高層建筑鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計探索

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摘要：社會的進(jìn)步與發(fā)展，城市化進(jìn)程持續(xù)加快，城市中的土地資源有限，要求增加高層建筑的數(shù)量，其不僅能夠?qū)幼栴}進(jìn)行有效解決，同時內(nèi)容能夠給對城市中有限的土地資源進(jìn)行充分利用。高層建筑工程的實際建設(shè)中，需要使用到鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)，需要對鋼混結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理應(yīng)用，強(qiáng)化提升其抗風(fēng)、抗震的作用，確保高層建筑工程的使用質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：高層建筑；鋼筋混凝土；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計；優(yōu)化措施

當(dāng)前高層建筑工社會經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展中，各個行業(yè)領(lǐng)域中的技術(shù)手段也獲得了全面革新，尤其是在建筑工程施工技術(shù)方面。當(dāng)前人民生活質(zhì)量的全面提升，其在居住生活方面的要求也愈加嚴(yán)格，要求高層建筑工程施工企業(yè)及時對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與優(yōu)化，確保其的施工質(zhì)量與應(yīng)用質(zhì)量。文中對高層建筑工程中鋼混結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則進(jìn)行闡釋，并且探析高層建筑工程鋼混結(jié)構(gòu)設(shè)計中存在的問題，提出對設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化的有效措施，希望能夠為相關(guān)工作者提供一些幫助。

1高層建筑工程鋼混結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則

1.1安全性

鋼混結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑工程中被廣泛應(yīng)用，尤其是高層建筑工程當(dāng)中，為了確保高層建筑工程實際應(yīng)用中的安全性，一定要嚴(yán)格遵照相關(guān)規(guī)定對高層建筑進(jìn)行設(shè)計、規(guī)劃與施工建設(shè)，確保高層建筑工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。無法確保高層建筑工程的未定性，就會對其安全性產(chǎn)生直接影響。安全性屬于是建筑工程的關(guān)鍵所在，確保鋼混結(jié)構(gòu)的安全性，要對其使用年限規(guī)劃之內(nèi)產(chǎn)生的諸多突發(fā)狀況進(jìn)行有效應(yīng)對。強(qiáng)化高層建筑于突發(fā)、偶發(fā)事件當(dāng)中的穩(wěn)定性與安全性，是高層建筑工程規(guī)劃設(shè)計中要高度重視的問題[1]。

1.2適用性

高層建筑工程的實際施工中廣泛應(yīng)用鋼筋混凝土，其質(zhì)量會直接影響其實際功能，所以，要兼顧其安全性與適用性，遵照用戶訴求對鋼筋混凝土的功能性進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，讓其滿足建筑功能的相關(guān)要求。鋼筋混凝土適用性和抗震、抗裂、抗變形性能等，能夠給用戶提供良好的舒適性。

1.3耐久性

高層建筑工程的建設(shè)周期較長，其需要投入大量成本資金，鋼筋混凝土屬于是高層建筑工程中的主體部分，會對其使用壽命產(chǎn)生必然影響。為了能夠?qū)Y源進(jìn)行有效節(jié)約，確保資源利用率，在設(shè)計高層建筑工程的鋼混結(jié)構(gòu)時，要兼顧其的實用性與安全性，并且要強(qiáng)化提升其耐久性，確保高層建筑工程的使用年限，這是設(shè)計工作的關(guān)鍵內(nèi)容。實際設(shè)計中強(qiáng)化提升高層建筑工程的功能性、連續(xù)性與穩(wěn)定性，達(dá)成強(qiáng)化提升高層建筑工程耐久性的目標(biāo)，延長高層建筑工程的使用壽命。

2高層建筑工程鋼混結(jié)構(gòu)設(shè)計方面存在的問題

2.1結(jié)構(gòu)體系方面

高層建筑工程的實際設(shè)計中，要確保其鋼混結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定性，也就是說高層建筑工程地基處在穩(wěn)定狀態(tài)中，可對其外觀進(jìn)行美化設(shè)計，確保其變形限制處在規(guī)定范圍以內(nèi)，優(yōu)化其的剛度。轉(zhuǎn)換層方面之前的剛度比公式要轉(zhuǎn)變成上下層轉(zhuǎn)角比值。實際設(shè)計中如果水平加強(qiáng)層側(cè)向剛度進(jìn)行了強(qiáng)化，那么外柱剪力需要同時進(jìn)行強(qiáng)化，設(shè)計工作者實際設(shè)計中一定要對安全因素進(jìn)行全面考量。如果產(chǎn)生了層間、頂點位移等，要及時進(jìn)行妥善處理[2]。

