鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)中若干問題的探討

1、鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)中若干問題的探討摘要：鋼筋混凝土高層建筑已然成為城市建設(shè)中的主角，在城市規(guī)劃中占相當(dāng)大的比重。本文主要簡(jiǎn)述了鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)的含義，闡明了鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵循的原則，并提出了優(yōu)化鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)的措施，為改善鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土；高層建筑；優(yōu)化；原則引言：隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的不斷深入，高層建筑如雨后春筍般大量出現(xiàn)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以其位移小、剛度大、整體性好等優(yōu)越性能逐漸得到建筑界的青睞，并成為高層建筑的主要的結(jié)構(gòu)形式。但鋼筋混凝土高層建筑在具體實(shí)踐中卻面臨著設(shè)計(jì)難題，畢竟高層建筑對(duì)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性等性能都有極高

2、的要求。因此，探討并優(yōu)化鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)意義重大。一、鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)概念簡(jiǎn)述建筑不同于普通商品，尤其是高層建筑，很多因?yàn)槭堑乩順?biāo)志性建筑，所以往往都是有一定個(gè)性的，千篇一律的建筑會(huì)給人帶來枯燥的審美觀。在概念設(shè)計(jì)上，我們應(yīng)該多選擇一些新穎的建筑樣式，同時(shí)又要注意其抗震設(shè)計(jì)、抗風(fēng)設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)要素。但是建筑也不能盲目的標(biāo)新立異，結(jié)構(gòu)上應(yīng)該選擇規(guī)則性強(qiáng)一些的，不論是平面或者立體都應(yīng)該盡量遵循這個(gè)原則。而且建筑在彈性設(shè)計(jì)上，盡量要滿足延展性的需求。這種概念設(shè)計(jì)的強(qiáng)調(diào)是對(duì)建筑師的必須要求，建筑設(shè)計(jì)師一定要重視各種規(guī)范規(guī)定，千萬不要陷入只管設(shè)計(jì)不管計(jì)算的誤區(qū)。高層建筑在平面布置和體型構(gòu)造上也越

3、來越復(fù)雜化，這對(duì)現(xiàn)代高層建筑設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)分析來說，無疑是一種挑戰(zhàn)。而在對(duì)鋼筋混凝土高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，其中有許多的重點(diǎn)和細(xì)節(jié)需要加以注意。二、鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)遵循原則現(xiàn)在高層建筑的數(shù)量越來越多，相應(yīng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑中也得到了廣泛的應(yīng)用。了保證高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)達(dá)到相關(guān)國(guó)家規(guī)范、規(guī)程規(guī)定的條文，我們必須遵循以下原則：1、高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的安全性。高層建筑設(shè)計(jì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和功能時(shí)要以突出安全性為第一要?jiǎng)?wù)，要確保在設(shè)計(jì)年限內(nèi)高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在各種負(fù)荷和影響下的穩(wěn)定性和安全性，同時(shí)要確保突發(fā)事件和偶然事件中高層建筑鋼筋混凝土必須的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)延性。2、高

4、層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中要有年限上的考慮，要在規(guī)定的年限上實(shí)現(xiàn)高層建筑的穩(wěn)定以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的功能連續(xù)，形成有益于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的耐久性基礎(chǔ)。3、高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的適用性。通過高層建筑設(shè)計(jì)工作的突出，要實(shí)現(xiàn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有在一定時(shí)間內(nèi)功能的實(shí)現(xiàn)，這樣就可以保證高層建筑整體的使用要求，也可以保障鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)于裂縫、撞擊、地震、形變等各種影響因素的抵御能力。三、優(yōu)化鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)高層建筑中的混凝土與鋼筋使用比例盡量在設(shè)計(jì)中對(duì)其優(yōu)化，高層建筑建設(shè)需要耗費(fèi)較多的混凝土、鋼等材料，若混凝土和鋼的強(qiáng)度過大，勢(shì)必會(huì)造成建筑材料總造價(jià)過高，同時(shí)加大其它

5、構(gòu)件的造價(jià)，從而降低建筑建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)高強(qiáng)度的混凝土與鋼筋的使用進(jìn)行合理的優(yōu)化控制。這就需要認(rèn)真分析高層建筑中的混凝土優(yōu)化設(shè)計(jì)的要點(diǎn)。1、加強(qiáng)框架、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度和延性的最佳選擇便是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，變形能力對(duì)結(jié)構(gòu)的影響最大，而結(jié)構(gòu)剛度的結(jié)構(gòu)延性自振周期和側(cè)向位移對(duì)結(jié)構(gòu)影響是最大的，但前提是承載力不變。我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及混合結(jié)構(gòu)在高層建筑中占了90%?；旌辖Y(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土內(nèi)筒往往要承受80%以上的地震作用剪力， 有的高達(dá) 90%以上。高層建筑設(shè)計(jì)短肢剪力墻具有強(qiáng)烈的功能性，但是，短肢剪力墻的設(shè)置需要遵照一定的規(guī)范，切不可在設(shè)計(jì)中頻繁采用。因此，

