如何做好混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計工作

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，國家對于土地的調(diào)控政策，以及人民對于居住要求認(rèn)識上的不斷增長。高層建筑替代低層多層建筑也預(yù)示著建筑的發(fā)展進(jìn)步。如何設(shè)計出高質(zhì)量，符合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的建筑逐漸成為建筑設(shè)計者的關(guān)注點(diǎn)?，F(xiàn)代建筑業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)，本文結(jié)合作者實際工作經(jīng)驗，結(jié)合高層建筑中混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計工作展開分析。

【關(guān)鍵詞】混凝土結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；設(shè)計工作

引言

建筑業(yè)在居民生活中以及國家社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中都占有很重要的位置，隨著科技進(jìn)步，建筑業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，對于高層的需要也會逐步加大。所以如何能夠應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計理念設(shè)計出現(xiàn)代人居住需要的高層建筑，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方面對于混凝土結(jié)構(gòu)有所重視，成為建筑業(yè)各位設(shè)計者普遍關(guān)注問題，本文結(jié)合如何做好混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的工作特點(diǎn)展開分析，對于混凝土的高層建筑特征，如何采取優(yōu)化結(jié)構(gòu)措施，求得高層混凝土結(jié)構(gòu)建筑逐步完善。

1、分析高層建筑中的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與要求

1）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的設(shè)計原則

就目前的建筑設(shè)計要求而言，建筑設(shè)計人員能夠?qū)Ω邔咏ㄖ械幕炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計本著使用性、合理性以及耐久性等幾個方面制定設(shè)計原則，這不僅能夠為高層的建筑設(shè)計帶來品質(zhì)提升，性能上面更加優(yōu)越，降低施工造價的卓越效果，并且能夠保障結(jié)構(gòu)上的各種功能都能夠符合施工設(shè)計中的原有要求。

2）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的設(shè)計要求

①對于延展性方面的設(shè)計需要，要符合高層建筑的結(jié)構(gòu)更加具有柔韌性能，并且相對多層建筑要提高要求，為了能夠有效的避免由于地震原因引起傾斜、倒塌等情況出現(xiàn)，就必須合理選擇建筑的結(jié)構(gòu)形式。

②高層建筑的傾斜力，是在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面能夠就結(jié)構(gòu)的內(nèi)在作用力以及外形變化等情況，重要能夠針對地震等水平力作用以及在自然環(huán)境中的風(fēng)速風(fēng)向等影響因素，隨著高度的不斷變化，層數(shù)上的增加也會對于動水上的水平作用力有所增加。而在混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的考慮因素，就必須綜合這些外界不同方向力的作用，而進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2、分析在高層建筑的混凝土結(jié)構(gòu)中能夠采用的設(shè)計方式

1）在單元結(jié)構(gòu)的局面設(shè)計上能夠采用合理的設(shè)計原則

在高層建筑中，對于相互獨(dú)立的單元格結(jié)構(gòu)，是結(jié)構(gòu)設(shè)計中重點(diǎn)涉及內(nèi)容，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作是符合簡單的并且具有規(guī)則的平面設(shè)計原則的，這種平面的長以及獨(dú)立的部分的長都需要在一定范圍內(nèi)，這樣才能夠?qū)⒊休d力以及剛度方面平均分配，這樣做也是能夠在豎向上的結(jié)構(gòu)平均以及規(guī)則的設(shè)計方式，對于高層建筑的外部與內(nèi)部收放結(jié)構(gòu)中，都可以采用有效的控制手段。

2）在設(shè)計中盡量優(yōu)化混凝土與鋼筋使用比例

高層建筑建設(shè)需要耗費(fèi)較多的混凝土、鋼等材料，若混凝土和鋼的強(qiáng)度過大，勢必會造成建筑材料總造價過高，同時加大其它構(gòu)件的造價，從而降低建筑建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)對高強(qiáng)度的混凝土與鋼筋的使用進(jìn)行合理的優(yōu)化控制。

3）在設(shè)計中對于剪力墻的平面布置要本著合理的設(shè)計原則

① 以建筑的各項基本結(jié)構(gòu)功能為依據(jù)，在滿足這些功能的前提下，盡可能地使剪力墻的布置實現(xiàn)相對的集中化與均勻化，對具有較高的恒載或者平面形式變化較大的部位設(shè)計剪力墻，應(yīng)當(dāng)盡量縮小其間距。

