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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇混凝土結構設計案例，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）41-0267-02
混凝土結構設計原理是土木工程專業重要的專業基礎課，在專業教學中具有承上啟下的作用，先修課程有建筑制圖、土木工程材料、理論力學、材料力學、結構力學等，對后續的混凝土結構設計、高層建筑結構設計等課程的學習有重要影響，也是課程設計、畢業設計等實踐環節的重要基礎。課程內容涉及混凝土結構材料的基本性能，構件承載力計算，構件的裂縫、變形和耐久性以及預應力混凝土構件設計[1]。
混凝土結構設計原理這門課程，具有材料的不確定性、解答的多樣性、設計的綜合性等特點[2]，課程內容中的實驗現象多、假定多、概念多、公式多、系數多、條件多、構造要求多，且邏輯性、系統性差，較為零散[3，4]，但理論性與實踐性較強，與先修課程相比差異性大，導致教師教起來不易、學生學起來困難。筆者結合近幾年的教學，在以下幾個方面進行了一些思考和實踐，取得了較好的效果。
一、熟悉材料性能
鋼筋混凝土由鋼筋和混凝土兩種物理、力學性能很不相同的材料組成，只有熟悉鋼筋和混凝土這兩種材料的性能，才能較好地理解與解釋實驗現象。混凝土抗壓強度高，抗拉強度低，因此結構構件處于承載力極限狀態時，只考慮混凝土抗壓，不考慮抗拉。混凝土由水泥、骨料、水等材料拌合而成，強度的離散性大，且混凝土的破壞屬于脆性破壞，因此在確定其強度設計值時，材料分項系數取值較大。鋼筋力學性能較好，抗拉強度高，在結構構件中主要承擔拉力；在柱與雙筋受彎構件中，也用于受壓，其抗壓強度與抗拉強度相當，但鋼筋用于受壓時，容易失穩，因此需要合理配置橫向約束，即箍筋。鋼筋及混凝土的應力-應變曲線是較為重要的，它是鋼筋混凝土構件應力分析、建立強度和變形計算理論必不可少的依據。此外，還應熟悉鋼筋和混凝土之間粘結力的相關知識，這是鋼筋截斷、錨固、彎起等構造措施的依據。
二、抓住教學主線
構件承載力計算是這門課程的重點，涉及到拉、壓、彎、剪、扭等基本受力形式及其復合受力形式，但鋼筋和混凝土均為彈塑性材料，且離散性大，因此無法根據先修力學課程采用純理論的方法直接建立承載力計算公式。通常是在試驗的基礎上，引入合理的基本假定，畫出應力圖形，借助力學知識或回歸分析等方法建立承載力計算公式（包括其適用條件），然后用于工程設計，對于計算公式中未考慮的一些不利因素，通過構造措施進行補充。因此，在承載力計算章節中，要牢牢抓住“試驗現象分析―引入基本假定―畫出應力圖形―建立基本公式―進行工程設計”這一主線，其中試驗與假定是基礎，應力圖形是關鍵，基本公式是結論，工程設計是目的[4]。值得注意的是，工程設計既包含計算，也包含構造措施。
在計算過程中，初學者往往習慣于聯立解方程，實際上應用基本公式也是有主線可依的，如單筋矩形截面設計，按的步驟計算，思路清晰，每一步都可以檢驗適用條件。
三、進行對比分析
大多數教材將構件承載力計算分為多個章節，各章節之間看似沒有聯系，知識信息處于零散狀態，學生學起來比較困難。教師需找出各章節之間的內在聯系，對比講解，便于學生掌握。
受彎構件中，單筋矩形截面較為簡單，大多數學生能較好地掌握。與單筋矩形截面相比，雙筋矩形截面在受壓區配置了受力鋼筋，圖1（a）為雙筋矩形截面，抵抗的極限彎矩為Mu。從受力的角度，可以將受壓區的混凝土和鋼筋分開，并配置相應的受拉鋼筋，如圖1（b）、（c）所示，其中圖1（b）為單筋矩形截面，抵抗的極限彎矩為M1，圖1（c）為純鋼筋部分，抵抗的極限彎矩為M2，根據疊加原理，有Mu=M1+M2。
四、引入案例教學
混凝土結構設計原理是一門實踐性較強的課程，引入案例教學，可以增強學生對這門課程的認識和理解。設計案例應符合教學目標的要求、符合工程實際、符合混凝土結構設計的發展趨勢[5]，有一定的啟發性和適用性。根據學生的實際情況合理設置案例的難度，選擇現實生活中關心或常見的問題，可以提高學生的興趣，使教學效果更好。在實施案例教學前，需要學生準備好相應的理論知識。呈現案例后，應明確要解決的問題。然后，尋找解決問題的方法，這是案例教學的核心部分，教師應當做適當的引導，對于學生提出的解決方案，應進行點評與總結，并對案例進行拓展與深化。案例教學過程中的重點在于學生的思路與討論的質量，結果可以是多樣化的。
五、培養實踐能力
混凝土結構設計原理的理論體系不完善，很多公式是由試驗結果回歸而成，實踐性強，問題抽象，理解起來較為困難。培養實踐動手能力對于學好這門課程大有裨益，對今后從事相關工作也奠定了良好基礎。實踐能力可以從以下幾個方面著手：①現場觀摩，安排學生參觀建成或在建的混凝土結構，加強對梁、板、柱等混凝土構件的感性認識；②參與試驗，本課程中涉及大量的試驗，應盡可能讓每位學生參與到試驗過程中，若學校不具備這樣的試驗條件，可以通過觀看試驗錄像，加強對各種構件破壞機理的理解；③編制計算程序，教材中有各種承載力計算的框圖，按框圖寫出程序（采用Excel表格也可以），可以加深對本課程的理解，也為畢業設計奠定了一定的基礎；④理論聯系實際，在學習相關內容后，可以讓學生尋找相關破壞的工程實例，并分析其原因，具備這種能力后，畢業后可以較迅速地適應相關的工作。
六、板書與多媒體并重
當前，大多數教師習慣于采用多媒體進行教學，這種教學手段形象、信息量大，可以較好地調動學生學習的興趣，加深對所學知識的理解。混凝土結構設計原理這門課程，涉及到大量的實驗現象，大多數學校不具備開展各類型構件破壞試驗的條件，但可以通過圖文、錄像資料重現試驗過程，增加學生的感性認識，將枯燥的內容變得生動起來，再結合老師講解，就能較好地理解實驗過程中所蘊含的力學知識。但對于大量的公式推導，在黑板上一步步演示推導過程，可以加強學生對公式的理解和記憶。總之，在教學過程中，合理的結合板書和多媒體，可以提高學生的學習積極性，提高教學效果。
通過在上述幾個方面的努力，這幾年的教學效果逐漸提高，在今后的教學中，還需要在創新教育教學方法，培養實踐動手能力，增強概念設計意識等方面進行進一步探索，進一步提高教學水平和教學效果。
參考文獻：
[1]沈蒲生，梁興文.混凝土結構設計原理（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2012.
[2]關萍.《混凝土結構設計原理》課程建設[J].大連大學學報，2010，（5）：116-118.
[3]李書進，沈少波.混凝土結構課程教學探討[J].建筑結構，2008，38（9）：204-206.
關鍵詞:工業廠房；鋼混凝土；結構設計
鋼混凝土組合結構是由鋼梁和混凝土板通過栓釘組合起來的新型結構形式，是當前工業廠房建設所采取的主要結構形式之一。根據以往工作經驗，鋼筋混凝土結構在使用的過程中容易受到環境等方面影響而出現鋼筋銹漲開裂而導致的耐久性下降，影響廠房的使用壽命，造成安全事故，因此優化鋼與混凝土組合結構設計是提高廠房質量，提高其使用壽命的重要舉措。本文以某工業廠房建設為例，該工業廠房屬于水泥選粉機車間，車間框架結構上裝有多個電機，廠房噪音比較大，因此需要對鋼與混凝土組合結構進行優化設計，以此保證廠房的整體質量。
1某廠房使用鋼與混凝土組合結構的優勢
鋼與混凝土組合結構是當前我國建筑結構設計所采取的主要技術之一，由于該廠房框架上需要安裝多個電機，而且車間機械噪音比較大，形成的震動會對廠房的整體質量產生影響，根據以往的案例，此種作業模式對廠房的使用壽命會形成嚴重的影響，因此該廠房使用鋼與混凝土組合結構具有以下優勢:(1)起到很好的抗震效果，鋼與混凝土結構具有很好的延伸性和吸收性，在外界震動負荷力的作用下，通過鋼與混凝土組合的性能可以緩解震動隊廠房的影響，從而起到良好的抗震效果，更為重要的是通過此種結構設計能夠提高廠房的穩定性;(2)耐火性。工業廠房設計必須要考慮火災因素，由于鋼與混凝土結構中的混凝土具有較高的熱容量，因此一旦出現火災混凝土就能吸收這些熱量，從而降低因為火災而對廠房構成的影響;經濟性強。經濟性一方面體現在使用壽命上，另一方面體現在成本費用上。由于鋼與混凝土結構設計一定程度上減少了鋼筋的使用量，但是其整體質量卻沒有降低，反而增強了，因此準確的使用鋼與混凝土組合結構可以有效地為工業企業減少費用支出，延長了廠房的使用壽命。
2某廠房鋼與混凝土組合結構設計
該廠房鋼與混凝土組合結構主要包括:(1)橫向框架。橫向框架是整體廠房的主要承重結構體系，其需要承受各種外界負荷力的作用，保證廠房的整體結構穩定性，一般由柱、和屋架以及屋蓋橫梁等構成;(2)屋蓋結構，屋蓋結構主要是承擔屋蓋所帶來的負載，例如橫梁、托架等等;(3)支撐體系。支撐體系也是廠房的主要組成部分，其主要是防止廠房出現傾斜、垮塌等現象。因此該廠房的設計:
①荷載計算設計。由于該廠房的車間頂蓋采取的是鋼網架結構，安裝通風的天窗，因此需要對荷載進行計算，以此確定具體的施工方案。荷載系數取用荷載風壓的1.0，基本的風壓為0.62kN/m2。荷載計算:屋頂蓋部分:靜載有彩鋼和網架，是1.40kN/m2，活載為0.9kN/m2;吊車:最上層的吊車荷載主要對作用于柱上，其荷載為Rmax=4289kN，Rmin=2699kN，水平剎車力在97.9kN。第二層吊車的荷載為Rmax=1360kN，Rmin=965kN，水平剎車力在29.5kN。最低下層吊車荷載為Rmax=989.5kN，Rmin=356.7kN，水平剎車力在12.9kN;風荷載:基本的風壓主要作用于柱的頂部，對其柱頂的荷載力為375kN，基本風壓在0.62kN/m2，風荷載在兩邊的柱底壓力為17.2kN/m和9.98kN/m;
②設縫問題設計。按照相關規定規范，鋼筋混凝土現澆框架結構伸縮縫的最大間接為55m，鋼筋混凝土剪力墻結構伸縮縫的最大間距為45m，根據工程的實際情況考慮，本設計方案選擇不設縫的施工方案，但是由于混凝土存在收縮問題，因此在具體的結構設計時可以從廠房建筑的中部框架部位從基礎頂面至屋面設置10m寬的后澆帶。同時為了保證質量，還需要在鋼框架子結構和混凝土墻體之間進行連接構造，具體可以通過連梁采用剛性連接或鉸接。具體的施工策略為:調整結構施工順序，先澆筑混凝土簡體，然后安裝鋼框架;用剛性連接的鋼框架梁柱節點;調整鋼管柱的長度等方式進行;
