浅析民用高层钢筋混凝土建筑结构设计优化策略.pdf

在高层建筑施工中，其主体结构成本占到项目总成本70%以上，由此可见，民用高层建筑结构在项目工程施工中的重要程度。且因国民经济水平的提升，多数居民对居住要求也有所升高，因此，在保障民用建筑质量的前提下，还要满足居民对建筑结构的要求，而设计人员便需要不断优化民用高层钢筋混凝土建筑结构设计，使建筑整体呈现出最优效果。基于此，本文便对民用高层钢筋混凝土建筑结构的设计与优化进行简单探讨，仅供参考。关键词 民用；高层建筑；钢筋混凝土；结构设计；优化策略Brief Analysis of Optimization Strategy of Civil High-Rise Reinforced Concrete Building Structure DesignGong Xue-lin Tongren Urban and Rural Planning Survey Design Research Institute Co.,Ltd.,Tongren 554200,Guizhou Province,ChinaAbstract In the construction of high-rise buildings,the main structure cost accounts for more than 70%of the total project cost,which shows the importance of civil high-rise building structure in the project engineering construction.And due to the improvement of the national economic level,most residents have increased their living requirements.Therefore,under the premise of ensuring the quality of civil building and meeting the requirements of residents for building structure,designers need to continuously optimize the design of civil high-rise reinforced concrete building structure,to present the best effect of the overall building.Based on this condition,this paper briefly discusses the design and optimization of civil high-rise reinforced concrete building structure,for reference only.Key words civil use;high-rise building;reinforced concrete;structural design;optimization strategy引言在建筑工程施工中，钢筋混凝土结构设计所涉及的环节较多，对设计人员而言责任较重，对建设单位而言投资数额较大，其质量问题直接影响到项目工程整体的安全性、适用性与经济性。因此，建筑结构设计人员在进行工作时，要坚持采用科学且合理的设计理念，保持严谨、细致的工作态度，使得建筑外观设计与空间设计更为合理、美观，减少结构变形的概率，以此来满足建筑整体结构的适用性、耐久性以及安全性，并尽可能杜绝资源浪费现象，减少施工中所需的人工成本与材料成本，提升建设单位在此项目中的经济收益。例如：在民用高层建筑钢筋混凝土结构设计当中其体系主要有：抗震结构、建筑框架以及框架结构等，每个结构都有着自身独特的特点，但也都存有一定的安全问题，因此，设计人员在进行结构设计时要根据工程实际情况综合考虑设计方案，结合每种结构的优缺点与适用范围，在保障建筑基础稳定的前提下，优化结构设计方案，加强建筑结构整体质量。1 民用高层钢筋混凝土建筑结构设计中施工方案的优化策略建设单位要想提升民用高层建筑质量状况，便需要设计人员根据项目实际情况对建筑结构设计方案进行优化与调整，使得施工方案必须与项目要求相符合，才可以最大程度地提升建筑结构的稳定性，同时设计人员还要注重民用建筑整体效果，以大局观的眼光看待整个结构设计方案。