談建筑結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計(jì)

文／蔣德建 廣西冠宇電力有限公司 廣西南寧 530000

引言：

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是決定建筑工程質(zhì)量、安全的重要因素，各種類型及規(guī)模的建筑工程中都需將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)放在首要位置，按照建筑結(jié)構(gòu)需求選擇恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)類型，并優(yōu)化設(shè)計(jì)路徑。我國(guó)的建筑工程中，混凝土結(jié)構(gòu)的建筑占比較高，雖在當(dāng)前的條件下設(shè)計(jì)理論、方法等日漸成熟，但在具體的設(shè)計(jì)中依舊存在抗震、防火等設(shè)計(jì)方面的不足。未來針對(duì)各種類型的建筑工程，如采用混凝土結(jié)構(gòu)，相關(guān)人員需根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)要求，規(guī)范設(shè)計(jì)路徑與方式，提高混凝土結(jié)構(gòu)性能。

1.建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容

1.1 豎向承重結(jié)構(gòu)

建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)中，如為豎向承重結(jié)構(gòu)體系，其受力復(fù)雜，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)同步承受水平與豎向荷載，對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度有更為嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上將整體結(jié)構(gòu)承擔(dān)的荷載轉(zhuǎn)移了基礎(chǔ)部分。因此，在面臨這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)有關(guān)人員需加強(qiáng)受力分析，并綜合項(xiàng)目所在地的地質(zhì)水文等情況，選擇合適的基礎(chǔ)?？傊Q向承重結(jié)構(gòu)體系下為保障混凝土結(jié)構(gòu)性能，需設(shè)計(jì)框架與剪力墻結(jié)構(gòu)，以分擔(dān)一部分豎向荷載，與此同時(shí)也需分析空間設(shè)計(jì)要求，優(yōu)化結(jié)構(gòu)細(xì)部。另外，在有需要的情況下需在豎向結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加必要的混凝土構(gòu)件，以有效應(yīng)對(duì)側(cè)向變形，保障抗側(cè)剛度符合結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。

1.1.1 框架結(jié)構(gòu)

針對(duì)框架混凝土承重結(jié)構(gòu)，為提高其結(jié)構(gòu)性能，設(shè)計(jì)人員需分析立柱與橫梁之間的關(guān)系，為二者設(shè)定最佳的連接方式。首先，保持結(jié)構(gòu)較好的延性，為達(dá)到這一設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員需綜合各種結(jié)構(gòu)參數(shù)，完成抗剪驗(yàn)算，以計(jì)算結(jié)果為依據(jù)優(yōu)化結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，預(yù)防脆性破壞。其次，遵循強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)原則，確保節(jié)點(diǎn)具有彈性，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震性，必要情況下調(diào)整梁端的縱梁數(shù)量、位置，盡可能保障柱結(jié)構(gòu)較大的橫截面積，使其線剛度超過梁結(jié)構(gòu)線剛度[1]。最后，關(guān)注樓梯間位置的框架柱結(jié)構(gòu)，此部位常常存在設(shè)計(jì)缺陷，為符合結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，不僅需加長(zhǎng)柱箍筋，還需增多箍筋數(shù)量，達(dá)到受力均衡狀態(tài)。

1.1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻屬承重結(jié)構(gòu)，如在建筑工程中合理優(yōu)化剪力墻的局部結(jié)構(gòu)、個(gè)別參數(shù)，可發(fā)揮這一結(jié)構(gòu)體系的作用。很多建筑中均采用的是剪力墻結(jié)構(gòu)，為提高結(jié)構(gòu)性能，設(shè)計(jì)中需合理設(shè)置剪力墻的高度與寬度，保持良好的受力條件。根據(jù)行業(yè)規(guī)范與經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)墻肢長(zhǎng)度與寬度的比值在4 左右的情況下，剪力墻受力良好，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。另外，因?yàn)榧袅χ谐３０舾善矫鏄?gòu)件，這些構(gòu)件并非獨(dú)立受力，而是需承受來自多個(gè)方面的作用力，如豎向壓力、風(fēng)載壓力、墻體變形壓力、結(jié)構(gòu)抗性壓力等，只有保障這些構(gòu)件的延性，方可降低脆性剪切破壞風(fēng)險(xiǎn)。

