探究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

丁立超

寧波環(huán)合地產(chǎn)有限公司 浙江寧波 315010

摘要：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑工程中最重要的內(nèi)容，它關(guān)系到整個(gè)工程施工水平的優(yōu)劣，還關(guān)乎到人們的生命安全和社會(huì)的正常發(fā)展。本文結(jié)合我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)發(fā)展現(xiàn)狀，提出了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)措施，以促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)的安全性能與耐久度達(dá)到我國(guó)發(fā)展的需求。

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

近些年來(lái)，由于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不當(dāng)引發(fā)的安全事故時(shí)有發(fā)生，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重影響，也造成了建筑材料的嚴(yán)重浪費(fèi)，為我國(guó)人身安全帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失所以建筑設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，必須要充分考慮各項(xiàng)影響建筑物安全性的因素，借助新的技術(shù)提高建筑物的設(shè)計(jì)水平，滿足建筑結(jié)構(gòu)的安全性要求。

1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

為了避免在后期的項(xiàng)目施工的設(shè)計(jì)階段發(fā)生變動(dòng)，必須嚴(yán)格限制高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，科學(xué)選用結(jié)構(gòu)體系。

建設(shè)單位要嚴(yán)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(jì)方案，優(yōu)化高層建筑的上段部分結(jié)構(gòu)以及負(fù)載的分布，同時(shí)更要注意周圍建筑物的特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行實(shí)地的考察與分析，做出全面綜合的方案。在使用計(jì)算簡(jiǎn)圖時(shí)必須注重科學(xué)設(shè)計(jì)的選擇和使用，要做到真實(shí)、精確、客觀，控制計(jì)算簡(jiǎn)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(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)主要以剪力墻結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)為主，對(duì)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 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)

抗震概念設(shè)計(jì)在高層建筑抗震設(shè)計(jì)中很重要，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)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(jì)算出結(jié)構(gòu)的抗震能力，準(zhǔn)確的得到結(jié)構(gòu)在地震作用下的真實(shí)反映更是難上加難。因此對(duì)于結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，細(xì)致的計(jì)算分析和抗震概念設(shè)計(jì)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(gè)獨(dú)立的抗震單元，使各個(gè)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(shí)，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(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，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(shí)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(shí)現(xiàn)延性結(jié)構(gòu)必須通過(guò)良好的延性設(shè)計(jì)?？拐鸶邔咏ㄖ难有酝ㄟ^(guò)合理選用結(jié)構(gòu)體系、合理布置結(jié)構(gòu)、對(duì)構(gòu)件及其節(jié)點(diǎn)采取各種構(gòu)造措施等才能實(shí)現(xiàn)，施工質(zhì)量的良莠對(duì)結(jié)構(gòu)的延性也有很大的影響。延性設(shè)計(jì)不是通過(guò)計(jì)算實(shí)現(xiàn)的，所以，保證結(jié)構(gòu)的延性要通過(guò)抗震機(jī)構(gòu)的抗震等級(jí)要求及加強(qiáng)構(gòu)造措施等方法實(shí)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(jì)出延性框架和延性剪力墻?！皬?qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”、“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”是框架結(jié)構(gòu)應(yīng)遵循的設(shè)計(jì)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(jì)的重要內(nèi)容?？蚣堋袅Y(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)延性設(shè)計(jì)應(yīng)符合“強(qiáng)墻弱梁，強(qiáng)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(qiáng)重點(diǎn)部位。