②以建筑的主軸方向或者是其他方向為基準(zhǔn)，對剪力墻進(jìn)行雙向的布置，且墻肢截面具備較小的側(cè)向剛度的簡單規(guī)則的形式，在設(shè)計中還要盡量地減少對短肢剪力墻的使用。

3、高層建筑中的混凝土結(jié)構(gòu)具體設(shè)計優(yōu)化措施

1）在高層建筑中結(jié)構(gòu)符合安全性

①設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)在保證建筑各項功能的同時，通過考慮結(jié)構(gòu)自身的抗震性能及外部人為因素可能造成的結(jié)構(gòu)破壞，有目的地將高層建筑的抗震構(gòu)造提升。②設(shè)計人員要從建筑建設(shè)過程中及投入應(yīng)用后的各個方面入手，綜合考慮其荷載變化的狀況。

2）高層建筑設(shè)計中的抗震概念

高層建筑的混凝土結(jié)構(gòu)在應(yīng)用過程中，最容易受到的破壞，便是來自于地震威脅，在進(jìn)行設(shè)計的過程中，設(shè)計人員要以抗震概念設(shè)計為依據(jù)，通過進(jìn)行抗震試驗得出該建筑結(jié)構(gòu)的抗震等級，或者借鑒相似建筑的抗震設(shè)計經(jīng)驗等，對高層建筑的結(jié)構(gòu)體系、平立面設(shè)計、結(jié)構(gòu)構(gòu)件延展性等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以使建筑的抗震能力得到有效的提升。

3）在結(jié)構(gòu)設(shè)計中對于耐久性的把握

①選擇質(zhì)量良好的混凝土材料。

設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)在保證混凝土材料的質(zhì)量與基本性能的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)從結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能、抗侵入性能、抗裂性能等幾個方面入手，選擇堅固、耐久、潔凈的骨料，含堿量與水化熱反應(yīng)較低的水泥，減少對于硅酸鹽水泥與用水量的應(yīng)用，并適當(dāng)?shù)貙⒌V物摻合料加入到材料中。

②優(yōu)化結(jié)構(gòu)方面的設(shè)計工作。

高層建筑中的混凝土結(jié)構(gòu)普遍包括多個構(gòu)件，每一個構(gòu)件所處的環(huán)境存在顯著的差別，這就決定了不同構(gòu)件具備的耐久性壽命存在差異，因此，設(shè)計人員要根據(jù)實際的使用環(huán)境，明確建筑中不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用界限與注意事項。以屋面、陽臺及女兒墻的設(shè)計為例，這些部位的梁柱構(gòu)件，耐久性壽命普遍低于室內(nèi)，必須合理設(shè)定這些部件維修或更換的時間。

③如何應(yīng)用合理設(shè)計結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式。

設(shè)計人員根據(jù)建筑的具體侵蝕環(huán)境與設(shè)計使用年限，設(shè)計厚度在 20mm～70mm之間的混凝土保護(hù)層，并通過協(xié)調(diào)構(gòu)件的截面積與表面積，避免侵蝕性物質(zhì)集中停留區(qū)域的形成，同時注意高侵蝕度的環(huán)境中，混凝土墻板的通風(fēng)效果，并注意配筋間距的合理設(shè)計，以減少鋼筋銹蝕、保護(hù)層剝離等問題的出現(xiàn)。

結(jié)束語

無論從國際建筑業(yè)還是國內(nèi)的建筑業(yè)上來看，高層建筑的興起無論對于城市的規(guī)劃建設(shè)還是居民的生活方面以及設(shè)計師設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)、建筑企業(yè)施工技術(shù)、施工方法等多個方面都是一次建筑業(yè)的革命。尤其對于混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計工作方面有所重視，這就要求在高層建筑設(shè)計中，能夠?qū)τ诨炷恋膬?yōu)化設(shè)計工作有所重視，這也是建筑質(zhì)量的主要衡量因素。作為建筑設(shè)計人員應(yīng)在綜合分析建筑因素的前提下，對于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計有所掌握，從設(shè)計的基本原則出發(fā)，符合優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，掌握設(shè)計中整體設(shè)計理念，并且能夠針對設(shè)計的對象為設(shè)計出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)用有效的設(shè)計方式，這樣才能完成混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計上的完善。