試析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

高璐

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，建筑行業(yè)取得了輝煌的發(fā)展成果，施工規(guī)模不斷擴(kuò)大，施工技術(shù)不斷改善，雖然依然存在著一些缺陷，但總體而言，整個(gè)工程建設(shè)行業(yè)朝著健康有序的方向發(fā)展。隨著施工規(guī)模的擴(kuò)大，鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)在工程中被大量的使用，以其獨(dú)特的優(yōu)勢為建筑事業(yè)的繁榮奠定了基礎(chǔ)，但是，由于在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尚存在不成熟的之處，設(shè)計(jì)施工過程中不合理的操作也依然存在，同時(shí)，對建筑的使用要求有一定的忽視，這些因素導(dǎo)致出現(xiàn)了很多的設(shè)計(jì)缺陷，對整個(gè)建筑的綜合性能有著極其消極的影響。這里將結(jié)合多年的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，探究鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；建筑工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化研究

一.前言

伴隨著我國建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，工程建筑行業(yè)日漸成為了我國國民經(jīng)濟(jì)新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，不僅僅在國民經(jīng)濟(jì)的增長中占據(jù)著越來越重要的地位，而且在改善居民生活方式，提高居民的生活質(zhì)量方面有著巨大的推動(dòng)作用。隨著鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)在建筑行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工都有了新的標(biāo)準(zhǔn)和要求，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工中，不僅僅要使得結(jié)構(gòu)的平面，立面布置符合相關(guān)規(guī)則，更要使得建筑結(jié)構(gòu)的各種構(gòu)件的強(qiáng)度和變形能夠達(dá)到相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，要在滿足建筑設(shè)計(jì)基本目標(biāo)的基礎(chǔ)上，更加重視建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，保證整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

二.鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化措施

1.嚴(yán)格控制鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的各種材料設(shè)計(jì)

（一）在摻合料選擇方面上。選擇一些增加混凝土強(qiáng)度性能的一些摻合料。

（二）沙，沙石，水泥的配合比上面，優(yōu)化三者配合比。

（三）在水泥的選擇方面上。根據(jù)工程的需要，選擇相對應(yīng)的水泥。

（四）在鋼筋的選型上面。比如，用U型鋼，工字鋼代替圓形鋼。

2.結(jié)構(gòu)體系的選型方面

由于大開間剪力墻結(jié)構(gòu)體系，可以做到房間不露出梁柱，有效空間大、隔音效果較好，當(dāng)采用鋼制模板時(shí)，墻面和樓板表面平整并且不需要在濕作業(yè)的情況下抹灰。另外該結(jié)構(gòu)體系不但用鋼量少，施工周期短、造價(jià)低，還具有整體性強(qiáng)、側(cè)向剛度大等優(yōu)點(diǎn)，有利于抗風(fēng)抗震，所以自九十年代起建筑結(jié)構(gòu)體系基本上都采用大開間現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為了進(jìn)一步降低建筑造價(jià)，近幾年來部分地區(qū)越來越多地采用短肢剪力墻與簡體或一般剪力墻組成的結(jié)構(gòu)體系。這個(gè)結(jié)構(gòu)體系也屬于剪力墻結(jié)構(gòu)的一種。它的特點(diǎn)是建筑平面布置更具靈活性，并且又能節(jié)省鋼筋和混凝土用量，減輕建筑的總重量，從而降低地基基礎(chǔ)造價(jià)。

3.建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面

在建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中，要綜合考慮建筑場地的地質(zhì)情況以及水位、使用功能、上部結(jié)構(gòu)類型、施工條件和相鄰建筑的相互影響，以保證建筑物不會(huì)過量沉降或傾斜，而且還能滿足正常使用要求。另外還要注意相鄰地下建筑物及各類地下設(shè)施的位置，以保證施工的安全。

4.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震方面

（一）房建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要從建筑的全局出發(fā)

全面考慮各種建筑部位的功能，在此基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)計(jì)每個(gè)部分的構(gòu)件，保證每個(gè)部件之間的契合，促使每個(gè)部件或者是若干部件組合起來可以完成某一特定的設(shè)計(jì)要求，滿足一定的現(xiàn)實(shí)需求，同時(shí)，通過抗震設(shè)計(jì)，使得每個(gè)構(gòu)件都可以具有相應(yīng)的承載力，當(dāng)?shù)卣饋硪u，每個(gè)構(gòu)件都可以有著一定的次序先后破壞，整體組合構(gòu)件將會(huì)有著更強(qiáng)大的承載力和柔性，從而延緩地震破壞的速度，消耗爆發(fā)的能量。增強(qiáng)建筑的整體抗震能力。

（二）要嚴(yán)格選擇地基選址

地基選址是進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，因此，在房間結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，要科學(xué)避開山嘴，山包，陡坡，河流等不利因素，要本著堅(jiān)硬，牢固，平坦，開闊的選址原則。親身實(shí)地，利用先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，進(jìn)行地質(zhì)勘探，山石水土監(jiān)測，并取樣論證，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)分析。力求使得整個(gè)地基牢固可靠，地質(zhì)穩(wěn)定無滲漏，無坍塌，無暗河，無熔巖，無火山……從而保證整個(gè)地基不會(huì)因?yàn)槌休d而發(fā)生小范圍的坍塌。影響到整體承載能力和抗震能力設(shè)計(jì)。

