結(jié)構(gòu)工程中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

彭佳 安徽南巽建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司

一、混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要性

目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展很快，居民生活環(huán)境逐步優(yōu)化。設(shè)計(jì)師需要不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，使建筑滿足人們安全性、耐久性、適用性、經(jīng)濟(jì)性和感官視覺的要求?；炷两Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是根據(jù)實(shí)際情況，在經(jīng)濟(jì)的前提下進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容是充分利用基本結(jié)構(gòu)、方案和圍護(hù)結(jié)構(gòu)，建立合理的模型。對(duì)結(jié)構(gòu)中的各種參數(shù)進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，確定最終的施工方案?；炷两Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于結(jié)構(gòu)工程來(lái)說具有重要意義，首先，它可以大大提高建筑物的經(jīng)濟(jì)性能。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化可以節(jié)約成本，節(jié)約混凝土等材料，提高抗震性能。它可以減少建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)外層不必要的修改，提高結(jié)構(gòu)的受力能力。其次，混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)也能夠大大降低工程的造價(jià)。

二、結(jié)構(gòu)工程中的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

（一）混凝土材料配合比不穩(wěn)定

混凝土并不是建筑材料的單一屬性，混凝土主要由水泥、骨料、砂等建筑材料經(jīng)攪拌、凝結(jié)而成，因此在施工過程中，各種混凝土材料的配比不同，會(huì)導(dǎo)致混凝土標(biāo)號(hào)的降低，在混凝土施工中，會(huì)使混凝土表面出現(xiàn)麻面、氣孔等情況，給混凝土結(jié)構(gòu)帶來(lái)嚴(yán)重的問題。如在混凝土拌和過程中發(fā)現(xiàn)砂石配合比過高，會(huì)導(dǎo)致混凝土拌和中骨料過多，造成混合料離析，使混凝土干燥甚至硬化，降低混凝土的密實(shí)度。

（二）混凝土襯砌易滲漏

目前，在我國(guó)結(jié)構(gòu)工程施工過程中，混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)存在著明顯的問題，即在使用混凝土襯砌時(shí)，由于設(shè)計(jì)不合理而發(fā)生滲漏，不利于航道工程的安全?？傊?，襯砌施工中滲漏的主要原因是混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，其主要原因有以下幾點(diǎn)：1）混凝土模板設(shè)計(jì)不合理；2）渠道施工中渠道位置選擇不當(dāng)，巖土工程上方的沉降會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生一定的壓力襯砌，導(dǎo)致混凝土開裂；3）混凝土施工原材料存在質(zhì)量問題；4）混凝土在運(yùn)輸、拌和過程中，養(yǎng)護(hù)管理未加強(qiáng)。

（三）水熱化、應(yīng)力過于集中，出現(xiàn)裂縫

混凝土結(jié)構(gòu)更容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫，這是由多種原因引起的，但最常見的兩個(gè)原因是溫度和應(yīng)力。混凝土澆筑作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)給予混凝土結(jié)構(gòu)足夠的養(yǎng)護(hù)時(shí)間。大體積混凝土的溫度需要在整個(gè)過程中保持水平?；炷两Y(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差盡量不要過大，造成裂縫。養(yǎng)護(hù)溫度平均控制在25℃左右。結(jié)構(gòu)應(yīng)力也容易導(dǎo)致裂縫。如果混凝土結(jié)構(gòu)某一部位的應(yīng)力超過結(jié)構(gòu)的承載極限，就可能導(dǎo)致裂縫。

（四）其他部件設(shè)計(jì)不合理

在當(dāng)前的結(jié)構(gòu)工程中，在處理地下管網(wǎng)時(shí)，通常采用“一孔多機(jī)”的布置方案。然而，在設(shè)置岔管時(shí)，對(duì)混凝土原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很高的要求。同時(shí)，對(duì)于混凝土岔管，目前還沒有比較完善和實(shí)用的設(shè)計(jì)規(guī)范?；谶@種情況，在混凝土岔管的設(shè)計(jì)中，施工人員很難了解其承載力，在地形和計(jì)算過程比較復(fù)雜的情況下，設(shè)計(jì)也不合理，這樣會(huì)嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的安全。

