建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計思考研究

馬亮

【摘要】當前在我國建筑行業(yè)中廣泛利用混凝土結(jié)構(gòu)，因為人們不斷提高建筑要求，因此增加了混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計難度，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中將會出現(xiàn)較多的問題，影響到建筑工程施工質(zhì)量。本文分析了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，結(jié)合設(shè)計工作中的問題，提出針對性的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計建議，為建筑工程施工提供參考。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計;混凝土結(jié)構(gòu);設(shè)計措施 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

我國不斷提高城市化發(fā)展速度，同時增加了城市人口數(shù)量，人們也更加注重居住環(huán)境質(zhì)量，促進了我國建筑行業(yè)發(fā)展。當前高層建筑是建筑行業(yè)的主體，因此突出了地震作用和風荷載的影響，因此設(shè)計人員需要做好混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，提高整體建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

1、概述混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點

當前建筑具有較多的層數(shù)，同時具有較高的高度，因此在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員要具備豐富的工作經(jīng)驗，掌握混凝土結(jié)構(gòu)概念，合理把握整體結(jié)構(gòu)設(shè)計理念。認真仔細的設(shè)計整體指標計算和每個配件的配筋。在結(jié)構(gòu)側(cè)向力設(shè)計階段，多層建筑的水平地震作用和風荷載比較小，并不是主要的控制目標。而高層建筑因為高度比較高，需要提高混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計得到延展性，從而抵抗地震作用，保障整體結(jié)構(gòu)的變形能力。針對結(jié)構(gòu)剛度，當前我國不斷提高建筑結(jié)構(gòu)的高度和層數(shù)，也逐漸提高了結(jié)構(gòu)受到的地震作用力。因此在設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計豎向構(gòu)件的過程中，設(shè)計人員需要合理布置豎向結(jié)構(gòu)的數(shù)量和位置，使整體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力因此提高，保障結(jié)構(gòu)側(cè)向位移滿足極限要求，避免發(fā)生剛度突變等問題[1]。

2、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題

2.1計算換機和分析環(huán)節(jié)存在的問題

信息技術(shù)不斷發(fā)展，在各行各業(yè)日常工作中都開始利用計算機。在建筑行業(yè)發(fā)展過程中，可以利用專業(yè)計算機設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)。此外利用計算機軟件繪制的圖紙具有較高的精確度和清晰度。但是當前一些設(shè)計人員在圖紙制作階段，沒有結(jié)合工程需要合理設(shè)計施工現(xiàn)場的自然環(huán)境，導(dǎo)致施工圖紙不符合實際工程情況，不利于順利開展建筑工程施工。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，計算分析屬于基礎(chǔ)工作，因為當前有關(guān)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的計算機軟件類型豐富，如果設(shè)計人員沒有合理選擇軟件，將會影響到計算精準度，從而降低混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，無法保障工程施工質(zhì)量。

2.2地基階段和基礎(chǔ)設(shè)計階段的問題

在建筑工程施工中，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)揮著重要的作用。因為混凝土結(jié)構(gòu)具有較多的優(yōu)勢，因此在當前建筑工程中廣泛利用，但是因為混凝土的特性，因此在基礎(chǔ)施工中很容易產(chǎn)生沉降和開裂等問題，如果設(shè)計人員忽視混凝土特性，將會影響到整體工程質(zhì)量[2]。

（1）地基承載力問題：在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之前，需要合理選擇地基土層，這也是建筑工程的持力層，關(guān)系到整體建筑工程的穩(wěn)定性，如果設(shè)計人員沒有結(jié)合地質(zhì)條件設(shè)計基礎(chǔ)放哪，將會影響到工程地基結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

（2）基礎(chǔ)設(shè)計問題：不同建筑工程會出現(xiàn)不同的問題缺陷，以下是常見的問題：①設(shè)計地下車庫的基礎(chǔ)形式的過程中，設(shè)計人員選用的基礎(chǔ)埋深計算方式關(guān)系到基礎(chǔ)底面積。而各地區(qū)對于建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)定具有較大的差異性。②在設(shè)計建筑平板筏板的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，上部結(jié)構(gòu)剛度和基床系數(shù)影響到筏板計算的準確性。

