鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化措施探討

陳 峰

紹興市市政設(shè)計院有限公司 浙江紹興 312000

【摘 要】現(xiàn)在越來越多的建筑物使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因此鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計在建設(shè)設(shè)計階段就顯得很重要。本文結(jié)合多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀進行分析，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計作出優(yōu)化措施探討。

【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計；措施

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋承受拉力，混凝土承受壓力，堅固，耐久，防火性能好，節(jié)省鋼材，成本較低。近年來，隨著我國鋼材量的不斷提高，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)得到迅速發(fā)展。結(jié)構(gòu)設(shè)計者都要在遵循各種規(guī)范前提下，大膽錄活的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

1 論述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系設(shè)計

為了避免在后期的項目施工的設(shè)計階段發(fā)生變動，必須嚴格限制高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，科學(xué)選用結(jié)構(gòu)體系。建設(shè)單位要嚴格按照高層建筑物所在區(qū)域的地質(zhì)情況選擇科學(xué)結(jié)構(gòu)體系設(shè)計方案，優(yōu)化高層建筑的上段部分結(jié)構(gòu)以及負載的分布，同時更要注意周圍建筑物的特點，對其進行實地的考察與分析，做出全面綜合的方案。在使用計算簡圖時必須注重科學(xué)設(shè)計的選擇和使用，要做到真實、精確、客觀，控制計算簡圖在合理的范圍內(nèi)。

目前高層建筑多采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)體系主要有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)等。對于高層建筑來說主要以剪力墻結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)為主，對于多層建筑則多采用框架結(jié)構(gòu)?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)體系中以剪力墻作為主要抗側(cè)力構(gòu)件，承受絕大部分水平荷載；而框架部分則主要承受豎向荷載?？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)中框架和剪力墻兩者共同受力，合理分工。剪力墻布置應(yīng)均勻設(shè)置在建筑物的周邊、電梯間等部位。由于該結(jié)構(gòu)以框架結(jié)構(gòu)為主，剪力墻為輔助，這種結(jié)構(gòu)體系適用于25 層以下的建筑，最高不宜大于30 層。

2 論述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計

抗震概念設(shè)計在高層建筑抗震設(shè)計中很重要，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計復(fù)雜性，并且有許多不確定和不確知的因素，所以很難精確地計算出結(jié)構(gòu)的抗震能力，準確的得到結(jié)構(gòu)在地震作用下的真實反映更是難上加難。因此對于結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，細致的計算分析和抗震概念設(shè)計都是非常重要的。在地震作用下特別不規(guī)則結(jié)構(gòu)的薄弱部位容易造成震害的地方可以用防震縫將其劃分為若干個獨立的抗震單元，使各個結(jié)構(gòu)單元成為規(guī)則的結(jié)構(gòu)，抗震縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)類型不同時，按照需要較寬防震縫的結(jié)構(gòu)類型和較低房屋高度確定縫寬。

地震區(qū)建筑進行抗震設(shè)計時，除了應(yīng)保證結(jié)構(gòu)滿足承載力的要求外，還應(yīng)滿足延性要求和具有良好的耗能性能，要實現(xiàn)“中震可修，大震不倒”的原則，這是基本措施。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)要實現(xiàn)延性結(jié)構(gòu)必須通過良好的延性設(shè)計?？拐鸶邔咏ㄖ难有酝ㄟ^合理選用結(jié)構(gòu)體系、合理布置結(jié)構(gòu)、對構(gòu)件及其節(jié)點采取各種構(gòu)造措施等才能實現(xiàn)，施工質(zhì)量的良莠對結(jié)構(gòu)的延性也有很大的影響。延性設(shè)計不是通過計算實現(xiàn)的，所以，保證結(jié)構(gòu)的延性要通過抗震機構(gòu)的抗震等級要求及加強構(gòu)造措施等方法實現(xiàn)。必須保證梁、柱、墻構(gòu)件均具備足夠的延性，這樣鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)才能具有一定的延性，才能設(shè)計出延性框架和延性剪力墻?！皬娭趿骸?、“強剪弱彎”、“強節(jié)點弱構(gòu)件”是框架結(jié)構(gòu)應(yīng)遵循的設(shè)計原則，截面尺寸的合理選擇，柱軸壓比，剪跨比，箍筋選配的控制，以及核芯區(qū)的構(gòu)造措施都是框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的重要內(nèi)容?？蚣堋袅Y(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計為實現(xiàn)延性設(shè)計應(yīng)符合“強墻弱梁，強剪弱彎”原則，還應(yīng)該限制墻肢軸壓比和墻肢設(shè)置邊緣構(gòu)件提高剪力墻的抗震性能，并且加強重點部位。

