關(guān)于建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)的探討

王康 蘇繼榮

【摘要】建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅關(guān)系著建筑工程質(zhì)量，還關(guān)系著人們的日常生活。做好建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠保證工程結(jié)構(gòu)的合理科學(xué)，提高建筑工程的質(zhì)量。本文闡述了建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)以及建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與原則，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)進(jìn)行了探討分析。

【關(guān)鍵詞】建筑工程；混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 要點(diǎn)；特點(diǎn)；原則；注意事項(xiàng)

一、建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、結(jié)構(gòu)選型。結(jié)構(gòu)選型需要考慮結(jié)構(gòu)規(guī)則性問(wèn)題、結(jié)構(gòu)超高問(wèn)題以及嵌固端設(shè)置問(wèn)題。建筑的結(jié)構(gòu)規(guī)范新舊版本有著很大的不同，在新規(guī)范中，對(duì)于結(jié)構(gòu)的限制條件也有所增加。并且，新規(guī)范明文規(guī)定建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。因此，結(jié)構(gòu)工程師需要在執(zhí)行新規(guī)范時(shí)多注意不同之處，避免施工設(shè)計(jì)時(shí)處于被動(dòng)狀態(tài)。建筑結(jié)構(gòu)的總高度在抗震規(guī)范以及高度規(guī)范當(dāng)中都有著嚴(yán)格的限制，新規(guī)范中對(duì)于超高問(wèn)題有了新的規(guī)定，增加了除了a級(jí)高度建筑以外的b級(jí)高度建筑。所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型時(shí)需要注意控制超高問(wèn)題。建筑往往帶有地下室，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師需要對(duì)嵌固端設(shè)置進(jìn)行重視。

2、概念設(shè)計(jì)?；诮ㄖこ探Y(jié)構(gòu)的抗震能力，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)采用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方式對(duì)建筑師以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師有很高的要求，必需嚴(yán)格地遵守結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的規(guī)范規(guī)程以及各項(xiàng)規(guī)定，設(shè)計(jì)過(guò)程中需要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的分析，不能僅僅依靠計(jì)算來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)結(jié)構(gòu)選型以及平面布置的規(guī)律提高重視程度，選用具有較好的抗震能力以及抗風(fēng)性能，并且經(jīng)濟(jì)性較高的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，并要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算簡(jiǎn)圖的設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)的地震力有合理的傳遞，并保證在兩個(gè)主軸方向有相近的動(dòng)力特性。另外，概念設(shè)計(jì)可以保證建筑受到中等級(jí)地震后可以通過(guò)修復(fù)繼續(xù)使用，而在遇到高等級(jí)地震時(shí)可以保證不倒。為保證"中震可修，大震不倒"的目標(biāo)，需要專(zhuān)家對(duì)設(shè)計(jì)提出具體指標(biāo)，對(duì)建筑的穩(wěn)定性以及彈性進(jìn)行完善的設(shè)計(jì)。

二、建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)與原則

1、建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。（1）建筑結(jié)構(gòu)剛度的適宜性。隨著建筑的高度的不斷增長(zhǎng)、側(cè)向位移較大的建筑越來(lái)越多。因此，在建筑設(shè)計(jì)中，不但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求非常重要，也不能忽視結(jié)構(gòu)的適用性，確保了結(jié)構(gòu)的合理振動(dòng)頻率、控制水平層位移。（2）結(jié)構(gòu)應(yīng)具有良好的延性。相對(duì)于較低樓房而言，高樓結(jié)構(gòu)更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。建筑結(jié)構(gòu)的耐震主要取決于結(jié)構(gòu)的承載力和變形能力兩個(gè)因素。為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免建筑在大震下倒塌，必須在滿足必要強(qiáng)度的前提下，通過(guò)優(yōu)良的概念設(shè)計(jì)和合理的構(gòu)造措施，來(lái)提高整個(gè)結(jié)構(gòu)、特別是薄弱層（部位）的變形能力，來(lái)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮這些因素，合理設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度、適宜的剛度、良好的延性。（3）側(cè)向力的把握。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，側(cè)向力已成為結(jié)構(gòu)形變及內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的主要影響因素，無(wú)論是民用建筑還是在建筑，所有在自重、雪活荷載和負(fù)荷、負(fù)荷力，再加上風(fēng)、地震和力水平影響都會(huì)作用在結(jié)構(gòu)上，水平荷載內(nèi)力和位移逐漸增加，因此水平荷載和地震力是其主要的控制因素。

