淺析高層建筑中鋼筋混凝土的結構優化設計

摘 要：本文對鋼筋混凝土建筑結構設計的相關內容進行了討論，并對其中存在的問題進行了深入的研究，全面介紹了鋼筋混凝土在建筑結構中的現狀，以及在進行鋼筋混凝土建筑結構設計時需要注意的問題。

關鍵詞：鋼筋混凝土；建筑結構；應用

中圖分類號：TU208.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）3-0147-01

鋼筋混凝土技術在世界范圍類發展的總歷程已經超過100年，雖然在時代發展與科技進步的過程中不斷有新型技術出現，但是時至今日這種技術的應用范圍依然非常廣。在其經歷的100年中，鋼筋混凝土的制作工藝以及其自身具有的強度與韌度隨著時代的發展也有一定程度的提升。由于此種技術的成本較低且我國結構建筑需求較高，所以我國使用這種技術極多。

1 鋼筋混凝土建筑結構概述

鋼筋混凝土建筑結構，就是用鋼筋增強過的強度的混凝土制作出的一種建筑結構。此種建筑結構中使用鋼筋混凝土充當房屋的承重部分，并且這種結構在建筑過程中需要大量使用模板，并且與其他結構，例如鋼結構等相比有施工現場建設時間短、成本需求量較小、各項性能均較優秀等特點。此種結構利用了鋼筋的韌性以及混凝土的強度，

建筑結構設計是建立在精密的計算基礎之上的，在設計過程中需要以鋼筋水泥結構的受力性能為基準，設計出符合規范同時能滿足使用者日常需求的建筑結構。在進行建筑結構設計的過程中想要對建筑結構的內力進行準確的計算，計算的方式目前通常會選用有限元分析法與計算機技術相結合。在進行建筑結構設計工作時，需要遵循三條原則，首先需要滿足建筑的適用性。絕大部分建筑建成后其使用主體是人，所以在進行建筑結構設計時應當以人的具體需求為出發點，滿足大多數人的要求，使建筑能在市場上有較好的競爭力。第二，需要保證建筑的安全性。建筑是人們的棲身之所，想要保障人民群眾的生命財產安全就需要保證建筑結構的絕對安全。第三，建筑建設的經濟性。也就是建筑建設的成本需要在一定范圍內，目前市場經濟條件下，建筑行業發展十分迅速，以較低的成本建設完成一個建筑工程，能讓建筑企業獲得較高的利潤。

2 如何優化鋼筋混凝土建筑結構設計

優化鋼筋混凝土建筑結構設計對于提升建筑施工質量以及提升建筑的質量能起到十分重要的作用。首先，在進行建筑地基與各種基礎設施設計的過程中應當嚴格遵守國家出臺的《地基基礎設計規范》。在此過程中需要注意的是，因為我國地域遼闊，各地區地質條件不盡相同，同時各地自然環境與各種自然災害的發生頻率不盡相同，所以應當在《規范》的基礎上遵從本地地基設計具體要求，滿足本地的具體需求。第二，在進行建筑施工過程中注意構造結構的固定。比如說當某建筑的框架結構跨度較大時，在進行樓梯間框架結構的設計過程中就應當盡量防止樓梯間的支柱由于其與平臺梁的連接而成為短柱，不能正確的發揮作用。解決的辦法是將柱箍加密，保證其性能。第三，在進行傳力路線設計的過程中需要盡量將線路簡化，保證傳力的直接性以及正確性。在進行傳力結構設計的過程中其結構越簡潔，越能達成節約建筑材料的目的，對于控制工程的建設成本能起到較大的作用。第四，合理運用加固方式完成對建筑結構的加固，目前被廣泛應用的有兩種：①碳纖維加固法。即利用碳纖維實現建筑結構加固的目的。具體做法就是利用高強度的碳纖維織物或者預制板等物品將原有受力結構進行一定的改良，最終達成優化受力結構的目的。但是在使用碳纖維加固法時需要注意，此物品的防火性能較差，不能應用于防火要求高的建筑中。②預應力加固法。利用某種方式達成壓力的轉移與卸載的目的，最終實現建筑受力結構加固的目的。當其他方式進行建筑結構加固后不能達到較好的效果，應力應變性不能滿足即時性要求時可以用此種方式。第三，在進行復雜高層建筑帶轉換層結構的設計時需要注意：①在轉換層結構體系周邊應當由足夠的筒體或者落地剪力墻，且這些筒體以及剪力墻需要為連續狀態。②高層建筑的抗震性與其轉換層高度有較大的關聯，在設計過程中應當對轉換層高度予以限制，防止影響建筑的安全性。③高層建筑的抗震性與轉換層上層的側向剛度有一定的關系，并且需要注意控制的因素需要包括轉換層上部與下部的等效剛度比。第四，進行復雜高層建筑連體結構設計時需要注意：①由于連體結構在遭受外力后會產生比其他結構方式更大的振動，且若連體結構設置的為不對稱型，振動的幅度更大，在設計時應當注意此方面的問題。②連體結構的連接體設置要慎重，其受力關系較為復雜，起到的作用也很大。③連接體結構通常的設置方式有幾類，剛性連接、鉸接、滑動連接等等，在設計過程中應當注意具體分析、具體處理。