1.1.3 “框—剪”結(jié)構(gòu)

“框—剪”結(jié)構(gòu)實(shí)際上綜合了框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)，可發(fā)揮兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。依據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，“框—剪”結(jié)構(gòu)不僅利用了框架結(jié)構(gòu)在空間分割方面的作用，還凸顯了剪力墻較高的承載力、剛度特性，正是因?yàn)檫@一結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在很多建筑中均利用了這一結(jié)構(gòu)型式。為提高“框—剪”結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平，設(shè)計(jì)人員在前期需展開一系列分析與驗(yàn)算，盡量避免剪力墻位置移動(dòng)、減少剪力墻數(shù)量，以這些為基準(zhǔn)將墻體厚度控制在正常標(biāo)準(zhǔn)，以應(yīng)對(duì)剛度集中現(xiàn)象。

1.1.4 筒體結(jié)構(gòu)

在建筑結(jié)構(gòu)中筒體結(jié)構(gòu)具有特殊性，剪力墻在平面上構(gòu)成了豎向的薄壁筒狀，一個(gè)筒體或者若干個(gè)筒體相組合后形成的結(jié)構(gòu)，均為筒體結(jié)構(gòu)。結(jié)合建筑工程中筒體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，此類結(jié)構(gòu)的剛度大、承載力高，具有較強(qiáng)的抗側(cè)移能力。因?yàn)橥搀w結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)有關(guān)人員需了解建筑的結(jié)構(gòu)需求，合理優(yōu)化框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)的細(xì)部或者個(gè)別參數(shù)，以保障墻體有較強(qiáng)的承載力。

1.2 水平承重結(jié)構(gòu)

建筑工程中如采用水平承重結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)體系的豎向承載能力強(qiáng)，不僅能承受整體豎向荷載，同樣可承受與豎向承重結(jié)構(gòu)相連接、呈水平布置或者一定傾角的荷載。比較常見的水平承重結(jié)構(gòu)如下：

1.2.1 肋梁結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)肋梁結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)尤其關(guān)注梁板結(jié)構(gòu)，從改善結(jié)構(gòu)性能的角度，梁板結(jié)構(gòu)應(yīng)按照雙向正交的方式布置，板結(jié)構(gòu)維持四邊支承單板或連續(xù)板條件。

1.2.2 無(wú)梁結(jié)構(gòu)

建筑結(jié)構(gòu)中如選擇無(wú)梁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)體系的特殊之處在于在樓板下方無(wú)需布置各種形狀及參數(shù)的梁體構(gòu)件，只需要將樓板固定于墻體或者柱體即可。在結(jié)構(gòu)體系受到外力作用后，樓面所形成的荷載將進(jìn)一步傳遞，在此傳輸過程中樓板為介質(zhì)，由與樓面相連接的墻體或者柱體接受作用力。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中因?yàn)椴淮嬖诹后w結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，需要考慮的因素較少，但這一結(jié)構(gòu)下也存在明顯不足，就是承重能力相對(duì)有限，為增強(qiáng)結(jié)構(gòu)性能，應(yīng)適當(dāng)增大樓板厚度[2]。

1.2.3 組合結(jié)構(gòu)

組合結(jié)構(gòu)樓蓋由其他類型構(gòu)件、現(xiàn)澆混凝土板構(gòu)成，構(gòu)件可選擇形式眾多，比較典型的有壓型鋼板、網(wǎng)架、鋼梁。不同于其他的結(jié)構(gòu)形式，組合樓蓋的強(qiáng)度高、自重小、抗震性強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)難度小，但因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)性能，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有嚴(yán)格規(guī)定的情況下可選擇組合結(jié)構(gòu)。為確保組合結(jié)構(gòu)的整體性能，有關(guān)人員在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)分析整體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尤其需考慮混凝土構(gòu)件的連接方式，適當(dāng)減小混凝土板的厚度，以保障混凝土板的自重小、抗震性好。

1.3 底部承重結(jié)構(gòu)

