国内规范动荷载安全系数要比美国、英国低14%～21%，比欧洲低7%；强度安全系数比欧美国家低大约15%，钢材强度安全系数低6%。比如，根据国内规范设计的柱子若动、静载之比为1:2，因荷载、材料影响承载力较英美国家规范设计承载力大约低35%，而较欧洲国家也低28%。由此可见，技术标准和安全系数存在着差距过大的问题，需要解决。
2、设计和实施过程中人为的错误
在混凝土结构设计方法中存在了人为的错误。由于设计人存在的设计偏差和错误，导致设计方法存在了问题。很多设计者计算不够准确，设计过于粗糙并且缺乏设计的经验，导致设计出现了人为的错误。很多企业在对相关设计招取设计人员中没有针对不同的设计者完成其擅长领域的工作。每一个设计师都有擅长的领域，要根据具体的工作去完成，对设计师的擅长方向要进行了解。同时很多企业没有进行相关的设计管理，要在不同程度上加以辅导和监督，防止出现人为错误。很多设计师没有认真的工作态度，并且技术不过关，这使工作方法出现了问题，缺乏职业道德也使工作方法出现了问题，这些人为的问题为结构设计带来诟病。
3、耐久性上设计方法存在问题
很多设计出现耐久性不高的现象。一项工程的耐久性是工程的关键。把耐久性做好体现了设计者的设计水平和完美地设计观念。它要求设计过程的高超技术和实施的完美结合。很多设计者在很多恶劣的条件下不能设计符合恶劣条件的设计成果，设计的成果适应不了恶劣的环境，这样问题的存在让设计失去了所谓的意义，没有很好地为工程服务，出现豆腐渣工程，是设计的败笔。对于耐久性设计方法而言，国内外存在着一定的区别。比如，我国和美国设计标准中，水泥品种分类方法、类别存在着差异性，组分含量也有很大的区别。就耐久性而言，美国规范ACI318-05比国内规范GB50010-2010更为详尽；美国规范虽然将耐久性单列出来，但却没有明确对混凝土结构所处的周围环境类别细分，只规定了不同环境下的混凝土材料应用；耐久性设计过程中，根据周围环境的类别确定实施方法，根据等级确定各指标控制度；而我国环境类别划分相对比较笼统一些。
4、设计方法的安全检测不够
在混凝土设计方法中缺乏相应的安全检测。在设计中各步骤的安全是设计进行的关键。在每个步骤都完成后要跟进安全检测，但在设计方法中很多设计师缺乏对设计的安全检测。相关的政府也对其不够重视，出现了质量问题，为建筑带来了问题。很多设计者没有对设计仪器进行购置，设计仪器出现了不合格的现象，在根源上得不到重视让设计方法出现了问题。政府没有进行设计的安全监管和监督，使设计中安全检测出现了问题，安全监管要出台防范措施，这也是对设计方法的严格要求，防范方法做不好会导致不安全问题出现，让设计得不到安全保证，使设计变成失败，无法真正投入到运营和工作中，使设计偏离了真正的应用。
三、高层建筑混凝土结构优化设计的具体方法
整体是由局部组成的，局部的情况反作用于整体，重要的局部甚至对整体起到决定性的作用。高层建筑混凝土结构设计是高层建筑结构设计的主要部分，它的设计必须与整体结构相适应。现今，国内外建筑结构设计人员在保证整体结构合理的前提下，追求局部结构的承载力最大化。至今为止，虽然国内外很多学者和建筑设计人员都对此作了很多研究，但仍没有形成一种适用于高层建筑结构设计的成熟的数学模型。对于数字模型的要求是既能够满足各种结构设计的规范和要求，又能够让设计人员觉得方便和实用，所以在不断地实践之后，局部结构承载力的最大化成了最重要的目标。实质上，优化设计的重点是要将整体和局部统一起来，下面就是优化高层建筑混凝土结构设计方案的三种方法:
1、高强砼和高强钢筋的合理使用
在建筑施工过程中，钢的花费在建筑总花费中占有很大的比重。因此，对于钢的用量要进行严格控制，合理地使用高强钢筋，避免过度用钢造成建筑施工资金不足或紧张。同时对于地基较软弱的高层建筑，合理布置强砼和高强钢筋高优化构件截面尺寸，不仅可以减少造价，还可以减轻地基载荷，方便施工。建筑物的自重越大，地震对其破坏的程度就越大，所以还可以通过减轻建筑自重来降低地震对建筑物的损坏，而合理使用高强砼和高强钢筋可以有效地减轻自重，达到降低造价和降低地震对建筑物破坏的程度。
2、综合考虑平面性状、各部分的刚度和承载力三个方面
首先，要遵循平面结构性状简单规则的原则，将长度和凸出部分控制在一定范围内，竖向体型要规则均匀。其次，要均匀分配各部分的刚度和承载力，竖向布置要采用规则的结构，形状是下大上小，侧向刚度要均匀变化。有时候会发生结构设计严格按照标准设计，导致造型不够美观，在这种情况下，结构设计人员就要关注结构概念设计，并将其贯穿于整个设计中，在保证建筑结构合理适用的前提下，美化建筑外部形象。
3、注重剪力墙的平面布置
具体的要从以下几项做起:(1)剪力墙的布置要遵循周边均匀和相对集中的原则，当然前提是要保证建筑的使用功能。通常情况下剪力墙的位置是布置在建筑物的楼梯间、电梯间处以及平面形状变化及恒载较大的部位，其间距也要控制好，间距过大或过小都不可以。(2)剪力墙墙肢截面要简单规则，不宜太复杂，同时剪力墙结构的侧向刚度也要适宜。(3)短肢剪力墙的数量不宜太多，因为较多的短肢剪力墙没有联合剪力的效果好，特别是全部为短肢剪力墙的情况决不能发生。
4、注重结构抗震性能
合理设计混凝土筒体的承载力和延性，这里特别强调了混合结构体系的高层建筑。为了保证高层建筑的抗震性能，型钢柱的设置位置与设置方法要根据建筑高度的不同而选择适用的。当建筑物高度不超过130m时，并且抗震设防等级多为7级;筒体四角和楼面钢梁与型钢混凝土梁的交接处设置型钢柱，建筑物的高度一般高于130m，型钢柱的位置设在筒体四角，抗震设防等级要设为7、8、9级，避免框架的刚度及承载力不达标。要想通过刚性连接框架平面内柱与梁的方法增强框架的刚度和水平承载力，降低水平作用力使楼层侧移的可能性，可使用以下方法:一是设置外伸桁架加强层;二是采用分段拼装外伸桁架与筒体剪力墙刚接的方法;三是均匀布置贯通性的刚接桁架与抗侧力墙体。
结束语
综上所述，建筑结构工程师在设计混凝土的结构设计时一定要综合考虑结构设计的安全度要求，确保满足安全性（牢固性）、适应性以及耐久性等方面的具体要求。同时，制定和选择科学合理的混凝土结构设计安全度标准综合反映了国家的整体经济资源状况、施工设计技术水平、社会财富积累程度以及施工材料的质量水平等，意义深远。
参考文献
［1］董良凤．浅谈高层建筑混凝土机构的优化设计［J］．福建建筑，2010，11．