3、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點

3.1合理選擇抗側(cè)力結(jié)構(gòu)

合理選擇抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，有利于提高整體建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員需要結(jié)合建筑功能和結(jié)構(gòu)高度等，設(shè)計科學的抗側(cè)力體系。如果結(jié)構(gòu)高度在50cm以內(nèi)，并且提出較高的建筑空間要求，可以設(shè)計框架結(jié)構(gòu)作為抗震體系。針對高層住宅，可以設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)，因為這一結(jié)構(gòu)具有較大的剛度，并且具有較高的安全性和舒適性，因此適合在高層建筑中利用。如果建筑同時具有較高的結(jié)構(gòu)層高和建筑空間高度，，可以選擇框剪結(jié)構(gòu)和框筒結(jié)構(gòu)，可以同時滿足建筑使用功能和結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度要求[3]。

3.2合理布置結(jié)構(gòu)平面

建筑結(jié)構(gòu)布局關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)的抗震性，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要結(jié)合抗震設(shè)計原則，因為對稱性結(jié)構(gòu)有利于提高建筑抗震能力，同時可以消耗地震應(yīng)力，通過控制地震延伸，有效降低地震的負面影響。因此設(shè)計人員需要結(jié)合抗震設(shè)計理念完成混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，選擇規(guī)則性的平面結(jié)構(gòu)，使整體結(jié)構(gòu)的抗震能力因此提高。

3.3合理選擇基礎(chǔ)類型

建筑基礎(chǔ)承受者結(jié)構(gòu)荷載，是高層建筑的重要一部分。設(shè)計人員需要結(jié)合地質(zhì)勘探資料和上部結(jié)構(gòu)荷載等方面選擇基礎(chǔ)形式，提高整體建筑結(jié)構(gòu)的安全性，設(shè)計人員要對比分析不同的基礎(chǔ)方案。如果建筑物層數(shù)比較少，并且地基土質(zhì)比較好，可以利用獨立基礎(chǔ)或者條形基礎(chǔ)。增多建筑層數(shù)之后，將會逐漸提高建筑荷載，并且持力層土質(zhì)較差，可以利用樁基礎(chǔ)。如果建筑層數(shù)比較多，但是持力層土質(zhì)較好，可以利用筏板基礎(chǔ)，有利于降低土層承受的荷載力，是整體結(jié)構(gòu)的承載力因此提高。

3.4加強設(shè)計薄弱層

在地震作用下，建筑薄弱層很容易發(fā)生變形問題，威脅到整體結(jié)構(gòu)的安全性。因此設(shè)計人員需要加強設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的薄弱層，保障整體結(jié)構(gòu)的安全性。如果建筑結(jié)構(gòu)豎向結(jié)構(gòu)剛度缺乏連續(xù)性，或者樓層剛度不符合規(guī)定，說明結(jié)構(gòu)存在薄弱層。在設(shè)計薄弱層的過程中，設(shè)計人員放大地震力調(diào)整系數(shù)，提高薄弱層抗地震能力。同時需要采取加強措施，使結(jié)構(gòu)抗側(cè)向力因此提高。

3.5設(shè)計轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)

設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的過程中，需要合理設(shè)置轉(zhuǎn)換層上下的豎向結(jié)構(gòu)，合理設(shè)置剪力墻數(shù)量，因此控制豎向結(jié)構(gòu)的剛性土建問題，如果無法合理設(shè)置內(nèi)部結(jié)構(gòu)，將會導(dǎo)致豎向結(jié)構(gòu)剛度突變，產(chǎn)生建筑薄弱點將會影響到建筑結(jié)構(gòu)的抗震性。在設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的過程中，設(shè)計人員需要嚴格控制轉(zhuǎn)換層上下層的剛度比，從而提高建筑豎向構(gòu)件的抗側(cè)力，保障混凝土結(jié)構(gòu)的整體性。設(shè)計人員還要合理減少豎向構(gòu)件的數(shù)量，因此控制轉(zhuǎn)換層的剛度差值，避免混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層剛度突變，提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性。

