民用高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化分析

張曉鋒

摘要：近年來，民用高層鋼筋混凝土建筑大量出現(xiàn)，其穩(wěn)固性和安全性越來越受到重視。論文將對民用高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：高層建筑;鋼筋混凝土;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國的民用高層建筑工程中，鋼筋混凝土主體框架結(jié)構(gòu)的施工成本占到了總項(xiàng)目成本的70%～80%，并且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度占到了85%以上，因此，如何對高層建筑鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，具有重要的理論和實(shí)際意義。

1高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)劃原則

高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)樓層較低的建筑相對比，高層建筑對內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要求更為嚴(yán)格。所以需要嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作。

1.1安全性準(zhǔn)則

重視高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，并且分析這個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的安全性。在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前結(jié)合遵循“以人為本”的設(shè)計(jì)原則，建筑結(jié)構(gòu)安全得到保障之后，建筑本身的價(jià)值以及意義才可以得到保障。設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中需要保障設(shè)計(jì)的安全性，設(shè)計(jì)要和規(guī)范要求相符。在標(biāo)準(zhǔn)化掌握以及行業(yè)安全掌握中，只有目標(biāo)和要求相符才可以達(dá)到合理設(shè)計(jì)的目的。

1.2適用性原則

在對高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃的時(shí)候，尤其是在進(jìn)行結(jié)構(gòu)預(yù)設(shè)的時(shí)候，通常都需要和多個(gè)方面的因素相結(jié)合，然后對建筑的功能進(jìn)行分析，比如在結(jié)構(gòu)的實(shí)際使用過程中，需要構(gòu)思室內(nèi)空間的布局，特別是在室內(nèi)空間設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要怎樣的空間，選用怎樣的設(shè)計(jì)模型等。在分析建筑功能性的時(shí)候需要保持較好的適應(yīng)性原則，只有將建筑特點(diǎn)全面發(fā)揮到位，才可以獲得人們的喜歡，從而得到可觀的效益。

2高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

2.1高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)則性的問題

新舊規(guī)范在高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)則性內(nèi)容中發(fā)生了較大的轉(zhuǎn)變，新規(guī)范在高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)則性方面添加了較多的限制性條件，比如嵌固端上下層剛度比信息以及平面規(guī)則性信息等，并且新規(guī)范中使用了強(qiáng)制性條款明確規(guī)定“建筑不可以使用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案”。所以，在這些新規(guī)范中限制條件的同時(shí)一定要特別注意，以免后面設(shè)計(jì)施工圖的工作較為被動(dòng)。

2.2高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)嵌固端的設(shè)置問題

因?yàn)楦邔咏ㄖǔＧ闆r下都會(huì)配有兩層或者兩層以上的地下室與人防，有可能將嵌固端設(shè)置在建筑地下室的頂板上，也有可能將嵌固端設(shè)置在人防頂板等位置，所以建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)師在這個(gè)問題上都比較容易忽略掉嵌固端給結(jié)構(gòu)帶來多項(xiàng)需要注意的問題，比如嵌固端上下層之間剛度比的限制、嵌固端在建筑結(jié)構(gòu)整體計(jì)算時(shí)候的設(shè)置、嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、及嵌固端上下層之間抗震等級(jí)的一致性、建筑結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)計(jì)與嵌固端的協(xié)調(diào)等，如果設(shè)計(jì)師在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中將其中一項(xiàng)忽視掉的話，則會(huì)造成設(shè)計(jì)后期的工作量較大（如修改）或者留下較大的安全隱患。

3高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化策略

3.1進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)

高層建筑中最為主要的抗震結(jié)構(gòu)就是鋼筋混凝土，通過調(diào)研得知，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中實(shí)施的就是建筑結(jié)構(gòu)的抗震性以及安全性評(píng)估。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中關(guān)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震功能進(jìn)行預(yù)設(shè)，特別是高樓大廈建筑的建設(shè)當(dāng)中，要考慮到建筑樓層的數(shù)量以及建筑結(jié)構(gòu)的剛度等參數(shù)，然后進(jìn)行合理化的數(shù)值范圍平復(fù)。尤其是在高層建筑當(dāng)中，更要加以重視轉(zhuǎn)換層的預(yù)設(shè)和樓層頂部的塔樓預(yù)設(shè)工作，要分析建設(shè)剛性以及彈性樓板，選擇的陣型數(shù)要和有關(guān)要求相符。

