钢筋混凝土高层结构设计的常见问题与处理 李时杰

发表时间:2021/6/7   来源:《基层建设》2021年第4期   作者:李时杰
[导读] 【摘要】在钢筋混凝土高层结构设计时,结构体系不合理、上部结构设计与地基基础不相符的现象非常容易出现。
        浙江创新建筑设计有限公司桐乡分公司   314500
        【摘要】在钢筋混凝土高层结构设计时,结构体系不合理、上部结构设计与地基基础不相符的现象非常容易出现。本文主要针对钢筋混凝土高层结构中容易出现的设计问题进行了探讨分析,并针对这些问题提出相应的解决方案。
        【关键词】钢筋混凝土;高层结构;设计问题;处理对策
        钢筋混凝土结构的稳定性相对于传统建筑来说是比较高的,同时施工过程简单,在高层建筑结构主体中应用非常广泛。通过分析当前工程建设的实际情况,能够发现在钢筋混凝土结构中存在的不合理的设计问题,这些问题会严重影响建筑整体的质量。为将钢筋混凝土的优势充分发挥出来保证高层建筑结构的稳定性,应当充分分析讨论高层结构设计中存在的各类问题,同时制定出相应的解决方案,以此保证钢筋混凝土高层结构设计的顺利进行。
        1、高层建筑中常用的结构类型
        1.1框架结构体系
        框架结构体系在多层或是地高层建筑中使用较为普遍,建筑承重结构是由框架梁和框架柱一起组成的体系结构,承担着水平方向与竖直方向的荷载量。在进行框架结构布置时,应当明确传力路径。对框架结构来讲,应当尤其注意抗侧力与竖向承重,框架柱是其非常重要的组成部分,应当明确弱梁强柱的设计理念。
        1.2剪力墙结构体系
        剪力墙结构体系的原理是用钢筋混凝土的墙体来承受水平力与竖向力。楼面的板梁与剪力墙共同组成了受力体系,由于构件跨度的影响,墙体之间的距离一般保持在4-7厘米左右。在空间相对较小和底层建筑中剪力墙结构应用较为广泛,在空间较大的结构中就不适合使用剪力墙结构体系。应用剪力墙结构体系后,建筑的底部会承受水平剪力与很大的轴压力,应当不断加强结构底部的重视程度。
        1.3筒体结构体系
        随着经济不断发展,我国建筑水平也在稳步上升,在建筑高度不断上升的大趋势下,剪力墙结构体系以及传统框架结构体系已经很难满足建筑结构的刚度与强度。在这种情况下,筒体结构体系能够将这些劣势有效弥补起来。筒体结构是在剪力墙结构和基础框架结构的基础上发展而来,它通过很多框架与剪力墙一起围城了筒状封闭型的骨架结构,这类结构能够承载水平方向的压力,还能够使得使用空间不断扩大。
        2.钢筋混凝土高层结构设计中存在的问题
        2.1结构体系不合理
        在钢筋混凝土高层建筑结构设计里,存在非常常见的一类问题就是结构体系不合理,出现这种情况的主要原因是因为前期设计时不重视概念设计,同时单方面追求片面的立面效果过于依赖计算机的结果,缺乏通过多种手段计算结果,缺少对比分析,最终致使结构体系不合理,最终导致了工程造价花费过大,浪费了大量资源。
        2.2基础设计与地基不合理
        地建筑物种最重要的部分就是地基,如果地基设计不够合理,那么高层建筑的结构稳定性就没法办证。地基设计是否合理主要从以下几个方面表现出来:首先,基础类型选择不够合理,这种情况下可能令建筑出现不均匀沉降的现象。其次,地基斜面坡度太大,基础设计不够合理,这会使得混凝土的振捣质量产生一定影响,使得地基结构稳定性进一步降低。再次,地下室的底板与顶板设计不够合理,无法满足高层建筑的相关需求,上部结构整体质量会因此而受到严重影响。最后,相关工作人员没有具体分析地下水位对建筑可能产生的影响,如果施工场地的地下水位相对较高,那就回严重影响基础结构的耐久性与稳定性。
