建筑混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

賈瑞波

（山西宏廈建筑工程第三有限公司，山西 陽(yáng)泉 045000）

建筑結(jié)構(gòu)日常使用過(guò)程中，不僅要承受外部載荷，還要承擔(dān)自身質(zhì)量及其他豎向載荷。而且，建筑會(huì)受到地震、風(fēng)等因素的影響。在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮各種因素，結(jié)合建筑用途、結(jié)構(gòu)類(lèi)型、抗震條件等要素開(kāi)展結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。

1 建筑物混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

在開(kāi)展建筑混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作之前，要對(duì)整個(gè)建筑工程的實(shí)際情況加以掌握，并且了解建筑混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)的基本情況。首先，工作人員要了解建筑混凝土的構(gòu)造特點(diǎn)。建筑中的混凝土結(jié)構(gòu)主要是建筑、墻體、承重部分和空間構(gòu)造。施工企業(yè)在開(kāi)展建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，需要準(zhǔn)確地了解結(jié)構(gòu)中的不同內(nèi)容，并且讓不同部分的設(shè)計(jì)相結(jié)合，從而形成完整和體系化的建筑的混凝土結(jié)構(gòu)；第二，施工單位要保證建筑中的混凝土結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)統(tǒng)一；第三，還要站在建筑混凝土構(gòu)造的受力角度加以判斷，合理地設(shè)計(jì)建筑的混凝土結(jié)構(gòu)。

2 建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

2.1 合理布置建筑平面結(jié)構(gòu)

建筑平面布局結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)建筑抗震性能產(chǎn)生較大影響，而抗震性能是所有建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須重點(diǎn)關(guān)注的基礎(chǔ)性工作。具體設(shè)計(jì)工作中，要按照建筑抗震設(shè)計(jì)原則、要求、標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行設(shè)計(jì)，關(guān)注混凝土結(jié)構(gòu)材料對(duì)建筑抗震性能的影響，根據(jù)建筑樓層高度選擇合理的抗震等級(jí)。一般情況下，簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)、規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)能夠提升建筑整體的抗震能力，并且消耗地震釋放的部分能量，能夠很好地弱化地震的延伸作用，降低地震對(duì)建筑的破壞。而對(duì)于多塔結(jié)構(gòu)、頂部塔樓結(jié)構(gòu)等要掌握其振型數(shù)，合理控制其大小，做好設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)核算，嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計(jì)要求，遵循抗震設(shè)計(jì)理念開(kāi)展工作，在滿(mǎn)足建筑建設(shè)要求的基礎(chǔ)上，盡量選擇規(guī)則性較強(qiáng)的平面結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提升建筑混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能。

2.2 剪力墻構(gòu)造設(shè)計(jì)

建筑的混凝土結(jié)構(gòu)中，剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作有較為強(qiáng)烈的特點(diǎn)，且設(shè)計(jì)時(shí)，除進(jìn)行地震防御、施工場(chǎng)地、結(jié)構(gòu)材料、施工技術(shù)的關(guān)注和應(yīng)用外。還需要根據(jù)建筑的科學(xué)體系，進(jìn)行設(shè)計(jì)，在建筑的設(shè)計(jì)中，需要滿(mǎn)足居民的日常生活需求，還注重空間應(yīng)用與使用安全。剪力墻的構(gòu)造設(shè)計(jì)，需要保障建筑的設(shè)計(jì)安全、使用質(zhì)量，在設(shè)計(jì)階段，利用更加科學(xué)、合理、有效的設(shè)計(jì)，縮減建筑成本，改善建筑施工質(zhì)量，并促進(jìn)建筑施工技術(shù)的改善，促進(jìn)建筑施工效果