2、建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則.（1）結(jié)構(gòu)性。在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要充分了解其結(jié)構(gòu)與各要素是非常重要的。建筑結(jié)構(gòu)決定著建筑的性能和質(zhì)量，同時(shí)它也是性能的載體，還可以反作用于結(jié)構(gòu)。（2）整體性?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體性是指把各個(gè)部分組成一個(gè)整體，研究整體的功能和設(shè)計(jì)規(guī)律，從整體和部分中發(fā)現(xiàn)整體的特征。（3）整合性?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在差異整合，使建筑的各個(gè)部分合理的組合在一起，差異的部分相互互補(bǔ)，相互支持，相互需要，保證著整合后的性能。建筑結(jié)構(gòu)的形成也離不開(kāi)差異整合，充分體現(xiàn)了它的重要性。 （4）動(dòng)態(tài)性?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)原則是把握系統(tǒng)的內(nèi)外聯(lián)系，以及發(fā)展趨勢(shì)，動(dòng)力規(guī)律、方式等方面，使混凝土在建筑中得到更好地應(yīng)用。

三.建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

1、結(jié)構(gòu)體系的注意事項(xiàng)。結(jié)構(gòu)體系的選擇應(yīng)從建筑、結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)條件、建材、經(jīng)濟(jì)等各專(zhuān)業(yè)綜合考慮。結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問(wèn)題。規(guī)范在這方面有相當(dāng)多的限制條件，例如：平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，而且，采用強(qiáng)制性條文明確規(guī)定"建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案。"因此，結(jié)構(gòu)工程師在遵循規(guī)范規(guī)定上必須格外注意，避免后期施工圖設(shè)計(jì)階段工作的被動(dòng)。結(jié)構(gòu)的超高問(wèn)題。在抗震規(guī)范與高規(guī)中，對(duì)結(jié)構(gòu)總高度都有嚴(yán)格限制，除將原來(lái)的限制高度設(shè)定為A級(jí)高度建筑外，還增加了B級(jí)高度建筑，因此，必須對(duì)結(jié)構(gòu)高度嚴(yán)格控制，一旦結(jié)構(gòu)為B級(jí)高度建筑或超過(guò)了B級(jí)高度，其設(shè)計(jì)方法和處理措施將有較大的變化。

2、設(shè)縫的注意事項(xiàng)。溫度伸縮縫、沉降縫、防震縫是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較重要的構(gòu)造措施。對(duì)溫度伸縮縫，其影響因素很多，規(guī)范用規(guī)定結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距來(lái)控制，還規(guī)定了最大間距宜適當(dāng)減小和適當(dāng)放寬的情況，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程的具體情況執(zhí)行相關(guān)條文。沉降縫由于同一建筑物中各部分基礎(chǔ)顯著的沉降差產(chǎn)生，在設(shè)計(jì)中，通常用"放"、"抗"、"調(diào)"等辦法解決，即設(shè)沉降縫、采用剛度大的基礎(chǔ)、調(diào)整各部分基礎(chǔ)形式或施工順序。防震縫在規(guī)范中有明確規(guī)定，但應(yīng)據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)放寬或縮小。

3、側(cè)向位移限值的注意事項(xiàng)。高層建筑結(jié)構(gòu)的水平位移隨著高度增長(zhǎng)而迅速變大，為防止位移過(guò)大，規(guī)范對(duì)頂點(diǎn)位移和層間位移都作了限制。控制頂點(diǎn)位移u/h的主要目的是保證建筑內(nèi)人體有舒適感和防止房屋在罕遇地震時(shí)倒塌。但控制房屋在罕遇地震時(shí)倒塌與否的條件是結(jié)構(gòu)極限變形能力而不是u/h限值。另外，為使結(jié)構(gòu)具有較好的防倒塌能力，應(yīng)在結(jié)構(gòu)計(jì)算中考慮相關(guān)效應(yīng)。控制層間位移△u/h的主要目的是防止填充墻、裝飾物等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開(kāi)裂和損壞。

4、扭轉(zhuǎn)的注意事項(xiàng)。建筑三心為幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要求建筑三心盡可能匯于一點(diǎn)，即三心合一。結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題就是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中未做到三心合一，在水平荷載作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)。為避免建筑物因水平荷載作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和平面布局，盡可能使建筑物做到三心合一。在水平荷載作用下，高層建筑扭轉(zhuǎn)作用的大小取決于質(zhì)量分布。為使樓層水平力作用沿平面分布均勻，減輕結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，應(yīng)使建筑平面盡可能采用方形、矩形、圓形、正多邊形等簡(jiǎn)單平面形式。在某些情況下，由于城市規(guī)劃對(duì)街道景觀的要求以及建筑場(chǎng)地的限制，高層建筑不可能全部采用簡(jiǎn)單平面形式，當(dāng)需要采用不規(guī)則L形、T形、十字形等比較復(fù)雜的平面形式時(shí)，應(yīng)將凸出部分厚度與寬度的比值控制在規(guī)范允許的范圍之內(nèi)，同時(shí)，在結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)處于對(duì)稱(chēng)狀態(tài)。

結(jié)束語(yǔ)

城市化建設(shè)的快速推進(jìn)，使得建筑體型規(guī)模越來(lái)越大，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的要求越來(lái)越高。而建筑主要都采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有著較高的強(qiáng)度以及荷載能力，可以保證建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此對(duì)其進(jìn)行研究分析具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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