        2.3上部结构设计不够合理
        在工程结构设计中,上部结构也是非常重要的一部分,在实际实际的时候需要综合考虑多方面因素。通过具体分析能够发现,上部结构设计不合理现象较为严重,精细化处理不够仔细,由于各个部分没有进行密切配合与分工,导致了后期开洞、缺漏碰撞等现象较为严重。值得注意的是,如果上部结构中剪力墙设计的不够合理,那么会使得内部应力过于集中。在遇到地震等自然灾害时,非常容易因为内部抵抗力低下而出现坍塌现象。


        2.4重要部位设计不合理
        联肢剪力墙主要是靠墙肢底部和墙梁顶部来减弱散去地震的力度,同时,墙梁出铰在前,这能够大大较少墙体破损程度,同时有助于墙体修复。在各种地质灾害影响之下,在两面剪力墙之间,墙梁位置非常容易发生断裂现象,为有效保证剪力墙能够在地质灾害情况下发挥其作用,应当切实保证建筑物的延展性。假如在设计墙梁时出现问题,那就会推迟墙梁塑胶性铰的出现时间,导致在能量消耗过程中,墙梁无法充分发挥其作用,进而破坏其他构件,最终使得整个建筑结构的质量受到严重威胁。在这几过程中,应当注意墙梁无法承载过多的垂直荷载。很多工作人员在设计梁柱节点时,会将梁端部上部钢筋增加在墙梁接头处,这能够促进弱柱强梁体系的形成,在发增地质灾害时,墙柱首先受到破坏,最终会使得整个结构崩溃坍塌。
        3、钢筋混凝土高层结构的优化设计措施
        3.1优化设计结构体系
        随着我国科学技术不断发展,计算机软件开始在工程结构设计中管饭应用。在进行高层建筑结构设计时,可以使用BIM技术将设计模型建立起来,在结合建筑模型特点,有针对性的优化设计方案,将结构设计方案落到实处。对于相关工作人员来讲,必须仔细分析、准确计算高层建筑结构,将计算结果进行综合比较,不断提升高层建筑结构设计合理程度。通过对比分析能够将高层建筑结构不断优化,使得建筑抗震能力大幅度提升,避免资源的浪费。同时,统称结构设计人员应当根据实际情况选择设计指标,保证设计指标合理性,同时不断优化结构体系设计方案,减少外部环境因素对施工影响程度。
        3.2合理设计地基与基础部分
        为切实保证高层结构设计方案有效程度,应当保证地基设计与建筑基础设计合理程度。在设计开始前应当仔细分析场地的水文条件与地址条件,根据实际情况选择合理的方案,从根本上保证结构安全性。除此之外,相关工作人员还应当精准把握基础结构与建筑地基的特点,在绘制包络图时应当根据地下水位变化情况进行设计。同时与基础结构特点和地基特点相结合,制定出合适的防水策略。同时,相关工作人员还应当重视配筋工作,保证地基与基础配筋量准确无误,进一步提升基础结构安全程度。
        3.3优化上部结构设计
        在进行高层结构设计时,应当不断优化上部结构,借此来 提升结构整抗水平载荷能力和稳定性。不断提升建筑结构设计的规则性,保证抗侧力构建位置的合理性,形成合理的承载力分布体系。同时不断提升垂直方向康测量构建的强度与刚度,保证其均匀稳定性与连续性。除此之外,在垂直方向应尽量避免使用转换层,减少应力集中的现象发生。在设计节点过程中,应当注意节点延性设计,保证建筑物抗震能力。
        4结束语:
        结合以上所述,对于高层建筑来说,其结构侧向刚度的要求相对于多层建筑来讲要求更高,应当综合分析考虑高层建筑结构特点,保证结构设计质量。同时相关人员应当不断分析讨论高层结构设计中存在的各类隐患,不断优化结构体系,设计地基与基础部分时应保证其合理性,不断优化上部结构,保证钢筋混凝土高层结构设计的稳定性与安全性。
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