在开展设计工作时，结构设计人员可以通过现代科技技术来模拟民用建筑整体构造，之后在用计算机软件技术将钢筋混凝土建筑结构中的实际数据信息输入到相应的指标栏内，在根据建筑模型与数据信息对建筑结构进行优化，尽可能提升建筑结构使用功能，并且要重点主要钢筋混凝土的占有比重，科学、全面的分析钢筋混凝土在建筑结构中可承受重力的系数，精确计算出建筑压力承受范围，在根据项目工程实际建造情况来设计钢筋混凝土的分布情况，尽可能地提升建筑结构的抗压效果与抗压能力。与此同时，钢筋混凝土强度、配筋率等各项材料的临界荷重都可以通过计算机技术进行计算，而在建筑结构设计中，钢筋混凝土的建筑与装饰 2023年 8月下.indd 292023/8/23 15:27:34建筑设计 Construction&Decoration30 建筑与装饰2023年8月下荷载值、临界荷载值、可变荷载值等都是根据建筑不同位置、不同承重力、不同需求来进行调整的，以此来减少出现结构错位、刚度突变等想象，避免建筑结构中出现荷载薄弱区域，并以此数值为基础选用合适的构件材料，保障整体建筑结构的稳定性。除此之外，在民用高层建筑结构设计中，平面结构设计也极为重要，尤其是建筑形状规则中可能会出现建设效果达不到预期或是预设未能达到标准等现象，因此，设计人员在进行建筑结构平面设计时要重点控制建筑长宽的比值，必须使其在合理范围内，若建筑长度过长，宽度达不到相应比例时，便会显得整体结构过于狭长，不仅仅在外观上没有美感，同时建筑结构功能预设也未曾达到相应要求，从而导致建筑结构质量缺少平衡性，大大降低了结构抗扭转的能力1。2 民用高层钢筋混凝土建筑结构设计中地基与基础的优化策略在完成结构设计方案优化之后，便要进入建筑施工，而民用建筑施工工艺较为复杂，施工环节较多，施工工期也相对较长，因此，民用建筑在施工中所受到的外界因素影响较多，而外界环境的影响也会在一定程度上降低建筑结构的稳定性。就民用建筑结构整体而言，地基的建造、施工、设计以及材料方面的选择都是影响到建筑自身稳定性的重要因素，尤其是在钢筋混凝土建筑中地基的建造质量会直接影响后期钢筋混凝土的铺设情况。基于此，在设计地基以及位置选择中，设计人员可以从当地地理环境入手，用科学的手段分析施工场地地质条件，并根据地质状况优化建筑结构地基与基础的设计方案。例如：若施工场地地质条件良好的情况下，设计人员可以适当采用当地天然地质作为地基主体，之后在规划好的主体中局部加入筏板、防水板或钢筋等材料进行稳定即可。在设计地基时，为了使其可以承受起高层建筑的重量，在进行拉梁结构设计时要综合多方面因素，仔细考虑设计方案，例如：可采用增大基础配筋的模式，提升拉梁的稳定程度，从而使得地基整体结构稳定性更强。就当前市场中民用钢筋混凝土高层建筑而言，大多都需要建设地下室或地下停车场，若建筑结构稳定性不足的情况下，经常会发生地下室坍塌或地下室大面积裂缝的现象，基于此设计人员可以在建筑不同的持力层中加入褥垫进行处理，以此种方式来进一步增加地基以及地下室或地下停车场的稳定。除此之外，设计人员还要考虑地下水位的实际情况，并根据施工现场地下水的水流量、水位、上升趋势等进行地基结构设计，同时也不可忽视基础配筋的型号、所需数量、应用方式等，最大限度地保障民用钢筋混凝土建筑结构的合理性与稳定性2。3 民用高层钢筋混凝土建筑结构设计中框架剪力墙的优化策略框架剪力墙是整个建筑结构中重要抗压的部位，同时若遇到地震时，框架剪力墙也有一定的抗震效果。基于此，设计人员在进行建筑结构设计时，不单单要注重所用钢筋混凝土的质量问题，还要重视对框架剪力墙的优化与调整。设计人员在进行剪力墙设计时，首先要注意剪力墙之间的距离，间距不可过近，也不可过远，两墙之间的距离要根据建筑结构所承受的重量以及墙体结构所能承受的重量来设定，要保障即不可破坏建筑室内构造，又要使得框架剪力墙表面裂而不倒。若框架剪力墙因外力条件发生倾斜时，框架剪力墙的墙肢要可以对整个墙体起到支撑作用，以免发生因压力过大墙体倒塌事件，而此项要求便需要框架剪力墙的墙肢要长，形状要呈现出弯曲状。其次，设计人员要逐个对建筑构件进行优化，使得建筑结构在承受重力时可做大重力分化的作用，即可以增加框架剪力墙的承受能力，有可以在一定程度上节约投资成本。最后，设计人员还要根据工程当地自然气候、地质条件等外界因素选用合适的外加剂，例如：缓凝剂、抗冻剂、抗渗剂、抗裂剂等，避免因外界温度过高或过低的原因导致钢筋混凝土出现大量裂缝，并且要重点注意在应用强度的混凝土时，外加剂的添加比例需要经过不断试验来确定添加量，尤其是对高强度混凝土成本过高或凝结较快的情况要重点注意，并根据钢筋混凝土的具体状况，合理且科学地规划施工进度以及成本上的投入3。