3.2強(qiáng)化耐久性設(shè)計(jì)

隨著我國國民日常生活的水準(zhǔn)不斷提升，人們對建筑樓房的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求也更為嚴(yán)格，鋼筋混凝土耐久性在現(xiàn)階段的設(shè)計(jì)當(dāng)中，人們更重視的就是樓房結(jié)構(gòu)的耐久性。對于鋼筋混凝土所用材料的設(shè)計(jì)過程中，會(huì)發(fā)生不同程度上的忽略狀況。對于高層建筑結(jié)構(gòu)功能的預(yù)設(shè)工作，要提前明確設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，并且對于投入的總成本要進(jìn)行估算，保證建筑質(zhì)量的同時(shí)最大化使用建筑材料，因?yàn)楦邔咏ㄖY(jié)構(gòu)的耐久性和人們的安全以及體驗(yàn)感有直接聯(lián)系，因此在建筑結(jié)構(gòu)預(yù)設(shè)過程中一定要重視耐久性的預(yù)設(shè)。

3.3優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)選型

在對剪力墻平面布置的預(yù)設(shè)問題中，要將新標(biāo)準(zhǔn)作為預(yù)設(shè)基礎(chǔ)，通過設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)踐數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)設(shè)的工作。由于高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中會(huì)有較多的限制性因素存在，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要明確其中存在的限制性因素，從而設(shè)置嵌固端。高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中必須了解其具體的位置。在建筑結(jié)構(gòu)中可能還會(huì)存有部分超標(biāo)的情況，因此在對高層建筑結(jié)構(gòu)預(yù)設(shè)的時(shí)候嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行。依據(jù)我國現(xiàn)在已經(jīng)出臺(tái)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)得知，現(xiàn)在結(jié)構(gòu)預(yù)設(shè)中限制性的條件較多，在新規(guī)范中針對一些不合理的設(shè)計(jì)方案不會(huì)被使用。在預(yù)設(shè)后期，要盡可能地達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)，降低設(shè)計(jì)后期中的變動(dòng)。

3.4進(jìn)行建筑系統(tǒng)的平面布置和預(yù)設(shè)

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較為重要的就是平面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，多個(gè)方面的預(yù)設(shè)要求以及對稱性原則等，要對其進(jìn)行整體性的使用。因?yàn)樵诮ㄖ螤钜?guī)則中有可能會(huì)有達(dá)不到預(yù)設(shè)效果或者預(yù)設(shè)不達(dá)標(biāo)等現(xiàn)象存在，因此在平面設(shè)計(jì)的過程中要對長寬比進(jìn)行合理控制，建筑比一旦較為狹長的話，那么短向的剛度和設(shè)計(jì)要求則會(huì)不相符，在平面角度設(shè)計(jì)的過程中，要對相對振動(dòng)進(jìn)行分析，通過不斷的分析，才可以保障預(yù)設(shè)能夠達(dá)到要求，才可以達(dá)到預(yù)設(shè)的效果。建筑結(jié)構(gòu)如果在質(zhì)量分布方面缺少平衡性的話，或者平面較亂，則需要適當(dāng)調(diào)整抗側(cè)構(gòu)建的布置，這樣不僅能夠降低結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)，還可以提升建筑結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)的能力。

4結(jié)束語

高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對加強(qiáng)建筑物穩(wěn)定性和安全性具有重要作用，需要在設(shè)計(jì)過程中高度重視，并通過不斷優(yōu)化實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。同時(shí)，進(jìn)行高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化是一項(xiàng)煩瑣、復(fù)雜的工程，需要把握安全、穩(wěn)定的原則，并兼顧施工成本，在滿足構(gòu)件約束條件、組建約束條件和整體約束條件的基礎(chǔ)上，尋求優(yōu)化設(shè)計(jì)的可行措施。

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