周益宇

浙江省工業(yè)設(shè)計(jì)研究院 浙江 杭州 310000

引言

鋼筋砼結(jié)構(gòu)是常見的一種建筑設(shè)計(jì)方式，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，其技術(shù)已經(jīng)非常成熟，且由于其材料價(jià)格相對(duì)便宜，在建筑行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。特別是在高層住宅項(xiàng)目當(dāng)中，為了提升居民居住的舒適性，在設(shè)計(jì)的時(shí)候要盡可能拓展室內(nèi)的空間，在這種背下，如何對(duì)鋼筋砼結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)以及優(yōu)化就成了設(shè)計(jì)人員需要面對(duì)的一個(gè)重要課題。

一、鋼筋砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

盡管鋼筋砼結(jié)構(gòu)已經(jīng)出現(xiàn)了很長(zhǎng)的時(shí)間，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中還是會(huì)遇到一些問題。特別是在高層建筑項(xiàng)目當(dāng)中，由于高層項(xiàng)目對(duì)于室內(nèi)空間、通風(fēng)以及防火方面的高標(biāo)準(zhǔn)，提升了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的難度。從總體上來(lái)看，設(shè)計(jì)與優(yōu)化過(guò)程中主要存在兩個(gè)問題。

（一）選型問題

鋼筋砼結(jié)構(gòu)的選型是其他設(shè)計(jì)工作的前提以及基礎(chǔ)。想要更高地完成高層項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作，就必須要認(rèn)真對(duì)待選型問題。但是在實(shí)際工作中，結(jié)構(gòu)選型常常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。

很多設(shè)計(jì)師在進(jìn)行框架設(shè)計(jì)的時(shí)候往往會(huì)將注意力集中在安全性以及工程造價(jià)方面，忽略了建筑項(xiàng)目的實(shí)際需求，住宅性、辦公型以及商貿(mào)型高層建筑對(duì)于結(jié)構(gòu)框架的需求存在一定的差異，如果不考慮項(xiàng)目需求，那么就會(huì)讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)使用之間產(chǎn)生沖突，造成資源浪費(fèi)的同時(shí)也埋下了安全隱患。

（二）結(jié)構(gòu)問題

除在選型環(huán)節(jié)會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤之外，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面也存在著一些問題。第一，針對(duì)基礎(chǔ)層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員有時(shí)會(huì)忽略建筑復(fù)發(fā)的預(yù)應(yīng)力，這一點(diǎn)在高層項(xiàng)目中會(huì)體現(xiàn)得非常明顯，由于高層建筑地上結(jié)構(gòu)的體量巨大，地下室的底板在上層建筑的作用下會(huì)出現(xiàn)一定程度的下沉，特別是在選用天然地基的項(xiàng)目中，下沉更加明顯。而建筑物的下沉?xí)淖兤湓械氖芰Y(jié)構(gòu)，導(dǎo)致建筑物內(nèi)部的鋼筋砼結(jié)構(gòu)以及其他部件發(fā)生一定程度的形變，影響其安全性與穩(wěn)定性。第二，針對(duì)上層框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這當(dāng)中的核心就是剪力墻設(shè)計(jì)，一些設(shè)計(jì)工作者在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，沒有對(duì)其底部進(jìn)行強(qiáng)化，同時(shí)對(duì)于剪力墻的個(gè)數(shù)以及布置的部位帶有一定的隨意性，這就導(dǎo)致了剪力墻的受力與設(shè)計(jì)圖紙不符，時(shí)間一長(zhǎng)容易破壞其與其他部件之間的連接性，增加安全風(fēng)險(xiǎn)。

二、優(yōu)化注意事項(xiàng)

為了確保鋼筋砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及優(yōu)化工作能夠順利進(jìn)行，工作人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前應(yīng)該明確一些常見問題的解決方式。

（一）注意新技術(shù)的使用

盡管鋼筋砼結(jié)構(gòu)屬于傳統(tǒng)建筑形式，但是與新的建筑技術(shù)以及建設(shè)理念也能進(jìn)行高效融合。作為設(shè)計(jì)人員，需要時(shí)刻注意新技術(shù)、新材料的使用問題,通過(guò)BIM技術(shù)在計(jì)算機(jī)上對(duì)工程模型進(jìn)行模擬，重點(diǎn)關(guān)注新技術(shù)、新材料與傳統(tǒng)施工方式對(duì)于鋼筋砼結(jié)構(gòu)的承載力以及局部壓力是否出現(xiàn)了變化，避免因?yàn)樾录夹g(shù)的應(yīng)用而造成鋼筋砼框架的某些區(qū)域出現(xiàn)應(yīng)力集中問題。

