谈建筑混凝土结构的优化设计

发表时间:2019/12/16   来源:《防护工程》2019年16期   作者:李丙扬
[导读] 一般来说,混凝土结构中一定会配有定量的钢筋,我们称之为钢筋混凝土结构。

中水北方勘测设计研究有限责任公司  天津市  300222
        摘要:一般来说,混凝土结构中一定会配有定量的钢筋,我们称之为钢筋混凝土结构。钢筋混凝土结构有很多的优点,它可以充分利用混凝土较强的抗压能力避开其薄弱的抗拉能力用钢筋很强的抗拉能力去弥补。在钢筋混凝土结构中,钢筋和混凝土可以协同工作,满足结构的性能要求。钢筋混凝土结构有很多种形式,例如,剪力墙、框架、砌体、框架-剪力墙、板柱-剪力墙等结构,每一种结构形式针对具体工程都不是只有一个设计方案,设计人应通过方案比选,考虑经济与结构受力合理等因素,不断优化结构,给出结构的最优方案。
        关键词:建筑;混凝土结构;优化;设计
       
       
引言:想要实现建筑混凝土结构的优化,需要从建筑结构的各个方面着手分析确定出具体的施工设计方案,并不断的进行优化。结构设计人员在优化结构时需要对考虑建筑物的外观、使用功能以及安全等方面,设计出最佳的建筑混凝土结构方案,满足居民的居住需求,保证建筑物安全稳定的前提下减少工程成本。对此,在接下来的文章中,将针对建筑混凝土结构的优化设计工作提出几点建议,希望能给相关人士提供重要的参考价值。
        1.建筑混凝土结构设计现状以及优化意义
        1.1建筑混凝土结构设计的现状
        在21世纪之前,我们国家的建筑结构设计形式开始趋于多样化,结构工程逐渐变得复杂,开始出现很多复杂的建筑,比如说,超高层结构、复杂的连体结构、新型转换层结构等,都给结构设计师带来了很多的困难和挑战。因此作为一个结构设计人员需要在遵循各种规范的条件下与时俱进,不断的吸取新的知识,争取掌握全面的知识,使自己具备一定的专业技能和勇于创新的精神从而有能力面对新的挑战。目前的规范通常只针对我们常见的工程,在人们不断的提高建筑使用功能需求和感官视觉需求的当下,设计师应根据已有的经验或收集相关资料,或者不断的进行试验研究去创新,不能完全依据规范和规程的条款。
        1.2混凝土建筑结构优化的意义
        目前,我们国家的经济发展速度很快,居民的居住、生活环境逐渐优化。设计人员需要不断的对建筑结构进行优化,使得建筑物既满足安全、耐久、适用、经济,又满足感官视觉要求。混凝土结构设计的优化是以实际为主,依据建筑物的基本情况,以经济为前提进行优化设计,其最主要的内容就是充分的利用基础结构、方案以及围护结构等环节,建立起最符合要求的模型,最后需要科学的计算结构中的各种参数,确立出建筑工程的最终方案。混凝土结构的优化设计具有十分重要的意义,首先,可以极大的提高建筑物的经济性能,对建筑结构进行优化能够节约成本、节省混凝土等材料,对抗震方面也有改善,可以减少建筑结构内外层不必要的修饰,还可以提高结构的受力能力。其次,混凝土结构的优化设计也极大的减少了一项工程的造价。



