高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析

唐學(xué)紅

遼寧屹立設(shè)計有限公司 遼寧 沈陽 110000

前言

隨著我國城市化進程的不斷加快，需要高層建筑工程來緩解地域?qū)ζ浒l(fā)展的限制。高層建筑的質(zhì)量和安全是建筑工程最關(guān)注的問題，優(yōu)化混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計，有利于保證整體建筑工程質(zhì)量和工程施工安全，所以如何優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計成為建筑行業(yè)需要解決的問題。

1 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

1.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式

高層建筑較一般建筑工程具有施工難度大、施工安全風(fēng)險高等特點，這就要求施工方根據(jù)工程的具體情況采取最合理的混凝土結(jié)構(gòu)形式，混凝土結(jié)構(gòu)形式多樣，其用在高程建筑工程中主要有4種結(jié)構(gòu)形式，首先是框架結(jié)構(gòu)，顧名思義就是高層建筑的大體框架結(jié)構(gòu)，一般包括建筑物的梁、柱、板設(shè)計，其主要適用于高度低于60米的建筑施工；其次，框剪結(jié)構(gòu)，其實就是框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)的組合，主要是為了加強高層建筑工程的承載力，其主要適用于高度低于120米的建筑工程中；最后，筒體結(jié)構(gòu)則是現(xiàn)階段高層建筑中設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)最高的一種形式，其承載性能和抗震性能均優(yōu)于其他幾種高層結(jié)構(gòu)形式，尤其適用于超高層（＞150m）或者摩天大樓中。

1.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)整體布局和造型

結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要充分注重概念設(shè)計，充分運用自己的建筑設(shè)計專業(yè)知識，在滿足高層建筑結(jié)構(gòu)適用性和美觀性的基礎(chǔ)上，保證高層建筑工程結(jié)構(gòu)的整體布局和造型，比如模型控制：結(jié)構(gòu)平面宜簡單、規(guī)則，質(zhì)量、剛度和承載力分布宜均勻；剪力墻布置時盡量減少暗柱數(shù)量；模型計算時考慮混凝土矩形梁轉(zhuǎn)化為T型；模型計算考慮梁柱重疊部分轉(zhuǎn)化為剛域；在截面尺寸的設(shè)計上，要保證其合理性、科學(xué)性，嚴(yán)格按照國家規(guī)定的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范進行設(shè)計。此外，還要根據(jù)建筑工程的實際情況進行截面設(shè)計，這就需要設(shè)計人員在對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時確保結(jié)構(gòu)的整體布局和造型，避免設(shè)計失誤影響整個高層建筑的實用性。優(yōu)化結(jié)構(gòu)整體布局和造型，不僅有利于降低高層建筑整體造價還可以促進高層建筑工程社會職能的實現(xiàn)。

1.3 優(yōu)化構(gòu)件截面

選用合理的構(gòu)建截面是保證混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計安全性的重要保證。樓板厚控制原則：樓板厚度的取值大于等于樓板凈跨的1/40，且居住空間現(xiàn)澆樓板設(shè)計厚度≥100mm，廚房、衛(wèi)生間、陽臺板≥90mm。局部樓板厚度：坡屋頂采用120厚，平屋頂采用120厚；多、高層地下室頂板厚度取160mm，當(dāng)為嵌固部位時頂板厚度取180mm。梁配筋控制原則：主梁面筋貫通筋盡量選用小直徑鋼筋，支座附加，連續(xù)梁各跨底筋盡量采用相同直徑和不同根數(shù)配置，但要滿足拉通鋼筋的截面面積等構(gòu)造要求和支座錨固寬度限制。（例：225替換為320，其中220拉通），底筋亦應(yīng)盡量減少鋼筋排數(shù)。剪力墻配筋控制原則：剪力墻約束邊緣構(gòu)件的設(shè)置應(yīng)對底部加強部位范圍內(nèi)的各層各部位核對軸壓比，判定是否需要設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。剪力墻約束邊緣構(gòu)件箍筋體積配箍率可計入符合構(gòu)造要求的水平分布鋼筋，計入的水平分布鋼筋的體積配箍率不應(yīng)大于總體積配箍率的30%[1]。

