结构工程中混凝土结构的优化设计分析

结构工程中混凝土结构的优化设计分析

张婉晴

身份证号  120224199002034029

摘要：随着我国现代化水平进程的加快，我国的建筑行业快速的发展起来，建筑理念也在不断的进行创新，建筑结构的体系逐渐多样化。应稳步推进工作进度，统筹国家方向，把保护生态环境放在更为重要的位置，使得经济利益、社会效益实现双赢。基于此，本文对混凝土框架结构设计方法概述、问题以及结构工程中混凝土结构的优化设计的措施进行了分析。

关键词：结构工程；混凝土结构；设计研讨

1 混凝土框架结构设计方法概述

混凝土框架结构在19世纪末就已经出现，并且随着时代变迁，生产实践经验的累积和科学技术的进步，该框架结构设计方法也在不断的进行完善和发展。混凝土框架结构主要经过了容许应力设计方法和破损阶段设计方法和极限状态设计方法三种，其中容许应力设计方法中主要是以弹性设计作为基础的，要求荷载作用下的构建截面应力小于容许应力，容许应力方法主要考虑的是材料的弹性，但是缺乏一定的准确性，没有实际依据。破损阶段法则主要是以塑形设计作为基础的，较于前一个方法要更加的具有依据，但是在实际应用中还是存在着缺点的。极限状态则是破损阶段的发展，该阶段详细的规定了框架结构的极限状态，提高了安全系数，让构件具有了比较一致的安全度。而要想变得更加的完善和科学，就必须让框架结构的极限承载力有准确的评估，这样才能更加的安全。

2 结构工程中混凝土结构设计存在的问题

2.1 混凝土材料配比不稳定

混凝土并不是单一属性的施工材料，混凝土主要是由水泥、骨料、砂石等施工材料经过搅拌、凝结而形成的，所以，在施工的过程中，混凝土各种材料的搭配比例各不相同，这样就会导致混凝土的标号降低，在混凝土施工的时候，会使混凝土的表面出现麻面、气孔等问题，会给混凝土的结构带来非让严重的问题。例如，如果是在混凝土搅拌的过程中发现砂石材料的比例过高，就会导致混凝土在搅拌中因为骨料过于集而使拌合物出现离析以及混凝土料变干甚至硬化的情况，这样就会降低混凝土的牢固性。

2.2 混凝土衬砌易出现渗漏

目前，我国结构工程在建设施工的过程中，混凝土结构设计存在很明显的问题，也就是在混凝土衬砌时，因为设计不合理而出现渗漏的情况，非常不利于渠道工程的安全。总之，在进行衬砌施工的时候出现渗漏原因主要是混凝土结构出现裂缝，产生裂缝主要是由以下几点引起：1）混凝土模板在进行设计的时候存在不合理的情况；2）在通道施工的时候，通道位置选择的不到位，岩土工程上方出现沉降的时会对衬砌产生一定的压力，导致混凝土出现裂缝；3）混凝土施工原材料存在一定的质量问题；4）混凝土在运输以及搅拌的过程中，没有加强对混凝土的养护管理。

2.3 水热化、应力过于集中，出现裂缝

混凝土的结构中比较容易出现结构裂缝，而导致裂缝出现的原因是多种多样的，但是其中最为常见的两个原因是温度与应力。混凝土浇筑操作环节结束以后，需要给混凝土结构足够的养护时间，整个过程需要对大体积混凝土的温度进行水平维持，尽量不要出现温差过大的情况，导致混凝土结构的内外温差过大，形成裂缝，养护的温度最好控制在平均25℃左右。结构应力也容易导致裂缝出现，混凝土结构中的某个部位如果受到的应力超出了结构的承受极限就可能导致裂缝。

