宋孝國

廣州新現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)顧問有限公司

高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

宋孝國

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本文從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本特征出發(fā)，對高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡單分析，重點(diǎn)探討了高層建筑中鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，以供參考。

高層建筑；鋼筋混凝結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

前言

隨著我國人口的不斷增長，高層建筑數(shù)量也在不斷增加，這使人們對居住的環(huán)境要求提高，不但要求居住環(huán)境舒適，還要求居住環(huán)境具有較強(qiáng)的抗震性能、較長的使用壽命和較強(qiáng)的穩(wěn)定等，使高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求越來越高。

1 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本特征

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要結(jié)合整體建筑形式來考慮，并不是單一的工作任務(wù)，建筑結(jié)構(gòu)投入到使用中會(huì)受到風(fēng)力的影響，結(jié)構(gòu)越高影響作用也越明顯，設(shè)計(jì)時(shí)要準(zhǔn)確的計(jì)算出結(jié)構(gòu)抗風(fēng)能力，分析水平與豎直方向的受力情況。如果是高層建筑工程，設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮施工材料問題，盡量減小對基層的壓力，將結(jié)構(gòu)自重控制在安全范圍內(nèi)。結(jié)構(gòu)還要有一個(gè)良好的廷性。相對一些較低的樓房來說，高層建筑的結(jié)構(gòu)會(huì)更加柔和一點(diǎn)，在實(shí)際地震作用下其變形就會(huì)更大一點(diǎn)。其實(shí)影響建筑結(jié)構(gòu)的耐震性的主要因素是結(jié)構(gòu)的變形能力和承載力，所以為了讓結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性的變形階段之后還能有著較強(qiáng)的實(shí)際變形能力，預(yù)防高層建筑在一些大地震中倒塌，必須注意結(jié)構(gòu)的變形能力和承載力。

2 高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析

2.1 結(jié)構(gòu)高度的控制分析

高層建筑中常出現(xiàn)超高的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在一定程度上降低了高層建筑的抗震性能，并且不同的高層建筑且相應(yīng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施也不一樣，所以要對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的高度進(jìn)行控，如果在建造過程中的高層建筑出現(xiàn)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)超高現(xiàn)象，則需要重新選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。

2.2 結(jié)構(gòu)體系的選擇分析

現(xiàn)代高層建筑與傳統(tǒng)建筑相比，其外形建設(shè)要求沒有傳統(tǒng)建筑嚴(yán)格，但對于鋼筋混凝土的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)要求則比傳統(tǒng)建筑要求高，以保證高層建筑的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)質(zhì)性決定高層建筑強(qiáng)度和穩(wěn)定性。所以必須對鋼筋混凝土內(nèi)外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以保證高層建筑項(xiàng)目工程的施工質(zhì)量。

3 高層建筑中鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 抗震功能的加強(qiáng)設(shè)計(jì)

高層建筑在居住使用過程中，其抗震功能非常重要，可以對于諸如地震類的自然災(zāi)害有一定的抵抗能力，而高層建筑的抗震功能主要是依靠鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，因此在進(jìn)行高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要將抗震性能設(shè)計(jì)作為其主要的影響因素和關(guān)健環(huán)節(jié)。而高層建筑在建設(shè)過程中若是其層數(shù)和結(jié)構(gòu)剛度的突變系數(shù)較大，則應(yīng)該多取其振型數(shù)，比如高層建筑房屋結(jié)構(gòu)中所包含的多塔結(jié)構(gòu)，頂部小塔樓以及轉(zhuǎn)換層等，在取其振型數(shù)時(shí)應(yīng)選大于12 的數(shù)，但是其大小仍然不能超過房屋總層數(shù)的三倍，而且對于具有彈性的樓板建筑在分析剛性要求時(shí)，其振型數(shù)的選取還要更大些。

3.2 耐久性設(shè)計(jì)