2.2短肢剪力墻設(shè)置方面

剪力墻屬于是高層建筑工程的主體荷載單位，其能夠確保建筑物的抗震性與穩(wěn)定性，基于短肢剪力墻的實際應(yīng)用，能夠?qū)Ω邔咏ㄖ匿摶旖Y(jié)構(gòu)進(jìn)行有效保證，可是在實際應(yīng)用中在數(shù)量方面要進(jìn)行嚴(yán)格要求。通常來講，短肢剪力墻的截面厚度不能夠超過300mm，高度與厚度的比值區(qū)間為4～8。因為短肢剪力墻后續(xù)作業(yè)中難以進(jìn)行有效處理，設(shè)計工作者不僅要確保建筑工程滿足抗震性的相關(guān)要求，同時要降低結(jié)構(gòu)應(yīng)用的數(shù)量。

2.3結(jié)構(gòu)超高方面

因為全球范圍內(nèi)頻繁爆出自然災(zāi)害相關(guān)問題，人們在建筑工程抗震性能方面提出了更為嚴(yán)格的要求。新標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容中，把原來對高度的約束內(nèi)容設(shè)為A級，額外添加了B級高度。所以，在規(guī)劃設(shè)計高層建筑工程結(jié)構(gòu)的時候，要求嚴(yán)格依據(jù)相關(guān)規(guī)定予以劃分，不可以超過其的規(guī)定范圍。建筑物如果屬于是B級建筑，實際操控中要嚴(yán)格依據(jù)B級建筑的范圍來實施，不能夠超過規(guī)定范圍，一旦在實際施工中超過了規(guī)定范圍，要重新進(jìn)行設(shè)定，否則其會對高層建筑物的抗震性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。為了確保高層建筑物的抗震性能，要對高層建筑物的高度進(jìn)行嚴(yán)格管控，如果高層建筑工程的鋼混結(jié)構(gòu)高度設(shè)計超標(biāo)，其會對建筑物抗震性產(chǎn)生嚴(yán)重影響。高度不同的鋼混結(jié)構(gòu)，其設(shè)計的規(guī)范要求也不同，鋼混結(jié)構(gòu)的高度產(chǎn)生變化，特別是超高問題的實際存在，要求相關(guān)工作者及時地進(jìn)行重新設(shè)計。

3優(yōu)化高層建筑鋼混結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的有效措施

3.1優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)的周期性折減系數(shù)

高層建筑工程的框架結(jié)構(gòu)當(dāng)中，如果選擇應(yīng)用了輕質(zhì)墻板，其折減系數(shù)為0.9，如果選擇了少量墻體與砌體，核算周期的折減系數(shù)區(qū)間為0.7～0.8，如果墻體是砌體，那么核算周期的折減系數(shù)處于0.6～0.7之間，在對頂蓋、框架進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計的時候，因為填充墻實際應(yīng)用中的剛度低于結(jié)構(gòu)實際剛度，會產(chǎn)生核算周期小于實際周期的情況，致使建筑結(jié)構(gòu)不安全的因素出現(xiàn)，所以設(shè)計相關(guān)工作者在核算建筑物結(jié)構(gòu)的時候，要合理折減其的核算周期，對高層建筑工程的功能進(jìn)行有效改善[3]。

3.2優(yōu)化高層建筑工程鋼混結(jié)構(gòu)的抗震性能

高層建筑工程鋼混結(jié)構(gòu)的抗震性能屬于是設(shè)計工作中的關(guān)鍵性因素，要求予以高度重視，在規(guī)劃高層建筑工程的時候，房屋類別劃分依據(jù)就是抗震性能，抗震性能遵照建筑工程高度、結(jié)構(gòu)進(jìn)行類別劃分，高層建筑工程的結(jié)構(gòu)剛度周邊系數(shù)較大、樓層較多，則要對振型數(shù)進(jìn)行合理提取。建筑頂部存在小塔樓或者是變換層，建筑振型數(shù)參數(shù)數(shù)值大于12，振型總數(shù)需要管控在樓層數(shù)量的三倍以內(nèi)，持續(xù)強(qiáng)化高層建筑工程的抗震性能，才能夠確保建筑工程的安全性與穩(wěn)定性。