2.3 根據(jù)建設(shè)要求選擇基礎(chǔ)類(lèi)型

建筑基礎(chǔ)需要承載上部所有結(jié)構(gòu)重量，其類(lèi)型的選擇需要根據(jù)施工區(qū)域水文、地質(zhì)勘察資料，以及上部結(jié)構(gòu)形式、載荷等要素進(jìn)行綜合分析才能確立較為科學(xué)的基礎(chǔ)形式。而且，建筑基礎(chǔ)類(lèi)型會(huì)對(duì)建筑安全、功能、成本產(chǎn)生直接影響，必須以慎重的態(tài)度對(duì)待，選擇科學(xué)、有效的基礎(chǔ)方案。若建筑層數(shù)較少、載荷較小，且建設(shè)區(qū)域水文、地質(zhì)等要素處于較好水平，可以選擇獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)等，這2 類(lèi)基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)性、便利性都非常高；若建筑層數(shù)較多、載荷較大，且建設(shè)區(qū)域的水文、地質(zhì)等要素存在較大問(wèn)題，可以選擇樁基礎(chǔ)，通過(guò)樁基的摩擦力、端承力將上部載荷傳遞到大地當(dāng)中；若建筑層數(shù)較多、建設(shè)區(qū)域水文地質(zhì)條件優(yōu)越，或者建筑層數(shù)較少且基礎(chǔ)持力層的土質(zhì)較差，均可使用筏板類(lèi)型的混凝土基礎(chǔ)，增加高層混凝土結(jié)構(gòu)與下部持力層之間的基礎(chǔ)面積，降低土層單位面積荷載，提升基礎(chǔ)整體承載能力。

2.4 關(guān)注薄弱層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作

由于薄弱層會(huì)在外部強(qiáng)烈的地震作用下，出現(xiàn)屈服形變問(wèn)題，給混凝土結(jié)構(gòu)帶來(lái)較為嚴(yán)重的安全影響。因此，在建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間需要對(duì)結(jié)構(gòu)薄弱層進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，選擇有效的設(shè)計(jì)方法提升整體結(jié)構(gòu)安全性。若建筑混凝土結(jié)構(gòu)豎向結(jié)構(gòu)剛度不連續(xù)，而樓層剛度比低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，就出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)薄弱層。

2.5 優(yōu)化轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作

建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)需要關(guān)注轉(zhuǎn)換層上下豎向結(jié)構(gòu)設(shè)置是否合理，是否能夠?qū)⒙涞丶袅Π俜直瓤刂圃诤侠矸秶⒔鉀Q建筑豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度突變問(wèn)題。若無(wú)法合理設(shè)置建筑轉(zhuǎn)換層內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式，很容易造成建筑豎向剛度突變性轉(zhuǎn)變，進(jìn)而出現(xiàn)抗震不利的薄弱點(diǎn)，影響建筑整體結(jié)構(gòu)安全。對(duì)建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上、下2 部分的剛度來(lái)說(shuō)，需要嚴(yán)格控制其剛度比，確保能夠提升建筑豎向構(gòu)件的抗側(cè)力，來(lái)降低建筑整體豎向構(gòu)件剛度突變?cè)斐傻膯?wèn)題。使整個(gè)建筑混凝土結(jié)構(gòu)位移比、整體性、剛度比都能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。另外，還要通過(guò)設(shè)計(jì)控制建筑上部的豎向構(gòu)件數(shù)量，以便降低轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度差值，避免混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層發(fā)生突變性的剛度轉(zhuǎn)換，保證建筑整體結(jié)構(gòu)能夠滿(mǎn)足工程建設(shè)要求。

2.6 建筑材料選擇

建筑材料在建筑施工過(guò)程中的選擇，在設(shè)計(jì)階段即產(chǎn)生較大的影響。建筑材料的選擇，在建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中，要保障科學(xué)性、準(zhǔn)確性和合理性。設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑建設(shè)需求中，需要對(duì)混凝土的等級(jí)進(jìn)行規(guī)范，確保混凝土結(jié)構(gòu)、剛度、厚度、硬度等指標(biāo)與混凝土等級(jí)。

3 結(jié)語(yǔ)

建筑混凝土結(jié)構(gòu)體系較為復(fù)雜，其設(shè)計(jì)工作的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)都有了較大發(fā)展。在此背景下，開(kāi)展建筑混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要注重其布局，采取有效措施優(yōu)化其結(jié)構(gòu)平面狀況，選擇安全、合理的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，滿(mǎn)足建筑建設(shè)整體需求。