③截面形式及計算。鋼管混凝土組合柱結構的截面形式有3種，一種是圓鋼管混凝土結構，一種是矩形鋼管混凝土姐歐股，還有一種是多邊形鋼管混凝土結構。在廠房建設中使用最廣泛的就是矩形和圓形鋼管混凝土組合柱。圓形鋼管混凝土組合柱的強度和抗壓性是最符合廠房建設的，所以在該廠房車間建設中使用的就是圓形鋼管混凝土組合柱。在對廠房的排架進行計算時，采用的設計福軟件是中國建筑學院編制的鋼結構STS軟件，這種軟件在計算鋼管混凝土組合柱的截面時是根據CECS28B90計算的;
④柱腳設計。柱腳的鋼管應該使用封板進行封閉，這樣能夠減少柱和接面的壓力。從本案例中來看，封板和柱腳相連接的地方有勁肋，這是為了更好地提高柱腳的受力。而且，廠房中鋼材混凝土組合柱的柱腳有兩個杯口插入，在杯口處灌入混凝土，這樣有利于提高整個柱的受力荷載;
⑤鋼與混凝土組合結構的防火設計。常用的防火措施種類比較多，一般就是將構件利用保護材料進行包裹，以此延續構建的升溫速度，為滅火提供時間。基于本工廠的工作環境，本次的設計具體選擇的是膨脹型防火涂料保護法，此種方法能夠消除傳統發生火災時產生的有毒氣體的弊端。具體的設計是選擇由有機樹脂、發泡劑以及碳化劑等構成的厚度在5mm左右的涂料，一旦發生火災時，該涂料就會膨脹，形成比原來還要厚幾十倍的多孔碳質層，阻擋外部對內包構件的傳熱，便構件的耐火極限可達(O．5～1.5)小時;
⑥剪力墻子結構體系延性設計。在鋼框架一混凝土剪力墻混合結掏體系中，由剪力墻和剪力墻組成的筒體承擔了85%以上的水平剪力，應保證混凝土墻體具有足夠的延性，因此在連接處設置型鋼柱，既能有效防止裂縫的出現或展開，又能方便鋼結構的安裝，減少鋼柱與混凝土墻體之間的豎向變形差異產生的不利影響。設計時應考慮框架具有一定的抗剪承載能力，其值不宜小于帶框墻總剪力的20%。同時剪力墻軸壓比應根據結構的抗震設防等級確定。該廠房設計剪力墻軸壓比控制值按規范要求應小于0.6，以保證其延性。
3工業廠房鋼與混凝土組合結構設計的保障
實現對工業廠房與混凝土組織結構設計的優化必須要做好以下工作:一是要把握基本的鋼與混凝土組合設計原則，通過設計保證廠房使用壽命，強化對廠房的質量控制以及達到最優化的經濟目標，也就是在設計的過程中要綜合考慮建筑項目的全壽命期的成本和效益問題。只有把握上述的基本原則才能保證設計的方案具有價值;二是提高工業設計人員的綜合素質，提高他們的設計理念更新。鋼與混凝土結構設計是新型的設計方案，也是當前工業設計較為常見的一種技術，因此需要設計人員要把握設計的關鍵問題，強化質量管理意識和安全意識;三是加強施工管理。保證施工工序嚴格按照設計的要求進行，以此保證工業廠房的質量。通過對該廠房鋼與混凝土結構的性能檢測，通過設計提高了結構剛度，達到了良好的抗震效果，優化了建筑布局和空間的使用，更為重要是將降低了造價，提高了工廠的經濟效益，提升了工廠廠房的使用壽命。
參考文獻
［1］鄭友柴．管混凝土組合柱在重鋼結構工業廠房工程中的應用［J］．中國建筑金屬結構，2013(22)．
【關鍵詞】大跨度；預應力；混凝土結構；結構設計；大型建筑
1、預應力筋的合理布置
當下我國建筑施工中較為常用的預應力鋼筋種類如下：
（1）熱處理鋼筋，這種鋼筋通常具有較高的強度，且松弛較小，同時在進行材料運輸時都是以盤式儲存并供應，免掉了整直及對焊等工藝，用起來十分方便；
（2）去除應力鋼絲，這種鋼筋應用于具體的施工時，使用也很方便，且有多種形式可以選擇，如光面鋼絲、刻痕鋼絲等；
（3）鋼絞線，此種鋼筋通常會由具有較高強度的鋼絲絞制而成，通常為三股或七股直徑不同的鋼絲，這種鋼筋形式在使用時十分方便，且能夠較好地黏附于混凝土中。
鋼筋布置方案是大跨度預應力混凝土結構設計的重點，其布置方式有多種，最常用的是在跨中板帶中占1/3左右，另外2/3鋼筋布置在柱上板帶中。這種布筋方案對普通鋼筋的設計來說，不僅能確保板受力合理，同時也最省原材料。但在設計板跨相差超過20%及以上的多跨連續板時，設計采用長跨方向集中布筋，跨中板帶布1/3左右或均勻布置，短跨方向柱上板帶布2/3的布置方案更節省原材料，同時也能夠達到較好的載荷承載能力。實際設計過程中也應根據邊跨板的受力特點，更多考慮采用二段拋物線或三段拋物線形式布置。
在具體的施工中應注意以下環節的操作：
（1）預應力筋的鋪放順序及位置，必須正確處理好鋼筋鋪放順序與管道敷設、鋼筋鋪放順序與鋼筋綁扎順序之間的關系。鋪放時，應盡量減少交叉穿束，嚴格按設計圖紙中要求的細部構造執行，布置并固定好承壓板及梁端鋼筋網片等；
（2）必須保證鋼筋的保護層厚度；
（3）應在上、下層鋼筋間設置專門保證矢高的措施，注意防止鋼絞線的互相纏繞，以保證預應力筋的矢高；
（4）鋼絞線每隔一定距離（約500mm）應進行固定，以防止澆搗混凝土時變位；
（5）當鋼絞線與預埋管路系統發生矛盾時，應以鋼絞線優先。
2、抗震性能設計
不論是何種建筑，其本身都要具有一定的抗震性，而在全球的混凝土結構工程研究界中，都十分重視預應力混凝土結構的抗震問題，而大跨度預應力混凝土結構多是用于一些大型的公共建筑之中，在其建成使用后多為人員密集型環境，如果相應的大跨度預應力混凝土結構沒有達到一定的抗震等級，那么一旦發生地震等自然災害就會造成大量的人身及財產損失，因此在進行大跨度預應力混凝土結構設計時，尤其要注重抗震性能設計。目前國際混凝土結構研究領域都十分關注預應力混凝土結構的抗震問題。經過大量的研究后得出，這種大跨度預應力混凝土結構是可以在地震區使用的，但其與一般的鋼筋混凝土結構一樣都要進行相應的抗震設計及施工。
3、連續構件設計
對大量的工程建筑實踐案例進行詳細的分析后，得出在大跨度預應力混凝土結構設計中采用單跨預應力梁截面延伸的方式，可以有效地實現連續結構，進而完成連續結構件的設計。這種設計方式具有很多的優點，特別是在多跨結構超載、內力重力分布能力較強時，能夠有效提高彎承載能力。此外，一束預應力筋能夠用于正彎及負彎兩種彎矩筋，這種形式相應地降低了支座處附加彎矩對柱的有害影響，且其受力情況更趨于合理性。當有預應力施于大梁時，就會使大梁較易發生附加彎矩并彎形，這時可對大梁使用多跨連續布置，多排柱共同工作可相應地削弱這預應力。
4、防火設計
在進行建筑設計時，很多情況下都會忽略到鋼筋混凝土的防火性能，因為鋼筋混凝土本身并不可燃，即可忽略其防火設計，但事實上并不是這樣，鋼筋混凝土雖然自身不易燃，但它的防火隔熱性能非常差，當溫度過高并達到鋼筋強度臨界點時，預應力鋼筋就會出現屈服點下滑的現象，使得其相變及蠕變加快，進而造成預應力板強度和剛度都急劇下降，并出現結構裂縫，使其喪失了原有的結構功能，同時，處于高溫環境下的混凝土也會發生撓度變化的情況，同樣造成了結構失穩，如果達到一定的溫度和時間，那么這種大跨度預應力混凝土結構就會表現出明顯的不穩定狀態，甚至發生坍塌等危險事故。因此在進行大跨度預應力混凝土結構設計時，應特別注意所設計的結構要符合國家的設計防火相關規范及規定內容，如《建筑設計防火規范》等。
5、工程實例
5. 1 工程概況
某綜合樓工程地下室2 層，地上15 層，總建筑面積約31 000 m2。本工程主體結構設計采用無粘結預應力鋼筋混凝土板―柱結構，主體部分柱網布置8 m×8 m，地下室底板采用無粘結預應力混凝土板結構，其中長72 m×48 m。
5. 2 結構設計方案及特點
本工程在結構設計上全部采用后張部分預應力混凝土結構。
目前，現澆預應力混凝土結構最常用的施工技術為后張法，后張法預應力混凝土結構施工分為有粘結法及無粘結法兩種。有粘結法通過灌漿實現有粘結，有粘結筋的最大應力出現在最大彎矩截面處，破壞時臨界截面有粘結筋的應力非常接近鋼筋的極限強度。有粘結預應力混凝土結構具有極限強度高、抗震性能好，通常應用于框架梁。無粘結法靠端錨建立預應力，無粘結筋的應力沿全長呈均勻布置，當構件遭到外力破壞時，無粘結筋的應力仍低于條件屈服點。由于無粘結筋的應力沿長度均勻布置的特點，預應力鋼筋的非彈性性能即構件的能量消散不能得到充分發揮。
本工程在框架梁的預應力度λ≤0. 7，設計中采用有粘結預應力混凝土結構。本工程次梁不需要抵抗地震力，次梁設計采用結構施工簡單，適合數量多、噸位不大的次梁的無粘結預應力結構。在同一工程混凝土樓蓋采用不同的預應力結構，可利用無粘結結構與有粘結結構的結構優勢，不僅保證了工程質量，也降低了施工難度，有利于施工進度的推進。
本工程采用PKPM 計算軟件，按照有關規范，預應力混凝土結構等級屬于一級或二級。對于一級和二級的抗裂控制，主要是控制構件受拉邊緣混凝土產生的拉應力。由于本工程梁跨度為18.7 m，普通梁跨高比為10～15，所以可知，普通梁高為1 240 mm～1 870 mm，可見梁高過大，不滿足觀眾視線的要求。扁梁的寬高比為20～25。本工程扁梁的梁高可選用范圍在748 mm～935 mm之間。可見，大大的降低了梁高，適合于本工程的特點。另外，預應力梁與柱子節點區便于布置抗沖切鋼筋，抗沖切性能好，相對于板柱體系結構，其沖切破壞錐體的斜截面較大，在荷載較大的情況下，設置暗梁或橫向加寬即可解決，而且，預應力扁梁結構抗剪承載力并不小于普通梁柱結構。
5. 3 預應力鋼筋張拉及固定端的設計特點
對于框架梁及其固定端，其預應力框架張拉、固定端施工都在梁柱節點的區域范圍內進行。在此區域內，由于設計的柱筋、梁筋、局壓鋼筋等各種鋼筋交錯布置，在施工時易出現以下問題：
1） 易使柱或梁中鋼筋移位，從而降低整個構筑物結構的承載力。
2） 這個區域內的混凝土施工時難以澆搗密實，施工質量無法保證。為克服以上問題，本工程在設計時采取： a. 將預應力鋼筋伸過節點區域，在梁中進行錨固與張拉。當預應力鋼筋較多時，應采取分批分段進行張拉與錨固。同時在施工時應保證分批張拉的間距，不得小于1 000 mm，預留斜槽在張拉時需利用變角器進行張拉。此種方法缺點是對鋼筋等原材料有一定的浪費，但對工程質量安全有保障。b. 設置專門的預應力筋張拉與錨固區，具置可設在梁、柱側向或底部等位置，以加腋形式體現。此方法要求較高，須保證錨固區有足夠大的混凝土面積以及足夠多局壓鋼筋以防止鋼筋混凝土結構開裂，而且會對結構的美觀產生一定的負面影響。
3） 每層在澆灌柱混凝土時，由于在梁柱節點區柱邊進行預應力鋼筋張拉，柱頂應比相應樓板層高出300 mm 左右，以節約梁預應力鋼筋張拉時間，從而不影響梁拆模。此種方法對施工方要求較高，需各施工方密切配合。
結語
綜上所述，雖然該結構具有諸多優點，但也要借助于具有高施工技術水平的施工隊伍才能達到最終的建筑要求，因此，施工單位要積極并嚴格地依照各項技術指標及操作規范進行施工，在工程實踐中不斷改進原有的施工技術，加大對工程施工的管理，避免質量及安全事故的發生，達到提高施工質量的最終目的。
參考文獻
[1]葉修喜，張錦松，賴海斌.雙向大跨度預應力混凝土廠房結構設計[J].工程建設與設計，2011，（6）.