三、結(jié)構(gòu)工程中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

（一）混凝土材料的合理選擇

一般來(lái)說，為了保證選用優(yōu)質(zhì)混凝土，應(yīng)對(duì)實(shí)際選用的材料進(jìn)行檢測(cè)和試驗(yàn)。如果其參數(shù)滿足施工的基本要求和規(guī)范，就可以運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，以保證混凝土本身的結(jié)構(gòu)質(zhì)量。由于水泥易發(fā)生水化反應(yīng)，影響其質(zhì)量，造成這一問題的主要原因是水泥內(nèi)部隨時(shí)會(huì)有大量有害物質(zhì)存在。如果不及時(shí)處理，混凝土本身的強(qiáng)度就會(huì)下降，對(duì)工程建設(shè)產(chǎn)生巨大影響。在配料時(shí)，同樣需要進(jìn)行檢測(cè)和試驗(yàn)，以確定最佳配比。

（二）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平

首先，為了保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)內(nèi)容有足夠的準(zhǔn)確性和完整性。在結(jié)構(gòu)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)參照我國(guó)有關(guān)規(guī)定完成相關(guān)資料的收集。數(shù)據(jù)采集完成后，要進(jìn)行嚴(yán)格復(fù)核。如果數(shù)據(jù)有任何問題，將不予使用，以確保數(shù)據(jù)足夠準(zhǔn)確。其次，設(shè)計(jì)師還需要明確結(jié)構(gòu)的內(nèi)部層次標(biāo)準(zhǔn)。在確定等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的過程中，需要分別考慮實(shí)際的規(guī)模、效益和類別，以保證等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)本身具有足夠的科學(xué)價(jià)值。同時(shí)，要明確水利建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，一方面可以有效完成造價(jià)控制，另一方面可以提高工程整體質(zhì)量。再次，不斷優(yōu)化現(xiàn)有監(jiān)管體系，完善監(jiān)管體系。通過合理的監(jiān)理制度的運(yùn)用，可以完成對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全過程的監(jiān)督管理，同時(shí)要了解結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問題，從而保證設(shè)計(jì)工作具有足夠的科學(xué)性。不僅如此，完善監(jiān)理制度一方面可以保證工程建設(shè)本身的連續(xù)性，另一方面可以防止生產(chǎn)過程中的斷點(diǎn)問題。最后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意加強(qiáng)結(jié)構(gòu)工程的硬件。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，使用相關(guān)設(shè)備切實(shí)做好相關(guān)工作?；谶@種情況，要保證工程結(jié)構(gòu)本身的質(zhì)量，就要更加注重加強(qiáng)硬件建設(shè)，改進(jìn)不足，促進(jìn)結(jié)構(gòu)工程行業(yè)的快速發(fā)展。

（三）混凝土裂縫的控制

裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)施工方案設(shè)計(jì)中的一個(gè)常見問題，因此在設(shè)計(jì)工作中往往會(huì)注意這部分內(nèi)容，用科學(xué)的防治措施來(lái)控制裂縫的數(shù)量和位置。首先，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要科學(xué)控制混凝土的承載力，防止裂縫的產(chǎn)生。如果裂縫不可避免，那么就需要通過一定的方法來(lái)控制裂縫的范圍。一般來(lái)說，可以根據(jù)工程施工的基礎(chǔ)環(huán)境，科學(xué)地控制荷載性質(zhì)、水壓變化等因素。特別是在現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程施工過程中，彎拉構(gòu)件的一些裂縫很難得到控制，給控制工作的效果帶來(lái)了很大的困難。例如，對(duì)于水工建筑物中的一些非常規(guī)構(gòu)件，應(yīng)嚴(yán)格控制裂縫寬度。裂縫寬度可根據(jù)混凝土構(gòu)件的裂縫評(píng)定確定，裂縫開度可根據(jù)構(gòu)件截面受力變化指標(biāo)確定。同時(shí)需要注意的是，在實(shí)際應(yīng)用過程中，要對(duì)鋼筋和混凝土的極限承載力進(jìn)行測(cè)量，然后對(duì)裂縫的規(guī)模控制要更加專業(yè)化、科學(xué)化，切實(shí)確保裂縫不會(huì)影響工程主體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而保證工程的質(zhì)量水平。

四、結(jié)束語(yǔ)

在結(jié)構(gòu)工程中，混凝土材料的利用率越來(lái)越高，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。質(zhì)量?jī)?yōu)化已成為眾多多維特征的焦點(diǎn)。因此，在混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，我們要對(duì)其設(shè)計(jì)原則和標(biāo)準(zhǔn)有清醒的認(rèn)識(shí)，在混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域，專業(yè)的設(shè)計(jì)人員要不斷積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，通過合理的方法提高施工質(zhì)量，找出施工過程中的不足。同時(shí)也通過自己豐富的工作經(jīng)驗(yàn)，使整個(gè)過程做得更好。