3 應用鋼筋混凝土建筑結構時需要注意的問題

3.1 鋼筋混凝土建筑結構中混凝土坍落問題

由實踐經驗可知，采用鋼筋混凝土結構的建筑出現較多的質量問題為由于混凝土和易性方面出現的問題而導致的混凝土坍落。出現此種問題的原因可能有很多，通常是由于在攪拌混凝土時沒有正確把握水泥、水或者骨料等的使用量，造成配比不合格這個問題。一般情況下，混凝土的坍落度通常需要處于50～60 mm以下之內，而高層建筑使用的泵送混凝土則需要將坍落度控制在100～140 mm以下，正常情況下這一數值應該為120 mm。還需要注意混凝土鋪設完成之后進行振搗的持續時間，若此段時間過長，則同樣會讓混凝土中的含水量大幅度下降，不利于其凝固成型。在進行鋼筋混凝土建筑結構建設時需要注意，鋼筋混凝土在澆筑工作完成后還需要對其進行正確、規范的養護才能保證其質量的可靠性，具體的養護辦法要根據混凝土的配比情況。一旦養護工作進行的不規范、不科學，就會讓混凝土表面出現不同程度的裂縫，影響其質量。

3.2 鋼筋混凝土建筑結構中結構裂縫問題

由實踐經驗可知，在混凝土結構的建筑中時常會發生裂縫，經過研究發現，產生裂縫的原因大體上可以分為兩類，首先是外力因素，就是在混凝土澆筑完成后建筑所在地區的外部環境條件，例如空氣濕度、溫度等。當這些因素不合適時都會引起混凝土建筑結構的開裂。然后就是鋼筋混凝土的內部結構問題，例如施工人員在進行鋼筋的設置時動作或者鋼筋擺放位置不規范，讓鋼筋本身的受力結構分布不合理，當進行水泥的澆筑后鋼筋受力產生了形變，導致鋼筋混凝土中裂縫的形成。在施工中要盡量避免裂縫的產生，第一，要保證混凝土攪拌之前水灰比的正確，避免產生水過量或者水泥過量的情況，引起鋼筋水泥結構在澆筑之后產生裂縫。第二，在進行碎石的配比時需要注意盡量使其溫度有一定幅度的下降，防止當其摻入混凝土中后溫度下降幅度過大引起其開裂。最后，保證混凝土整體溫度的適度，可以利用水實現對其的降溫。

4 結 語

目前我國正處于發展中國家行列，也就是說目前我國的各方面的建設工作正處于起步階段，鋼筋混凝土建筑結構在我國依然有較大的應用空間。在進行鋼筋混凝土結構設計時，設計人員需要考慮的因素有許多，并且一旦產生任意方面的遺漏都會造成嚴重后果，所以在進行施工設計以及現場施工過程中需要嚴格控制每一個步驟的進行，防止建成后建筑質量存在任何問題。

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