關鍵詞:建筑;結構設計;優化;工程造價;影響結合
對現階段國內外有關信息資源查閱之后可知，通常情況下，在一個工程實施過程中，設計費用占整體費用支出約1－3%，但若是確保設計出的項目方案是正確的，那建筑結構設計對工程造價的影響也會十分顯著，設計時期的優化是全面控制工程造價的重要內容。
1基礎設計與設計優化的重點
地基是建筑物建設工作的重要內容，在某些建筑物中，地基區域的工程造價占據了整體項目投資的三十分之一，同時因為地基是地下隱蔽工程，若是出現了質量安全問題，會導致之后造成的影響較為嚴重，所以在實際發展的過程中，一定要科學選擇地基的設計方案。基礎形式的選擇一般情況下需要具備所在區域的特點，而在實施基礎設計的過程中可以依據所在區域項目建設已經存在的基礎設計工作，結合已經獲取的信息資源和工作經驗對基礎形式的選擇和設計進行整合研究和分析［1］。在設計時期，選擇任何基礎方案都會影響項目的工程造價，因此在實際發展過程中需要進行優化，并且結合以下幾點原則進行創新:第一，基礎質量可靠性原則。例如在深厚飽和土層中，最好的選擇就是人工挖孔灌注樁與預制樁型，其中前者的工作質量更為優越;第二，工程造價最低性原則，各種形式的基礎方案都與經濟性相關，并且經濟性注重展現工程造價，符合工程的需求主要是受到樁的承載力數值的影響，因此優化設計信息只能依據工程造價信息來展現，選擇工程造價最低為原則。因為樁基礎的設計非常簡單，并且安全性較高，這會讓很多設計單位在基礎方案設計中更多的選擇樁基礎，就算是擁有基礎的天然基礎方案也不會選擇，這一方案會導致工作消耗大量的資源。有證據顯示，天然造價一般情況下直到達樁基礎造價的三千到七千。在國外很多國家中，應用天然基礎的建筑非常多，特別是在高層建筑的設計中都會選擇天然基礎，但是我國對于這一技術的應用還沒有達到日本的一半，就算是應用條形基礎或者是交叉梁基礎的項目，設計單位也會更多的應用樁基礎解決其存在安全的問題，這樣導致實際工程成本數量日益增加。
2基礎設計優化對工程造價產生的影響
其主要分為以下兩方面，一方面是不同的基礎形式對工程造價產生的不同影響，因為很多工程項目基礎工作造價占據整體建筑物造價的很大范圍，由此基礎部分工程造價會直接影響整體建筑物的工程造價。在選擇建筑物基礎形式的過程中，一般是受到建筑物所在地的地基影響，因為地基基礎條件較低需要加以整改，這樣就會增加實際工程造價。由此在選擇基礎形式的過程中，需要結合建筑市場建筑素材價格以及現場條件等進行全面的研究和分析。另一方面是建筑物上部結構影響基礎工程造價。除了地基基礎條件之外，建筑物的上部結構也是影響建筑物基礎形式的重要因素。其中包含了混凝土結構，因為實際建筑建設工作大范圍應用鋼筋和混凝土素材，致使建筑物上部結構非常重，這就需要承載很大的地基才能確保建筑物的整體性能。但是磚混結構雖然構建的建筑層比較矮，但是因為大范圍選擇應用實心磚填充墻體，促使實際建筑物需要的基礎承載水平非常大。同時鋼結構因為上部結構過輕，還有的不需要單獨解決地基條件下就可以符合建筑物上部結構的承載需求，從而減少基礎工作數量和工程造價［2］。
3結構類型選擇對工程造價產生的影響
3．1基礎結構類型和特點
其主要分為以下幾點:第一，磚混結構。這一結構的特點在于素材容易獲取，施工技術也非常的簡單，這樣促使這一結構類別建筑物出現工程造價較低、建筑施工時間過短等特點，而它的缺點是因為這一結構類型建筑物的抵抗能力較低，同時大范圍應用砌磚導致建筑物的上部結構自重較大，不可以在高層建筑中應用，同時磚砌體施工技術大都是人工操作，其工作效率較差。現階段，應用這一結構建設的建筑物大都是農村建筑。在城市中的應用較少。第二，鋼筋混凝土結構。這一結構包含了鋼筋、水泥以及骨料等為素材構建混凝土結構類型。這一結構具備整體性強、抗震性高等特點，現階段已經被大范圍的推向市場的各個區域，鋼筋混凝土結構中是鋼筋、水泥以及水等素材構成的混合體，引起其具備整體性強、抵抗腐蝕性強、節約鋼材等優點。第三，鋼結構。這一結構是以鋼素材為基礎的結構類型，也是現階段新興建筑結構類別的一種。鋼結構具備有效性、抵抗地震、自然環保、節約能源以及成本支出較低等優點，大部分建筑物都會選擇應用這一結構類別。但是這一結構的平穩性與鋼筋混凝土相比存在一定的差異性，同時因為大范圍應用鋼材，促使實際建筑物的腐蝕性和耐高溫性要求非常高，未來的維護工作支出費用也較多［3］。
3．2結構類別對工程造價產生的影響
結合實際案例分析可知，影響磚混結構工程造價的兩方面包含了墻體工程和柱梁板工程，實際工作就是墻體素材的選擇與柱梁板尺寸的實際設計。結合實際案例分析表明，墻體工程在整體磚混結構中占據的比例非常大，在實際操作中會消耗整體工程建設勞動力的百分之三十五以上。由此可見，墻體工程是磚混結構中工程數量最大的一種建設工作，實際消耗的工程造價也僅次于柱梁板工程的工作。這樣在實際發展過程中，需要有效控制磚混結構中的墻體工程造價。實際工作可以結合墻體組合方案設計和墻體工程數量兩方面進行。
關鍵詞：以工作過程為導向；混凝土結構及砌體結構；教學改革
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2012）11-0099-02
《混凝土結構及砌體結構》是我院建筑施工技術專業的一門重要專業基礎課，同時也是建筑施工方向的一門核心課程。該課程理論性和實踐性并重，應用性很強。如采用傳統教學方法，由于該課程存在先修課程多、教學內容多、試驗現象多、概念多、公式多、系數多、符號多、簡化假定多、構造要求多、教學環節多的“十多”問題，容易產生教師難教和學生難學的兩難問題。為實現高職人才培養目標的要求，提高學生的學習積極性，突出高職教育的職業性，結合院級精品課程建設，我院課程組教師在以下幾方面進行了教學改革嘗試。
工學結合，知識與能力并重，提高學生學習積極性
課程組教師根據調研和專家審定，提出課程知識目標為：掌握混凝土、鋼筋和砌體材料的種類和特性；掌握混凝土結構、砌體結構及其構件的一般構造知識，包括抗震構造知識；掌握一般構件的設計方法；掌握現澆樓梯和現澆鋼筋混凝土單向板肋型樓蓋的設計方法和步驟；掌握多層砌體結構的基本設計方法。
對應的課程能力目標為：具有進行一般鋼筋混凝土構件、砌體結構構件的截面設計與承載力復核的能力；具有在實際工程中熟練運用結構構造知識的能力；具有分析和處理實際施工過程中遇到的一般結構問題的能力；具有正確識讀結構施工圖的能力；培養行業標準意識、規范意識、質量意識和團結協作意識，進行溝通與表達訓練，學會團隊工作。
聘請分別來自施工單位、監理單位和設計單位的工程師加入到課程組團隊中，全程參與課程建設。與企業工程師共同確定課程標準、課程教學內容、教學方法、工程案例的選取等。聘請企業工程師對學生設計的方案進行指導、把關。團隊中的專職教師則必須在每年假期到企業兼職，與企業人員開展技術交流和技術研討活動。
以院級精品課程建設為契機，開發課程教學網站，重點是使課程教學內容緊密地與主要崗位相結合：設置專題介紹新工藝、新技術、新動態；針對混凝土結構設計規范和抗震設計規范的修訂實施，團隊教師編制規范解讀；開發在線測試，與施工員、二級建造師考試題目及復習思考題掛鉤，學生應可隨時上網參與自檢自測，既鞏固所學知識，也為崗位證書考試做好準備。
為了提高學生的動手能力和學習興趣，除在課程中采用案例教學、小組討論、參觀等多種教學方法和教學形式外，我們一是通過認識實習、生產實習、聘請企業專家和用人單位開設講座等各種形式的專業教育，提高學生對專業的認識，讓學生樹立起成為“復合型”人才的觀念，避免產生“施工人員只需按圖施工，用不著掌握結構構件的計算，學結構沒啥用”等錯誤觀念。二是成立學院結構設計興趣小組，組織有興趣的學生承擔一些設計任務，如PPT課件制作或資料收集等工作，實現部分差異化教學。三是組織兩項院級技能大賽：結構設計大賽和鋼筋綁扎大賽。比賽不僅鍛煉了學生的動手能力，提高了學生學習積極性和成就感，最關鍵的是深化了學生對力的傳遞構件、受力特點和結構圖識讀的理解和掌握。
以工作過程為導向重構課程教學模塊
按照以工作過程為導向的課程設計原則，本課程分為四大模塊，即課程導入模塊、混凝土結構模塊、砌體結構模塊和抗震基本知識模塊。將很多高職院校中單獨設立的結構設計基本原理、結構材料、混凝土結構實訓、結構施工圖識讀等模塊融入混凝土結構模塊和砌體結構模塊中。如圖1所示，模塊又分解為若干個學習情境，每個學習情境再分解為學習任務。在同一個模塊中，若干個學習情境之間呈遞進關系。同一個學習情境下，不同的學習任務有的呈遞進關系，有的呈并列關系。而工作任務中具體學習單元的順序就是完成工作任務的順序。