針對(duì)建筑的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，底部承重結(jié)構(gòu)也是不可忽視的結(jié)構(gòu)部分。當(dāng)前市場(chǎng)上的高層建筑較多，在此類建筑中底部結(jié)構(gòu)需承受來自上部的荷載，一旦底部結(jié)構(gòu)的承載力不佳，可能出現(xiàn)建筑傾斜、倒塌等嚴(yán)重后果。為此，底部混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，相關(guān)人員需提前分析受力特點(diǎn)，計(jì)算底部需承受的上部荷載，據(jù)此設(shè)計(jì)底部承重結(jié)構(gòu)，保障結(jié)構(gòu)承載力。可選擇以下幾種底部結(jié)構(gòu)：

1.3.1 獨(dú)立底部

一些建筑設(shè)計(jì)的是底部基礎(chǔ)，就是直接在項(xiàng)目所在地布設(shè)規(guī)則的單柱結(jié)構(gòu)，這類型底部結(jié)構(gòu)的構(gòu)成簡(jiǎn)單，但因?yàn)檎w功能較為單一，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性存在諸多不足，外部因素可能影響結(jié)構(gòu)承載力。為保障獨(dú)立基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)性能，相關(guān)人員需進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)了解水文、地質(zhì)等環(huán)境特點(diǎn)，合理優(yōu)化單柱結(jié)構(gòu)形式。如為單層廠房結(jié)構(gòu)，可設(shè)置獨(dú)立混凝土底板，再依據(jù)廠房的功能、結(jié)構(gòu)性能等要求，對(duì)比杯形基礎(chǔ)與階梯形基礎(chǔ)，擇優(yōu)選擇。

1.3.2 樁基礎(chǔ)

對(duì)于樁基礎(chǔ)類型，一般有墻狀或柱狀的樁體形式，以樁體構(gòu)建支撐體系，將柱體結(jié)構(gòu)置于承臺(tái)或者地層結(jié)構(gòu)，不僅能增強(qiáng)建筑穩(wěn)固性，還能使底部結(jié)構(gòu)能承受來自外部的各種作用力。為保障樁基礎(chǔ)性能，設(shè)計(jì)人員需計(jì)算地基上部結(jié)構(gòu)的總重、荷載因素、作用力類型及特點(diǎn)，確定樁基礎(chǔ)總數(shù)，并選定樁體布設(shè)方式。

1.3.3 箱形基礎(chǔ)

箱形基礎(chǔ)為建筑工程中較為常見的基礎(chǔ)類型，具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，地下室呈箱狀，以此為建筑基礎(chǔ)，這一基礎(chǔ)形式的承載力高、剛度大、抗震性強(qiáng)。但為合理設(shè)計(jì)箱形基礎(chǔ)，有關(guān)人員需考慮當(dāng)?shù)氐牡匦蔚刭|(zhì)條件，優(yōu)化箱形基礎(chǔ)布置及相關(guān)參數(shù)。

2.建筑結(jié)構(gòu)混凝土設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 構(gòu)件尺寸和截面形狀設(shè)計(jì)

混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)建筑功能、安全等存在直接影響，為合理設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)，有關(guān)人員需做好構(gòu)件尺寸、截面形狀等的設(shè)計(jì)，在這些方面的設(shè)計(jì)任務(wù)中需著重關(guān)注荷載、材料強(qiáng)度、構(gòu)件受力特點(diǎn)等因素。結(jié)合大量的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和行業(yè)規(guī)范，在設(shè)計(jì)構(gòu)件尺寸、截面形狀時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下方面：

（1）梁尺寸、截面形狀，在設(shè)計(jì)中需做好前期的綜合分析，如計(jì)算荷載類型及大小、結(jié)構(gòu)跨度、支座形式、材料強(qiáng)度，對(duì)比矩形、T 形截面的結(jié)構(gòu)性能，再依據(jù)荷載大小、跨度情況調(diào)整梁體高度、寬度[3]。

（2）柱的尺寸、截面形狀，作為結(jié)構(gòu)體系中的關(guān)鍵構(gòu)成，相關(guān)人員需根據(jù)荷載情況、施工工藝等分析矩形或圓形截面下的結(jié)構(gòu)性能，同樣以荷載大小與高度作為前提確定柱體高度、截面尺寸。