2 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化對策

2.1 采用高強施工材料

施工材料的選擇對整體工程的順利實施起著關(guān)鍵性作用，混凝土、鋼筋是高層建筑工程中經(jīng)常用到的建筑材料，也是其主要建筑材料。高強施工材料的應(yīng)用可以降低企業(yè)施工成本，提高企業(yè)效益，同時又可以提升高層建筑工程的抗震能力。首先，要保證高層建筑工程的質(zhì)量就必須保證建筑材料的用量，高層建筑其質(zhì)量要求更高，一旦某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，將會對整個工程項目造成嚴(yán)重的影響，所以，在建筑材料的用量上一定要按照國家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。高強施工材料可以有效地縮減構(gòu)件的尺寸，降低鋼筋和混凝土等的用量，縮減施工成本；其次，合理運用鋼筋和混凝土等高強原材料，有利于優(yōu)化建筑構(gòu)件，減輕建筑結(jié)構(gòu)的整體重量，減輕自重可以減輕相應(yīng)的地震荷載，從而可以達到提升高層建筑結(jié)構(gòu)安全度的目的。

2.2 合理確定結(jié)構(gòu)形式和基礎(chǔ)選型

在具體施工過程中，施工單位要根據(jù)施工工程的建筑高度以及經(jīng)濟承受能力來選擇最佳的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，以保證工程的順利進行。合理確定結(jié)構(gòu)形式和基礎(chǔ)選型，有利于保證工程質(zhì)量和工程進度，一旦出現(xiàn)決策失誤，半路更改方案會給企業(yè)帶來巨大的困難，所以施工方一定要根據(jù)實際情況做出正確的選擇。此外，在方案的選擇上可以多方進行討論，參考不同建議，最后進行方案模擬整合，這樣有利于決策的合理性，避免失誤。

2.3 減少施工縫 優(yōu)化結(jié)構(gòu)平面

較少施工裂縫，優(yōu)化平面結(jié)構(gòu)可以有效保證高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性和合理性。這就需要設(shè)計人員根據(jù)實際的建筑需求來對建筑結(jié)構(gòu)平面進行合理設(shè)計。此外，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要充分注重概念設(shè)計，從建筑工程方案階段入手，盡量少設(shè)置施工縫，充分運用專業(yè)的設(shè)計知識，在充分滿足建筑美觀性和耐久性等使用功能的基礎(chǔ)上，確保建筑結(jié)構(gòu)平面和豎向布置的均勻性、和規(guī)則性，以達到優(yōu)化高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的目的。

2.4 優(yōu)化轉(zhuǎn)換層

高層建筑混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計是轉(zhuǎn)化層優(yōu)化的前提，做好混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計需要做到以下幾點：首先，在建筑結(jié)構(gòu)比較平整的基礎(chǔ)上，做好橫向與豎向的平面垂直就可以了，如果遇到平面形狀發(fā)生改變的情況則需要對剪力墻結(jié)構(gòu)進行合理設(shè)置，以便加強這些部位的承載力。其次，在剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)中，要盡量沿著主軸方向雙向布置剪力墻結(jié)構(gòu)，并且針對有抗震要求的剪力墻結(jié)構(gòu)，避免采用單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式[2]。

3 結(jié)束語

高層建筑工程是時代發(fā)展的產(chǎn)物，其質(zhì)量也受到了廣大人民群眾的關(guān)注。高質(zhì)量的建筑工程不僅具有實用性而且具有一定的舒適性?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計是建筑工程設(shè)計中的關(guān)鍵一環(huán)，積極對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化，可以最大限度地保證工程質(zhì)量，促進企業(yè)的健康發(fā)展。