浅谈混凝土结构设计张炜

浅谈混凝土结构设计张炜

张炜

张炜

靖江市建筑设计院有限公司江苏泰州214500

摘要：当今社会的建筑基础框架大多由混凝土与其它钢筋或其它组合而成。混凝土是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，通过搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土，它广泛应用于土木工程。可单一或多种设计，而决定混泥土结构耐久性的重要因素又是环境，可根据不同环境进行针对性设计。

关键词：混凝土；特点性能；建筑施工；加固技术

引言：当今社会建筑行业的主要材料就是混凝土，它的持久耐用性决定了房屋建筑的安全性及使用寿命，它的出现及使用大大节省了不可再生能源的浪费，对环保及建筑业奠定可持续发展的有利基础。其次就是规范设计对混凝土质量和使用提供很大帮助，后期使用及修复问题也是推动这个行业行走的重要因素。通过权威人士及科学家的研究，和平时工作经验积累，多次进行汇总分析，可找到其更好的发挥方向和未来趋势。

1.混泥土发展历程及性能

1.1混凝土最早可追溯到古老的年代，那时所用的胶凝材料为粘土、石膏、火山灰等。自19世纪20年代出现了波特兰水泥后，由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的强度和耐久性，而且原料易得，造价较低，特别是能耗较低，甚至后来发现可在花盆、浴盆、和水箱上利用，创造后设法把这种材料应用于房屋建筑上，时至今日在工业，桥梁，居民建筑，矿井，水坝等等用途广泛，然而也会因为地理，天灾，人为等使其完好性耐久性受到干扰及破坏。为了更好的发挥其作用，当然要了解其性能，再做加固措施才会越来越好。

1.2主要性能：和易性是综合表示拌合物的稠度、流动性、可塑性、抗分层离析泌水的性能及易抹面性等，便于各种施工工序的操作，当然有相关要求文献及指标；硬化后其强度的力学性能是指混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力，提高混凝土抗拉、抗压强度的比值是混凝土改性的重要方面；还有它的变形性，在非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形，前者有化学收缩、干湿变形及温度变形等，而水泥用量过多，在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝。普通材料硬化后形成人造石材，砂、石在混凝土中好比骨架，抑制水泥的收缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚强的整体。重要的耐久性是指在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力，包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。

2.主要分类制作和影响因素

2.1混凝土可根据凝胶材料，表观密度，使用功能，施工工艺甚至拌合的和易性等等方面进行分类。而它的制作更是日常水泥、石灰、石膏等无机胶凝材料与水拌和的结体，通过化学和物理化学作用凝结硬化而产生强度。一般说来，饮用水都可满足要求，但过量的酸、碱、盐和有机物都会对混凝土产生有害的影响。集料不仅有填充作用，而且对混凝土的容重、强度和变形等性质有重要影响。为改善混凝土的某些性质，也可加入外加剂。为改善混凝土拌合物的和易性或硬化后混凝土的性能，节约水泥，在混凝土搅拌时也可掺入磨细的矿物材料：掺合料，而且性质和数量，都影响混凝土的强度、变形、水化热、抗渗性和颜色等。

2.2混凝土内外自身因素和环境影响是其耐久性的主要影响因素，它的直接体现就在于建筑的稳固性和使用年限。首先自身的碳化因素，易与空气发生反应，降低碱度影响表面钝化膜，直接的导致稳定性差，保护作用大大失用，加上与媒介侵蚀，稳定性变差。其次水的冰融作用是墙体裂开混凝土受到破坏的直接表现，长时间潮湿水分大，就会有破皮，大裂缝的现象，影响使用年限。再者自身内部也会产生收缩等现象，所能承受能力减弱，出现质量及外关的变化。当然施工过程中，成本，材料引进比例，施工技术等原因都会引起混凝土内部孔隙大小不均，孔隙越大，抵御外界有害因子的能力越弱，比如盐害地区，氯离子对其破坏力更大。最后施工技术及后期定期保养也是很大的影响因素。

3.预防混凝土裂化及加固方法

3.1混凝土裂缝的现象是相当普遍的，大量研究也显示是不可避免的，是材料的特殊性自身决定的，由于本身设计，施工，使用，火灾人为或天灾地震等都会有很直观的影响。而不同时间不同地点所导致的混凝土破裂，前期的预防也是重要的。在修复前，必须分析产生裂纹的原因及其影响的严重性，有针对性地采取改善结构实际工作或进行加固的措施，对不宜采用修复加固的构件，应予拆除更换。在这简单介绍几种常见预防措施：干缩及塑性收缩裂缝。加强早期护养，浇筑前润湿模版，调整混凝土配合比以减少混凝土的收缩，控制好其凝结时间特别是终结时间，最后要注意适度振捣。凝土结构的应用范围日益扩大，无论从地上或地下，乃至海洋，工程构筑物很多用混凝土建造,因为它的耐久性和耐火性都较钢结构优越。

3.2加固方法分直接和间接两种，设计时可根据实际条件和使用要求选择适宜的方法和配套的技术。首先加大截面加固法增加截面有效高度，扩大截面面积，从而提高构件正抗弯，截面斜截面抗剪能力和截面刚度，起到加固补强的作用。加大截面加固法工艺简单、适应性强，并具有成熟的设计和施工经验；适用于梁、板，墙和一般混凝土的加固，但湿作业施工时间较长，对生产和生活有一定影响，且加固后建筑物净空有所减少；其次有粘结外包型钢加固法：外包钢加固是把型钢或钢板包在被加固构件的外边，外包钢加固钢筋混凝土梁一般应采用湿式外包法，即采用环氧树脂化灌浆等方法把型钢与被加固构佣粘结成一整体，加固后的构件，由于受拉和受压钢截面面积大幅度提高，因此正截面承载力和截面刚度大幅度提高。该法也称湿式外包钢加固法，受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，且不宜在无防护的情况下用于600C以上高温场所；适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固；粘钢加固法：在构件承载力不足区段（正截面受拉区、正截面受压区或斜截面）表面粘贴钢板，这样可提高被加固构件的承载力，且施工方便；粘贴纤维增强塑料加固法：用胶结材料把纤维增强复合材料贴于被加固构件的受拉区域，使它与被加固截面共同工作，达到提高构件承载能力的目的；绕丝法：该法的优缺点与加大截面法相近，适用于混凝土结构构件斜截面承载力不足的加固，或需对受压构件施加横向约束力的场合；锚栓锚固法等等。

结语：

从工业时代转入到信息时代,城市的建筑物、住宅作为一种特殊商品进入市场,21世纪的高消费就是要回归大自然。通过良好的环境设计,另外解决好自然能源的利用,自然材料的合理利用。比如高效能混土的诞生以及环保型绿化混凝土。如何推进混凝土产业的提升与发展，政策与市场成为最大推手，近几年来，国家对发展预拌混凝土高度重视，且出台了一系列强有力的政策规章，为预拌混凝土的快速健康发展保加护航。我国目前正处于城乡建设蓬勃发展时期，“西部大开发”、“中部崛起”等战略也是兴盛时期。相信前途无可限量。大大推动中国乃至整个时代的又一突破！

参考文献：

[1]NorBerg-Schulz，场所精神迈向建筑现象学[M]，华中科技大学出版社，2012;

[2]刘亚君;基于混凝土疲劳机理的预应力混凝土箱梁腹板抗裂研究[D];长沙理工大学;2011年

[3]陈新孝;既有混凝土框架结构抗震性能和评估[D];西安建筑科技大学;2011年