李慶

摘 要：高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是其建設(shè)的基礎(chǔ)，只有在優(yōu)秀設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上開(kāi)展高層建筑的建設(shè)才能夠有效確保建筑施工及后期使用的安全。有鑒于此，本文針對(duì)高層建筑鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題展開(kāi)論述。

關(guān)鍵詞：高層建筑 鋼筋混凝土 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 耐久性

伴隨著我國(guó)高層建筑不斷增加，對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的水平要求也隨之提升。高層建筑中，鋼筋混凝土具有較高的安全系數(shù)，良好的抗震性能，因此成為現(xiàn)代高層建筑的主要材料，在鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，有許多需要關(guān)注的工作重點(diǎn)和細(xì)節(jié)，如果處理不當(dāng)，將會(huì)影響整個(gè)工程的使用壽命和質(zhì)量。

一、高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

要想保證高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，就必須遵循一定的原則，加強(qiáng)高層的建筑結(jié)構(gòu)的使用維護(hù)、施工及設(shè)計(jì)。其原則需求主要表現(xiàn)在：第一，安全性。在設(shè)計(jì)的合理的使用年限以內(nèi)的高層建筑的結(jié)構(gòu)時(shí)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。第二，耐久性。在設(shè)計(jì)合理使用年限以內(nèi)，高層建筑的結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有一定的耐久性。第三，適用性。在它能夠合理使用的年限以內(nèi)，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)該可以滿足使用的要求，具有較好的抗振、抗裂縫或者抗變形的性能。

二、關(guān)于高層建筑鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)選型策略

2.1 設(shè)置短肢剪力墻

短肢剪力墻的形式一般可根據(jù)建筑要求和分隔交接形式來(lái)確定，盡量選用“T”型，“L”型、“十”字型、“z”字型等，要求穩(wěn)定性高，縱橫剛度大且一致。

2.2結(jié)構(gòu)體系的選擇

結(jié)構(gòu)體系的選擇是高層建筑鋼筋混凝土設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，在一些地基基礎(chǔ)比較穩(wěn)固的地方，在上部結(jié)構(gòu)能夠滿足變形限值的前提下，考慮到建筑的外觀問(wèn)題，可以盡量減小剛度。規(guī)范中確定轉(zhuǎn)換層上下剛度比的公式宜改為控制上下層轉(zhuǎn)角的比值在1左右較為合理。規(guī)范中頂點(diǎn)位移和層間位移限值不盡合理，可以通過(guò)采取措施來(lái)突破這些限值。水平加強(qiáng)層在增加側(cè)向剛度的同時(shí)，會(huì)使外柱的剪力有較大增加，應(yīng)慎重設(shè)計(jì)。

2.3 結(jié)構(gòu)的超高問(wèn)題

高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于結(jié)構(gòu)超高具有一定的規(guī)定，尤其是在抗震規(guī)范中，建筑物的高度控制是非常嚴(yán)格的，而在新規(guī)范中對(duì)這一點(diǎn)重新進(jìn)行了界定，除了將原來(lái)的限制高度設(shè)定為A 級(jí)高度的建筑外，增加了B級(jí)高度的建筑。因此，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候一定不可以超越其應(yīng)屬范圍，B級(jí)建筑物就應(yīng)該控制在B級(jí)規(guī)定范圍之內(nèi)，一旦超過(guò)了，那么設(shè)計(jì)要全部進(jìn)行重新設(shè)定。在現(xiàn)實(shí)情況中這類問(wèn)題曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)，結(jié)果導(dǎo)致審查時(shí)難以通過(guò)。

三、高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)策略

3.1 高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震功能的設(shè)計(jì)

高層建筑鋼筋混凝土的抗震設(shè)計(jì)是工程重點(diǎn)項(xiàng)目，在建筑設(shè)計(jì)中起著關(guān)鍵作用。在研究和制定工程的圖紙時(shí)，應(yīng)該根據(jù)抗震的設(shè)防對(duì)房屋的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理分類。按照房屋結(jié)構(gòu)類型、高度、裂度等國(guó)家抗震標(biāo)準(zhǔn)將房屋進(jìn)行抗震等級(jí)分類。高層房屋結(jié)構(gòu)的層數(shù)越多、房屋結(jié)構(gòu)的剛度突變系數(shù)越大，則房屋的振型數(shù)應(yīng)該越多。

3.2 對(duì)高強(qiáng)混凝土和高強(qiáng)鋼筋進(jìn)行合理設(shè)計(jì)

建筑工程保證安全使用外還要提高經(jīng)濟(jì)效益，必須有效的減少工程成本和基本設(shè)施建設(shè)的難度系數(shù)。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該合理選擇和使用高強(qiáng)混凝土和高強(qiáng)度的鋼筋材料。高層建筑的總造價(jià)涉及材料較多，主要包括框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)物料費(fèi)用、施工費(fèi)用、材料費(fèi)用的，構(gòu)筑件截面積和用鋼量都對(duì)建筑造價(jià)產(chǎn)生很大影響。因此，必須在保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上，最大限度的減少建筑中的用鋼量，有效節(jié)約大量成本。如果高層建筑設(shè)計(jì)在厚軟地基上時(shí)，因?yàn)樵诘鼗婧奢d量非常大，因此可以恰當(dāng)運(yùn)用高強(qiáng)混凝土和高強(qiáng)鋼筋對(duì)構(gòu)筑件的截面積進(jìn)行優(yōu)化處理，降低對(duì)結(jié)構(gòu)的壓力，可以顯著減少基本設(shè)施的實(shí)施難度，降低房屋造價(jià)，提高工程的經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 加強(qiáng)對(duì)高層建筑構(gòu)造周期性折減系數(shù)設(shè)計(jì)