4、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化對策

4.1設(shè)計和分析環(huán)節(jié)的對策

設(shè)計人員需要詳細了計算機軟件系統(tǒng)，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計階段合理選擇軟件系統(tǒng)，滿足建筑工程的施工需求。設(shè)計人員還要深入了解混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的內(nèi)容，從而精確性的選擇計算機設(shè)計軟件，并且規(guī)范性的設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)，保障建筑工程質(zhì)量。設(shè)計人員需要利用計算機系統(tǒng)準確核算混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)格，并且需要利用設(shè)計技能妥善處理混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)格。

在計算結(jié)構(gòu)建模階段，設(shè)計人員在矩形結(jié)構(gòu)設(shè)計中利用單偏壓計算方法，在異形柱結(jié)構(gòu)建模階段利用雙偏壓計算方法，同時要多次檢查鋼筋配備方式，保障柱形結(jié)構(gòu)的可靠性。針對梁端支座結(jié)構(gòu)開展建模計算，可以計算次梁端鉸接，優(yōu)化平面外扭矩性能，提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4.2地基和基礎(chǔ)設(shè)計的對策

不同建筑工程的混凝土沉降度是不同的，要求設(shè)計人員選擇不同的處理措施。如果混凝土結(jié)構(gòu)沉降量比較小，可以利用褥墊法保護混凝土結(jié)構(gòu)。褥墊法指的是在混凝土結(jié)構(gòu)和持力層之間設(shè)置保護結(jié)構(gòu)，如果混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降，保護結(jié)構(gòu)可以承受附加壓力，避免底板發(fā)生裂縫等問題。褥墊法可以養(yǎng)護不同地質(zhì)的施工場地，但是針對具備地下室結(jié)構(gòu)的建筑工程，因為地下水直接影響到地下室結(jié)構(gòu)，因此在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要做好防水設(shè)計，因為地下室建筑具有復(fù)雜的承臺形式，雖然可以提高建筑美觀性，但是會增加建筑防水難度，因此設(shè)計人員要結(jié)合防水需求，合理設(shè)計建筑外輪廓的形狀。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中可以利用反乘臺法，統(tǒng)一地下室底板板材規(guī)格，同時在地下室內(nèi)部設(shè)置濾水層和覆土層，同時需要加厚柱下承臺，提高整體施工進度。

4.3施工過程的管理

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的科學性直接影響到施工質(zhì)量，因此管理人員需要核對校準施工結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙，保障設(shè)計圖紙的精準性。在施工之前，需要反復(fù)審核檢查施工材料的屬性和規(guī)格等，確定滿足國家相關(guān)規(guī)定之后才可以在施工中應(yīng)用，避免利用不合格的材料影響到施工質(zhì)量。施工材料質(zhì)量直接影響到混凝土結(jié)構(gòu)的安全性，因此需要嚴格控制材料品質(zhì)規(guī)格，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量。在實際施工過程中，管理人員需要加強管理施工人員的技術(shù)能力，提高整體操作過程的規(guī)范性和標準性，因此保障施工質(zhì)量。完成施工任務(wù)之后，管理人員需要嚴格檢測混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量，及時開展養(yǎng)護工作，加強控制養(yǎng)護時間和養(yǎng)護流程，避免混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生開裂等問題，保障整體工程質(zhì)量。

4.4上部結(jié)構(gòu)設(shè)計對策

在混凝土上部結(jié)構(gòu)設(shè)計中，設(shè)計人員需要考慮抗震需求。優(yōu)化設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的剪力墻，設(shè)計剪力墻墻肢數(shù)量在四肢以上，完成第一級別剪力墻建設(shè)任務(wù)之后，需要建設(shè)多個小級別的剪力墻，完善建筑方針措施，避免發(fā)生變形等問題。在混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計過程中，設(shè)計人員可以利用延性設(shè)計方法和連梁設(shè)計方法，提高柱子的完整性。如果遇到大地震，將會損壞小級別剪力墻和建設(shè)設(shè)施，因此設(shè)計人員需要連接兩片剪力墻，如果遇到嚴重地震，剪力墻可以提前發(fā)生開裂問題，因此保護建筑設(shè)施。

結(jié)語：

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量關(guān)系到建筑工程的穩(wěn)定性，因此建筑企業(yè)需要重視混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，把握當前混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，提出科學的解決措施，從而保障整體建筑工程施工質(zhì)量，推動我國建筑環(huán)境行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

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