根據課程知識目標和能力目標，我們在鋼筋混凝土構件設計、現澆肋型樓蓋和樓梯設計三個學習情境中，將實際工程項目、典型工程案例作為載體引入教學中，基于工作過程構建教學過程，采用項目教學法和任務驅動法，在各教學環節融入標準、規范、圖集、協作等內容，將課程建設為集能力培養、職業素質養成和創新教育于一體的教學平臺。
如圖2所示，每個學習情境都以實際工程項目（現階段的項目來源為典型建筑物，如學校教學樓、實訓樓等）構建一個完整的工作過程。如鋼筋混凝土構件這個學習情境中，要求學生以小組為單位獨立選取一塊板、一根梁、一根柱進行設計，最后一個環節是配筋圖的識讀或繪制，通過一個完整的工作過程來完成課程教學目標，培養學生的專業能力、方法能力和社會能力。
學習情境和學習任務的設計由簡單
到復雜，由單項到綜合，呈螺旋式上升的特點
課程設計示意圖如圖3所示。以混凝土結構模塊為例，該模塊設計了5個學習情境，每個學習情境又劃分為多個學習任務。第一個學習情境為鋼筋混凝土構件設計，包括理論知識和相應的單項訓練，分為三個學習任務，分別是鋼筋混凝土板的設計、鋼筋混凝土梁的設計、鋼筋混凝土柱的設計，由最簡單的板開始到梁進而到柱的設計。后4個學習情境為結構設計，分別為現澆肋型樓蓋設計、樓梯設計、單層廠房和多層房屋，分別從平面結構體系、簡單的空間體系、相對較復雜的空間結構體系到最復雜的空間結構。這樣，知識體系和實踐體系通過“教、學、做”有機融合在一起，就做到了“做中學，學中做”。
這種設計體現了由構件到結構，由簡單到復雜，由單項到綜合，符合學生的學習認知規律和職業能力培養的基本規律，也融合了現行規范和構造要求，避免了為講構造要求而講構造要求，為了解規范而去講解規范，將受力特點、計算公式、圖紙識讀、規范和構造要求融合在一起，讓學生通過一個個實訓的完成，不知不覺地掌握課程核心能力。
典型工程圖紙的應用貫穿教學始終
在混凝土結構模塊中，鋼筋混凝土構件的每個學習任務，現澆肋型樓蓋、現澆樓梯、多層房屋的工程載體都是同一個項目。學生在開學初就以小組為單位拿到整套典型建筑物的圖紙，這些典型建筑物都是學校自身的建筑物，有教學樓、實訓樓、學生宿舍和食堂等。這些建筑物就在學生身邊，可以增強學生的興趣，并且，教學樓、實訓樓等平面布置相對簡單規則，有利于課程的項目化教學。最大的優勢在于，學生通過完成一個個學習任務，就完成了一塊塊板、一根根梁、柱，進而到樓蓋、樓梯，最后到節點構造，由點到面，由面到整體，如搭積木一般完成了整個建筑物建設的所有工作流程。
課程考核評價體系
課程考核由平時作業成績、平時表現、期中考試和期末考核共同組成，平時作業成績占總分的30%，平時表現占總成績10%，期中考試占總成績的10%，網絡使用情況占總成績的5%，期末考核占總成績的45%。總體上是弱化期末考核，突出平時考核。
平時作業由小作業（占10%）和大作業（占20%）組成。小作業為課后練習，要求每名學生獨立完成。小作業主要幫助學生對重點、難點內容進行復習和鞏固。大作業共五個題目，按照從簡單到復雜，從單個構件到平面結構最后到簡單的立體結構的思路設計，分別為懸臂板設計、外伸梁的設計、柱的設計、單向板現澆肋型樓蓋的設計和現澆板式樓梯設計。大作業以小組為單位完成，既可以按模擬實際工程題目完成，也可以制作助學課件如PPT等。每組學生自行分工合作，完成后由各組選派一名學生代表介紹設計思路、設計中碰到的問題、進行成果展示，并接受教師和其他學生的提問，即類似于答辯環節。由教師、全部組長、課代表三方根據完成情況和答辯情況綜合給出一個小組分。再由組長根據組員的貢獻對每個組員進行評分，結合學生自評和教師評分得到每個組員每次大作業最終得分。網絡使用情況分值根據學生利用網絡課程自主學習的時間和自我測試的分值來共同確定，規定學生最低在網時長并通過課程答疑、在線測試等形式確定學生上網質量。
參考文獻：
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關鍵詞：框架結構層間位移角剛度分配
一概述
在《建筑抗震設計規范》GB 50011-2010條款5.5.1中規定，對于鋼筋混凝土框架結構在進行多遇地震作用下的抗震變形驗算時，其樓層內的最大層間位移角應小于1/550。此條款是根據各國規范規定、震害經驗和實驗研究結果及工程實例分析，采用層間位移角作為衡量結構變形能力是否滿足建筑功能要求。
層間位移角是框架結構設計中需重點注意的一個驗算指標，其反應了結構布置在剛度方面是否合理。當層間位移角不滿足規范要求時，應分析各方向層間位移角數值，反推各方向的剛度情況，然后再有針對性的進行調整。
二實際工程案例
此案例為某電廠中余熱鍋爐給水泵房，抗震設防烈度為7度（0.15g），設計地震分組為第二組，場地類別為Ⅲ類，特征周期為0.60s，結構抗震等級為三級；五十年一遇基本風壓為0.5kN/m2，基本雪壓為0.42kN/m2，地面粗糙度為B類。采用鋼筋混凝土框架結構形式的單層工業廠房。其平面布置見圖1。
圖1 結構平面布置圖
因工藝需要，該單層框架層高為7.5m。基礎形式為柱下獨立基礎，因地質條件限制，基礎埋深較深，基礎頂標高為-1.700m。在PKPM建模計算中，該單層框架柱高達9.2m。首先按常規方式建立模型如圖2所示，經計算，在多遇地震下，框架的層間位移角橫向為1/504、縱向為1/421，均超過規范限值。表明兩個方向的剛度均不足。
采用增大柱截面同時調整橫縱梁的方式增加結構整體剛度，經試算知，當柱截面為600x800時方能滿足規范對層間位移角的要求。且結構縱向剛度相對橫向剛度偏弱。此時梁柱截面均較大，總工程量偏大。
圖2PKPM模型圖圖圖3加層間梁PKPM模型圖
改變思路，針對結構縱向偏弱剛度的問題，在離柱底5m處設置層間梁。PKPM模型見圖3所示。經優化后，各框架柱減小只400x600，經計算，層間位移角滿足規范要求。
三層間位移角的控制
結構層間位移角的控制實際上為結構剛度的控制。當結構層間位移角超限時，即表明此方向結構剛度偏弱。此時，改善框架結構體系剛度的方法有：1）增大該列柱截面在彎曲作用平面內的高度；2）增設內柱，減小柱距；3）加設更多的或更剛的水平梁，以加大整個框架的剛度等方法。在結構設計工作中，應跳出增大截面的思路莒縣，分析各類方法，找出最優方案，在減小工程量的前提下增加結構的安全性。
參考文獻
[1] 混凝土結構設計規范[M]，中國建筑工業出版社，2010
關鍵詞 :板柱結構; 混凝土強度 ;無粘結預應力; 有限元
The Bearing Capacity of The Construction Stage of Unbonded Prestressed Slab-column Structure
Ni Chaobin1, Sun Haiqun1, li Yawen2, Yang Huiping2
(1.The construction of three construction projects in the Northwest Company Inc, Shaanxi Xi'an 710065; 2.Beijing Building Research Institue Co.Ltd of CSCEC, Beijing 100076)
Abstract: By the analysis and comparison of slab-column structure of the traditional method and the theory of finite element method of unbonded prestressed concrete, to discuss the construction phase under the conditions of different strength of concrete, slab-column structure can withstand the load, so as to optimize the structure construction unit construction program to help.
