關(guān)于高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計探析

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1、關(guān)于高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計探析　　摘要：本文主要是結(jié)合筆者工作經(jīng)驗闡述了結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施，以促進高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化完善。關(guān)鍵詞：高層建筑；混凝土結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計，安全中圖分類號：TU97文獻標識碼：A一、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法1健全單元結(jié)構(gòu)的布局設(shè)計獨立的結(jié)構(gòu)單元設(shè)計，指的是高層建筑當中的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計工作一般都適合選取規(guī)則、簡潔的平面形式。然而，平面的突出部分的長度和整體長度應管控在適當?shù)姆懂牣斨校⑶矣谐尸F(xiàn)出均衡分布的剛度、承載力。與此同時，豎向結(jié)構(gòu)宜選用規(guī)則、均勻的形式

2、，從而確保建筑的內(nèi)收、外挑問題能得到有效的管理與控制。為此，設(shè)計人員應在制作結(jié)構(gòu)設(shè)計方案階段就以概念設(shè)計知識及其理念作參照，基于滿足建筑的美觀度及適用性之上開展優(yōu)化設(shè)計工作，從而促使它的豎向布局與平面布局能均勻、簡單、具有規(guī)則性，確保其承載力與結(jié)構(gòu)剛度分布合理，進而防止建筑獨立結(jié)構(gòu)單位產(chǎn)生太集中的應力或者塑性變形，所以掌握好建筑平面及豎向布置的連續(xù)性、均勻性、規(guī)則性，控制建筑物的長寬比、高寬比、局部外伸尺寸等指標盡可能滿足《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3-72010）的相關(guān)要求，是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計之根

3、本。2優(yōu)化高強的混凝土與鋼筋使用由于高層建筑建設(shè)得消耗大量鋼、混凝土等材料，因此如果鋼與混凝土的強度太大，會直接導致建筑材料造價超過限定范圍，與此同時還會提高其他構(gòu)件的造價，促使建筑建設(shè)的經(jīng)濟效益降低。就以軟土地基之上的高層建筑設(shè)計作為實例，這類結(jié)構(gòu)地基由于承受了高荷載，因此為合理優(yōu)化好建筑當中每一構(gòu)件的截面尺寸，設(shè)計人員應當對高強度的鋼筋與混凝土的使用進行優(yōu)化，減小建筑結(jié)構(gòu)的重量，從而大大減小建筑中所有構(gòu)件的界面尺寸，減少工程地基處理工作的造價。3科學合理地設(shè)計剪力墻平面結(jié)構(gòu)1）高層剪力墻結(jié)構(gòu)的布置都應

4、盡可能遵循簡潔、規(guī)則的原則，保證結(jié)構(gòu)的質(zhì)心與剛心接近，尤其是剪力墻的方案布置、墻肢的長短等均應合理。在剪力墻布置方案上必須要堅持對稱、均勻、周邊、分散的原則，且墻片不宜過長，剪力墻盡可能避免短肢和“一”字型抗震墻，組成“L”“T”字型，均勻布置在平面上，形成較大的筒體，同時盡可能削弱核心筒墻體剛度，加強周邊墻體布置，組合成合理的形狀，達到整體剛度均勻，同時墻體布置應注意墻體剛度重心與平面質(zhì)量重心相接近。72）墻布置的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟指標。應盡量減少剪力墻數(shù)量，且各墻肢布置時應考慮如何減少邊緣構(gòu)

5、件，以期通過布置較少的抗側(cè)力構(gòu)件獲得滿足規(guī)范要求的抗側(cè)、抗扭剛度。如小高層剪力墻結(jié)構(gòu)，由于建筑結(jié)構(gòu)高寬比小，剛度大，抗震墻布置盡可能兩三間布置一道，用跨高比較大的連梁聯(lián)系在一起組成剛度較弱的聯(lián)肢梁，從而降低總體剛度、加大層間位移，達到優(yōu)化設(shè)計的目的。4優(yōu)化設(shè)計女兒墻在設(shè)計屋面高大的女兒墻的過程中，因為很難直接地加入到高層建筑主體結(jié)構(gòu)的探索隊伍中去，所以一定要開展周密、嚴格的計算工作，從而求算出精確的女兒墻的自重。假使女兒墻不高但也能達標，那么其給建筑結(jié)構(gòu)安全帶來的影響會比較小。假使女兒墻的高度在上升過程當

6、中會出現(xiàn)較為明顯的風荷載效應及地震荷載效應，那么其也許會給建筑結(jié)構(gòu)的安全性造成一定的影響。事實上，當女兒墻高度值較大時，務必要選取專業(yè)的軟件以及科學合理的手段把其承受的水平荷載求算出來，而針對配筋的求算則需參考支承于屋頂?shù)膽冶郯?，并使用雙層鋼筋。實際上，高層建筑主體結(jié)構(gòu)同屋面女兒墻二者間有著極大的關(guān)聯(lián)性，為此和屋面女兒墻相連的墻抑或是框架梁一定得達到與之相對應的強度標準。5混凝土結(jié)構(gòu)的干縮變形控制7在國家制定的有關(guān)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計標準當中層明確規(guī)定：建筑室內(nèi)現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)的伸縮縫間距一定要不超過55mm，但

7、是現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的伸縮縫間距則與之不同，其得不超過45mm。事實上，在室外要嚴控混凝土結(jié)構(gòu)的伸縮縫，并遵循以下幾大設(shè)計要求：1）結(jié)構(gòu)控制：采用合理、科學布局混凝土后澆帶的設(shè)計方案以有效處理好高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的干縮變形問題。換言之，就是把大樓板面積等額分成幾個小區(qū)格，并依據(jù)一定秩序校準小區(qū)格的混凝土，等到其干縮變形徹底完畢后，再校準區(qū)格之間的預留區(qū)域內(nèi)的混凝土，從而順利地處理好混凝土結(jié)構(gòu)的干縮變形問題；2）干縮裂縫:在現(xiàn)澆混凝土的凝固硬化時往往會衍生出一定的收縮應力，而建筑結(jié)構(gòu)當中會產(chǎn)生不規(guī)則的或者規(guī)則的

8、干縮裂縫。一般而言，建筑結(jié)構(gòu)形式的長度值與干縮裂縫之間的關(guān)系成正比，形式愈長，干縮裂縫愈大。因此，在設(shè)計混凝土過程中務必要管控好結(jié)構(gòu)形式的長度值。二、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計措施1結(jié)構(gòu)安全性1)設(shè)計人員應當在保證建筑各項功能的同時，通過考慮結(jié)構(gòu)自身的抗震性能及外部人為因素可能造成的結(jié)構(gòu)破壞，有目的地將高層建筑的抗震等級提升。同時，還要從整體上，加強結(jié)構(gòu)設(shè)計的穩(wěn)定性與牢固度，避免將磚砌體承重或者裝配式的混凝土結(jié)構(gòu)應用于高層的