摘要：鋼筋混凝土(英文：Reinforced Concrete或Ferroconcrete)，工程上常被簡稱為鋼筋砼(tong)。是指通過在混凝土中加入鋼筋鋼筋網(wǎng)、鋼板或纖維而構(gòu)成的一種組合材料與之共同工作來改善混凝土力學(xué)性質(zhì)的一種組合材料。為加勁混凝土最常見的一種形式。

　　關(guān)鍵詞：混凝土,工程設(shè)計,結(jié)構(gòu)技術(shù)

　　鋼筋混凝土的發(fā)明出現(xiàn)在近代，通常認(rèn)為法國園丁約瑟夫·莫尼爾(en:Joseph Monier(英文))于1849年發(fā)明鋼筋混凝土并于1867年取得包括鋼筋混凝土花盆以及緊隨其后應(yīng)用于公路護(hù)欄的鋼筋混凝土梁柱的專利。1872年，世界第一座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑在美國紐約落成，人類建筑史上一個嶄新的紀(jì)元從此開始，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在1900年之后在工程界方得到了大規(guī)模的使用。1928年，一種新型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土出現(xiàn)，并于二次世界大戰(zhàn)后亦被廣泛地應(yīng)用于工程實踐。鋼筋混凝土的發(fā)明以及19世紀(jì)中葉鋼材在建筑業(yè)中的應(yīng)用使高層建筑與大跨度橋梁的建造成為可能。

　　目前在中國，鋼筋混凝土為應(yīng)用最多的一種結(jié)構(gòu)形式，占總數(shù)的絕大多數(shù)，同時也是世界上使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)最多的地區(qū)。其主要原材料水泥產(chǎn)量已于2010年達(dá)到18.82億噸，占世界總產(chǎn)量70%左右。

　　一、概念設(shè)計

　　結(jié)構(gòu)概念設(shè)計是保證結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良抗震性能的一種方法。選擇對抗震有利的結(jié)構(gòu)方案和布置,采取減少扭轉(zhuǎn)和加強(qiáng)抗扭剛度的措施,設(shè)計延性結(jié)構(gòu)和延性結(jié)構(gòu)構(gòu)件,分析結(jié)構(gòu)薄弱部位,并采取相應(yīng)的措施,避免薄弱層過早破壞,防止局部破壞引起連鎖效應(yīng),避免設(shè)計靜定結(jié)構(gòu),采取二道防線措施等每個設(shè)計步驟中都貫穿了結(jié)構(gòu)概念設(shè)計內(nèi)容。強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的重要性,是要求建筑師和結(jié)構(gòu)師在建筑設(shè)計中應(yīng)特別重視規(guī)范、規(guī)程中有關(guān)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的各條規(guī)定,設(shè)計中不能陷入只憑計算的誤區(qū)。以下一些問題值得探討:

　　1.在結(jié)構(gòu)體系上,應(yīng)重視結(jié)構(gòu)的選型和平、立面布置的規(guī)則性,擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)性能好且經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)應(yīng)具有明確的計算簡圖和合理的傳遞地震力途徑,結(jié)構(gòu)在兩個主軸方向的動力特性宜相近。

　　2.一般工程都僅進(jìn)行小震下的彈性設(shè)計,而用概念設(shè)計和構(gòu)造措施保證“中震可修,大震不倒”,但沒有驗算和證實,那么建筑物是否真能做到“中震可修,大震不倒”,無人知曉。對抗震設(shè)防烈度較高地區(qū)的特別重要建筑和超限建筑,審查專家往往會提出更具體的設(shè)計指標(biāo):(1)中震或大震不屈服設(shè)計;(2)中震或大震彈性設(shè)計;要求設(shè)計單位確保實現(xiàn)“三水準(zhǔn)”的設(shè)計目標(biāo)。

　　3.建筑物是應(yīng)當(dāng)有個性的,不應(yīng)當(dāng)千面一物?；谛阅艿目拐鹪O(shè)計理念的特點是,使抗震設(shè)計從宏觀定性的目標(biāo)向具體量化的多重目標(biāo)過渡,允許按照業(yè)主的要求選擇不同層次的抗震性能目標(biāo)作為設(shè)計者的設(shè)計依據(jù)。例如業(yè)主可以提出更高的抗震設(shè)防要求,按中(大)震不屈服設(shè)計或中(大)震彈性設(shè)計,保證重要的建筑物在大地震作用下不影響正常使用功能,而不僅僅是不壞不倒。

　　4.水平地震作用是雙向的,結(jié)構(gòu)布置應(yīng)使結(jié)構(gòu)能抵抗任意方向的地震作用,應(yīng)使結(jié)構(gòu)沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力;結(jié)構(gòu)剛度選擇時,雖可考慮場地特征,選擇結(jié)構(gòu)剛度以減少地震作用效應(yīng),但是也要注意控制結(jié)構(gòu)變形的增大,過大的變形將會因P-Δ效應(yīng)過大而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞;結(jié)構(gòu)除需要滿足水平方向剛度和抗震能力外,還應(yīng)具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉(zhuǎn)震動的能力。

　　5.在一個獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元內(nèi),應(yīng)避免應(yīng)力集中的凹角和狹長的縮頸部位;避免在凹角和端部設(shè)置樓、電梯間;減少地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。豎向體型盡量避免外挑,內(nèi)收也不宜過多、過急,結(jié)構(gòu)剛度、承載力沿房屋高度方向不宜均勻、連續(xù)分布、避免造成結(jié)構(gòu)的軟弱或薄弱的部位。應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載力。根據(jù)具體情況,結(jié)構(gòu)單元之間應(yīng)遵守牢固連接或有效分離的方法。高層建筑的結(jié)構(gòu)單元應(yīng)采取加強(qiáng)連接的方法。

　　二、結(jié)構(gòu)選型問題

　　對于高層結(jié)構(gòu)而言,在工程設(shè)計的結(jié)構(gòu)選型階段,結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該注意以下幾點:

　　1、結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題

　　新舊規(guī)范在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動,新規(guī)范在這方面增添了相當(dāng)多的限制條件,例如:平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等,而且,新規(guī)范采用強(qiáng)制性條文明確規(guī)定“建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計方案。”因此,結(jié)構(gòu)工程師在遵循新規(guī)范的這些限制條件上必須嚴(yán)格注意,以避免后期施工圖設(shè)計階段工作的被動。

　　2、結(jié)構(gòu)的超高問題

　　在抗震規(guī)范與高規(guī)中,對結(jié)構(gòu)的總高度都有嚴(yán)格的限制,尤其是新規(guī)范中針對以前的超高問題,除了將原來的限制高度設(shè)定為A 級高度的建筑外,增加了 B 級高度的建筑,因此,必須對結(jié)構(gòu)的該項控制因素嚴(yán)格注意,一旦結(jié)構(gòu)為B級高度建筑甚或超過了B級高度,其設(shè)計方法和處理措施將有較大的變化。在實際工程設(shè)計中,出現(xiàn)過由于結(jié)構(gòu)類型的變更而忽略該問題,導(dǎo)致施工圖審查時未予通過,必須重新進(jìn)行設(shè)計或需要開專家會議進(jìn)行論證等工作的情況,對工程工期、造價等整體規(guī)劃的影響相當(dāng)巨大。