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探索高层建筑混凝土结构优化设计分析

张晓玲
  
安家(建筑与工程)
2021年29期
中南建筑设计院股份有限公司 430000

摘要:由于中国经济的快速健康发展,带动了经济和社会的不断进步,进而高层建筑行业开始获得发展的巨大应用空间。人们正在逐步探索城市高层建筑,尤其是高层建筑混凝土结构,并注重高层建筑混凝土结构的优化设计。

关键词:高层建筑;混凝土结构;优化;设计

引言:由于城市化的快速发展,许多建筑逐渐增加外观和运营性能,这也是多元化的。其次,人们越来越重视高层建筑的质量。为了进一步保证高层建筑的质量和安全,该建筑的混凝土结构应进行优化。

一、高层建筑混凝土结构优化设计的基本原则

1.1从根本上有效满足高层建筑混凝土结构的功能要求

在对大型高层建筑钢筋混凝土主体结构体系进行基本优化结构设计的过程需要充分考虑和保证结构相应的基本功能特性能够得到基本的满足,这是基本的设计原则。对结构功能的基本要求体现在以下几个方面:一是充分保障整个建筑结构的使用安全,这仍然是建筑结构设计优化工程设计过程中尤其必须考虑的首要技术问题。要充分保证结构在新的生命周期中能有效抵抗各种外力的直接影响和严重干扰。同时,在不发生意外外力因素的任何时候以及周期结束后,都可以保证整个钢筋混凝土建筑结构更安全、更稳定,能够有效承受各种外力的影响,始终保持应有的整体性能和结构质量。其次,要努力确保高层建筑钢筋混凝土墙体结构的性能适用性全面增强,使整体建筑结构在既定的全性能生命周期内,完全满足建筑性能要求。经过一段时间的不断积累,整个建筑结构的强度和变形变化程度、墙体结构的裂缝等级以及相关的应用性能能够始终保持在优良的使用状态,具有建筑应有的使用安全性和性能稳定性,不会完全超过国家限制使用标准。最后,要充分以整个钢筋混凝土结构的耐久性为设计基准,使一个整体混凝土结构在既定的适用范围内不会大幅削弱其结构耐久性,满足相应的结构设计技术要求和制造技术标准,从根本上高效避免因外部环境因素的直接影响而可能造成的整个结构的严重机械腐蚀破坏。

1.2提升高层建筑混凝土结构的可靠性

高层建筑钢筋混凝土主体结构的使用可靠性主要是指高层建筑钢筋混凝土主体结构在国家标准规定的使用条件和国家规定的使用时间下,仍然能够充分、准确地表现出相应结构的各种预定应用功能和相关稳定性能。结构的可靠性主要体现在,即使高层建筑在特定的设计寿命内能够满足相应或对应的建筑使用功能要求,通过相应或对应的科技手段对结构加固和结构改造进行热处理,仍然能够保证该类型高层建筑能够高效使用,充分展现其应有的应用价值。

二、高层建筑混凝土结构设计优化对策

2.1采用高强施工材料

混凝土和钢筋主体施工所用的原材料主要是指高层建筑混凝土框架结构主体施工的一种基本原材料,其施工质量直接关系到中高层建筑的整体施工质量和施工工艺成本,尤其是这些高层建筑及其构件的截面整体尺寸直接影响到这些建筑材料的实际使用情况。如果能合理使用一些新型的高强建筑施工构件材料,如高强墙体混凝土、高强建筑钢筋,就能有效减小建筑构件的施工尺寸,降低建筑钢筋和墙体混凝土的材料消耗,从而有效降低构件施工材料成本。另外,如果高层建筑的主体基础场地土层强度不高,高层建筑主体结构的基本荷载较大,那么如果能够合理地充分利用高层钢筋、墙体混凝土等高强建筑原材料,将更有利于有效地优化高层建筑的主要构件,降低高层建筑主体结构的整体建筑重量,可以有效地达到降低工程造价的施工目的。对于目前我国处于地震重灾区的高层建筑来说,减轻自重负担可以有效降低建筑相应的地震结构荷载,从而可以有效达到大幅度提高我国高层建筑抗震结构安全性和可靠性的主要目的。各种高层建筑的高强度大体积混凝土和高强度钢筋等等主要建筑构件材料在中的合理配置和应用,将大大减少高层建筑梁、柱、板等主要建筑构件的截面积,达到大幅提高建筑设计和施工有效性的主要目的。此外,与普通建筑相比,高层建筑对钢材的性能也有更高的要求,因此需要大力推广高强度钢材。

