鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的常見問題與處理

孫闖

遼寧省市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 遼寧沈陽 110000

1 鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn)存的問題

1.1 結(jié)構(gòu)缺乏合理性、性能驗證不足

在設(shè)計高層建筑時，通常要對多種因素進(jìn)行全方面的考慮，在確保結(jié)構(gòu)承載力良好的狀態(tài)下，最大程度降低造價成本，所以要從總體到細(xì)節(jié)上不斷優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)。而所謂的優(yōu)化工作，基本上就是計算分析設(shè)計圖紙中的相關(guān)參數(shù)，并適宜的對墻體厚度進(jìn)行加固，而經(jīng)常會出現(xiàn)對地基承載力具體狀況缺乏考察的狀況[1]。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新性不足

對于鋼筋混凝土材質(zhì)的墻體來說，結(jié)構(gòu)和承載力存在著密切的聯(lián)系，在設(shè)計剪力墻方案時，需要對國外先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行積極借鑒，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)上加以創(chuàng)新，將承載力不足的問題進(jìn)行有效解決，并進(jìn)一步保證高層建筑的整體結(jié)構(gòu)滿足大眾審美需求，降低造價。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化中，概念設(shè)計的應(yīng)用也受到許多施工技術(shù)和設(shè)備的制約，使建筑業(yè)的發(fā)展備受阻礙。

1.3 受力分布不均

對于高層建筑而言，其上下層有不同的結(jié)構(gòu)，想要確保自身重力不能破壞建筑物，會將大量的鋼筋混凝土材料應(yīng)用在基層修筑中，實現(xiàn)地層加固的同時對上次進(jìn)行削弱，并能夠降低對地基產(chǎn)生的壓力，并且增強(qiáng)建筑物的承風(fēng)力與地震抗破壞性。在概念設(shè)計中，對轉(zhuǎn)換層占用的空間及其對應(yīng)力平衡的影響未進(jìn)行充分考慮，承重柱滿足承受上部壓力的要求，然而，墻體產(chǎn)生的剪力與內(nèi)應(yīng)力未達(dá)到平衡，使其在水平方向上產(chǎn)生了一定的破壞力。在概念設(shè)計中沒有優(yōu)化環(huán)節(jié)，進(jìn)而引發(fā)此種現(xiàn)象，使得整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性無法保證[2]。

1.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計中忽視了細(xì)節(jié)處理

（1）在中等地震時，應(yīng)考慮當(dāng)一級剪力墻進(jìn)入塑性狀態(tài)時，為了防止二次災(zāi)害，應(yīng)設(shè)置一個小水平的剪力墻來保持建筑物的變形。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，小型剪力墻將進(jìn)入塑性舞臺，此時，建筑基本損毀，然而，在具體設(shè)計時，需要有選擇性的束損傷，進(jìn)而確保柱子的完整，高層建筑保證地震不會倒塌，以獲得有價值的實踐，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。（2）當(dāng)兩個剪力墻梁連接時，它們在地震中可能首先開裂。為了在一定程度上發(fā)揮消能作用，使建筑物具有延性，對于此類梁，連接梁不要盲目，要不然會使耦合束的破壞延遲，不能及時發(fā)揮消能作用，進(jìn)而將嚴(yán)重破壞其他關(guān)鍵部件，并嚴(yán)重威脅到整個結(jié)構(gòu)的安全。

2 鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計問題的處理方法

2.1 科學(xué)設(shè)計結(jié)構(gòu)體系

在鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，可使用BIM技術(shù)建立仿真模型，對設(shè)計方案中現(xiàn)存的問題進(jìn)行檢查，從根本上改進(jìn)鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計，提升鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。在對鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，設(shè)計者要將設(shè)計方案的審計工作做好，反復(fù)檢查和審核設(shè)計方案，從而保證設(shè)計方案的可行、合理、科學(xué)[3]。

2.2 合理設(shè)計地基與基礎(chǔ)

基礎(chǔ)設(shè)計必須與施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件和地理環(huán)境緊密結(jié)合。在基礎(chǔ)設(shè)計中，應(yīng)綜合考慮基礎(chǔ)張拉梁結(jié)構(gòu)。設(shè)計地下室時，設(shè)計者即可使用褥墊處理法增加地下室穩(wěn)定性，避免地下室發(fā)生大面積裂縫。在建筑高度持續(xù)增加，高層建筑物持續(xù)增加的同時，較為重要的是地基設(shè)計的科學(xué)和合理性。在建設(shè)地基時，不但要綜合考慮現(xiàn)場地質(zhì)條件，也需要對地下水對地基的影響情況加以考慮，并結(jié)合地下水位具體實況，對地基設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，這樣才可以確保地基設(shè)計足夠合理，增強(qiáng)鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

2.3 優(yōu)化上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

設(shè)計者在設(shè)計上部結(jié)構(gòu)時，要始終秉承著“強(qiáng)柱弱梁”的原則，然后對建筑梁柱各節(jié)點的剪力強(qiáng)度進(jìn)行計算，使機(jī)構(gòu)設(shè)計得以優(yōu)化，此外，設(shè)計上部結(jié)構(gòu)時，設(shè)計者也需要遵守下面兩點要求：①上部結(jié)構(gòu)荷載不可隨意增加。②對歸家制定的有關(guān)規(guī)范進(jìn)行嚴(yán)格遵守。上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化能夠?qū)崿F(xiàn)鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的提升[4]。

2.4 提升高層建筑耐久功能

在高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計為主要目的，應(yīng)按設(shè)計規(guī)范處理主要問題，明確主次問題，通過多目標(biāo)和單目標(biāo)的優(yōu)化，可以達(dá)到滿意的設(shè)計效果。所以，有必要加強(qiáng)建筑物的耐久性設(shè)計，在原有的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方案中，設(shè)計人員并未考慮到混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的耐久性，事實上，用戶在規(guī)定的使用壽命內(nèi)能夠滿足各種正常使用要求，在實踐中，很多方案不能滿足這些要求。究其原因，主要是由于建筑物實際運(yùn)行中受環(huán)境和條件的影響，建筑物的可靠性指標(biāo)明顯降低。所以，在設(shè)計高層建筑混凝土?xí)r，主要集中在造價和材料上，因此只有造價小、材料少的結(jié)構(gòu)設(shè)計才是一個令人滿意的設(shè)計。當(dāng)前，人民生活水平日漸提升，也提升了對工程質(zhì)量的要求。因此，當(dāng)建筑的特殊使用要求或技術(shù)要求成為與經(jīng)濟(jì)的主要矛盾時，必須堅決放棄經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

2.5 抗震等級的確定

常規(guī)的高層建筑，其同主樓為整體的裙樓抗震等級不可小于主樓的抗震等級。地下室：若地下室頂板為上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置時，那么地下一層的抗震丁基要同上部結(jié)構(gòu)相一致，而地下一層下面的抗震等級也可逐層降一級，需要追的是不可小于四級，如果地下室超出上部主樓的有關(guān)范圍，且沒有上部結(jié)構(gòu)，則地下室的抗震等級可根據(jù)具體情況分為三級或四級[5]。

3 結(jié)語

總而言之，在鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中經(jīng)常會有很多問題存在，所以，設(shè)計師們要對結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行科學(xué)設(shè)計，合理的設(shè)計基礎(chǔ)和地基，對上部結(jié)構(gòu)設(shè)計加以優(yōu)化，進(jìn)一步確保能夠提升鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計質(zhì)量，最終切實實現(xiàn)建筑物整體耐久性、安全性、穩(wěn)定性的提升。