4 民用高层钢筋混凝土建筑结构设计中抗震结构的优化策略抗震结构设计主要针对地震等自然灾害所带来的影响。近年来，自然灾害频发，尤其是在前几年的汶川大地震给人类带来了毁灭性的伤害，因此，在近些年建筑结构设计中居民与建设单位都极为重视建筑结构的抗震能力，尤其是在地震多发区此种措施必不可少，在关键时刻可以最大限度地保障居民生命与财产的安全。设计人员在进行建筑结构抗震设计时，可以根据建筑所在地区发生地震的强烈程度以及专家预测的概率角度进行地震安全评估，并与地震评估报告相结合，综合分析建筑中所需的抗震强度以及结构延性向定量，之后大致估算出地震灾害所带来的损失以及地震等级，最后将此些数据信息与钢筋混凝土建筑结构相结合，制定出抗震力强，稳定性高的设计方建筑与装饰 2023年 8月下.indd 302023/8/23 15:27:34建筑设计 Construction&Decoration建筑与装饰2023年8月下 31案。与此同时，设计人员还要充分考虑到民用混凝土建筑的高度、结构刚度以及楼层数量等，同时设计人员还要明确钢筋混凝土建筑结构在抗震功能上的效果与作用，合理地布置钢筋分布的位置以及相应数量，最大限度地保证民用钢筋混凝土建筑结构在遇到地震灾害时被破坏程度最小。除此之外，设计人员在制定框架结构和剪力墙结构的数值时，也要根据相关规定的数值设定其高度与宽度之间的比例，当框架所承受的力度接近于0时，剪力墙结构所设定的高度与宽度的比例应在正常范围之内，若框架承受力度接近于100%时，则应该取接近于高度和宽度的比值4。5 民用高层钢筋混凝土建筑结构设计中建筑结构功能性的优化策略民用钢筋混凝土高层建筑物其主要特征便是楼层数量较多，若因各种原因在较高楼层发生火灾时，当前消防设备很难达到其高度，就算有可以达到的消防管道，也会因水压过小造成水流太小或是水流堵塞的情况，并且楼层较高的居民在逃生时也极为不便，一旦发生火灾，消防工作也相对较难，对居民所造成的危害不容小觑。因此，为提升居民居住安全，减少因火灾、雷击等带来的意味事故发生，设计人员必须要提升钢筋混凝土建筑结构的功能性。设计人员在进行建筑结构设计时，要在较高楼层中预留出自动喷淋装置、烟雾报警装置等消防用具的位置，并且要根据地下水资源的状况增加消防用水的压力，甚至可在建筑结构表面增加一层防火涂料，以此来减少火灾对建筑物的损坏，提高居民安全系数，保障高层建筑在发生火灾时可及时完成灭火工作。除此之外，在高层建筑中混凝土与钢筋合理的利用，还可以在一定程度上减少工程施工成本以及设备运行成本，钢筋使用量会直接影响到建筑工程总体投资数额，并且在一定程度上钢筋与混凝土的承热能力较高，火灾给其带来的危害性不大，可以极大程度的减少火灾漫延，以免造成大面积失火的现象，因此，合理地布置高强钢筋与混凝土的用量，不单单可以有效控制工程造价，还可以减少火灾带来的危害程度，并且也在一定程度上提升了建筑结构的整体稳定性与功能性5。6 结束语综上所述，民用高层建筑钢筋混凝土结构设计工作是一项较为复杂且专业性极高的工作，但优化后的结构设计可以有效地给建设单位带来经济创收，同时还可以在一定程度上提升整体建筑的质量，使得建筑空间更宜居，更贴合居民对建筑的使用要求。因此，设计人员要高度重视建筑钢筋混凝土的结构建造，加强设计人员专业素养，严格遵循钢筋混凝土结构设计中的相关规定，合理控制钢筋混凝土使用以及构件布设数量，增加土地利用率，避免出现建筑材料以及各项资源浪费的情况，但在此期间不可以只优化建筑结构设计方案，还要尽可能优化建筑基本构造以及抗震等设施，从而提升民用高层建筑抗震效果，降低钢筋混凝土结构使用风险，确保建筑项目即美观又使用，安全性能也能有所保障。参考文献1 刘建伟.基于钢筋混凝土高层建筑结构受力特点分析J.四川建材,2022,48(4):92-93.2 李琦.探究民用高层钢筋混凝土建筑结构设计优化J.工程建设与设计,2019(10):5-6.3 周亦玲.抗震设计在钢筋混凝土大底盘双塔楼超高层建筑结构的分析J.中国高新区,2017(23):152.4 伍云天,代崇民.超高层钢筋混凝土建筑结构抗震性能化评价体系与方法J.建筑结构,2012(S2):284-288.5 漆桂芬.高层钢筋混凝土建筑结构动力特性的实测与分析J.地震工程动态,1983(Z1):56-62.建筑与装饰 2023年 8月下.indd 312023/8/23 15:27:35