Key words: slab-column structure ; concrete strength ; unbonded prestress ; finite element
中圖分類號：TU745.5文獻標識碼：B 文章編號：
1、工程概況
鄂爾多斯星河灣一期工程地下車庫位于鄂爾多斯市東勝區南部東康快速通道的東側，北鄰規劃星河路，南依規劃星河景觀北路，本工程地下車庫頂板采用后張法無粘結預應力鋼筋混凝土板柱結構體系。結構平面尺寸為約為320m×220m，基本跨度為8.6m×9.15m，板厚400～450mm,為加強板的抗沖剪及抗彎性能，樓板設反向柱帽。由于荷載較大，為控制板的撓度和裂縫，使其滿足結構受力和建筑使用功能的需要，樓板采用后張無粘結預應力技術。
本工程地下室頂板采用無粘結預應力結構形式，地下室面積大，在施工過程中需要大量使用模板，而且必須在預應力張拉施工完成后方能拆除，周轉架料的需用量比較大。如果可以在施工過程中調整施工方案，提前拆除模板，加快模板周轉速度，提高模板使用效率，則可以減少模板方面的費用，從而節約成本，提高單位面積效益。提早拆除模板，還可以使工程提前進入下一步施工工序，加快施工進度。結構布置圖見圖1、圖2、圖3。
2、研究內容
不同混凝土強度條件下，結構能夠承受多大的荷載？研究這個問題既為施工單位對施工方案的調整提供參考，同時又為業主和施工單位提供工程質量控制的參考，為進一步優化結構施工方案，調整施工工藝，降低施工成本，提高效益提供技術依據。
本文將結合鄂爾多斯星河灣一期工程地下車庫工程實際情況，對無粘結預應力混凝土板柱結構在理論分析上就目前采用的傳統計算方法與新興的有限元計算方法進行比較，討論不同混凝土強度條件下，結構能夠承受的荷載，從而為施工單位進一步優化結構施工方案提供幫助。
3、計算分析
3.1傳統計算方法
由于鄂爾多斯星河灣工程一期工程地下車庫整體工程為超長結構，結構跨數多，本文取其中一部分作為計算模型進行計算。計算模型的平面布置圖，見圖4：
圖4 計算模型平面布置圖
梁容重=25.00kN/m3 ； 計算時考慮梁自重，荷載按照均布荷載進行計算。根據設計人員要求，預應力張拉時混凝土強度等級不低于80%（詳見本案例圖紙預應力設計總說明），即在本案例中混凝土強度達到80%后考慮預應力作用。
根據《GB 50010-2010混凝土結構設計規范》第6.2.10條， （6.2.10-1）
（6.2.10-2）
混凝土采用C40，，，，在混凝土不同強度條件下，結構能夠承受的彎矩如下：
當強度為60%時，設計彎矩
當強度為70%時，設計彎矩
當強度為80%時，設計彎矩
當強度為90%時，設計彎矩
當強度為100%時，設計彎矩
在混凝土不同強度條件下，結構的承載能力如下：
表1結構計算結果
單位說明:彎矩:kN.m 剪力:kN
從以上計算中，可以看出，當混凝土強度達到60%時，可以承擔結構65%自重；當混凝土強度達到70%時，可以承擔結構75%自重；當混凝土強度達到80%時，開始考慮預應力作用，可以承擔結構90%自重；當混凝土強度達到90%時，可以在承擔結構自重的基礎上，再承擔1.5kN/m2的均布荷載；當混凝土強度達到100%時，可以在承擔結構自重的基礎上，再承擔8.00kN/m2的均布荷載。在工程實際施工過程中，當混凝土強度達到90%時，可以拆除模板；當混凝土強度達到100%時，可以拆除模板，并可在板上堆積不超過8.00kN/m2的重物。
3.2有限元分析
本案例采用ansys軟件進行計算分析。根據圖3所示計算模型建立模型，單元類型為solid65單元，分別在不同強度條件下進行分析，計算結構如下。
不同強度條件下，ansys分析結果如下：
3.2.1 60%混凝土強度條件下結構在65%自重作用下各向應力與位移如下：
從以上計算中，可以看出，當混凝土強度達到60%時，可以承擔結構65%自重。
3.2.2 70%混凝土強度條件下結構在75%自重作用下各向應力與位移如下：
從以上計算中，可以看出，當混凝土強度達到70%時，可以承擔結構75%自重。
3.2.3 80%混凝土強度條件下結構在90%自重作用下各向應力與位移如下：
從以上計算中，可以看出，當混凝土強度達到80%時，開始考慮預應力作用，可以承擔結構90%自重。
3.2.4 90%混凝土強度條件下結構在自重+1.5kN/m2的均布荷載作用下各向應力與位移如下：
從以上計算中，可以看出，當混凝土強度達到90%時，可以在承擔結構自重的基礎上，再承擔1.5kN/m2的均布荷載。在工程實際施工過程中，當混凝土強度達到90%時，可以拆除模板
3.2.5 100%混凝土強度條件下結構在自重+8.00kN/m2的均布荷載作用下各向應力與位移如下：
從以上計算中，可以看出，當混凝土強度達到100%時，可以在承擔結構自重的基礎上，再承擔8.00kN/m2的均布荷載。在工程實際施工過程中，當混凝土強度達到100%時，可以拆除模板，并可在板上堆積不超過8.00kN/m2的重物。
4、傳統計算方法與有限元計算方法的比較
從以上的計算中，可以看出傳統計算方法與有限元計算方法在計算結果上基本一致。傳統計算方法是簡化的計算方法，著眼于整體的計算，方便設計人員進行計算；有限元計算方法從細部的著眼，能反映結構的應力情況，更接近于實際情況。
5、結論與建議
1）當混凝土強度達到60%時，可以承擔結構65%自重；當混凝土強度達到70%時，可以承擔結構75%自重；當混凝土強度達到80%時，開始考慮預應力作用，可以承擔結構90%自重；當混凝土強度達到90%時，可以在承擔結構自重的基礎上，再承擔1.5kN/m2的均布荷載；當混凝土強度達到100%時，可以在承擔結構自重的基礎上，再承擔8.00kN/m2的均布荷載。
2）在工程實際施工過程中，當混凝土強度達到90%時，可以拆除模板；當混凝土強度達到100%時，可以拆除模板，并可在板上堆積不超過8.00kN/m2的重物。
3）在施工過程中可調整施工方案，在強度達到90%時可拆除模板，加快模板周轉速度，提高模板使用效率，優化了施工過程。在施工工程中需要大量使用模板，木模板的購買費用大致是在45元/m2左右，提早拆除模板，加快模板周轉，可以減少模板購買費用，從而節約成本，提高單位效益。提早拆除模板，提前進入下一步施工工序，加快了施工步驟，對整體施工時間的控制提供有利的幫助。
參考文獻
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關鍵詞：高層建筑結構設計；教學內容；教學方法；教學手段
高層建筑結構設計課程的教學內容涉及混凝土結構、結構力學、結構抗震等知識的綜合應用，作為培養從事土木工程設計、施工、預算、招投標工作的高級工程技術人才的土木工程專業，一般將高層建筑結構設計課程設置為一門專業限選課。土木工程專業畢業生的就業方向主要有結構設計、工程施工技術管理、預算和招投標等崗位，這些工作崗位都與高層建筑結構設計具有密切聯系。土木工程結構設計崗位的主要工作內容已由多層建筑設計轉變為高層建筑設計；從事土木工程施工管理工作，必須掌握高層建筑結構的識圖與讀圖等知識，清楚高層建筑中哪些是主要受力構件，哪些是構造構件，在施工過程中遇到一些簡單的高層事故應如何處理，等等，這些都有賴于該課程的學習；土木工程預算和招投標管理工作中大量的分析計算都要靠計算機來完成，要求工作人員要在看懂圖紙（很多是高層建筑圖紙）的基礎上建立分析模型，做到不多算、不漏算，這也有賴于該課程的學習。工程專業開設該課程的意義由此可見。但是，由于種種因素的影響，目前該課程教學中還存在不少現實問題。鑒于此，本文擬從教學內容、教學模式、教學方法、教學過程等方面探討高層建筑結構課程的教學改革問題，希望能為該課程教學質量的提高提供參考。
一、課程教學內容規劃
隨著我國經濟的發展，土建行業對人才的要求特別是對學生工程素質的要求越來越高，企業歡迎的是具有完備知識結構又具備較強工程能力的人才。高層建筑結構設計課程涉及很多計算，教學內容十分豐富，但該課程的學時往往十分有限，因此，合理選擇教學內容就顯得尤為重要。該課程教學內容的選擇應以應用型人才能力培養為目標，理論與實踐并重，并注意兼顧不同學習基礎的學生。土木工程專業一般將該課程安排在大學四年級第一學期，主要內容包括緒論、高層建筑結構的體系與布置、高層建筑結構的荷載和地震作用、高層建筑結構的計算分析和設計要求、框架結構設計、剪力墻結構設計、框架―剪力墻結構設計、高層建筑地下室和基礎設計等，與先修課程混凝土結構、混凝土結構與砌體結構、基礎工程、工程結構抗震等有緊密聯系，也存在一定的內容重復現象。為了保持教學內容的系統性，教師處理與已開設課程重復的內容時，應做到“重復的內容講差別，相似的內容講典型，突出重點”[1]。例如：荷載計算部分的一些內容與混凝土結構課程的相關內容相似，按照相似的內容講典型的原則，對該部分內容，教師應重點講解高層建筑結構的風荷載計算（考慮風震系數），而活荷載計算可不考慮不利布置；框架結構設計部分的一些內容，與混凝土結構與砌體結構等課程的相關內容存在重復現象，按照重復的內容講差別的原則，對該部分內容，教師應重點講解在框架結構設計中如何調整位移比、周期比、軸壓比、相鄰層剛度比、層間位移角、層間受剪承載力比等高規參數；高層建筑結構基礎設計部分的一些內容，與基礎設計和基礎工程課程存在內容重復現象，按照重復的內容講差別的原則，教師可重點講解高層建筑“筏板基礎”“樁基+筏板”設計中的常見錯誤及其原因。
二、課程教學模式
在開設高層建筑結構設計課程時，學生已具備一定的專業技能，但綜合能力還有待提高。采用多元化教學模式是近年來該課程教學的主要特點之一。根據高層建筑結構設計課程實踐性和操作性強的特點，教師應以促進學生提高實踐技能、掌握關鍵知識為主線，整合課程各個單元的教學內容開展任務驅動教學和項目導向教學，將“教、學、做”有機結合，著力體現應用性、實踐性和開放性的課程理念。將“教、學、做”一體化的教學模式有機融入教學過程，有利于處理“懂”與“會”的關系，學生可以先懂后會，也可以先會后懂或邊懂邊會。此外，教師還可以把課堂搬進實驗室、建筑設計院、工程施工現場等場所，廣泛開展直觀教學，實現課堂教學與實習實訓的一體化，從而有效提升學生的綜合能力。
三、課程教學方法與教學手段
高層建筑結構設計課程的教學環節分為課堂教學、PKPM軟件應用、工程設計實踐和考核[2]。以下從四個方面探討該課程的教學改革。
(一)課堂教學