（三）采用合理的建筑平立面

建筑物的動(dòng)力性能基本上取決于其建筑布局和結(jié)構(gòu)布置。建筑布局簡單合理，結(jié)構(gòu)布置符合抗震原則，通過無數(shù)次的實(shí)驗(yàn)表明，簡單、規(guī)則、對稱的建筑結(jié)構(gòu)抗震能力強(qiáng)，對延緩地震烈度范圍延伸，消耗地震的能量，減少地震對整體結(jié)構(gòu)的破壞，而且，對稱結(jié)構(gòu)容易準(zhǔn)確計(jì)算其地震反應(yīng)。

5. 加強(qiáng)對連梁的設(shè)計(jì)優(yōu)化

（一）對連梁的剛度進(jìn)行折減

連梁由于跨高比較小與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內(nèi)力往往很大，在連梁遇到外力發(fā)生屈服的過程中，主要有幾個(gè)表現(xiàn)，比如出現(xiàn)裂縫，連梁的剛度減弱，內(nèi)力發(fā)生重新分布，因此，一般而言，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，要對連梁的剛度實(shí)施折減，從高規(guī)中的相關(guān)條款解釋而言，是要對整個(gè)混凝土建筑結(jié)構(gòu)的各個(gè)環(huán)節(jié)的剛度和彈性進(jìn)行比較科學(xué)合理的分析，但是，在具體實(shí)際的操作過程中，各個(gè)部分的構(gòu)件都需要承擔(dān)比較大的彎矩和剪力，并且配筋設(shè)計(jì)具有很大的難度，因而，在筆者多年的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，可以減少對豎向荷載能力的考慮，而更多的進(jìn)行適當(dāng)?shù)拈_裂設(shè)計(jì)，將內(nèi)力轉(zhuǎn)移到墻體上去，如此，可以更好的實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

（二）在設(shè)計(jì)過程中適當(dāng)?shù)臏p少連梁的高度

在進(jìn)行連梁的設(shè)計(jì)中，為了達(dá)到降低連梁剛度，減少地震影響效果的目的，可以在保證整個(gè)建筑功能的基礎(chǔ)上，讓連梁的總體的跨度不斷增加，如此，可以很大程度的讓連梁的整體高度降低，一定程度而言，也使得可以講整個(gè)連梁的整體承載能力控制在一定的范圍之內(nèi)，既可以讓設(shè)計(jì)得到優(yōu)化，又可以讓建筑的功能得到正常發(fā)揮。

（三）在連梁設(shè)計(jì)過程中適當(dāng)增加厚度

在進(jìn)行連梁設(shè)計(jì)，在做好各種構(gòu)件的設(shè)計(jì)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，可以讓連梁的整體截面的寬度進(jìn)一步擴(kuò)大，如此，不僅僅可以讓建筑結(jié)構(gòu)整體的剛度變大，也能夠讓整個(gè)地震過程中產(chǎn)生的各種內(nèi)力作用相對而言變得更大。而且，由于連梁的抗剪承載力與連梁寬度的增加成正比。通過剪力墻的厚度增加，也有可能達(dá)到讓連梁抗剪承載力符合限度的目的。

（四）提高混凝土等級

為了讓連梁的抗剪承載能力不會(huì)超過規(guī)定個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，可以合理的提高剪力墻的混泥土的等級，當(dāng)混泥土的等級得到提升，混泥土的彈性模量增加比例會(huì)小于抗剪承載力的提升比例，從而，可以達(dá)到控制目標(biāo)。

6.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的施工方面

為滿足結(jié)構(gòu)承載力的需求，通常在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中柱與梁板選擇不同強(qiáng)度等級的混凝土。施工規(guī)范規(guī)定柱的施工縫宜留設(shè)在梁底標(biāo)高以下20mm-30mm處，其原則是施工縫宜留在結(jié)構(gòu)受力小且便于施工的位置。施工時(shí)，為方便柱身混凝土的下料與振搗，在梁內(nèi)鋼筋未綁扎之前進(jìn)行澆注。按施工規(guī)范的要求，當(dāng)梁柱的混凝土強(qiáng)度等級不同時(shí)，節(jié)點(diǎn)處應(yīng)按。弱梁強(qiáng)柱”的原則。在實(shí)際施工中，施工班組制定合理的節(jié)點(diǎn)保證措施，監(jiān)理人員加強(qiáng)對澆注質(zhì)量的監(jiān)管和提高整體結(jié)構(gòu)的抗震性能十分重要。

三.結(jié)束語

鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)專業(yè)性極強(qiáng)的工作，必須綜合考慮到多種因素，既要滿足居民的生活生產(chǎn)多種需要，更要從地震防護(hù)，防水防滲漏等各種因素對建筑結(jié)構(gòu)做出性能設(shè)計(jì)，同時(shí)，從城市整體的人文自然，交通政治等各方面的因素出發(fā)，選擇合理的建筑結(jié)構(gòu)體系，做出科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)實(shí)用價(jià)值和美學(xué)價(jià)值的統(tǒng)一，為整個(gè)建筑業(yè)的發(fā)展和居民生活質(zhì)量的提高，奠定基礎(chǔ)。