高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)核心思路研究

武文倩

摘? ? 要：文章簡(jiǎn)單介紹了高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮的問題，針對(duì)高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)展開了深入的研究分析，發(fā)表了一些建議看法，希望可以為高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一定的參考和幫助，提高高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有效性，更好地滿足建筑建設(shè)需要，促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

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

1? 前言

近年來隨著人們對(duì)住房的要求越來越高，居民高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是越來越復(fù)雜，而鋼筋混凝土作為高層建筑的靈魂所在，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作是高層建筑建設(shè)過程中的重中之重，一旦其結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，將直接威脅到居住人們的人身財(cái)產(chǎn)安全，因此作為一個(gè)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作者，應(yīng)該本著可實(shí)行性的原則進(jìn)行實(shí)地考察，在充分吸取前人經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的情況下，結(jié)合現(xiàn)代高科技設(shè)計(jì)出符合人們實(shí)切需求的高層建筑。

2? 高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)涵

鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)，就是用鋼筋增強(qiáng)過的強(qiáng)度的混凝土制作出的一種建筑結(jié)構(gòu)。此種建筑結(jié)構(gòu)中使用鋼筋混凝土充當(dāng)房屋的承重部分，并且這種結(jié)構(gòu)在建筑過程中需要大量使用模板，并且與其他結(jié)構(gòu)，例如鋼結(jié)構(gòu)等相比有施工現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)時(shí)間短、成本需求量較小、各項(xiàng)性能均較優(yōu)秀等特點(diǎn)。此種結(jié)構(gòu)利用了鋼筋的韌性以及混凝土的強(qiáng)度[1]，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是建立在精密的計(jì)算基礎(chǔ)之上的，在設(shè)計(jì)過程中需要以鋼筋水泥結(jié)構(gòu)的受力性能為基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出符合規(guī)范同時(shí)能滿足使用者日常需求的建筑結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中想要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，計(jì)算的方式目前通常會(huì)選用有限元分析法與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要遵循三條原則，首先需要滿足建筑的適用性。絕大部分建筑建成后其使用主體是人，所以在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)以人的具體需求為出發(fā)點(diǎn)，滿足大多數(shù)人的要求，使建筑能在市場(chǎng)上有較好的競(jìng)爭(zhēng)力。第二，需要保證建筑的安全性。建筑是人們的棲身之所，想要保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全就需要保證建筑結(jié)構(gòu)的絕對(duì)安全。第三，建筑建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。也就是建筑建設(shè)的成本需要在一定范圍內(nèi)，目前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，建筑行業(yè)發(fā)展十分迅速，以較低的成本建設(shè)完成一個(gè)建筑工程，能讓建筑企業(yè)獲得較高的利潤(rùn)。

3? 高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循原則

3.1? 安全性

在設(shè)計(jì)的合理的使用年限以內(nèi)建筑的結(jié)構(gòu)應(yīng)該可以承擔(dān)各種可能發(fā)生的突發(fā)情況。而且在發(fā)生了偶然事件以后，建筑物的結(jié)構(gòu)必須要保持一定的穩(wěn)定特性。

3.2? 適用性

高層建筑建成后最終是由人來使用它，所以在對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一定要綜合各方面因素考慮建筑的使用功能。比如說，在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)室內(nèi)空間布局有很好的構(gòu)思，需要什么樣的空間就要選用什么樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型，在梁柱布置時(shí)，要充分考慮到該布局是否影響了室內(nèi)面積的實(shí)用性，是否妨礙了某種功能的使用等等[2]。只有在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中保持良好的適用準(zhǔn)則，才能使建筑自身的特點(diǎn)充分發(fā)揮其作用，更能贏得廣大消費(fèi)者的喜愛，從而使企業(yè)實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3? 抗震性

針對(duì)高度在100m以上，同時(shí)需要承受不同強(qiáng)度抗震設(shè)防烈度等建筑物，在建筑物高度方面的要求存在明顯區(qū)別，一般盡量避免在抗震設(shè)防烈度八度區(qū)域建設(shè)超過300m高度建筑，高層鋼筋混凝土建筑更加適合建設(shè)在六度抗震設(shè)防烈度區(qū)域。綜合多個(gè)因素考慮，高層鋼筋混凝土建筑施工建設(shè)時(shí)需要充分考慮到區(qū)域抗震設(shè)防烈度，避免由于技術(shù)方面錯(cuò)誤給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來?yè)p失。

4? 高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)核心思路探析

4.1? 注重建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能

高層建筑在居住使用過程中，其抗震功能非常重要，可以對(duì)于諸如地震類的自然災(zāi)害有一定的抵抗能力，而高層建筑的抗震功能主要是依靠鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，因此在進(jìn)行高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要將抗震性能設(shè)計(jì)作為其主要的影響因素和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而高層建筑在建設(shè)過程中若是其層數(shù)和結(jié)構(gòu)剛度的突變系數(shù)較大，則應(yīng)該多取其振型數(shù)，比如高層建筑房屋結(jié)構(gòu)中所包含的多塔結(jié)構(gòu)，頂部小塔樓以及轉(zhuǎn)換層等，在取其振型數(shù)時(shí)應(yīng)選大于12的數(shù)，但是其大小仍然不能超過房屋總層數(shù)的三倍，而且對(duì)于具有彈性的樓板建筑在分析剛性要求時(shí)，其振型數(shù)的選取還要更大些[3]。