（3）基礎(chǔ)尺寸與截面形狀，為保障這些方面的設(shè)計(jì)符合結(jié)構(gòu)要求，有關(guān)人員在前期的工作中需分析建筑荷載、地基條件、土壤承載力。針對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)主要為圓形或者矩形截面，在確定其尺寸時(shí)應(yīng)參考荷載大小、地基情況。

（4）樓板尺寸與截面，在設(shè)計(jì)中需全面分析荷載大小、跨度、支座類型、材料性能。大部分情況下樓板可選擇矩形或者T 形界面，參考荷載、跨度計(jì)算樓板的厚度與寬度。

2.2 鋼筋配筋設(shè)計(jì)

混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋配筋設(shè)計(jì)也尤為關(guān)鍵，這一方面的設(shè)計(jì)效果是影響結(jié)構(gòu)性能的重要方面，如鋼筋配筋不佳，建筑安全性與穩(wěn)定性不足，易出現(xiàn)質(zhì)量或安全問題。在鋼筋配筋設(shè)計(jì)方面應(yīng)遵循以下要點(diǎn)：

（1）了解行業(yè)內(nèi)的設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，按照混凝土總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定混凝土等級(jí)、鋼筋強(qiáng)度。

（2）以結(jié)構(gòu)荷載與材料強(qiáng)度作為參考，在現(xiàn)場(chǎng)展開一系列受力分析與計(jì)算，以保障構(gòu)件的寬度、深度、高度等參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)。

（3）全面分析結(jié)構(gòu)荷載、構(gòu)件的受力特點(diǎn)，不僅需分析每一構(gòu)件的受力類型，還需精確計(jì)算出其受力大小，考慮在受力平衡狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

（4）依據(jù)前期分析得到的受力狀態(tài)、構(gòu)件截面尺寸，計(jì)算鋼筋配筋量，主要包含所選鋼筋的直徑，還需分析鋼筋總量、布置形式及每一鋼筋的具體位置。

（5）驗(yàn)算鋼筋配筋，使鋼筋可承受較大的荷載作用，保持整體和局部的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。驗(yàn)算時(shí)包含強(qiáng)度、穩(wěn)定性驗(yàn)算，將驗(yàn)算結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)參數(shù)相對(duì)比，如驗(yàn)算通過進(jìn)入下一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)任務(wù)，否則，則需繼續(xù)優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，繼續(xù)驗(yàn)算，直到驗(yàn)算通過后開始后續(xù)設(shè)計(jì)。

（6）控制結(jié)構(gòu)體系中的配筋率，配筋率過低或者過高都不利于提高結(jié)構(gòu)性能。如在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在過度配筋問題，將導(dǎo)致許多構(gòu)件的厚度過大，增加結(jié)構(gòu)自重的同時(shí)也造成了成本消耗，但如配筋率過低，構(gòu)件強(qiáng)度低于正常值，增大了結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)。

（7）確定配筋率并選定鋼筋后，有關(guān)人員需依據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)加工鋼筋，確保鋼筋的長(zhǎng)度等與結(jié)構(gòu)要求相一致。

2.3 疲勞設(shè)計(jì)

建筑工程中如采用混凝土結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)期使用中必然出現(xiàn)疲勞損傷問題，為有效預(yù)防這一現(xiàn)象，在前期的設(shè)計(jì)中有關(guān)人員需尤其關(guān)注疲勞強(qiáng)度方面。第一，分析疲勞荷載情況，有關(guān)人員需了解建筑的規(guī)模及類型，確定其疲勞荷載值、頻率。一般來說，疲勞荷載包含建筑自重、結(jié)構(gòu)荷載、風(fēng)荷載、地震荷載。第二，分析疲勞強(qiáng)度，據(jù)此分析結(jié)果確定疲勞極限、疲勞壽命、疲勞裕度等關(guān)鍵指標(biāo)。在分析疲勞強(qiáng)度時(shí)不僅需考慮應(yīng)力狀態(tài)，同樣需關(guān)注應(yīng)力幅值、循環(huán)次數(shù)。第三，為提高混凝土結(jié)構(gòu)抗疲勞性能，在結(jié)構(gòu)中應(yīng)選擇高性能鋼筋混凝土材料，一般需關(guān)注材料的強(qiáng)度、韌性。第四，結(jié)構(gòu)幾何形狀，通過對(duì)比幾種幾何形狀，不僅能預(yù)防應(yīng)力集中現(xiàn)象，還能將應(yīng)力幅值控制在正常標(biāo)準(zhǔn)，保持結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)[4]。第五，確定鋼筋配筋、截面尺寸，在這些方面的設(shè)計(jì)任務(wù)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)利用前期得到的疲勞荷載、疲勞強(qiáng)度，選擇與結(jié)構(gòu)要求相一致的鋼筋配筋率、截面尺寸。

