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、鋼板或纖維而構成的一種組合材料與之共同工作來改善混凝土力學性質的一種組合材料。為加勁混凝土最常見的一種形式。
關鍵詞：混凝土,工程設計,結構技術
鋼筋混凝土的發明出現在近代，通常認為法國園丁約瑟夫·莫尼爾(en:Joseph Monier(英文))于1849年發明鋼筋混凝土并于1867年取得包括鋼筋混凝土花盆以及緊隨其后應用于公路護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構的建筑在美國紐約落成，人類建筑史上一個嶄新的紀元從此開始，鋼筋混凝土結構在1900年之后在工程界方得到了大規模的使用。1928年，一種新型鋼筋混凝土結構形式預應力鋼筋混凝土出現，并于二次世界大戰后亦被廣泛地應用于工程實踐。鋼筋混凝土的發明以及19世紀中葉鋼材在建筑業中的應用使高層建筑與大跨度橋梁的建造成為可能。
目前在中國，鋼筋混凝土為應用最多的一種結構形式，占總數的絕大多數，同時也是世界上使用鋼筋混凝土結構最多的地區。其主要原材料水泥產量已于2010年達到18.82億噸，占世界總產量70%左右。
一、概念設計
結構概念設計是保證結構具有優良抗震性能的一種方法。選擇對抗震有利的結構方案和布置,采取減少扭轉和加強抗扭剛度的措施,設計延性結構和延性結構構件,分析結構薄弱部位,并采取相應的措施,避免薄弱層過早破壞,防止局部破壞引起連鎖效應,避免設計靜定結構,采取二道防線措施等每個設計步驟中都貫穿了結構概念設計內容。強調結構概念設計的重要性,是要求建筑師和結構師在建筑設計中應特別重視規范、規程中有關結構概念設計的各條規定,設計中不能陷入只憑計算的誤區。以下一些問題值得探討:
1.在結構體系上,應重視結構的選型和平、立面布置的規則性,擇優選用抗震和抗風性能好且經濟合理的結構體系。結構應具有明確的計算簡圖和合理的傳遞地震力途徑,結構在兩個主軸方向的動力特性宜相近。
2.一般工程都僅進行小震下的彈性設計,而用概念設計和構造措施保證“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。對抗震設防烈度較高地區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計指標:(1)中震或大震不屈服設計;(2)中震或大震彈性設計;要求設計單位確保實現“三水準”的設計目標。
3.建筑物是應當有個性的,不應當千面一物。基于性能的抗震設計理念的特點是,使抗震設計從宏觀定性的目標向具體量化的多重目標過渡,允許按照業主的要求選擇不同層次的抗震性能目標作為設計者的設計依據。例如業主可以提出更高的抗震設防要求,按中(大)震不屈服設計或中(大)震彈性設計,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,結構布置應使結構能抵抗任意方向的地震作用,應使結構沿平面上兩個主軸方向具有足夠的剛度和抗震能力;結構剛度選擇時,雖可考慮場地特征,選擇結構剛度以減少地震作用效應,但是也要注意控制結構變形的增大,過大的變形將會因P-Δ效應過大而導致結構破壞;結構除需要滿足水平方向剛度和抗震能力外,還應具有足夠的抗扭剛度和抵抗扭轉震動的能力。
5.在一個獨立的結構單元內,應避免應力集中的凹角和狹長的縮頸部位;避免在凹角和端部設置樓、電梯間;減少地震作用下的扭轉效應。豎向體型盡量避免外挑,內收也不宜過多、過急,結構剛度、承載力沿房屋高度方向不宜均勻、連續分布、避免造成結構的軟弱或薄弱的部位。應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載力。根據具體情況,結構單元之間應遵守牢固連接或有效分離的方法。高層建筑的結構單元應采取加強連接的方法。
二、結構選型問題
對于高層結構而言,在工程設計的結構選型階段,結構工程師應該注意以下幾點:
1、結構的規則性問題
新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動,新規范在這方面增添了相當多的限制條件,例如:平面規則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等,而且,新規范采用強制性條文明確規定“建筑不應采用嚴重不規則的設計方案。”因此,結構工程師在遵循新規范的這些限制條件上必須嚴格注意,以避免后期施工圖設計階段工作的被動。
2、結構的超高問題
在抗震規范與高規中,對結構的總高度都有嚴格的限制,尤其是新規范中針對以前的超高問題,除了將原來的限制高度設定為A 級高度的建筑外,增加了 B 級高度的建筑,因此,必須對結構的該項控制因素嚴格注意,一旦結構為B級高度建筑甚或超過了B級高度,其設計方法和處理措施將有較大的變化。在實際工程設計中,出現過由于結構類型的變更而忽略該問題,導致施工圖審查時未予通過,必須重新進行設計或需要開專家會議進行論證等工作的情況,對工程工期、造價等整體規劃的影響相當巨大。