3.3優(yōu)化提升高層建筑工程的耐久性

高層建筑工程的設(shè)計規(guī)劃工作中，工作者重視對其結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，使用最為合理的方案進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計，建筑工程本身的耐久性卻容易被忽視，規(guī)劃設(shè)計工作者通常并未意識到建筑物結(jié)構(gòu)的耐久性問題，所以，規(guī)劃年限中要確保用戶所有訴求都能夠獲得滿足。所以，實際設(shè)計中，要注重耐久性相關(guān)問題。實操過程當(dāng)中，因為建筑物外在條件較為復(fù)雜，比如天氣、溫度、濕度的動態(tài)變化等，其都會對高層建筑工程的可靠性產(chǎn)生影響，所以規(guī)劃設(shè)計工作者在面對建筑物使用要求、經(jīng)濟(jì)要求與技術(shù)要求矛盾問題時，一定要強(qiáng)化提升高層建筑物本身的耐久性，以此確保建筑物的整體質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益。

3.4優(yōu)化對高強(qiáng)鋼筋、混凝土方面的規(guī)劃設(shè)計

在高層建筑工程的實際施工中，對高強(qiáng)混凝土、鋼筋進(jìn)行合理應(yīng)用，減少建筑工程的造價以及設(shè)備運行成本等。高層建筑工程的總造價中包含施工費、框架結(jié)構(gòu)物料費以及資料費等，而鋼筋使用量會對建筑工程造價產(chǎn)生影響，所以為了能夠減少建筑工程的總體造價，可在合理范圍之內(nèi)適當(dāng)減少建筑工程的鋼筋使用量，在條件允許的前提下使用高強(qiáng)鋼筋、混凝土（混凝土耐久性要求的強(qiáng)度等級如表1所示），以此來減少施工建設(shè)成本資金投入。如果高層建筑工程項目的地基是厚軟類型，因為建筑和地基的荷載比較大，可對高強(qiáng)鋼筋、混凝土進(jìn)行合理應(yīng)用，實現(xiàn)對構(gòu)建橫截面進(jìn)行優(yōu)化的目標(biāo)，不僅能夠減少設(shè)備的施工難度，更能節(jié)省一定數(shù)量的造價[4]。

3.5優(yōu)化高層建筑工程框架梁方面的設(shè)計

在設(shè)計高層建筑工程的鋼混結(jié)構(gòu)時，要對剪力墻與框架柱之間的框架梁進(jìn)行合理處理。高層建筑工程的截面設(shè)計方案中，如果豎向的變形差較大，其會致使剪力墻與框架柱連接框架梁之間產(chǎn)生超筋問題，其會對框架梁的截面設(shè)計方面產(chǎn)生影響。對于此類問題，實際上有兩種進(jìn)行解決的對策，即對鋼混結(jié)構(gòu)軸壓比進(jìn)行合理優(yōu)化，或者基于其他計算方式進(jìn)行合理計算。

4結(jié)語

由于鋼混結(jié)構(gòu)的剛度更強(qiáng)，其位移小且整體性能優(yōu)異，讓其變成建筑工程施工建設(shè)中極為關(guān)鍵的一項材料。現(xiàn)代建筑工程規(guī)劃設(shè)計的重難點就是要讓其具備經(jīng)濟(jì)性與合理性。高層建筑工程的鋼混結(jié)構(gòu)設(shè)計較為復(fù)雜，如果產(chǎn)生了差錯，會產(chǎn)生很多質(zhì)量問題，所以在設(shè)計高層建筑工程鋼混結(jié)構(gòu)的時候，一定要基于認(rèn)真、全面的分析與計算，確保高層建筑工程的整體施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]楊元秀.高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化研究[J].中國科技信息,2021(07):66-67.

[2]張浩.高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的現(xiàn)狀及策略分析[J].中國住宅設(shè)施,2020(10):12-13.

[3]李愛忠.建筑工程大體積混凝土施工技術(shù)要點研究[J].新型工業(yè)化,2020,10(10):77-78.

[4]張曉萍.建筑工程中鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計研究[J].住宅與房地產(chǎn),2019(28):76.

作者：宋建勛 單位：許昌電氣職業(yè)學(xué)院