淺談建筑結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計

曾 璐

沈陽建筑大學建筑設(shè)計研究院

淺談建筑結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計

曾 璐

沈陽建筑大學建筑設(shè)計研究院

混凝土具有成型容易，輸送能力大等優(yōu)點，是現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)工程的基本材料。并且建筑結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計不僅關(guān)系著建筑工程質(zhì)量，還關(guān)系著人們的日常生活。基于此，本文簡述了建筑結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計的要求，對建筑結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計的設(shè)計要點以及建筑結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計的注意事項進行了探討分析。

建筑結(jié)構(gòu)；混凝土設(shè)計；要求；要點；注意事項

一、建筑結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計的要求

1、建筑結(jié)構(gòu)剛度的適宜性。隨著建筑的高度的不斷增長、側(cè)向位移較大的建筑越來越多。因此，在建筑設(shè)計中，不但結(jié)構(gòu)強度的要求非常重要，也不能忽視結(jié)構(gòu)的適用性，確保了結(jié)構(gòu)的合理振動頻率、控制水平層位移。

2、應(yīng)具有良好的延性。為了使結(jié)構(gòu)在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免建筑在大震下倒塌，必須在滿足必要強度的前提下，通過優(yōu)良的概念設(shè)計和合理的構(gòu)造措施，來提高整個結(jié)構(gòu)的變形能力，來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)綜合考慮這些因素，合理設(shè)計，使結(jié)構(gòu)具有足夠的強度、適宜的剛度、良好的延性。

3、需要把握側(cè)向力。側(cè)向力已成為結(jié)構(gòu)形變及內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的主要影響因素，無論是民用建筑還是在建筑，所有在自重、雪活荷載和負荷、負荷力，再加上風、地震和力水平影響都會作用在結(jié)構(gòu)上，水平荷載內(nèi)力和位移逐漸增加，因此水平荷載和地震力是其主要的控制因素。

二、建筑結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計的原則

1、把握好其側(cè)向力。在底層建筑中，可能垂直荷載是建筑設(shè)計的考慮中心，但在高層建筑中，不光要考慮垂直荷載，風力等水平荷載的影響也逐漸加強，所以在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)充分考慮側(cè)向力的影響。

2、要以強柱弱梁的理念作為指導。建筑物在受到外部作用遭到破壞時若是柱失去承載力，那么將導致整個建筑物的坍塌，若是只有梁遭到破壞，那么損失的只是局部。所以在進行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時要遵循強柱弱梁理論。

3、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)保證有合適的剛度。為保證建筑物在水平力作用下結(jié)構(gòu)的層位移在可控范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)的自振頻率符合要求，在設(shè)計時應(yīng)保證混凝土結(jié)構(gòu)有合適的剛度。

4、整體性。在進行建筑結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計時，要保證建筑物為一個整體，各部分之間互相依存，保證建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的正常運作，不至于在遇到自然災(zāi)害影響時無法承受外力的影響。

三、建筑結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計的注意事項

1、混凝土設(shè)計中結(jié)構(gòu)體系選擇的注意事項。結(jié)構(gòu)體系的選擇應(yīng)從建筑、結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)條件、建材、經(jīng)濟等各專業(yè)綜合考慮。結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題。規(guī)范在這方面有相當多的限制條件，例如：平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，采用強制性條文明確規(guī)定“建筑不應(yīng)采用嚴重不規(guī)則的設(shè)計方案。”因此，結(jié)構(gòu)工程師在遵循規(guī)范規(guī)定上必須格外注意，避免后期施工圖設(shè)計階段工作的被動。結(jié)構(gòu)的超高問題。在抗震規(guī)范與高規(guī)中，對結(jié)構(gòu)總高度都有嚴格限制，除將原來的限制高度設(shè)定為A級高度建筑外，還增加了B級高度建筑，因此，必須對結(jié)構(gòu)高度嚴格控制，一旦結(jié)構(gòu)為B級高度建筑或超過了B級高度，其設(shè)計方法和處理措施將有較大的變化。

2、混凝土設(shè)計中側(cè)向位移限值的注意事項。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的水平位移隨著高度增長而迅速變大，為防止位移過大，規(guī)范對頂點位移和層間位移都作了限制。控制頂點位移u/h的主要目的是保證建筑內(nèi)人體有舒適感和防止房屋在罕遇地震時倒塌。但控制房屋在罕遇地震時倒塌與否的條件是結(jié)構(gòu)極限變形能力而不是u/h限值。另外，為使結(jié)構(gòu)具有較好的防倒塌能力，應(yīng)在結(jié)構(gòu)計算中考慮相關(guān)效應(yīng)。控制層間位移△u/h的主要目的是防止填充墻、裝飾物等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開裂和損壞。

3、混凝土設(shè)計中扭轉(zhuǎn)的注意事項。建筑三心為幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心，在結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計時要求建筑三心盡可能匯于一點，即三心合一。結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問題就是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動效應(yīng)。為避免建筑物因水平荷載作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計時選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和平面布局，盡可能使建筑物做到三心合一。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動，應(yīng)使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡單平面形式。在某些情況下，高層建筑不可能全部采用簡單平面形式，當需要采用不規(guī)則L形、T形、十字形等比較復雜的平面形式時，應(yīng)將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)，同時，在結(jié)構(gòu)平面布置時，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)處于對稱狀態(tài)。

4、混凝土設(shè)計中設(shè)縫的注意事項。建筑結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計中的溫度伸縮縫、沉降縫、防震縫是其重要的構(gòu)造措施。對溫度伸縮縫，其影響因素很多，規(guī)范用規(guī)定結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距來控制，還規(guī)定了最大間距宜適當減小和適當放寬的情況，應(yīng)根據(jù)實際工程的具體情況執(zhí)行相關(guān)條文。沉降縫由于同一建筑物中各部分基礎(chǔ)顯著的沉降差產(chǎn)生，在設(shè)計中，通常用“放”、“抗”、“調(diào)”等辦法解決，即設(shè)沉降縫、采用剛度大的基礎(chǔ)、調(diào)整各部分基礎(chǔ)形式或施工順序。防震縫在規(guī)范中有明確規(guī)定，但應(yīng)據(jù)實際情況適當放寬或縮小。

結(jié)束語：

建筑行業(yè)在我國富強崛起的道路上起著標志性作用，近些年來，各地的超高建筑越來越多，如果標志性建筑知識徒有其表、華而不實豈不是惹人非議。而且對于高層建筑來說，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性以及混凝土的質(zhì)量直接關(guān)系到人民群眾的生命及財產(chǎn)安全。本文結(jié)合目前我國建筑結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計的現(xiàn)狀，提出了建筑結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計的原則和關(guān)鍵點。希望在以后的建筑結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計中，能夠切實結(jié)合廣大人民群眾的利益，使我國的建筑行業(yè)走向世界的前列。

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[3] 張慶國，丁海英.完善高層建筑工程結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計的探討[J].科技與企業(yè)，2013