高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)還要加強(qiáng)其耐久性，通常在高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案中，由于沒有考慮到建筑周圍的環(huán)境影響因素，影響到了建筑本身鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能的可靠性，因此在進(jìn)行高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，要在鋼筋混凝土材料的造價(jià)與材料性能上進(jìn)行集中控制，只有這些條件符合標(biāo)準(zhǔn)要求，才能保證設(shè)計(jì)出來的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)其耐久性達(dá)到規(guī)定要求。再加上現(xiàn)在人們的生活水平逐漸提高，對高層建筑的居住要求也提高了起來，因此鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)極其重要，這直接關(guān)系到居住人們的使用條件。

3.3 加強(qiáng)新概念設(shè)計(jì)

高層建筑鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還要加強(qiáng)新概念設(shè)計(jì)，也就是說要設(shè)計(jì)一些樣式新穎的建筑出來，同時(shí)還要保持其抗震性能和抗風(fēng)性能等基礎(chǔ)抵抗性能，而且加強(qiáng)高層建筑的新概念設(shè)計(jì)，可以在滿足高層建筑鋼筋混凝土的彈性要求上盡量設(shè)計(jì)出其延展性，這不僅能保證高層建筑更符合居住人們的實(shí)際需求，同時(shí)也是未來高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢。

3.4 地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

高層建筑除了地上部分之外，地下部分的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也非常重要，而在進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)同樣需要注意其抗震性能，其對于高層建筑的穩(wěn)定性非常重要，因此在進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)地下結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況進(jìn)行具體的抗震性能分析，再根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)出符合高層建筑地下部分抗震性能要求的地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要注意的是嵌固端位置不同所造成的影響。對于高層建筑的地下部分，其埋置深度都有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要求，在具體的設(shè)計(jì)圖紙上，高層建筑從地上部分到地下部分之間是用變形縫進(jìn)行分開，這就使得高層建筑的地下部分埋深出現(xiàn)問題，或者其地下部分直接沒有進(jìn)行埋深，在這種情況下一旦發(fā)生地震等自然災(zāi)害時(shí)，建筑物本身就會(huì)發(fā)生滑移，傾斜等現(xiàn)象。另外對于高寬較大的高層建筑，其地下部分要盡可能進(jìn)行深埋，通常情況下都是采用鋼筋混凝土樁體作為其地下部分的結(jié)構(gòu)支撐，其錨固長度也要盡量往大且長的方向進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣不僅有利于增加樁體的抗拔性能，還可以有效防止高層建筑發(fā)生傾覆事故。

3.5 剪力墻設(shè)計(jì)

剪力墻的設(shè)計(jì)也是高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要一環(huán)，首先在剪力墻的端部位置應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的邊緣構(gòu)件，比如端柱等，其主要起到約束柱的作用，當(dāng)高層建筑的層間位移和頂點(diǎn)位移較大時(shí)，可加大柱體的截面積，這時(shí)約束柱就可發(fā)揮其真正的作用，而當(dāng)剪力墻的截面和樓層的面積比值較大，但房屋高度較小的情況下，這時(shí)約束柱所起到的作用就幾乎可以忽略不計(jì)。

另外對于剪力墻的抗變形性能的設(shè)計(jì)，可通過在剪力墻的截面設(shè)置連梁，但是針對多肢墻必單肢墻時(shí)，其連梁的設(shè)置不能太強(qiáng)，否則在地震作用下墻肢會(huì)出現(xiàn)拉伸，容易出現(xiàn)安全事故，而連梁一旦設(shè)置太弱，則墻肢就會(huì)變成單肢墻，其巖性相對就會(huì)減弱，其抗震防線就會(huì)相應(yīng)地減少，房屋的可靠性就會(huì)降低，因此在具體進(jìn)行其抗變形性能設(shè)計(jì)時(shí)，其連染的剛度應(yīng)進(jìn)行一定程度的折減，避免其超過截面的允許值。

4 結(jié)束語

總之，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與高層建筑是部分與整體的關(guān)系，兩者在實(shí)現(xiàn)過程中是相互影響和相符關(guān)聯(lián)的關(guān)系。所以要通過合理設(shè)計(jì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)高層建筑抗震性能、穩(wěn)定性及可靠性的提高。

[1]錢祝.鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)探析[J].中華民居(下旬刊) ，2014(05)：96－97.

[2]張大鵬.高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題探討[J].科技與企業(yè)，2014(05)：194.