課堂教學應以講解高層建筑結構設計的基本設計理論、抗震規范、高層混凝土結構技術規程等內容為主；要有明確的教學目標、有效的教學策略和具體的學習評價指標；要注重學生興趣的培養和潛能的發掘與提升，廣泛開展探究性學習和協作學習；要注意培養學生終身學習的觀念，力促學生自主發展和可持續發展。在高層建筑結構設計課程教學中，還應做到課堂講授、自學、討論相結合，課內學習與課外學習相結合，理論學習與實踐環節相結合[3]。第一，課堂講授與自學相結合。教師在課堂教學中應重點講授基本概念、基本原理和難點，并向學生指定課外自學的內容和思考題，以培養學生的自學能力，化解教學內容多而課時有限的矛盾。第二，開展課堂討論，啟發學生開展積極的思維活動[4]。大學生思想獨立性強，思維靈活，喜歡獨立思考問題。因此，在全班或小組內圍繞一個問題開展討論，讓學生各抒己見，相互啟發，有利于發揮學生學習的積極性和主動性，充分提高教學效果。如在高層結構選型內容的教學中，可讓學生以某“高層設計采用哪種結構體系較合理”為題在班級范圍內開展討論，讓學生在愉快的氛圍下通過主動思考掌握高層結構體系的有關知識。就課堂討論的方式來講，教師可先提出問題，讓學生在小組討論的基礎上，選出代表到黑板前陳述意見，這樣既可活躍課堂氣氛，提高教學效果，也可提高學生的表達能力。第三，課內學習與課外學習相結合。在每次課結束前，教師都應向學生明確課后的復習內容、預習內容及思考題。對于較抽象的教學內容，教師應組織學生開展課堂討論或課外學習小組（宜以宿舍為單位）討論。教師還可結合單元教學內容，組織開展以高層結構設計基本理論知識和常規應用為基礎的小型競賽活動，如PKPM建模大賽等，以鍛煉提高學生的知識運用能力。第四，理論教學與實踐教學相結合。筆者的調查表明，很多學生在學習過程中都感覺到“高層建筑混凝土結構技術規程”難以理解，難以聯系具體工程實例；結構設計只是停留在單個構件上，不明確結構整體設計的思路。因此，教師在教學中應結合具體教學內容引入工程實例，通過對工程實例的詳細講解，使學生加深對理論知識的理解，提高應用能力。比如，對高層建筑常用的三種結構，即框架結構、剪力墻結構、框架―剪力墻結構，教師可借助實際工程項目，依次詳細講解抗側力構件的布置、主要高規參數的控制、平面的布置、施工圖的繪制，通過實例講解使學生理清結構設計的整體思路，加深對規范條文的理解。需要說明的是，教師教學中選用的案例可以來自企業生產實踐，也可來自教師指導學生完成的工程設計實踐項目。教師指導學生進行工程設計實踐（包括結構選擇、結構建模、施工圖繪制等），是提高高層建筑結構設計課程教學質量的有效手段。
(二)PKPM軟件應用教學
PKPM軟件應用教學的重點是理解和掌握高層建筑結構設計的基本過程，主要有以下三個教學步驟：(1)結構布置的講解與練習。在此步驟中，要通過講解和練習，使學生掌握運用PKPM軟件建模的技巧，理解“抗規”關于結構平面和豎向布置的基本要求。結構平面布置要求平面形狀簡單、規則、對稱、質心和剛心重合[5]30−31；結構豎向布置的要求主要是抗側力構件沿豎向不突變等。(2)PKPM基本計算參數輸入練習。在此步驟中，應要求學生按照相關要求，結合工程結構的實際情況輸入PKPM相關參數，并理解基本風壓、基本雪壓、設計地震分組、抗震設防烈度、連梁剛度折減系數等參數的含義。(3)PKPM計算結果的分析判斷和參數調整。在此步驟中，應指導學生通過對計算結果的分析，判斷結構的周期比、位移比、剪重比、相鄰層剛度比、軸壓比、整體穩定是否滿足要求，并對不滿足要求的參數進行調整。
(三)工程設計實踐教學
開展高層建筑結構設計課程實踐教學，有利于學生強化工程概念和感性認識，激發學習主動性，提高創新能力。在工程設計實踐教學中，教師可以組織學生分組參觀調查當地已建高層建筑，了解其構型、結構體系、存在的施工問題等；可以讓學生以小組為單位完成高層建筑的建模，如15層以下教學樓、辦公樓、賓館等框架結構的建模，20層以下住宅樓等剪力墻結構的建模，20層以下寫字樓、公寓等框架―剪力墻結構的建模。
(四)課程考核
高層建筑結構設計課程的常規考核方法是筆試成績與平時成績相結合，但筆試成績一般占總成績的80%，這容易導致學生只重視理論而忽視實踐，不利于學生應用能力的提高。該課程的考核應著重考核學生綜合運用知識的能力，可采用筆試、上機操作、實踐環節相結合的考核方式。其中，筆試成績占總成績的50%，試卷的制作可參考國家“注冊結構工程師專業資格”考試；上機操作成績占總成績的20%，可以給定房屋建筑平面圖和立面圖，讓學生在規定時間內運用PKPM軟件完成滿足結構設計規范要求的結構建模；實踐環節成績占總成績的30%，內容包括考察報告的撰寫情況、在分組建模實踐教學中的表現等。
四、教學過程的組織
如前所述，在每次課結束前，教師都應向學生明確課后的復習內容、預習內容及思考題，其中預習的內容可以是參觀現有高層建筑結構，調查了解其結構形式、結構設計、施工中存在的問題等，并形成文字。導入新課時，教師可用5分鐘左右的時間了解學生的預習情況，并通過總結引出新課題。在講授新課的過程中，教師應突出重點，把握難點，可按照理論講授―例題解析―學生練習―歸納總結的步驟組織教學。如在講解高層建筑的結構體系時，可先分述每種結構體系的概念，再舉例分析典型的結構體系布置，然后讓學生畫出附近教學樓等高層建筑的結構，最后歸納總結常見建筑結構體系的選擇。課堂討論教學環節一般可采取學生自由發言與教師總結相結合的方式，而在安排有小組前期調研的情況下，應緊緊圍繞小組代表的匯報發言開展現場提問。另外，教師在課堂教學中還應引導學生主動到建筑設計院、工作室參觀實踐，以實現學以致用，不斷提高學生的實踐應用能力。例如，為了提高應用型技術人才培養質量，黃淮學院在其大學生創新創業園設置了建筑設計院校內實踐基地，為土木工程、建筑工程等專業學生的工程實踐提供了良好的平臺，教師引導學生到這里結合教學內容參觀實踐，無疑能夠有效地促進學生實現所學理論知識的內化和實踐應用能力的提升。
作者:邵蓮芬 單位:黃淮學院
參考文獻：
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關鍵詞：補償收縮混凝土；超長混凝土結構；無縫施工
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.23.088
1 引言
通過建筑學者的研究和工程師對大量混凝土工程的工程實踐，結合混凝土結構的材料性能，在鋼筋混凝土結構中，裂縫問題是不可避免的。而混凝土結構構件中出現的裂縫在一定的范圍內也是可以接受的，只要采取有效的措施來控制裂縫的的危害。鋼筋混凝土規范也明確規定[1]：在不同環境條件下，允許鋼筋混凝土結構存在一定寬度的裂縫。引起鋼筋混凝土結構出現裂縫的原因很復雜，是由設計、施工、材料、環境及管理等眾多因素相互影響的綜合性問題，控制裂縫的產生要采取綜合的辦法，從設計方面、材料方面、施工方面的措施等綜合研究，相互配合，從而采取有效的措施來控制裂縫的產生，使鋼筋混凝土結構在使用過程中盡可能的不出現裂縫，或裂縫的數量和寬度在規范允許的范圍內，避免有害裂縫的產生，確保工程質量。
隨著城鎮化建設的加速，超長混凝土結構在現代工程建設中的應用越來越廣泛，平面尺寸超長，寬度超寬，面積超大的建筑迅速出現，特別是一些大城市隨著交通問題和停車問題的日趨嚴重，地鐵的建設和地下停車場的建設逐漸增多，超長混凝土地下結構對裂縫的控制更加嚴格。超長混凝土結構為了防止裂縫的產生，更好的適用于地下建筑，一般采取不設縫或少設縫的無縫施工技術措施。在超長混凝土結構應用方面我國已經有大量的工程實踐案例，中國建筑材料科學研究院發明的《超長鋼筋混凝土結構無縫設計與施工方法》（專利號931171126）提出了用補償收縮混凝土代替后澆帶的無縫施工技術。
用補償收縮混凝土代替后澆帶的無縫施工技術設計思路是“抗放兼施，以抗為主”，通過補償收縮混凝土中的膨脹劑產生的膨脹作用，使得混凝土受到鋼筋和鄰位外界的約束，產生一定的預壓應力，該預應力可以抵消由于混凝土收縮產生的拉應力，防止混凝土構件產生裂縫。“無縫”只是相對的，是指結構的少縫或無縫，如鋼筋混凝土構件設置的后澆帶。
2 補償收縮混凝土膨脹加強帶
通過對超長鋼筋混凝土結構無縫施工技術的研究我們發現在眾多超長混凝土結構施工方式中采取無縫施工技術是最為廣泛的一種方法，無縫施工技術采取的是用摻加適量膨脹劑的混凝土膨脹加強帶代替后澆帶，來達到預防混凝土開裂的目的。膨脹加強帶是指通過在鋼筋混凝土結構預設的后澆帶部位澆筑由膨脹劑或膨脹水泥拌制的補償收縮混凝土，來達到延長構件連續澆筑長度，防止混凝土構件出現裂縫。通過國內外學者的大量研究和試驗，補償收縮混凝土能夠避免或者大大減少混凝土構件的開裂，并具有良好抗滲性能的特點。摻加在補償收縮混凝土中的混凝土膨脹劑是在膨脹水泥的基礎上發展而來的一種混凝土外加劑，在施工現場中直接摻加在硅酸鹽水泥中即可拌制成膨脹混凝土。補償收縮混凝土在膨脹加強帶中的使用重點要注意其膨脹劑的摻量和限制膨脹率，在實踐工程中，超長混凝土結構設計人員和施工人員通過大量試驗并結合具體工程來配制補償收縮混凝土。
2.1 混凝土膨脹劑
混凝土膨脹劑在超長混凝土結構中的使用起到了至關重要的作用，混凝土膨脹劑的類型較多，我國使用比較廣泛。混凝土膨脹劑按化學成分可以分為五類：氧化鈣類、硫鋁酸鈣類、硫鋁酸鈣-氧化鈣類、氧化鎂類、氧化鐵類。國內外絕大多數生產硫鋁酸鈣類膨脹劑，它以8%～12%摻入水泥中（等量取代水泥），形成鈣礬石（C3A?3CaSO4?32H2O）膨脹結晶。我國主要生產和使用的也是硫鋁酸鈣類膨脹劑。該膨脹劑在摻加過程中它等量取代水泥進行混凝土的攪拌，一般情況下的摻量以8%～12%摻入水泥中，形成鈣礬石膨脹結晶。通過與水泥其他成分反應，而生產鈣礬石晶體，鈣礬石的最大特點是會產生體積膨脹。該膨脹會全部抵消或部分抵消混凝土硬化過程中的收縮，同時混凝土膨脹受到鋼筋的約束，對鋼筋產生拉應力，在混凝土中產生壓應力，相當于預應力混凝土的特性，可以很好的防止鋼筋混凝土構件的開裂。
將膨脹劑按內摻法（替代等量膠凝材料）摻入混凝土或水泥砂漿中，由膨脹能建立起的預壓應力可大致抵消混凝土在硬化過程中產生的收縮拉應力，使混凝土趨于致密及不裂或少裂，達到防滲漏目的。
2.2 補償收縮混凝土
補償收縮混凝土是指在施工現場摻加了各種膨脹劑拌制的混凝土，通過在混凝土水化過程中膨脹劑發生膨脹來抵抗混凝土的收縮，達到防止混凝土開裂的目的。用來補償混凝土的收縮而拌制的補償收縮混凝土的自應力值較小，其自應力值大小一般有兩種情況：一用于補償因混凝土收縮產生的拉應力時，為0.2～0.7MPa；二用于后澆帶、膨脹加強帶和接縫工程的填充時，為0.5～1.0MPa。在這兩種情況下使用的補償收縮混凝土混凝土，由于自應力很小，故在結構設計中一般不考慮自應力的影響。為了使得補償收縮混凝土發揮補償收縮的性能，在膨脹劑的選擇上和膨脹劑的摻加量上要根據工程結構特點和膨脹劑的相應標準規范來綜合考慮，同時也要根據具體工程來確定混凝土的限制膨脹率，確保補償收縮混凝土的補償收縮性能，保證工程質量。
