鋼筋混凝土建筑結構設計中的關鍵點分析

文/趙瑞華 煙臺市工業設計研究院有限公司 山東煙臺 264003

鋼筋混凝土的設計是建筑結構設計過程中一項非常重要的工作，鋼筋混凝土設計質量不僅關系到建筑質量和使用壽命，還與施工人員的安全息息相關，因此在建筑結構設計過程中要嚴格按照標準設計要求進行設計，提高對建筑結構設計工作的高度重視，同時及時根據施工地點以及實際施工要求來設計建筑結構。為了保證建筑結構設計工作的順利進行，需要嚴把質量關，正確把握鋼筋混凝土設計的關鍵點，明確設計要求，有效提升建筑結構設計質量。

1、建筑結構設計中混凝土設計的基本要求

現如今的建筑行業已經得到了快速發展，在信息技術的大力支持下，建筑結構設計過程中每個細節都在積極探索新方法，力求更好，更快的完成建筑施工。鋼筋混凝土設計是一項具有一定專業性和系統性的工作，是工程建筑施工的重要環節，混凝土設計質量在整個行業發展中起到了日益重要的作用。所以在鋼筋混凝土設計過程中必須要嚴格按照鋼筋混凝土的要求進行操作。在設計過程中需要正確把握鋼筋混凝土的這兩個性質：第一是穩定性。鋼筋混凝土需要各種建筑材料來進行調配，在施工過程中由于工作量大，施工隊伍人員多，因此不同施工人員的技術水平也存在一定差異，為了保證鋼筋混凝土設計的有效性，在建筑材料調配過程中一定要注意施工材料的合理選擇和使用，要求材料性能的穩定性。第二是抗災性，近年來自然災害頻發，人們對大自然進行無節制的開發，比如地下商場，地下車庫，地鐵等基礎設施逐年增多，這些地下建筑嚴重破壞了地層表面的堅固性，在自然環境惡劣的情況下，地震，洪水等自然災害頻發。要求建筑結構必須要有較強的抗震性，建筑物一定要達到標準的抗洪災和抗震級別，只有這樣確保使用者的財產安全與生命安全。

2、高層鋼筋混凝土建筑結構設計要點

2.1 高層鋼筋混凝土建筑結構平面布置

建筑結構平面布置方面堅持簡單、對稱性原則，以此實現對水平和豎向荷載作用的有效抵抗，保證有良好的整體性。建筑形狀不規則會直接影響建筑的整體性和抗震性，需要盡量避免這一情況的出現，尤其注意避免選擇嚴重不規則平面結構布置設計方案。注意平面長寬比的控制，如果建筑過于狹長，其短向剛度不是很高，同時兩端結構連接性差，容易有振動不同步情況出現，震害嚴重；如果平面凹凸過大或者存在角度重疊以及風車形等不規則平面，容易因為外伸肢過長等與主體相對振動，所產生的相對振動會導致相關部位受到損害。平面樓板連續性無法得到保證，局部有較大的開動或者樓層錯層時，都會對建筑整體性產生影響，容易有薄弱部位出現。不管在計算分析方面還是在構造處理方面都必須進行充分的分析考慮。另外，扭轉對建筑結構同樣危害非常大，扭轉情況的出現會使結構位移明顯增大，進而導致出現應力不均勻以及結構變形等情況，最終導致不同結構部位被擊破。因此，在結構布置方面需要對平面剛度均勻有充分全面分析考慮，盡量保持質心與剛心相互靠近，使振動扭轉力矩以及振動扭轉等得到有效減少。另外，還需要注意在建筑平面靠近角部以及外部區域適當布置抗側構件。如果建筑在質量分布方面缺乏均勻性或者平面不是十分規整，還需要對抗側構件布置適當調整，通過這種方式，在減少結構扭轉的同時使結構抗扭轉能力得到提高。

2.2 高層鋼筋混凝土建筑結構結構豎向布置

高層鋼筋混凝土建筑結構在豎向和立面方面需要盡量保持均勻、規則，自上而下，建筑的剛度和承載力會逐漸減少，需要注意避免各類豎向不規則布置。如果建筑豎向體型不規則，存在過大外挑和內收等情況，將非常容易導致結構側向剛度、承載力等發生突變，產生薄弱層，當有地震情況出現時，會因為變形以及應力的增大產生破壞。在設計規范中，因為豎向抗側力構件不連續等，對承載力有具體的限制和規定。有研究表明，隨著內受部位高度的增加，收進后平面尺寸會明顯減少，結構高振型反應也將更加明顯。隨著上部外挑增大，結構扭轉效應等顯著增大。需要注意的是，高層鋼筋混凝土建筑頂層位置往往會存在較多的收進，隨著剛度的減少，會產生振動鞭梢效應。另外，有頂層會因為取消墻柱等變為空曠房間，在這種情況下，建筑側向剛度以及承載力會明顯下降。因此，在頂層變化方面需要展開詳細的分析計算，做好構造加強措施的選擇。

2.3 計算分析和構造設計

不同建筑物在體型方面有明顯區別，建筑結構往往會存在較多的可選方案，即使相對較為合理的結構方案，在具體的結構設計中還需要進一步分析計算，對其優化完善。通過計算分析所獲取各項指標參數需要滿足相關規范，將其控制在合理范圍。如果周期和位移相對較小，則表明結構偏剛，存在較大的地震反應，同時工程項目建設成本也會有明顯增加。在建筑結構設計過程中，需要盡量保證結構自震周期與場地卓越周期之間出現較大偏差。與軟土場地結構相比，硬土場地結構偏柔，必須要做好各項扭轉指標的控制。另外，可以通過減少質心以及剛心偏離等方式實現對結構扭轉的有效控制，實現對結構抗扭剛度的調整，提高整體抗扭轉水平，確保高層鋼筋混凝土建筑結構設計科學性和合理性，滿足人們在建筑方面需要。建筑結構還需要有較好的延性，根據強剪弱彎等原則，對薄弱結構和構件適當加強，注意柱軸壓比的控制，同時還需要通過加強構造設計等方式使結構延性得到保證。

結語：

高層鋼筋混凝土建筑結構設計有著非常強的系統性和整體性，不管在結構方案方面，還是在結構計算以及施工圖紙等，都需要貫徹落實概念設計，實現對設計全過程的有效控制。同時結合設計規范展開詳細的分析計算，提高細部構造設計有效性，將具體設計與宏觀指導相結合，做好建筑結構強度、剛度以及延伸性的控制，針對薄弱結構和構件還需要展開科學合理分析，使結構設計的安全性、經濟性、合理性得到保證，取得理想的設計效果。