钢筋混凝土结构设计的优化措施探讨

陈 峰

绍兴市市政设计院有限公司 浙江绍兴 312000

【摘 要】现在越来越多的建筑物使用钢筋混凝土结构，因此钢筋混凝土结构设计在建设设计阶段就显得很重要。本文结合多高层钢筋混凝土结构设计的现状进行分析，对钢筋混凝土结构设计作出优化措施探讨。

【关键词】钢筋混凝土结构；优化设计；措施

在钢筋混凝土结构中，钢筋承受拉力，混凝土承受压力，坚固，耐久，防火性能好，节省钢材，成本较低。近年来，随着我国钢材量的不断提高，钢筋混凝土结构在建筑行业得到迅速发展。结构设计者都要在遵循各种规范前提下，大胆录活的优化结构设计方案。

1 论述钢筋混凝土结构体系设计

为了避免在后期的项目施工的设计阶段发生变动，必须严格限制高层钢筋混凝土建筑结构设计，科學选用结构体系。建设单位要严格按照高层建筑物所在区域的地质情况选择科学结构体系设计方案，优化高层建筑的上段部分结构以及负载的分布，同时更要注意周围建筑物的特点，对其进行实地的考察与分析，做出全面综合的方案。在使用计算简图时必须注重科学设计的选择和使用，要做到真实、精确、客观，控制计算简图在合理的范围内。

目前高层建筑多采用钢筋混凝土结构，其结构体系主要有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等。对于高层建筑来说主要以剪力墙结构和框架剪力墙结构为主，对于多层建筑则多采用框架结构。框架剪力墙结构体系中以剪力墙作为主要抗侧力构件，承受绝大部分水平荷载；而框架部分则主要承受竖向荷载。框架剪力墙结构中框架和剪力墙两者共同受力，合理分工。剪力墙布置应均匀设置在建筑物的周边、电梯间等部位。由于该结构以框架结构为主，剪力墙为辅助，这种结构体系适用于25 层以下的建筑，最高不宜大于30 层。

2 论述钢筋混凝土结构抗震设计

抗震概念设计在高层建筑抗震设计中很重要，结构抗震设计复杂性，并且有许多不确定和不确知的因素，所以很难精确地计算出结构的抗震能力，准确的得到结构在地震作用下的真实反映更是难上加难。因此对于结构的抗震设计，细致的计算分析和抗震概念设计都是非常重要的。在地震作用下特别不规则结构的薄弱部位容易造成震害的地方可以用防震缝将其划分为若干个独立的抗震单元，使各个结构单元成为规则的结构，抗震缝两侧结构类型不同时，按照需要较宽防震缝的结构类型和较低房屋高度确定缝宽。

地震区建筑进行抗震设计时，除了应保证结构满足承载力的要求外，还应满足延性要求和具有良好的耗能性能，要实现“中震可修，大震不倒”的原则，这是基本措施。钢筋混凝土结构要实现延性结构必须通过良好的延性设计。抗震高层建筑的延性通过合理选用结构体系、合理布置结构、对构件及其节点采取各种构造措施等才能实现，施工质量的良莠对结构的延性也有很大的影响。延性设计不是通过计算实现的，所以，保证结构的延性要通过抗震机构的抗震等级要求及加强构造措施等方法实现。必须保证梁、柱、墙构件均具备足够的延性，这样钢筋混凝土结构才能具有一定的延性，才能设计出延性框架和延性剪力墙。“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点弱构件”是框架结构应遵循的设计原则，截面尺寸的合理选择，柱轴压比，剪跨比，箍筋选配的控制，以及核芯区的构造措施都是框架结构抗震设计的重要内容。框架—剪力墙结构和剪力墙结构设计为实现延性设计应符合“强墙弱梁，强剪弱弯”原则，还应该限制墙肢轴压比和墙肢设置边缘构件提高剪力墙的抗震性能，并且加强重点部位。