補償收縮混凝土對于提高能混凝土構件的防水抗滲性能，應用非常廣泛，一般情況下宜用于混凝土結構自防水工程，混凝土結構接縫的填充，采取連續施工的超長混凝土結構，和易產生裂縫的大體積混凝土結構等工程中。
補償收縮混凝土的質量除應符合現行國家標準《混凝土質量控制標準》GB50164的規定外，還應符合設計所要求的混凝土的強度等級要求、以及滿足膨脹要求的限制膨脹率、膨脹劑的摻量的要求，和符合結構使用要求的抗滲等級和耐久性等技術指標。
3 補償收縮混凝土在超長結構中的應用
3.1 超長混凝土結構無縫施工的意義
超長混凝土無縫施工技術是在混凝土中摻加一定量的膨脹劑補償收縮混凝土作為結構材料，通過其在水硬化過程中產生膨脹作用，該膨脹由于受到結構鋼筋等的約束，而產生一定的預壓應力，來抵抗混凝土由于溫度和收縮變形產生的拉應力，防止混凝土結構的收縮裂縫或把裂縫控制在無害裂縫的范圍內。其特點是
（1）以“膨脹加強帶”而取消后澆帶與伸縮縫，補償收縮混凝土能連續澆筑施工，提高混凝土結構的整體性，對有整體防水要求的地下混凝土結構，提高了其防水性能。
（2）后澆帶一般需經過42d以后才能進行混凝土澆筑，采用補償收縮混凝土無縫施工技術，減少了施工中對后澆帶的處理這一繁瑣的施工環節，減化了施工程序，加快模板周轉，縮短了建設工期，降低了工程造價。
（3）通過大量的實踐研究，采用補償收縮混凝土膨脹加強帶，
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可以很好的防止混凝土結構的溫度裂縫和收縮裂縫，增強了混凝土結構的耐久性和使用年限。
3.2 超長混凝土結構無縫施工應用
超長混凝土無縫施工技術是用膨脹加強帶代替后澆帶，預防混凝土的開裂。在廣大建筑學者的共同努力和施工技術人員的不斷探索中，無縫施工技術越來越多的成功應用到各建筑工程中。無縫施工技術的成功使用可以有效地避免按結構設計規范設置的伸縮縫，提高超長混凝土結構的整體性、耐久性、防水防滲性及抗震性，同時也可以縮短工期，降低工程造價。
國內對超長混凝土結構的分析研究從王鐵夢在20世紀50年代提出了有條件取消伸縮縫，以及“抗放兼施，以抗為主”的設計原則，到吳中偉、游寶坤等研制了一系列混凝土膨脹劑，成功的應用到工程實際，并取得了良好的效果。這一階段超長混凝土結構無縫施工技術的施工，主要依靠對混凝土材料和施工技術的研究分析，采取一定的措施進行控制。隨著計算機技術的發展，超長混凝土結構收縮模型的建立，大型結構有限元程序的應用，超長混凝土結構在收縮和溫度作用下的受力特點的分析計算，設計者可以有的放矢的進行結構設計和配筋。從而使超長混凝土結構的使用更加廣泛。
海南省政府辦公大樓為超長混凝土結構，主體結構軸線總長度158m、總寬度38m，地下室底板軸線總長度158m、總寬度41m，地下建筑面積5866m2，在施工過程中采取總長度方向上無縫施工和預應力混凝土技術，有效地控制了裂縫的產生。
合肥“新地中心”建筑面積約70萬m2，地下室單層面積約6萬m2，長278m，寬213m，整個地下室采用補償收縮混凝土無縫施工技術，不設置永久伸縮縫。在超長地下室設計過程中，考慮大體積混凝土水化熱的影響，降低地下室地板和外墻厚度；在施工過程中，綜合考慮混凝土原材料、環境溫差及膨脹劑的所產生的收縮變形、溫度變形和徐變的影響，計算分析了膨脹加強帶的設置間距和限制膨脹率的取值。通過合理的設置膨脹加強帶，結合有效的結構措施和施工措施，成功的實現了該超長地下室的無縫設計。
4 小結
通過大量工程實踐，補償收縮混凝土在超長混凝土結構的有效使用，超長構件不設置施工縫，提高了混凝土結構的整體性和耐久性，縮短了建設工期，降低了工程造價。在施工過程中應根據規范要求來配置補償收縮混凝土，強化施工環節，保證超長混凝土結構施工質量。
參考文獻：
一、教學內容
本課程是一門綜合性專業課，內容涉及的先修課程主要有鋼筋混凝土結構、建筑抗震設計、基礎工程等，后續課程為畢業設計。采用的教材為中國建筑工業出版社出版、沈蒲生主編的《高層建筑結構設計》，與《高層建筑結構設計例題》配套使用，教材包括了框架結構、剪力墻結構、框架—剪力墻結構、筒體結構、復雜高層結構等內容。共安排48學時，其中44學時為理論教學、4學時為實踐教學，經過人才培養方案的重新修訂現將總學時調整為32學時，取消了實踐教學內容，課時數大量壓縮。教師可以通過教學改革，整合教學內容等方式達到更好的教學效果。在教學內容方面需要根據實際情況作出調整，由于本課程與鋼筋混凝土結構設計、建筑抗震設計、基礎工程等有內容交叉，同時關于荷載組合部分在各結構課程中均有所涉及，在授課的過程中由于內容劃歸不清晰，授課教師間缺少溝通，使得重疊的內容出現講而不精或掛空的情況，為避免此類情況的發生，就要求在制定培養方案和編寫教學大綱時應將這幾門課程結合課時量，明確內容歸屬，使教學內容更加完善合理。關于實踐教學，原本的實踐教學分配學時較少，采取播放視聽資料或進入施工現場參觀認識實習兩種形式，改革后的人才培養方案已將這部分內容取消，在實際教學過程中可以利用課余時間或結合畢業實習開展，學校根據實際情況聯系設計施工單位，分組派出學生跟蹤實習。通過項目蹲點使學生在實習過程中對項目實施的各個主要環節認識更加清晰。同時指定帶隊老師，由校企聯合管理，在此過程中教師也可以得到鍛煉。
二、課程設置及教學方法
本門課程嘗試過設置在第六學期和第七學期，若安排在第六學期，由于先修課程未完成就開設高層建筑結構設計，沒有一定的理論基礎無法達到預定的教學目標。教師講課被動，學生學習吃力，因此設置在第七學期更為合理，通過前期相關課程的學習，為學好本課程做了充分的準備，另外通過這門課程的學習又可以為下一學期的畢業設計打下一定的基礎，熟悉設計內容及方法，加快畢業設計進度并保證質量。教師可以采用多媒體教學方式，這種方式可以節省板書的時間，增加課堂教學的容量，更可以使理論知識直觀豐富的呈現在學生的眼前，便于理解掌握。同時結合《高層建筑結構設計例題》對應章節講解，通過例題的講解強化理論知識，在例題的構成中參考注冊結構工程師相關內容，適應當前注冊師制度下的建筑市場要求。針對難度較低的內容可以采用學生自學并結合課堂討論的形式開展教學，通過這一環節培養學生獨立學習、解決問題的能力。從本課程考試的卷面答題情況進行分析，學生的分析解決問題及計算能力仍屬于相對薄弱方面，在日常的教學中有針對性的加強訓練是可以得到提升。
三、課程設計質量管理
本門課程在課堂教學完成之后安排有課程設計，開展方式主要有兩種：利用課余時間進行或學期末考試結束后集中開展。利用課余時間進行沒有固定的場所，進度無法控制，若有疑問教師無法在第一時間給予解答，設計質量更無法保障。學期末集中開展方式有固定場所、有問題可以及時得到解決進度能控制，設計完成質量好，但也存在假期來臨學生無法集中精力完成的問題。因此建立一個完善合理的課程設計監控系統，保證學生有效的參與，提高課程設計的質量是非常重要的。課程設計的內容可以根據實際情況進行調整，避免與畢業設計相近。高層課程設計結構形式主要有框架結構和剪力墻結構或框架-剪力墻結構，畢業設計時的結構形式也以這幾種為主。因此，在選擇課程設計的結構形式時應同時考慮畢業設計因素。課程設計建議采用手工計算，雖然現在采用電算很普遍，加之各種設計程序的出現，計算的結果準確、快捷、全面，且使用方便，但由于電算的普及使得相當的設計人員的計算能力得不到鍛煉從而過分依賴電腦，對于分析計算的結果卻無法給出正確的評定。這樣就失去了專業學習的意義，若能掌握計算過程及原理，熟悉電算的過程和原理，出現了問題便可以很快的找到解決問題的有效途徑，且能夠對電算結果加以分析得到最優的設計方案，這才是專業學習的根本目標。關于課程設計成績的評定建議采用設計成果和平時考勤相結合的方式，條件具備的情況下還可以加入答辯環節，教師根據設計提出針對性的問題要求學生作答，這樣可以更加直接的檢查學生完成設計的情況，對課程設計質量提出了更高的要求。同時課程設計階段，應將相關課程聯系起來，使得學生對所學的知識及運用有一個全面完整的了解。
四、提高教師專業水平
目前高校教師隊伍呈現年輕化特點，承擔教學任務的教師基本都是從學校到學校的過程，中間缺少接觸實際工程的經歷，對于教學方面容易出現強理論弱實踐情況。課堂教學局限于理論知識講解，內容呆板生硬，難于理解。為此，學校可以分次分批派出教師到基層單位進修鍛煉，通過參加實際工程設計施工等環節，提高自身的專業素質，扎實理論知識，在教學的過程中加入工程案例講解則會使課堂教學內容更加豐富，通過引入工程案例激發學生學習專業課程的興趣，達到更好的教學效果。同時，應鼓勵教師參加各種注冊師考試，通過學習擴展專業知識系統，使學生從理論的層次認識各專業課程的關系及作用。
五、結論
【摘要】隨著社會的快速發展，建筑行業也實現了迅猛發展。結構形式也是多樣化，柱為混凝土柱，屋面為輕型屋面體系，屋面梁采用實腹式鋼梁，這類結構體系近年來越來越多人采用。當屋面沒有太多設備需要放置時，輕型鋼屋蓋設計理念被廣泛應用在工業建筑結構設計中。相對來說，輕型鋼屋蓋結構設計有其自身優勢，相比混凝土屋蓋造價節省、施工速度快，頂層還可以大空間，有著更高的空間利用率。
【關鍵詞】輕型鋼屋蓋結構；倉庫；結構設計
引言：
隨著社會經濟的飛速發展，人們對生活質量的要求不斷提高，越來越多的企業家意識到物流行業將會發展越來越好，所以全國各地新建起物流基地，物流基地的建筑物主體即是倉庫，傳統的單層輕鋼結構的倉庫雖然造價低廉，但是由于土地成本增加，單層意味著土地利用率低，越來越多的企業覺得單位面積土地上只建大面積單層建筑性價比并不高，建筑物層數越多土地利用率越高，但是倉庫的主要功能就是滿足貨物的存儲和運輸流通，倉庫層數太多的話就會增加垂直運輸成本，且每層需要考慮運輸通道占用了有效倉儲面積，另外倉庫的樓面荷載要求一般也有1T/m2左右，層數越多柱底荷載就會越大，加大了建筑基礎投資成本，且層數越多對建筑消防要求越高，增加了消防設施投資成本，綜上所述，物流倉庫層數為兩～三層使得建筑面積增加一～兩倍從而增加了土地利用率，而垂直運輸成本、基礎成本、消防設施成本增加從單位面積上計算成本是降低的。若全樓采用多層鋼結構，根據《建筑防火規范》倉庫的防火級別要求高，勢必會造成鋼結構防火涂料費用的增加，而混凝土是不燃材料，用混凝土柱就不需要防火涂料節省開支，所以目前流行起來的多層倉庫多是采用混凝土柱輕型鋼屋蓋結構形式。