3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案

3.1 合理使用高強鋼筋

在對超高層建筑進行施工的過程中，對建筑使用的鋼筋量是影響整個建筑造價的一個重要因素。所以為了降低用鋼量，降低造價，節(jié)約建筑成本，在對超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要合理使用高強鋼筋，在超高層建筑位于深厚軟弱地基之上的情況下，需要優(yōu)化高強鋼筋構(gòu)件的截面尺寸，通過減輕地基的承載量來降低基礎(chǔ)施工的難度，同時還可以縮減造價，減低施工單位的成本，從而達到更大的經(jīng)濟效益。而且，在對超高層建筑自重減少的情況下，可以減小超高層受地震破壞的程度，因為建筑的破壞程度與建筑的自重呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，自重越大，受損毀的可能性增大，破壞程度就越大，通過減少建筑的自重，也為建筑物的安全提供了保證。

3.2 平面剛度的優(yōu)化

對于超高層建筑的機構(gòu)設(shè)計，平面結(jié)構(gòu)、建筑各部分的剛度和承載力是需要著重考慮的因素，首先在設(shè)計結(jié)構(gòu)時，為了避免造成施工過程中的麻煩，設(shè)計師應(yīng)該盡力將結(jié)構(gòu)的剛度中心、質(zhì)量中心和幾何中心設(shè)計到一點上，如果不能達到這個要求，將會造成施工隊伍的麻煩。而且最重要的便是扭轉(zhuǎn)問題，設(shè)計師需要充分考慮水平荷載力所受的各種因素；其次，通過對平面以及立面的選擇，來解決超高層建筑設(shè)計的問題。對于平面上的選擇，設(shè)計師應(yīng)該盡量保證剛度中心和質(zhì)量中心重合，以有效縮小位移比；對于立面上的選擇，設(shè)計師應(yīng)該將豎向抗側(cè)力構(gòu)件保持上下連續(xù)貫通；最后，對于建筑的美觀性的優(yōu)化，在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，結(jié)構(gòu)足夠合理，與前兩點所說的一樣，都符合條件，但是建筑卻無法滿足人們的審美觀，實用性也不高，這就需要設(shè)計師在重視結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的同時，還需要建筑更加美觀和實用。

3.3 加大對超高建筑的審查

在我國目前的施工水平與經(jīng)濟發(fā)展水平下，我國對高層建筑的高度有了全面規(guī)定，然而在實際過程中，有很多超高情況的發(fā)生。在我國并不提倡超高的行為，因為隨著高度越來越高，建筑的整體抗震性也會受到影響，這樣當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，受到的危害較大。尤其是在建筑物高度不斷上升的情況下，建筑的安全會受到很大的影響。因此，國家相關(guān)部門必須加大在高層建筑上的審查力度，加大違反建筑標準行為的懲處力度，健全建筑高層規(guī)范與抗震規(guī)范，使高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到保障。

3.4 提高設(shè)計的安全性

一是，加強理論學(xué)習(xí)，提高設(shè)計素質(zhì)。土建工程的設(shè)計人員應(yīng)加強自身對設(shè)計理論與方法的掌握程度，這對提高土建工程的設(shè)計水平至關(guān)重要。二是，設(shè)計計算嚴密。設(shè)計人員應(yīng)考慮到每一方面的因素，核對好所有數(shù)據(jù)，使設(shè)計結(jié)果能夠滿足各種條件下安全要求，避免疏漏某一項目的安全設(shè)計。三是，詳細的設(shè)計圖紙。由于設(shè)計人員與實際施工人員之間有較大的技術(shù)差距，因此設(shè)計人員應(yīng)不怕麻煩、詳盡、嚴謹?shù)貙σ恍┘毠?jié)加以說明，保證不同層次的施工人員都能看懂，從而提高工程質(zhì)量避免錯誤理解圖紙等不必要事故的發(fā)生。四是，加強監(jiān)督管理。當(dāng)設(shè)計方案通過審核后，設(shè)計人員應(yīng)時刻與施工方保持聯(lián)系，保證實際建設(shè)中發(fā)現(xiàn)問題能夠及時改正。對施工人員提出的建議或問題能夠認真對待。

結(jié)語

鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)雖然相對簡單，但設(shè)計中仍有很多需要注意的問題，只有熟練地掌握規(guī)范，并具有良好的結(jié)構(gòu)概念，才能設(shè)計出既安全又經(jīng)濟適用的優(yōu)秀作品。

參考文獻：

[1]曹士偉，隋晶.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的常見問題分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2013（17）.

[2]何煒明.高層建筑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J].科技資訊.2008（31）.

[3]閆培雷；考慮隔墻影響的框架結(jié)構(gòu)非線性地震反應(yīng)分析及地震災(zāi)場模擬[D]；哈爾濱工程大學(xué)；2010年

[4]支韶陽.一般高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的幾個問題[J].糧食流通技術(shù).2011（5）.