3 结构工程中混凝土结构的优化设计的措施

3.1 强柱弱梁节点设计

地震灾害严重的威胁到人们的生活质量和生命安全，而为人们提供了良好生活环境的建筑物在建造的时候需要充分的考虑到地震的影响。我国的建筑物建造的时候最为常见的是利用混凝土的框架结构模式，为了让该框架结构即使是遇到地震，也能够依然屹立不倒，框架结构中的梁端可以形成塑性铰，在设计的时候最好是采用强柱弱梁设计方式。强柱弱梁设计可以有效的防止建筑物出现压溃的现象，在遇到较大地震的情形下，也能够为人们提供安全的居住环境。在设计的时候要将柱的截面尺寸尽量的设计大些，最理想的状态就是柱的线刚度以及梁的线刚度比值大于1的情况。

3.2 混凝土裂缝控制技术

在施工阶段，施工人员首先对混凝土中使用的各种原材料进行合理配比，技术人员负责对不同配比的混凝土材料的抗裂性能进行对比试验，并结合试验结果确定大部分混凝土搅拌后的等待时间。但有些工地可能不具备混凝土搅拌的条件，因此有必要将其他工地搅拌好的混凝土运到工地。此时，施工现场与混凝土搅拌现场的时间关系要协调好，确保混凝土运到现场后能立即进行施工。运输混凝土时，应使用专用混凝土车。混凝土运输车在运输混凝土时，可通过搅拌装置连续搅拌混凝土，防止混凝土凝固。在准备运输时，应提前规划交通路线，避免因交通堵塞或道路维护而延误。

3.3 提升结构设计水平

首先，为了确保基础资料内容具有足够的精确性和完整性。在针对结构工程结构展开设计的时候，应参照我们国家的相关规定，完成相关资料信息的收集工作。当资料收集结束之后，还要对其展开严格审查，如果有任何资料存在问题，都不予以使用，以此确保资料足够准确。其次，设计人员还需要对结构内部的等级标准予以明确。在进行等级标准确定的时候，需要对实际规模以及效益和类别分别展开考虑，以此确保等级标准本身具有足够的科学性价值。同时，还要对水利建筑物的结构设计等级标准进行明确化，一方面能够有效完成成本控制，另一方面还能提升工程的整体质量。再次，对现有的监理制度不断优化，提升其完善性。通过运用合理的监理制度，可以对建筑结构设计的整个过程完成监督和管理，同时还要对结构设计中存在的问题进行了解，确保其设计工作具有足够的科学性。不仅如此，完善监理制度一方面可以保证工程施工本身的连续性，另一方面还能防止在生产过程中会有断点问题产生。最后，设计人员理应提高对于强化结构工程结构硬件的重视程度。在进行结构设计的时候，仍然有大量工作需要使用相关设备才能完成，基于这一情况，为了保证工程结构本身的质量，理应提高对于强化硬件方面的重视程度，改进其中的不足，推动结构工程产业快速发展。

3.4 混凝土后养护

混凝土浇筑完成并不意味着整个工程施工的结束，还需要对混凝土进行养护。通过维修，可提高其抗拉强度，降低其自约束应力，保证其在高应力条件下仍处于良好状态。具体来说，混凝土压实后，可以覆盖一层养护材料，如稻草、塑料等，在养护过程中，要定期对混凝土进行检查，准确了解混凝土情况，并在此基础上采取相应的拆除方案。混凝土内部温度低，内外温差小于20℃，固化层可直接去除；如果内部温度过高，内部温度与外部温度之差大于20℃，拆除后，应覆盖一层保温膜，以减缓冷却速度，以免冷却过快造成混凝土裂缝。同时，混凝土成型后，应检查剪力墙、框架柱表面养护液的涂刷情况，并在地面洒一定量的水。当混凝土凝固到一定程度，强度超过1.2MPa时，可在混凝土上方浇筑相应的模板。为保证建筑质量，养护时间应大于7d。

4 结束语

随着科学技术的不断发展，我国建筑工程的技术和工艺也在逐步完善。混凝土技术作为一种重要的施工手段，能有效地提高施工效率，保证施工质量。对施工单位，要灵活运用混凝土施工工艺，从模板制作安装、混凝土浇筑、钢筋搭接、混凝土浇筑等方面加强现场监管，从而尽可能减少事故的发生，促进整个建筑业的繁荣和发展。

参考文献：

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