3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 合理使用高強(qiáng)鋼筋

在對(duì)超高層建筑進(jìn)行施工的過(guò)程中，對(duì)建筑使用的鋼筋量是影響整個(gè)建筑造價(jià)的一個(gè)重要因素。所以為了降低用鋼量，降低造價(jià)，節(jié)約建筑成本，在對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要合理使用高強(qiáng)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(qiáng)鋼筋構(gòu)件的截面尺寸，通過(guò)減輕地基的承載量來(lái)降低基礎(chǔ)施工的難度，同時(shí)還可以縮減造價(jià)，減低施工單位的成本，從而達(dá)到更大的經(jīng)濟(jì)效益。而且，在對(duì)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?yàn)榻ㄖ钠茐某潭扰c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(guò)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(duì)于超高層建筑的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，為了避免造成施工過(guò)程中的麻煩，設(shè)計(jì)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(jì)到一點(diǎn)上，如果不能達(dá)到這個(gè)要求，將會(huì)造成施工隊(duì)伍的麻煩。而且最重要的便是扭轉(zhuǎn)問(wèn)題，設(shè)計(jì)師需要充分考慮水平荷載力所受的各種因素；其次，通過(guò)對(duì)平面以及立面的選擇，來(lái)解決超高層建筑設(shè)計(jì)的問(wèn)題。對(duì)于平面上的選擇，設(shè)計(jì)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(duì)于立面上的選擇，設(shè)計(jì)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(duì)于建筑的美觀性的優(yōu)化，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)足夠合理，與前兩點(diǎn)所說(shuō)的一樣，都符合條件，但是建筑卻無(wú)法滿足人們的審美觀，實(shí)用性也不高，這就需要設(shè)計(jì)師在重視結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的同時(shí)，還需要建筑更加美觀和實(shí)用。

3.3 加大對(duì)超高建筑的審查

在我國(guó)目前的施工水平與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平下，我國(guó)對(duì)高層建筑的高度有了全面規(guī)定，然而在實(shí)際過(guò)程中，有很多超高情況的發(fā)生。在我國(guó)并不提倡超高的行為，因?yàn)殡S著高度越來(lái)越高，建筑的整體抗震性也會(huì)受到影響，這樣當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，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(huì)受到很大的影響。因此，國(guó)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)的安全性

一是，加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)，提高設(shè)計(jì)素質(zhì)。土建工程的設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)自身對(duì)設(shè)計(jì)理論與方法的掌握程度，這對(duì)提高土建工程的設(shè)計(jì)水平至關(guān)重要。

二是，設(shè)計(jì)計(jì)算嚴(yán)密。設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮到每一方面的因素，核對(duì)好所有數(shù)據(jù)，使設(shè)計(jì)結(jié)果能夠滿足各種條件下安全要求，避免疏漏某一項(xiàng)目的安全設(shè)計(jì)。三是，詳細(xì)的設(shè)計(jì)圖紙。由于設(shè)計(jì)人員與實(shí)際施工人員之間有較大的技術(shù)差距，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)不怕麻煩、詳盡、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙?duì)一些細(xì)節(jié)加以說(shuō)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(cuò)誤理解圖紙等不必要事故的發(fā)生。四是，加強(qiáng)監(jiān)督管理。當(dāng)設(shè)計(jì)方案通過(guò)審核后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)時(shí)刻與施工方保持聯(lián)系，保證實(shí)際建設(shè)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能夠及時(shí)改正。對(duì)施工人員提出的建議或問(wèn)題能夠認(rèn)真對(duì)待。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中仍然存在著各種各樣的問(wèn)題，需要廣大的建筑工作者進(jìn)行研究和探索，并在實(shí)踐中不斷提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論水平和實(shí)踐水平。建筑設(shè)計(jì)形式應(yīng)不斷進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的改進(jìn)之后，使其能夠具有經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性的特點(diǎn)。相關(guān)人員在設(shè)計(jì)中，對(duì)建筑的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行詳細(xì)分析，重視其實(shí)施效果，始終堅(jiān)持技術(shù)與經(jīng)營(yíng)效益相結(jié)合的理論手段，做好合理的規(guī)劃，創(chuàng)造出最大的社會(huì)效益，為我國(guó)建筑行業(yè)的更好發(fā)展和建筑質(zhì)量的提高打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹士偉，隋晶.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)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(jì)分析[J].科技資訊.2008（31）.

[3]楊運(yùn)澤，田俊峰.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物的使用耐久壽命預(yù)測(cè)及耐久性設(shè)計(jì)[J].中國(guó)港灣建設(shè).2002（06）.

[4]支韶陽(yáng).一般高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題[J].糧食流通技術(shù).2011（5）.