身份证号码:23082219860110XXXX;牡丹江市东发建筑勘察设计有限公司
摘要:我国高层建筑在近年来发展速度较快,无论是在高度上还是数量上呈现的都是不断增加的趋势,建筑类型也越来越多,其功能也日渐复杂。在这种形势下,高层建筑钢筋混凝土结构设计对于结构设计工程师来说也成为一个难点。总的来说,在设计高层钢筋混凝土结构时仍有很多问题存在其中,本文从高层钢筋混凝土结构设计的原则以及高层钢筋混凝土结构设计中的常见问题这两方面进行了深入的探讨,并提出有针对性的高层钢筋混凝土结构设计的优化设计策略,以便为建设者可以提供一些有利参考。
关键词:钢筋混凝土;高层建筑;结构设计;抗震
一、引言
改革开放以来,国民经济在加快发展步伐的同时也促使国内的各行业都得到巨大发展,并且稳步提高各行业的整体水平。在这些行业中,提升水平较快的就是建筑行业,由此还实现了建筑技术、形式、材料等方面的多元化变革。钢筋混凝土的抗震性能较好,并且其安全系数也非常高,正是这两方面优势使其被当前的建筑行业广泛的应用。建筑行业中的高层建筑相对于其他建筑来说,它的发展速度更快,日趋多样化的结构体系开始形成。再加上不断更新设计思想,致使建筑的竖向体型和平面布置的复杂程度不断加大,无疑是对高层建筑结构设计的要求越来越高。结构工程师当前在进行高层建筑结构设计时所要解决的一个重要课题就是如何准确、高效的对高层结构体系进行内力分析。
二、高层钢筋混凝土结构设计的原则
概括来说,钢筋混凝土结构设计应该是尽可能的做到简单、规则、对称、有适当的长宽比,使平面承载力、刚度以及质量都能够实现均匀分布,尽量使刚度中心与质量中心达到重合的状态,这就有利于促进钢筋混凝土结构的抗震能力得到提高。以下几方面原则是钢筋混凝土结构设计必须要遵循的原则:一是采用的高层建筑结构应尽量是规则的,这样有利于实现建筑的结构布置、平面、立面的抗震性;二是整体上具有牢固性及可靠性,如果在作用力的影响下,高层建筑结构的一些构建就会损坏,局部倒塌问题随之产生。所以,不能丧失整体的承载力而出现整个结构倒塌的问题;三是必须确定结构与结构之间、构件与构件之间的关系,需要分离彻底的就要彻底,而不是似分非分,需要连接牢固的就要杜绝似接非接的现象;四是要有合理的传力途径,不间断的传递上部结构作用的水平力和竖向力向基础,有效的避免中断、迂回等问题;五是针对结构构件承载力与结构单元之间的关系必须要做认真处理,为了抗震能力得到增强,可以多设置抗震防线。
三、高层钢筋混凝土结构设计中的常见问题
1、不合理的结构体系
为保证稳定的高层建筑钢筋混凝土结构,设计结构体系的选择就是关键。然而,地基基础结构环境在相对稳定的状态下,能保证建筑上部结构对变形的限制问题,设计人员减小了刚度去提高建筑物的外观设计效果。根据当前规范要求,设置顶点位移、层间位移的限值时要受到一定限制。在这种情况下,结构设计人员需按照高层建筑的实际工程情况,确保结构设计工作的科学性。目前,导致不合理的高层钢筋混凝土结构体系出现的主要原因在于设计方案审计工作没做到位,设计方案和实际工程情况之间的出入性较大。此外,相关的管理人员及设计人员根本没有利用计算机信息技术去模拟结构设计方案,仅靠自己的经验来判断结构设计方案是否合理,因此,就有不合理的高层钢筋混凝土结构体系产生。
2、不科学的地基与基础设计
表现为以下方面:一是基础设计上有问题存在,地基斜面的坡度大会影响到地基混凝土的振捣质量,在很大程度上降低了地基结构的稳定性;二是基础类型的选择上不够科学,所以建筑物有不均匀沉降问题发生,更为严重的建筑物的倾斜现象;三是不合理的地下室底板配筋,不利于高层建筑结构的稳定,增加了建筑物的不均匀沉降问题的严重性;四是部分设计人员对于地下水位将影响地基的耐久性及稳定性这一问题有所忽视。建筑物的地基与基础设计方面如果有问题存在,不可避免的会使钢筋混凝土结构设计受到不利影响。
3、短肢剪力墙设置不符合要求
在设置短肢剪力墙结构时,如果设置的不合理,并且未按规范来开展数量,就会使后期的处理难度加大,还会导致结构有内部应力集中问题出现,对高层建筑的抗震性、稳定性都会有一定影响。
4、结构超高问题
在设计人员对抗震规范设计的使用过程中,不同等级对高度也有不同要求。但是事实上,部分结构设计人员设计时对其并不重视,所以超高问题如果出现,那么竣工审查就很难通过。施工设计的二次完成后,能解决工程项目结构的问题。
四、高层钢筋混凝土结构设计的策略
1、结构体系设计应确保科学性
在高层钢筋混凝土结构设计时,通过BIM技术的应用可以构建出一个仿真模型,并且对设计方案中存在的问题进行仔细检查,最终可以完善高层钢筋混凝土结构设计,使得该结构的质量能够得到明显提升。要重视平、立面布置的规则,并保证结构选型的科学性,使得选用的结构体系既具有经济性、抗震性,更具有合理性。此外,设计人员应该加大力度做好设计方案的审计工作,对方案反复审查,以保证得到一个科学合理的设计方案。对设计方案反复的检查、审核,其目的就是为了建筑物结构的安全性和抗震性得以增强。
2、地基与基础的合理设计
长期以来,结构设计师对地基与基础设计问题一直很重视,不仅是因为此阶段设计过程的好与坏对后期设计工作有很大影响,也因为地基基础决定着工程造价。所以这个阶段不能有任何问题出现,否则所造成的损失将是无法估量的。设计地基与基础时应该与施工的地质条件以及施工实际情况为依据,全面综合的考虑基础拉梁结构,比如,为了保证地基结构的稳定性并促进拉梁结构的稳定性得到提高,就需要增加基础配筋。开展地下室的设计工作时,设计人员通过对褥垫处理方法的有效利用提升了地下室稳定性,不至于出现裂缝问题。总之,对地基与基础合理设计是不可忽视的环节。为此,设计时不仅要综合现场的地质条件以及深入学习地方规范,也要认识到地下水对地基产生的影响,使地基设计得到优化,促进结构设计工作的进行。
3、解决短肢剪力墙设置存在的问题
短肢剪力墙在新规范中被明确的下了定义,即:具有5—8的高厚比墙肢截面的墙。根据实验所得出的数据以及大量的实际经验可以得知,短肢剪力墙用于高层建筑中,对建筑产生的限制也是涉及到多个方面。基于此,结构设计工程师应该对短肢剪力墙减少使用或者根本不用,这样对于避免增加后期设计工作量能够起到重要作用。
4、限制结构的总高度
针对结构总高度的限制问题,我国在抗震规范以及高规中已对其有所规定,并在以往的超高问题基础上由新的规范做出了进一步要求,在以往建筑物被设定为A级限制高度的基础上又增加B级高度的建筑。由此可见,要加强注意结构的该项控制因素,如果是B级高度建筑结构或者是比B级高度还高,就要对处理对策及设计方法进行较大程度的调整。
总之,高层钢筋混凝土结构设计是个较为复杂的过程,设计者必须要按照规范要求对设计过程中的每个环节都做好规范设计。
参考文献
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