鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵點分析

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(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計要求進(jìn)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(jìn)行，需要嚴(yán)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。

1、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中混凝土設(shè)計的基本要求

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(xì)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(yán)格按照鋼筋混凝土的要求進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yán)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(qiáng)的抗震性，建筑物一定要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)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。

2、高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

2.1 高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)平面布置

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(yán)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(yán)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(jìn)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(jìn)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(dāng)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(dāng)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。

2.2 高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)豎向布置

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(dāng)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(jìn)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(jìn)，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(xì)的分析計算，做好構(gòu)造加強(qiáng)措施的選擇。

2.3 計算分析和構(gòu)造設(shè)計

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(jìn)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(biāo)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(biāo)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(qiáng)剪弱彎等原則，對薄弱結(jié)構(gòu)和構(gòu)件適當(dāng)加強(qiáng)，注意柱軸壓比的控制，同時還需要通過加強(qiáng)構(gòu)造設(shè)計等方式使結(jié)構(gòu)延性得到保證。

結(jié)語：

高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計有著非常強(qiáng)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(xì)的分析計算，提高細(xì)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(qiáng)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(jì)性、合理性得到保證，取得理想的設(shè)計效果。