一、輕鋼屋蓋結構的特點
鋼材由于本身承載力能力強，變形能力強，已成為建筑結構設計的常用結構材料，如今采用H型鋼做成輕型鋼屋蓋越來越普遍，輕鋼屋蓋結構具有以下特點：一是建筑物屋蓋重量相對較輕，二是屋蓋的強度和韌性較大，三是屋蓋的跨度范圍大，可用空間比較大。
二、工程案例
福州某企業新建物流基地，該項目為倉庫，倉庫三層，一層層高10米，二層層高6米，三層層高5.8米，建筑物長181.65米，寬81.6米，柱網尺寸為12m×11m， 一～二層為混凝土結構柱梁板，三層抽局部混凝土柱，形成四跨鋼結構屋蓋，跨度為（18.8+22+22+18.8）m，屋面板為壓型彩鋼板。
此項目所在地福建閩侯縣，抗震設防烈度為7度，設計地震基本加速度值為0.1g，設計地震分組為第三組；場地土類別為Ⅲ類。基本風壓0.6kn/O。
三、混凝土柱輕型鋼屋蓋結構設計要點分析
（一）明確項目的結構體系
本項目為三層混凝土框架結構+輕型鋼屋蓋體系，為了頂層實現大空間，三層在南北方向抽了四根柱子，形成混凝土柱支承輕鋼屋蓋。
單榀計算簡圖如圖一所示（云彩線以內為輕型鋼屋蓋，其他構件均為混凝土構件）：
首先輕型鋼屋蓋采用單榀計算，單榀設計時，應采用混凝土柱與鋼梁整體建模分析，地震作用分析采用振型分解反應譜法，結構阻尼比取0.03，混凝土柱頂與屋面鋼梁采用鉸接，混凝土柱底剛接，中間混凝土柱與鋼梁的連接采用鋼梁連續，混凝土柱鉸撐于鋼梁底面，鋼梁應滿足鋼結構技術規范相關要求，當采用工形變截面梁時，梁構件承載力再按門式鋼架規程進行校核，以考慮軸力的影響與變截面梁的穩定計算，但局部穩定應滿足鋼結構設計規范、抗震規范的要求；撓度控制，由于屋蓋沒做吊頂，且考慮到所采用輕型屋面體系對鋼梁撓度不是非常敏感，所以計算時較鋼結構設計規范的撓度控制指標（L/400）可適當放寬，（注：門式剛架輕型房屋鋼結構技術規程對屋面斜梁僅支承壓型鋼板屋面和冷彎型鋼檁條的撓度限值是L/180），單榀分析計算完畢，屋面支撐構件計算完畢后，鋼構件代入整體三維模型，屋面板可定義為彈性板進行整體模型分析。因為鋼梁對混凝土柱的約束反力與混凝土柱本身的剛度是直接相關的，混凝土柱和鋼梁屬兩種不同材料，構件由于截面尺寸的不同剛度差異會造成側移差異，且輕型鋼屋蓋坡度一般為1/10～1/20，鋼梁對混凝土柱頂會產生推力，設計混凝土柱配筋時需考慮這個推力，同時基礎大小也受水平力影響，若此處考慮不足，那么混凝土柱配筋和基礎都會嚴重偏小。
（二）鋼架連接點的設計
通常情況下，輕型鋼屋蓋的跨度是16m-37m。為了提高項目的施工效率，施工人員可以采用分段運輸的方法運輸鋼架，運輸至現場，施工人員再把分段的鋼架拼接起來，這樣也可以避免安全事故的發生。但是，設計人員必須結合鋼架的特點合理的設計鋼架連接點。按照規定，鋼架連接有三種方法：一是端板垂直連接，二是端板橫向連接，三是端板斜向連接。
（三）屋面系統的支撐構件設計
在輕型鋼屋蓋結構設計中，屋蓋系統除主剛架外，支撐構件設計不容忽視，主剛架是主要承重構件，他們是由屋面支撐連接起來形成一個完整的體系，支撐構件主要是連系桿，水平支撐，連系桿為剛性桿按壓桿設計滿足軸心受壓應力要求的同時還需滿足壓桿長細比要求，通常設置在支座處的鋼梁和屋脊處的鋼梁，根據受力大小選擇截面，選擇各向同性的圓管居多；水平支撐作為柔性桿件主要按拉桿設計，一般采用圓鋼設計成交叉水平支撐，圓鋼需張緊，截面需滿足受拉應力要求。
（四）屋面圍護系統構件設計
輕型鋼屋蓋一般采用壓型彩鋼板作為屋面，屋面檁條多選用冷彎薄壁型鋼斜卷邊Z型或直卷邊的Z型，受力可按簡支構件或連續構件來分析，檁條設計時應注意屋面能不能阻止檁條側向位移和扭轉，是否能保證上下翼緣的穩定性，若不能需采取其他措施保證翼緣穩定性或加大檁條截面以致檁條整體穩定性滿足規范。
結語：
如今，混凝土柱輕型鋼屋蓋結構廣泛應用在倉庫、廠房設計中。相對來說，這類結構形式具有自身的優勢，比如：頂層可用空間比較大、造價經濟，施工速度快等等。目前，混凝土柱輕型鋼屋蓋結構設計包括以下幾個方面：一是設計人員要明確的結構體系特點，選擇合理的受力分析結果進行結構構件設計；二是鋼架連接點的設計，合理設計鋼架的連接點，才能更好的保證鋼架的穩定性；三是屋面系統的支撐構件設計，合理的屋面支撐構件設計是保證屋面整體性的關鍵；四是屋面圍護系統構件設計；五是隅撐合理的布置和選用截面，設計人員需有效保證整體設計的穩定性。
參考文獻：
[1]李懿.淺析輕鋼廠房結構設計要點[J].山西建筑，2013（17）.
關鍵詞：懸挑結構 懸挑框架 結構設計
在進行建筑結構設計的時候，懸挑梁由于懸挑長度過大對周邊的建筑和建筑自身的結構有著儀的影響，而且懸挑結構下部的體積往往比上部的體積小，這也給施工工程帶來了一定的難度，因此為了保障建筑的結構問題，我們通常都會采用懸挑框架的結構形式對其懸挑結構進行一定的加固，從而提高建筑結構的強度，使其在建筑工程的結構不容易被破壞。下面我們就以工程項目為例對其進行分析研究。
一、案例概況
在建筑工程中的懸挑結構一直是一個重要的施工環節，因此在工程時候中我們要對其進行一定的分析和處理，以免在工程施工的時候出現問題。現有某辦公樓，在進行建筑施工的時候，建筑立面主要采用的是清水混凝土施工材料對其進行工程施工，其中工程中建筑面積為五萬平方米左右，而且是由三個獨立的結構單元組成，因此我們就要采用懸挑框架結構對其進施工，從而使得這三個獨立的單元可以實現大跨度結構的轉換，保證工程可以順利的實施。
二、結構方案的確定
由此可見，該工程采用的是懸挑結構設計，來對施工工程的大跨度結構轉換的問題進行很好的解決，因此在進行設計的時候將底層設置成為一個穩定性極強的底盤，然后工程的建筑體積再由下往上逐漸的增大，而且為了保障建筑結構的抗震性，我們在進行工程施工的時候，各方面的豎向施工結構，都要具有一定的連續性，使得建筑結構的強度時刻保持在一種均勻的狀態下，否則在長期的使用中，建筑結構會影響受力不均勻，而發生懸挑結構彎曲的現象，這不但影響了人們的正常辦公，還對建筑結構的使用壽命有著嚴重的影響。但是在這么復雜的建筑平面中進行懸挑框架結構設計，也給施工工程帶來了較大的難度。
因此，我們為了保證工程的結構質量，在進行工程施工的時候，采用的是大型懸挑結構設計，并且在工程施工前，對施工工程的進行情況進行分析設計，從而在眾多的建筑施工方案中找到一種合適的施工方案。
三、構件設計
1、長懸挑構件的設計
在設計中，一般如果要采用大懸挑結構方案時，懸挑梁處采用預應力混凝土結構，但是在設計中由于把屋面當作建筑的第五立面來處理，亦采用清水混凝土屋面，使得在長懸挑構件中設置預應力的想法不能被采用。在計算過程中，先采用了斜柱加懸挑梁的形式進行試算，結果顯示梁超限嚴重。
懸挑框架的受力相當復雜，懸挑框架結構是附屬在主體結構上的結構，由于單側懸挑框架的出現導致結構剛心和重心的偏離，尤其是隨著懸挑長度的增加其偏心也會增大。相對常遇的規則結構而言，懸挑結構需要考慮這種偏心產生的彎矩作用，尤其是在豎向地震作用下，通過懸挑框架柱傳力，整個懸挑框架結構共同作用，然后再將力傳到主體結構上去。經計算分析，懸挑框架產生的傾覆彎矩對主體結構的影響：①它將會使主體結構與懸挑框架結構相鄰的近端柱豎向壓力增大，遠端柱的壓力減小，從本工程計算結果得出遠端的個別頂層柱出現了受拉的情況，由于混凝土的受拉性能較差，對此類柱我們采用了芯柱及按拉彎構件驗算；②而近端柱在懸挑框架的傾覆彎矩作用下其壓應力增大了控制近端柱的軸壓比超限，若采用增大柱截面可有效的降低軸壓比，但考慮到空間的視覺感觀，沒有采用此做法，而是同樣采取了芯柱的做法，同時還提高了柱子的體積配筋率；③而在頂層中部的柱子在這種偏心的彎矩作用下仍為壓彎構件，沒有出現受拉的情況，對于此類柱就相當于“卸荷”，本工程對這類柱子沒有做特殊處理。
2、局部轉換析架的設計
析架在本工程中屬于重要構件，為了充分考慮各種不利因素的影響在計算中考慮雙向地震的作用及偶然偏心的影響，作為大跨度構件同時還要考慮豎向地震的作用。當采用SATWE軟件計算分析析架時，選用各工況下的最不利內力組合，根據結果分析，上弦和下弦的軸力均為零，顯然是不正確的。主要是因為SATWE在計算模型時是以梁單元考慮的，而梁單元對水平桿件的軸力是忽略的；腹桿的軸力不為零是由于腹桿在計算模型中作為斜撐和柱子一樣，同不為零。
在設計中采用了型鋼混凝土構件，也就是說轉換析架的上弦，腹桿和下弦都采用型鋼混凝土。主要原因是：轉換析架的下弦承受很大的拉力，如果采用混凝土構件，下弦的抗拉性能及下弦處的節點就不能得到保證，所以采用型鋼混凝土以改善混凝土的抗拉性。上弦雖然說主要是受壓，但是腹桿有拉桿也會作用到上弦節點處，所以上弦也采用型鋼混凝土；同理腹桿有拉桿有壓桿用，故也采用了型鋼混凝土。為便于型鋼混凝土析架與支撐轉換析架的混凝土柱連接，亦采用了型鋼混凝土。
型鋼混凝土的特點混凝土是指在混凝土結構中主要配置型鋼，并配有一定橫向箍筋及縱向受力鋼筋的結構，是鋼與混凝土組合結構的一種主要形式。型鋼混凝土結構具有良好的耐火性和耐久性、節約鋼材、受力性能好，還具有承載力高、施工周期短和抗震性能好等優點，由于豎向構件的不連續，結構抗扭性能較差，為此在剪力墻底部的加強區和非加強區均加強了構造措施，加強區的水平、豎向的配筋率均不小于0.6%，非加強區為0.4%。析架上下弦所在的樓層樓板也做了局部的加強。現澆混凝土板厚為180，并且在此范圍內的板鋼筋雙層雙向設置，最小配筋率為0.4%，，以抵抗板內可能出現的拉應力。
四、加強措施
在進行工程施工中，采用懸挑框架結構設計，有效的解決了工程項目中大跨度轉換設置的問題，進一步加強工程項目的結構，但是其中還是存在許多不足，從而影響建筑結構的穩定性和抗震性，因此面對這些不足的因素，我們主要采用的是措施有：
1、由于在進行懸挑結構設計的社會對工程的主體有著不良的影響，降低了建筑結構的抗震性。因此我們在進行懸挑梁設計的時候，在挑梁的端部設置鋼筋混凝土柱，使其起到一定的加固作用，從而提高進行的抗震性。
2、在對建筑工程進行局部轉換的時候，采用局部轉變析架也可以有效的增強建筑結構的穩定性；
3、在進行施工前，一定要根據實際情況對工程項目的各個單元進行詳細的計算分析，從而保證在進行建筑施工的時候，不會出現問題，使得工程項目可以順利完成。
五、結語
綜上所述，本文僅對懸挑結構的整體性能做了初步的分析，尚存在許多方面的問題有待進一步的探討，在以后類似的工程中關于懸挑部分對結構的靜力特性、動力特性、地震響應和風振響應的影響還有待更深層次的研究。
參考文獻 ：
