文/趙瑞華 煙臺市工業(yè)設(shè)計研究院有限公司 山東煙臺 264003
鋼筋混凝土的設(shè)計是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中一項非常重要的工作,鋼筋混凝土設(shè)計質(zhì)量不僅關(guān)系到建筑質(zhì)量和使用壽命,還與施工人員的安全息息相關(guān),因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中要嚴格按照標準設(shè)計要求進行設(shè)計,提高對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的高度重視,同時及時根據(jù)施工地點以及實際施工要求來設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)。為了保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的順利進行,需要嚴把質(zhì)量關(guān),正確把握鋼筋混凝土設(shè)計的關(guān)鍵點,明確設(shè)計要求,有效提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量。
現(xiàn)如今的建筑行業(yè)已經(jīng)得到了快速發(fā)展,在信息技術(shù)的大力支持下,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中每個細節(jié)都在積極探索新方法,力求更好,更快的完成建筑施工。鋼筋混凝土設(shè)計是一項具有一定專業(yè)性和系統(tǒng)性的工作,是工程建筑施工的重要環(huán)節(jié),混凝土設(shè)計質(zhì)量在整個行業(yè)發(fā)展中起到了日益重要的作用。所以在鋼筋混凝土設(shè)計過程中必須要嚴格按照鋼筋混凝土的要求進行操作。在設(shè)計過程中需要正確把握鋼筋混凝土的這兩個性質(zhì):第一是穩(wěn)定性。鋼筋混凝土需要各種建筑材料來進行調(diào)配,在施工過程中由于工作量大,施工隊伍人員多,因此不同施工人員的技術(shù)水平也存在一定差異,為了保證鋼筋混凝土設(shè)計的有效性,在建筑材料調(diào)配過程中一定要注意施工材料的合理選擇和使用,要求材料性能的穩(wěn)定性。第二是抗災(zāi)性,近年來自然災(zāi)害頻發(fā),人們對大自然進行無節(jié)制的開發(fā),比如地下商場,地下車庫,地鐵等基礎(chǔ)設(shè)施逐年增多,這些地下建筑嚴重破壞了地層表面的堅固性,在自然環(huán)境惡劣的情況下,地震,洪水等自然災(zāi)害頻發(fā)。要求建筑結(jié)構(gòu)必須要有較強的抗震性,建筑物一定要達到標準的抗洪災(zāi)和抗震級別,只有這樣確保使用者的財產(chǎn)安全與生命安全。
建筑結(jié)構(gòu)平面布置方面堅持簡單、對稱性原則,以此實現(xiàn)對水平和豎向荷載作用的有效抵抗,保證有良好的整體性。建筑形狀不規(guī)則會直接影響建筑的整體性和抗震性,需要盡量避免這一情況的出現(xiàn),尤其注意避免選擇嚴重不規(guī)則平面結(jié)構(gòu)布置設(shè)計方案。注意平面長寬比的控制,如果建筑過于狹長,其短向剛度不是很高,同時兩端結(jié)構(gòu)連接性差,容易有振動不同步情況出現(xiàn),震害嚴重;如果平面凹凸過大或者存在角度重疊以及風(fēng)車形等不規(guī)則平面,容易因為外伸肢過長等與主體相對振動,所產(chǎn)生的相對振動會導(dǎo)致相關(guān)部位受到損害。平面樓板連續(xù)性無法得到保證,局部有較大的開動或者樓層錯層時,都會對建筑整體性產(chǎn)生影響,容易有薄弱部位出現(xiàn)。不管在計算分析方面還是在構(gòu)造處理方面都必須進行充分的分析考慮。另外,扭轉(zhuǎn)對建筑結(jié)構(gòu)同樣危害非常大,扭轉(zhuǎn)情況的出現(xiàn)會使結(jié)構(gòu)位移明顯增大,進而導(dǎo)致出現(xiàn)應(yīng)力不均勻以及結(jié)構(gòu)變形等情況,最終導(dǎo)致不同結(jié)構(gòu)部位被擊破。因此,在結(jié)構(gòu)布置方面需要對平面剛度均勻有充分全面分析考慮,盡量保持質(zhì)心與剛心相互靠近,使振動扭轉(zhuǎn)力矩以及振動扭轉(zhuǎn)等得到有效減少。另外,還需要注意在建筑平面靠近角部以及外部區(qū)域適當布置抗側(cè)構(gòu)件。如果建筑在質(zhì)量分布方面缺乏均勻性或者平面不是十分規(guī)整,還需要對抗側(cè)構(gòu)件布置適當調(diào)整,通過這種方式,在減少結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的同時使結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)能力得到提高。