2.2合理确定结构形式和基础选型

目前,大型高层建筑的主体结构主要包括几种常见的结构类型,如框架结构、框架-剪力墙结构和筒体结构,它们对主体建筑的高度有不同的要求。因此,在大型高层建筑主体结构的实际设计设计工程师往往需要根据建筑高度要求,合理选择建筑结构的设计形式。但要充分保证主体结构工程形式设计的科学合理性,还需充分考虑其他经济效益因素,即在充分保证主体结构工程整体设计质量和施工安全的基础上,尽可能降低主体结构的施工成本。

2.3优化主体结构平面、重视建筑结构性能

主体结构中的平面设计也是整个高层建筑主体结构设计中的重要组成部分,其设计质量将直接影响到高层建筑的整体结构性能,因此建筑设计人员往往需要根据高层建筑的实际功能要求,设计合理的高层建筑主体结构平面。对于高层建筑结构的各独立主体结构单元,一般要尽可能保持其平面整体形状的规律性、简单性和对称性,使其能够均匀合理地分配高层建筑主体结构的主要荷载;一般来说,高层建筑结构平面的整体长度不宜过长,建筑的突出点不宜过大。对于高层建筑主体建筑的结构垂直度和形状要求,要尽量保持均匀性和刚度规律性,避免内倾或外伸的变化范围。同时,建筑结构的侧向刚度应保持统一,严禁直接采用竖向严重不规则结构。此外,结构设计技术人员需要充分考虑和重视结构概念设计,从高层建筑工程设计方案的各阶段设计入手,尽量少在建筑结构之间使用或设置接缝,充分利用专业的结构设计技术知识,在充分考虑高层建筑整体美观性、耐久性等建筑使用合理功能的基础上,保证高层建筑主体结构横向平面与墙体竖向轴线布局的统一性、协调性和规律性。设计人员一定要及时做好与施工人员的日常交接和沟通工作,确保相关技术规程的执行和建筑物的施工要求能够及时准确有效地执行,特别是要及时做好建筑结构层平面、立面的合理布局设计和分层施工,必要的施工时候我们可以需要提前和高层施工单位人员进行直接沟通。如此一来,通过对我国建筑高层结构主体平面布局进行合理设计规划,可以有效达到我国高层建筑钢筋混凝土主体结构的使用标准。

2.4优化结构参数的选择

在高层建筑混凝土基础结构设计过程大部分设计工作必须借助计算机操作平台完成。因此,计算荷载系数或计算机设计系数在实际设计中的合理性将直接影响建筑结构设计的质量。因此,在建筑结构设计的实际工作建筑设计人员必须合理确定计算机设计系数的设计参数或选择荷载计算系数。

结束语:在我国高层建筑钢筋混凝土主体结构的设计和施工过程不断优化和完善其结构设计至关重要。在设计实践的操作过程相关建筑设计人员一定要全面准确地掌握不同客户的具体设计要求,从自身实际情况出发,通过不断的设计实践和理论积累,提高自身的建筑专业设计技术水平,从根本上高效地做好高层建筑钢筋混凝土主体结构施工优化后的设计管理工作,使设计和施工效果得到全面的优化,进一步提高高层建筑结构的设计安全性和牢固性。

参考文献

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