在高層建筑的框架結(jié)構(gòu)中，填充墻體采取的是砌體時(shí)，計(jì)算周期時(shí)的折減系數(shù)為0.6-0.7；但采取輕質(zhì)的砌塊或者墻體較少時(shí)，計(jì)算周期時(shí)的折減系數(shù)增至0.7-0.8；如果使用輕質(zhì)的墻板，則計(jì)算周期時(shí)的折減系數(shù)為0.9。除非框架結(jié)構(gòu)沒(méi)有設(shè)置墻體，否則都要進(jìn)行相應(yīng)的折減。當(dāng)框架結(jié)構(gòu)和頂蓋結(jié)構(gòu)施工時(shí)，填充墻會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度超出設(shè)計(jì)剛度范圍，因此可能致使計(jì)算周期比結(jié)構(gòu)的實(shí)際周期大很多?；谝陨显?，計(jì)算出的結(jié)構(gòu)剪力相對(duì)大時(shí)，會(huì)增加房屋建筑的結(jié)構(gòu)安全，因此應(yīng)該合理折減建筑物的結(jié)構(gòu)計(jì)算周期，提升高層建筑的使用效果。

3.4 增強(qiáng)高層建筑耐久功能

高層建筑鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中，應(yīng)該嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范解決重點(diǎn)技術(shù)問(wèn)題，明確工程的重難點(diǎn)，充分發(fā)揮多種目標(biāo)和單一目標(biāo)的綜合利用效果，促進(jìn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化。應(yīng)該注重對(duì)高層建筑的耐久性設(shè)計(jì)，這是傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念容易忽視的問(wèn)題，混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)高層建筑起著支撐和關(guān)鍵的作用，必須提升其耐久性，在建筑規(guī)定的使用年限里，能保證建筑的各項(xiàng)性能滿足客戶的正常使用要求。但工程實(shí)踐表明，許多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都不能符合這些要求，主要的制約因素就是設(shè)計(jì)理念不全面，高層建筑物在投入使用后可能受到周圍環(huán)境、條件的影響，使建筑物的穩(wěn)定指數(shù)下降，設(shè)計(jì)人員缺乏對(duì)這個(gè)后果的合理預(yù)期。以往對(duì)常規(guī)的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，技術(shù)人員主要考慮到造價(jià)和材料因素，設(shè)計(jì)時(shí)體現(xiàn)節(jié)約造價(jià)和材料的原則，在提倡高質(zhì)量工程標(biāo)準(zhǔn)和居住環(huán)境的今天，建筑物設(shè)計(jì)不應(yīng)僅考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，還要提高綜合使用效果。

3.5 重視概念設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)涵蓋了建筑結(jié)構(gòu)受力和變形特性、建筑物外觀設(shè)計(jì)等概念。因?yàn)榻ㄖ锱c普通商品有明顯不同，特別是高層建筑，其規(guī)模大，比較醒目，許多高層建筑發(fā)揮著地理標(biāo)志性作用，因此必須注重個(gè)性化和新穎化設(shè)計(jì)，避免因?yàn)檫^(guò)于雷同或相似而造成審美疲勞。在概念設(shè)計(jì)方面，建筑設(shè)計(jì)師可以選擇現(xiàn)代化新式的建筑樣式，同時(shí)兼顧抗震、抗風(fēng)、節(jié)能、環(huán)保、低碳等性能，高層建筑設(shè)計(jì)不能過(guò)分求新求異，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上必須體現(xiàn)科學(xué)的規(guī)則，無(wú)論平面還是立體設(shè)計(jì)都要如此，而且應(yīng)該體現(xiàn)正確的價(jià)值觀和健康的審美理念。高層建筑的彈性設(shè)計(jì)方面，要爭(zhēng)取滿足延伸性的建筑需要，增強(qiáng)建筑的實(shí)效性。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)很多，例如整體性好，剛度大，穩(wěn)定性強(qiáng)，舒適度佳等。我國(guó)的高層建筑廣泛采取了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因此必須注重鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。設(shè)計(jì)者必須明確該項(xiàng)工作的重要性，應(yīng)該不斷改進(jìn)技術(shù)和工藝，學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和理念，嚴(yán)格遵照國(guó)家相關(guān)規(guī)范，保證每個(gè)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)都能嚴(yán)謹(jǐn)、合理，避免出現(xiàn)不必要的質(zhì)量問(wèn)題，進(jìn)行合理的計(jì)算和分析，選擇最優(yōu)方案，促進(jìn)我國(guó)高層建筑的健康發(fā)展。

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