（二）注意延性部件的轉(zhuǎn)動(dòng)能力

為了保證延性部件塑性內(nèi)部分布的具體需求，在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要保證該部件具有良好的轉(zhuǎn)動(dòng)能力。在此基礎(chǔ)上才能讓塑性鉸區(qū)的形變處于合理范圍當(dāng)中，當(dāng)遭遇到突然的沖擊（外部撞擊或者地震等情況）時(shí)，能夠高效吸收外來(lái)沖擊力，提升建筑物的抗震性能。

三、鋼筋砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化具體方法

（一）剪力墻的布置

針對(duì)上層建筑項(xiàng)目在設(shè)計(jì)與優(yōu)化過(guò)程中所暴露出的問題，設(shè)計(jì)工作者需要對(duì)剪力墻的平面布置工作進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。具體來(lái)說(shuō)，需要注意以下幾點(diǎn)問題。

第一，設(shè)計(jì)人員需要在滿足高層建筑功能性以及可靠性的基礎(chǔ)上，對(duì)于上層結(jié)構(gòu)的平面進(jìn)行合理布置。將剪力墻沿著框架的四周以集中的方式均勻排列，讓其在各個(gè)方向上所承受的荷載力趨于平均。而對(duì)于一定平面形狀變化較大，荷載力分布不均勻的區(qū)域，比如說(shuō)樓梯間、電梯房等，在布置剪力墻的時(shí)候要注意其間距，不宜將剪力墻的間距設(shè)置得過(guò)大，確保平面的穩(wěn)定性。

第二，在對(duì)剪力墻進(jìn)行水平布置時(shí)，盡量以“雙向布置”的方式來(lái)進(jìn)行，以建筑平面的主軸為一個(gè)方向，再選擇一個(gè)其他的方向，使荷載力可以在每個(gè)結(jié)構(gòu)上得到均勻分?jǐn)?。此外，?duì)于那些具有抗震能力的剪力墻，不能以單項(xiàng)方式進(jìn)行布置，確保框架整體的抗震能力符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

第三，針對(duì)墻肢截面的設(shè)計(jì)，如無(wú)特殊要求，一般都是按簡(jiǎn)單、規(guī)則為設(shè)計(jì)原則，針對(duì)其側(cè)方向的剛度，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)其數(shù)值進(jìn)行精確計(jì)算，對(duì)于剪力墻側(cè)面剛性數(shù)值進(jìn)行嚴(yán)格把控。

第四，對(duì)于短肢剪力墻的使用要十分慎重，盡管這種結(jié)構(gòu)形式可以有效拓展室內(nèi)空間，減少室內(nèi)空間中承重梁以及承重柱的數(shù)量，但由于其具有異形柱的物理特征，如果大量運(yùn)用，勢(shì)必會(huì)影響到建筑項(xiàng)目整體穩(wěn)定性，因此在布置過(guò)程中不能全部使用短肢剪力墻。

（二）使用高強(qiáng)度砼材料

對(duì)鋼筋砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做優(yōu)化時(shí)，一個(gè)比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是高強(qiáng)度砼的使用問題。合理使用高強(qiáng)度砼，不僅可以更好地控制建設(shè)成本，而且對(duì)于項(xiàng)目的壽命以及性能都有著不錯(cuò)的提升效果。比如說(shuō)在一些底板荷載大的項(xiàng)目中，為了達(dá)到降低自重的目的，就需要合理調(diào)整含有高強(qiáng)度砼材料部件的截面尺寸，保證其可靠性的同時(shí)也降低了施工難度。

（三）使用高強(qiáng)度鋼筋材料

除高強(qiáng)度砼原料之外，高強(qiáng)度鋼筋也是對(duì)鋼筋砼部件進(jìn)行優(yōu)化的一個(gè)重要方式。使用這種新材料的主要目的在于減少鋼筋砼部件自身的重量，在不影響安全的前提下提高施工效率。此外，建筑項(xiàng)目自身重量與地震沖擊對(duì)建筑的影響成正比，減少自身重量就可以提升建筑本身的抗震能力。

四、結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于鋼筋砼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化工作具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，從施工單位角度出發(fā)來(lái)看待這項(xiàng)工作，可以在確保質(zhì)量的前提下有效控制工程造價(jià)，對(duì)于縮短工期、壓縮建設(shè)成本也有一定的幫助作用，因此要給予高度重視。