6、可以利用結(jié)構(gòu)的整體側(cè)向位移量，來對(duì)結(jié)構(gòu)延性和結(jié)構(gòu)剛進(jìn)行調(diào)整。結(jié)構(gòu)延性和結(jié)構(gòu)剛度要依據(jù)規(guī)范按照層間位移量與頂點(diǎn)位移總側(cè)移的限值來進(jìn)行設(shè)計(jì)。在確保高層建筑抗震目標(biāo)達(dá)到的范圍內(nèi)，盡量降低短肢剪力墻的設(shè)計(jì)數(shù)量，這與基底彎矩所占比例有直接的關(guān)系。一旦框架剛度處于最小值時(shí)，其基底彎矩則會(huì)占到百分之八十上下，因此需要設(shè)置相應(yīng)的抗震等級(jí)，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行減震和抗震。2、加強(qiáng)抗震功能。在對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中！除要考慮概念設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)抗震驗(yàn)算外、歷次地震后人們?cè)谙拗平ㄖ叨?、提高結(jié)構(gòu)延性、限制結(jié)構(gòu)類型和結(jié)構(gòu)材料使用等方面總結(jié)的抗震經(jīng)驗(yàn)一直是各國(guó)規(guī)范重視的問題。現(xiàn)下，在抗震設(shè)計(jì)中！從概念設(shè)計(jì)！抗震驗(yàn)算及構(gòu)造措施等三

7、方面入手。在將抗震與消震結(jié)構(gòu)延性結(jié)合的基礎(chǔ)上，建立設(shè)計(jì)地震力與結(jié)構(gòu)延性要求相互影響的雙重設(shè)計(jì)指標(biāo)和方法。直至進(jìn)一步通過一些結(jié)構(gòu)措施、隔震措施、消能減震措施來減震，即減小結(jié)構(gòu)上的地震使得建筑在地震中有良好而經(jīng)濟(jì)的抗震性能是當(dāng)代抗震設(shè)計(jì)規(guī)范發(fā)展的方向。3、提高耐久性。必須加強(qiáng)高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)，在原來的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，沒有完全考慮建筑物在實(shí)際運(yùn)作中由于環(huán)境、條件的影響，從而導(dǎo)致建筑的可靠指數(shù)明顯降低。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)在保證混凝上材料的質(zhì)量與基本性能的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)從結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能、抗侵入性能、抗裂性能等幾個(gè)方面入手，選擇堅(jiān)固、耐久、潔凈的骨料，含堿量與水化熱反應(yīng)較低的水泥，減少對(duì)于

8、硅酸鹽水泥與用水量的應(yīng)用，并適當(dāng)?shù)貙⒌V物摻合料加入到材料中。因此在對(duì)一般的高層建筑混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要都集中在造價(jià)、材料上，所以只有造價(jià)小、材料少的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才是滿意的設(shè)計(jì)。如今人們的生活水平不斷地提高，對(duì)工程的質(zhì)量要求也相應(yīng)地得到提高，所以當(dāng)建筑物的特殊使用要求或者技術(shù)要求與經(jīng)濟(jì)成為主要矛盾時(shí)，就要果斷地放棄經(jīng)濟(jì)這個(gè)指標(biāo)。高層建筑中的混凝上結(jié)構(gòu)普遍包括多個(gè)構(gòu)件，每一個(gè)構(gòu)件所處的環(huán)境存在顯著的差別，這就決定了不同構(gòu)件具備的耐久性壽命存在差異，因此，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)實(shí)際的使用環(huán)境，明確建筑中不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用界限與注意事項(xiàng)。4、結(jié)構(gòu)計(jì)算方法的優(yōu)化。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算分析方法是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的關(guān)鍵。首

9、先通過確定經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)型式、柱網(wǎng)尺寸和剪力墻布置來對(duì)結(jié)構(gòu)體系選擇進(jìn)行優(yōu)化；在已確定結(jié)構(gòu)布置和結(jié)構(gòu)體系的前提下，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行優(yōu)化，確定經(jīng)濟(jì)合理的構(gòu)件截面尺寸、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋強(qiáng)度等級(jí)和配筋量。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，構(gòu)件截面尺寸和結(jié)構(gòu)體系的確定是憑經(jīng)驗(yàn)假定進(jìn)行的分析計(jì)算，校核是否滿足規(guī)范要求，是一種被動(dòng)的設(shè)計(jì)方法。優(yōu)化設(shè)計(jì)也需要先進(jìn)行假設(shè)，隨著假設(shè)目的不同應(yīng)采用的分析方法也不同，優(yōu)化設(shè)計(jì)在初始假設(shè)后，需按一定的方法通過多次調(diào)整和分析，從而獲得最佳的設(shè)計(jì)方案。四、結(jié)束語鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)長(zhǎng)期性、復(fù)雜性的系統(tǒng)工程，建筑設(shè)計(jì)質(zhì)量不僅關(guān)系著國(guó)家建筑領(lǐng)域的成就，更與億萬人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān)?！扒Ю镏虤в谙佈ā?，任何一個(gè)細(xì)節(jié)出現(xiàn)細(xì)小的錯(cuò)漏都有可能使高層建筑設(shè)計(jì)變得更加繁復(fù)或存在諸多不安全因素。因此，鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)的全過程，我們是始終要嚴(yán)格遵守規(guī)范要求，注重細(xì)節(jié)，保證建筑工程順利完成。參考文獻(xiàn)1 張浩 .