        2.混凝土结构优化设计的基本方法、注意事项和优化措施
        2.1混凝土结构优化设计的基本方法
        第一,结构计算方法的优化。一个建筑物结构优化最关键的是计算分析方法。通常情况下,是先选择优化结构体系,其中,主要是优化结构型式、剪力墙的排布和柱网尺寸等;随后是优化结构中的一些构件,在已经确定好的结构下,确定出最为合理的构件,包括构件的尺寸、混凝土的等级、钢筋的等级以及钢筋的用量等。第二,准确理解和把握规范。设计师需要认真的学习和充分的掌握国家设计规范以及当地的规范,充分的理解各种规范规定的内容。例如,按照设计方提供的地基承载力确定出最佳基底面积和基础埋深或着是按照每一根桩的承载力计算出最终用桩数量,计算上部主体结构传到基础或者承台的作用以正常使用极限下标准组合为计算标准;对应的地基抵抗力应该以地基承载力特征值或者单桩承载力特征值为计算标准。第三,建筑结构设计的施工方面。为了充分的满足建筑物的承载力要求,在设计时,如果柱子和梁板选择的混凝土强度等级不同,规范规定柱子的施工缝应该留在梁底的标高以下20~30mm,其设计的原则是预留施工缝在建筑结构受力小或者方便施工操作的位置。在建筑施工时,为了便于柱子中的混凝土填充下料和振捣,需要在绑扎梁内钢筋之前进行浇注。如果混凝土强度不同,依据施工规范,梁柱节点位置要按照“强柱弱梁”原则选择合理的混凝土等级。
        2.2混凝土结构优化设计应注意的事项
        首先,超高层建筑的超高问题。当前,在很多高层建筑中存在超高承重的问题。我们国家严格规定了建筑的高度,并且在超高层建筑的抗震方面要求十分严格。在设计超高层建筑结构时,严禁存在改变结构类型导致超高层建筑超高的现象。在结构的设计中,一定要认真的检查和审核设计方案,解决可能存在的超高问题,保证施工人员和居民的安全。另外,嵌固端设置问题。我国现存在的很多混凝土结构在设计时都会附带地下室,混凝土建筑结构的嵌固端通常被设置在地下室的顶板处。针对建筑层数的不同锚固端的要求也各不相同,超高层混凝土结构的嵌固端对建筑的基础要求很严格,要求基础必须埋置一定的深度,这样做的目的是保证主体结构的稳定,同时也可以减弱地震反应。在设置嵌固端时一定要高效,避免出现因为嵌固端的设置不合理而出现修改的现象,造成经济损失和不必要的工作量[1]。
        2.3混凝土结构优化设计措施
        首先,保证地基的稳定性。为了保证地基的稳定性,规范规定地基的承载力值应该和上部建筑的压力值相差控制在5%的范围里。因此,应该采取措施控制差值的大小,常见的方法是在地基和主体结构之间增添沉降缝或者增大基础的底面积,以此优化地基的承载能力。也可以采取优化上部结构的方法确保建筑稳定性,比如,安装剪力墙以此提高上部结构的刚度、扩大梁柱的面积、改善梁柱的使用材料,使得基础底面更加均匀的受力,保证基础的沉降均匀。也可以在保证安全的前提下减少主体结构中混凝土和钢筋用量,既保证了建筑物的质量又提高了结构的稳定性,同时还可以达到降低自振、减少承载的目的。另外,提高设计的合理性。在施工时,需要使用高强混凝土和高强钢筋的结构需要进行合理的设计。建筑工程在确保安全使用的前提下还要保证经济性,需要高效的控制材料的用量减少工程的成本以及基础设施建设的难度。尤其是遇到高层建筑混凝土结构时,应该优化设计方案,选择合理的高强混凝土、钢筋。高层混凝土建筑需要使用的建筑材料种类和用量多,主要有框架结构中的物料费用、基本的施工费用、使用的材料费用等,构件的面积和使用钢材的用量都会大大的影响建筑造价。正因如此,设计时要在保证建筑质量的情况下,尽可能的减少用钢量,合理选择高强混凝土和钢筋,使材料的性能得到充分的发挥和利用,节约使用的成本[2]。
        结论:
        简而言之,混凝土材料广泛的应用于现代建筑中,混凝土自身的优点很多,可以有效地提高建筑的性能,促进现代化结构的发展。近年来,建筑物的高度不断增加,对于建筑物的结构和施工的要求更加严格,基于此,如何进一步提升混凝土结构设计的质量,是每一个建设单位需要研究的问题。对此,文章针对建筑混凝土结构的优化设计进行分析,具有重要的现实意义。
        参考文献:
        [1]桂受益,畅君文.部分预应对砼结构的设计与应用[J].科技资讯,2018(3).
        [2]顾敏琛,巢斯.体外预应力筋在外力作用下的应力分析[J].科技资讯,2019(4).
       

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