2.4 抗震設(shè)計(jì)

目前隨著人們觀念的轉(zhuǎn)變，在各建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中也需關(guān)注抗震設(shè)計(jì)，以確保在地震災(zāi)害發(fā)生后建筑有較強(qiáng)的抵抗能力，減小地震作用力對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的抗震要求，主要需注意以下方面：

2.4.1 地震動(dòng)參數(shù)選取

地震對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響體現(xiàn)在地震動(dòng)參數(shù)上，主要指的是地震波加速度、地震波速度、地震波位移等參數(shù)，這些是反映地震破壞力的重要方面。為提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性，相關(guān)人員需分析地震波加速度大小，據(jù)此判定建筑物所承受的地震作用力，選擇最為科學(xué)且有效的抗震設(shè)計(jì)方法。在選定地震動(dòng)參數(shù)時(shí)包含多種方式，如可整合歷史地震資料，從中提取歷年來建筑所在地區(qū)的地震發(fā)生情況，了解地震發(fā)生次數(shù)、等級(jí)、危害等；地震波模擬，利用專業(yè)軟件，在其中導(dǎo)入相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，模擬地震波的作用過程及其對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的危害；由專人進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)分析地質(zhì)等，配備先進(jìn)儀器完成現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)。在選擇地震動(dòng)參數(shù)時(shí)，歷史地震資料為重要的參考資料，其需要整合區(qū)域多年的地震數(shù)據(jù)，分析當(dāng)?shù)氐卣鸹顒?dòng)的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上確定結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方案。無(wú)論哪種類型的建筑，在確定地震動(dòng)參數(shù)時(shí)都應(yīng)該將實(shí)地觀測(cè)與數(shù)據(jù)整合、軟件模擬等結(jié)合起來，以保障結(jié)果的可用性，為設(shè)計(jì)工作提供切實(shí)依據(jù)。

2.4.2 結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

混凝土結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，為提高結(jié)構(gòu)體系的科學(xué)性，主要需從結(jié)構(gòu)韌性、穩(wěn)定方面出發(fā)。當(dāng)前我國(guó)的高層建筑相對(duì)較多，在此類建筑的混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，有關(guān)人員需全面了解當(dāng)?shù)氐牡卣鸹顒?dòng)，分析地震波作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)特點(diǎn)，優(yōu)化各結(jié)構(gòu)參數(shù)，據(jù)此選擇結(jié)構(gòu)形式、布局方式。為增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震力，高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)選多柱多梁或框架結(jié)構(gòu)。另外，在設(shè)計(jì)受力構(gòu)件時(shí)，應(yīng)著重關(guān)注結(jié)構(gòu)的剛度、韌性，使混凝土結(jié)構(gòu)即使面臨地震災(zāi)害也能有較大的抵抗力，吸收和消散地震能量。高層建筑中的混凝土結(jié)構(gòu)，在確定結(jié)構(gòu)體系時(shí)應(yīng)分析結(jié)構(gòu)高度、建筑用途、地震波等因素，以優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，保障建筑形式的科學(xué)性。