4.2? 注重高層建筑剪力墻設(shè)計(jì)

剪力墻作為高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵，是保障高樓大廈本身可靠性重要手段，因此必須注重其設(shè)計(jì)。在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)注意在其端部配以邊緣構(gòu)件，好比端柱，它具有約束柱功能，在高樓其樓層間及頂點(diǎn)位移足夠大，此時(shí)把柱體加大即截面積加大，此狀態(tài)才能最好發(fā)揮約束柱性能。除了做好剪力墻約束柱等設(shè)計(jì)，還要注重剪力墻抗變能力設(shè)計(jì)。在進(jìn)行剪力墻抗變?cè)O(shè)計(jì)時(shí)，可采取剪力墻截面部分加設(shè)連梁，對(duì)于多肢墻變單肢墻，應(yīng)當(dāng)把連梁設(shè)計(jì)降弱一點(diǎn)，如果連梁設(shè)置過強(qiáng)會(huì)在發(fā)生地震時(shí)造成墻肢拉伸變形，給高樓帶來安全隱患，由此當(dāng)進(jìn)行鋼筋混凝土抗變形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須科學(xué)合理獲取剪力墻截面最大允許值，將連梁剛度作必要降低，符合最大值范圍內(nèi)。

4.3? 依據(jù)工程實(shí)際情況開展設(shè)計(jì)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要結(jié)合工程具體情況，做到安全適用、經(jīng)濟(jì)全理、技術(shù)先進(jìn)和確保質(zhì)量。所選用的建筑方案在結(jié)構(gòu)上要保證可行性，要保證結(jié)構(gòu)方案在整體上是安全適用、經(jīng)濟(jì)合理的。如果結(jié)構(gòu)方案在整體上存在缺陷應(yīng)及時(shí)告知建筑專業(yè)并配合調(diào)整建筑方案。同時(shí)，為了滿足建筑的一些特殊功能要求，在不影響結(jié)構(gòu)整體方案的前提下，對(duì)一些局部部位構(gòu)件，結(jié)構(gòu)應(yīng)采取可靠措施盡量實(shí)現(xiàn)這些特殊功能要求。如在層高受到限制而使用凈高又不能降低致使結(jié)構(gòu)必須采取造價(jià)相對(duì)較高的寬扁梁或無梁樓蓋方案時(shí)，在結(jié)構(gòu)方案不能同時(shí)兼顧建筑立面效果內(nèi)部使用功能（比如房?jī)?nèi)露梁現(xiàn)柱）等情況下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)及時(shí)知之相關(guān)專業(yè)設(shè)計(jì)人員，解釋說明每個(gè)方案的利與弊，在各方協(xié)商一致后找到最佳的綜合解決辦法。

4.4? 注重高層建筑的全面分析與構(gòu)造設(shè)計(jì)

不同建筑物在體型方面有明顯區(qū)別，建筑結(jié)構(gòu)往往會(huì)存在較多的可選方案，即使相對(duì)較為合理的結(jié)構(gòu)方案，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還需要進(jìn)一步分析計(jì)算，對(duì)其優(yōu)化完善。通過計(jì)算分析所獲取各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)需要滿足相關(guān)規(guī)范，將其控制在合理范圍。如果周期和位移相對(duì)較小，則表明結(jié)構(gòu)偏剛，存在較大的地震反應(yīng)，同時(shí)工程項(xiàng)目建設(shè)成本也會(huì)有明顯增加。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，需要盡量保證結(jié)構(gòu)自震周期與場(chǎng)地卓越周期之間出現(xiàn)較大偏差。與軟土場(chǎng)地結(jié)構(gòu)相比，硬土場(chǎng)地結(jié)構(gòu)偏柔，必須要做好各項(xiàng)扭轉(zhuǎn)指標(biāo)的控制。另外，可以通過減少質(zhì)心以及剛心偏離等方式實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)的有效控制[4]，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)抗扭剛度的調(diào)整，提高整體抗扭轉(zhuǎn)水平，確保高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)性和合理性，滿足人們?cè)诮ㄖ矫嫘枰＝ㄖY(jié)構(gòu)還需要有較好的延性，根據(jù)強(qiáng)剪弱彎等原則，對(duì)薄弱結(jié)構(gòu)和構(gòu)件適當(dāng)加強(qiáng)，注意柱軸壓比的控制，同時(shí)還需要通過加強(qiáng)構(gòu)造設(shè)計(jì)等方式使結(jié)構(gòu)延性得到保證。

5? 結(jié)語

目前我國(guó)正處于發(fā)展中國(guó)家行列，也就是說目前我國(guó)的各方面的建設(shè)工作正處于起步階段，鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)在我國(guó)依然有較大的應(yīng)用空間。在進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要考慮的因素有許多，并且一旦產(chǎn)生任意方面的遺漏都會(huì)造成嚴(yán)重后果，所以在進(jìn)行施工設(shè)計(jì)以及現(xiàn)場(chǎng)施工過程中需要嚴(yán)格控制每一個(gè)步驟的進(jìn)行，防止建成后建筑質(zhì)量存在任何問題。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 秦珊.高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)抗震延性設(shè)計(jì)[J].綠色環(huán)保建材，2017（4）：59.

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