高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)在豎向和立面方面需要盡量保持均勻、規(guī)則,自上而下,建筑的剛度和承載力會逐漸減少,需要注意避免各類豎向不規(guī)則布置。如果建筑豎向體型不規(guī)則,存在過大外挑和內(nèi)收等情況,將非常容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度、承載力等發(fā)生突變,產(chǎn)生薄弱層,當有地震情況出現(xiàn)時,會因為變形以及應(yīng)力的增大產(chǎn)生破壞。在設(shè)計規(guī)范中,因為豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)等,對承載力有具體的限制和規(guī)定。有研究表明,隨著內(nèi)受部位高度的增加,收進后平面尺寸會明顯減少,結(jié)構(gòu)高振型反應(yīng)也將更加明顯。隨著上部外挑增大,結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)等顯著增大。需要注意的是,高層鋼筋混凝土建筑頂層位置往往會存在較多的收進,隨著剛度的減少,會產(chǎn)生振動鞭梢效應(yīng)。另外,有頂層會因為取消墻柱等變?yōu)榭諘绶块g,在這種情況下,建筑側(cè)向剛度以及承載力會明顯下降。因此,在頂層變化方面需要展開詳細的分析計算,做好構(gòu)造加強措施的選擇。
不同建筑物在體型方面有明顯區(qū)別,建筑結(jié)構(gòu)往往會存在較多的可選方案,即使相對較為合理的結(jié)構(gòu)方案,在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計中還需要進一步分析計算,對其優(yōu)化完善。通過計算分析所獲取各項指標參數(shù)需要滿足相關(guān)規(guī)范,將其控制在合理范圍。如果周期和位移相對較小,則表明結(jié)構(gòu)偏剛,存在較大的地震反應(yīng),同時工程項目建設(shè)成本也會有明顯增加。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中,需要盡量保證結(jié)構(gòu)自震周期與場地卓越周期之間出現(xiàn)較大偏差。與軟土場地結(jié)構(gòu)相比,硬土場地結(jié)構(gòu)偏柔,必須要做好各項扭轉(zhuǎn)指標的控制。另外,可以通過減少質(zhì)心以及剛心偏離等方式實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的有效控制,實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)抗扭剛度的調(diào)整,提高整體抗扭轉(zhuǎn)水平,確保高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)性和合理性,滿足人們在建筑方面需要。建筑結(jié)構(gòu)還需要有較好的延性,根據(jù)強剪弱彎等原則,對薄弱結(jié)構(gòu)和構(gòu)件適當加強,注意柱軸壓比的控制,同時還需要通過加強構(gòu)造設(shè)計等方式使結(jié)構(gòu)延性得到保證。
高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有著非常強的系統(tǒng)性和整體性,不管在結(jié)構(gòu)方案方面,還是在結(jié)構(gòu)計算以及施工圖紙等,都需要貫徹落實概念設(shè)計,實現(xiàn)對設(shè)計全過程的有效控制。同時結(jié)合設(shè)計規(guī)范展開詳細的分析計算,提高細部構(gòu)造設(shè)計有效性,將具體設(shè)計與宏觀指導(dǎo)相結(jié)合,做好建筑結(jié)構(gòu)強度、剛度以及延伸性的控制,針對薄弱結(jié)構(gòu)和構(gòu)件還需要展開科學(xué)合理分析,使結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性、經(jīng)濟性、合理性得到保證,取得理想的設(shè)計效果。