2.4.3 結(jié)構(gòu)分析計(jì)算

結(jié)構(gòu)分析計(jì)算是抗震設(shè)計(jì)中的重要步驟，此階段的工作中設(shè)計(jì)人員應(yīng)統(tǒng)計(jì)當(dāng)?shù)氐牡卣鸹顒?dòng)情況，據(jù)此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式。當(dāng)然，在抗震設(shè)計(jì)中不僅要一味追求建筑的穩(wěn)定與安全，同樣需關(guān)注建筑的經(jīng)濟(jì)性，在滿足結(jié)構(gòu)性能的前提下降低建筑成本。許多高層建筑的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為達(dá)到抗震要求，設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)分析計(jì)算中應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)挠?jì)算方法，并應(yīng)用市場(chǎng)上的軟件，在軟件內(nèi)自動(dòng)完成計(jì)算與分析，分析靜力與動(dòng)力大小，判定結(jié)構(gòu)抗震性、穩(wěn)定性是否與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相一致。具體的計(jì)算過程中，設(shè)計(jì)人員尤其需分析非線性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特點(diǎn)，得到更為完整和準(zhǔn)確的結(jié)果，調(diào)整建筑整體布局，優(yōu)化局部構(gòu)造。

2.5 后澆帶的設(shè)計(jì)

目前針對(duì)各類建筑的混凝土結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)也需關(guān)注后澆帶等局部構(gòu)造。通過科學(xué)設(shè)置后澆帶，能有效預(yù)防溫度收縮下的混凝土裂縫，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)性能。另外，后澆帶對(duì)控制沉降現(xiàn)象也有顯著作用，許多高層建筑與基礎(chǔ)為整體設(shè)計(jì)而形成，但后續(xù)施工作業(yè)中二者暫時(shí)為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，在利用后澆帶后可增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性，使連接部分的混凝土澆筑成上下層的整體連接形態(tài)[5]。正是因?yàn)楹鬂矌г诮Y(jié)構(gòu)體系中的作用，相關(guān)人員在設(shè)置后澆帶時(shí)需保障其位置的科學(xué)性。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一旦施工結(jié)構(gòu)的平面尺寸超過有關(guān)規(guī)范中的最大伸縮縫間距要求，必須合理設(shè)置后澆帶，以適當(dāng)增大伸縮縫間距。但伸縮縫間距并非越大越好，其存在一個(gè)上限值，任何情況下伸縮縫的最大距離都應(yīng)該在上限值以內(nèi)。大部分地面結(jié)構(gòu)都受環(huán)境溫度影響，在溫度變化的情況下，部分結(jié)構(gòu)存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，此時(shí)需用后澆帶替代伸縮縫，以預(yù)防結(jié)構(gòu)裂縫。如在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入微膨脹混凝土，能在原有基礎(chǔ)上增大伸縮縫間距，在按照規(guī)定完成了施工任務(wù)后，可將澆筑帶替換為膨脹型加強(qiáng)帶，創(chuàng)造連續(xù)澆筑混凝土的施工條件，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)完整性。但在此過程中尤其需注意，溫度應(yīng)力集中部位應(yīng)設(shè)置應(yīng)變加固帶。為發(fā)揮微膨脹劑在混凝土中的作用，有關(guān)人員需依據(jù)結(jié)構(gòu)需求，優(yōu)化配比，控制加入混合料中微膨脹劑的用量。一些建筑中的混凝土結(jié)構(gòu)中，地下室結(jié)構(gòu)混凝土膨脹速度受到明顯限制，此時(shí)后澆帶設(shè)計(jì)應(yīng)考慮這一方面。以工程所在地基礎(chǔ)支撐層的土質(zhì)、地基性狀、上部結(jié)構(gòu)布置等作為參考，分析在后續(xù)的施工作業(yè)中建筑主體、裙房之間是否需設(shè)置永久變形縫或沉降帶。如在結(jié)構(gòu)中需設(shè)置沉降縫，相關(guān)人員需從基礎(chǔ)斷開設(shè)計(jì)，以控制沉降差異。再通過設(shè)置沉降后澆帶，能最大化減小建筑主樓、裙房之間的沉降差，此類后澆帶需在主體結(jié)構(gòu)的施工任務(wù)結(jié)束且沉降相對(duì)穩(wěn)定時(shí)再進(jìn)入澆筑環(huán)節(jié)。

結(jié)語(yǔ)：

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度較大，其設(shè)計(jì)效果直接影響建筑使用功能及壽命。在當(dāng)前行業(yè)發(fā)展的過程中，為達(dá)到混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目標(biāo)，有關(guān)人員需繼續(xù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念及方法，保障混凝土結(jié)構(gòu)性能。