3 钢筋混凝土结构优化设计方案

3.1 合理使用高强钢筋

在对超高层建筑进行施工的过程中，对建筑使用的钢筋量是影响整个建筑造价的一个重要因素。所以为了降低用钢量，降低造价，节约建筑成本，在对超高层建筑结构设计时需要合理使用高强钢筋，在超高层建筑位于深厚软弱地基之上的情况下，需要优化高强钢筋构件的截面尺寸，通过减轻地基的承载量来降低基础施工的难度，同时还可以缩减造价，减低施工单位的成本，从而达到更大的经济效益。而且，在对超高层建筑自重减少的情况下，可以减小超高层受地震破坏的程度，因为建筑的破坏程度与建筑的自重呈现正相关关系，自重越大，受损毁的可能性增大，破坏程度就越大，通过减少建筑的自重，也为建筑物的安全提供了保证。

3.2 平面刚度的优化

对于超高层建筑的机构设计，平面结构、建筑各部分的刚度和承载力是需要着重考虑的因素，首先在设计结构时，为了避免造成施工过程中的麻烦，设计师应该尽力将结构的刚度中心、质量中心和几何中心设计到一点上，如果不能达到这个要求，将会造成施工队伍的麻烦。而且最重要的便是扭转问题，设计师需要充分考虑水平荷载力所受的各种因素；其次，通过对平面以及立面的选择，来解决超高层建筑设计的问题。对于平面上的选择，设计师应该尽量保证刚度中心和质量中心重合，以有效缩小位移比；对于立面上的选择，设计师应该将竖向抗侧力构件保持上下连续贯通；最后，对于建筑的美观性的优化，在结构设计的过程中，结构足够合理，与前两点所说的一样，都符合条件，但是建筑却无法满足人们的审美观，实用性也不高，这就需要设计师在重视结构概念设计的同时，还需要建筑更加美观和实用。

3.3 加大对超高建筑的审查

在我国目前的施工水平与经济发展水平下，我国对高层建筑的高度有了全面规定，然而在实际过程中，有很多超高情况的发生。在我国并不提倡超高的行为，因为随着高度越来越高，建筑的整体抗震性也会受到影响，这样当地震发生时，受到的危害较大。尤其是在建筑物高度不断上升的情况下，建筑的安全会受到很大的影响。因此，国家相关部门必须加大在高层建筑上的审查力度，加大违反建筑标准行为的惩处力度，健全建筑高层规范与抗震规范，使高层建筑结构的稳定性得到保障。

3.4 提高设计的安全性

一是，加强理论学习，提高设计素质。土建工程的设计人员应加强自身对设计理论与方法的掌握程度，这对提高土建工程的设计水平至关重要。二是，设计计算严密。设计人员应考虑到每一方面的因素，核对好所有数据，使设计结果能够满足各种条件下安全要求，避免疏漏某一项目的安全设计。三是，详细的设计图纸。由于设计人员与实际施工人员之间有较大的技术差距，因此设计人员应不怕麻烦、详尽、严谨地对一些细节加以说明，保证不同层次的施工人员都能看懂，从而提高工程质量避免错误理解图纸等不必要事故的发生。四是，加强监督管理。当设计方案通过审核后，设计人员应时刻与施工方保持联系，保证实际建设中发现问题能够及时改正。对施工人员提出的建议或问题能够认真对待。

结语

钢筋混凝土框架结构虽然相对简单，但设计中仍有很多需要注意的问题，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。

参考文献：

[1]曹士伟，隋晶.钢筋混凝土结构设计中的常见问题分析[J].科技创新与应用.2013（17）.

[2]何炜明.高层建筑中钢筋混凝土结构设计分析[J].科技资讯.2008（31）.

[3]闫培雷；考虑隔墙影响的框架结构非线性地震反应分析及地震灾场模拟[D]；哈尔滨工程大学；2010年

[4]支韶阳.一般高层建筑钢筋混凝土结构设计应注意的几个问题[J].粮食流通技术.2011（5）.