嚴(yán)伶俐

摘 要：在高層建筑施工中，混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，在設(shè)計的過程中，應(yīng)制定完善的設(shè)計方案，對于基礎(chǔ)、梁、柱以及剪力墻等重要的部位要進(jìn)行嚴(yán)密、精準(zhǔn)的設(shè)計，提高施工的精確性，從而為高層建筑的質(zhì)量提供一定的保障。

關(guān)鍵詞：高層建筑；混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計；探討

1 高層建筑的混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計形式和設(shè)計特點(diǎn)

1.1 設(shè)計形式的概述

（1）框架結(jié)構(gòu)體系：這種體系是過去低層建筑中最常用的房屋結(jié)構(gòu)，一般僅適用于10層及10層以下的低層建筑。整個結(jié)構(gòu)體系是以框架梁、框架柱為骨架的剛性一體式連接結(jié)構(gòu)，具有抗震性強(qiáng)、自身結(jié)構(gòu)完整、重量輕和強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)框架結(jié)構(gòu)的房屋高度增加時，框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向力作用也隨高度而增加，其自身水平負(fù)載所產(chǎn)生的內(nèi)力也遠(yuǎn)超于豎向負(fù)載所產(chǎn)生的內(nèi)力；而框架結(jié)構(gòu)本身又存在抗側(cè)向位移剛度小、支座不均衡沉降敏感等結(jié)構(gòu)問題，所以很容易是整個建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生側(cè)向位移等情況。

（2）剪力墻結(jié)構(gòu)體系：這種結(jié)構(gòu)體系相對于框架結(jié)構(gòu)體系是一種更優(yōu)的發(fā)展體系，一般適用于25～30層的房屋建筑結(jié)構(gòu)。整個結(jié)構(gòu)體系是由橫向和縱向所組成的一體化鋼筋混凝土墻結(jié)構(gòu)，具有側(cè)向位移剛度大、整體性好、水平力作用下側(cè)向位移小，以及沒有梁和柱等構(gòu)件外露的優(yōu)點(diǎn)，并且對房屋有圍護(hù)和分割作用，以及能夠有效的抵抗水平負(fù)載和豎向負(fù)載。但由于剪力墻的結(jié)構(gòu)性延展性差，導(dǎo)致建筑內(nèi)部劃分的空間較狹窄，僅適用于賓館和住宅等建筑。

（3）框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系：這種結(jié)構(gòu)體系是綜合了前兩種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)所產(chǎn)生的，一般適用于10～25層的房屋建筑結(jié)構(gòu)。整個結(jié)構(gòu)體系是由框架和剪力墻共同組成的，把各種負(fù)載壓力分流到各種承載物上；一般的水平負(fù)載是由剪力墻結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的，一般的豎向負(fù)載是由框架結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的。這樣的分流可以大幅度減少柱梁的截面和增加建筑空間的靈活度，以及增強(qiáng)側(cè)向位移的剛度，是一種非常實(shí)用的結(jié)構(gòu)體系。

（4）框筒結(jié)構(gòu)體系：這是一組合式的結(jié)構(gòu)體系，一般適用于30～80層的高層建筑。整個結(jié)構(gòu)體系是由鋼筋混凝土圍成側(cè)向位移剛度較大，并在房屋中央安置剪力墻薄壁筒，和在周圍布置大柱距的一般框架的結(jié)構(gòu)，具有抗扭剛度大、抗側(cè)移剛度大等優(yōu)點(diǎn)。

2 設(shè)計特點(diǎn)概述

（1）考慮側(cè)向力：在低層建筑中，側(cè)向位移力十分之小，可以忽略不計；在高層建筑中，側(cè)向位移力隨高度增加而逐漸增大；

（2）考慮負(fù)載性：由于土質(zhì)、建筑材料等各種因素影響，在不同的地基或樁基上施工時，要依據(jù)情況的不同來采用不同的處理措施，并且需要使地基基礎(chǔ)的負(fù)載力與上層結(jié)構(gòu)的重力相一致

（3）考慮延展性：高層建筑由于高度的增加，需要更好的延展性，以及薄弱層的結(jié)構(gòu)需要更加柔軟，使整個建筑能夠在地震作用下，有更大程度上的變形能力。

（4）考慮剛度強(qiáng)：由于建筑高度的不斷增加，高層建筑的側(cè)向位移也相應(yīng)增大。所以在對高層建筑進(jìn)行相關(guān)設(shè)計時，需要考慮整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，使整體結(jié)構(gòu)能夠有合理的自振頻率和位移控制

（5）考慮抗震性：在選擇施工地段時，要選擇地質(zhì)堅硬密實(shí)的開闊平坦地段。并且要考慮整體結(jié)構(gòu)的負(fù)載力和變形能力兩個因素。

3 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)

3.1 地基設(shè)計

3.1.1 沉降縫設(shè)計

在建筑使用的過程中，沉降是常見的現(xiàn)象，過度的不均勻沉降會給建筑帶來嚴(yán)重的危害，降低建筑的安全性能，對于高層建筑來說，應(yīng)在建筑高度差較大或轉(zhuǎn)折部位以及地基土的壓縮性差異較大的部位設(shè)置沉降縫。通過設(shè)置沉降縫的方式可以把建筑物分割成若干相對獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，使沉降的過程保持獨(dú)立，避免各結(jié)構(gòu)單元相互影響，能夠降低不均勻沉降對建筑物的不良影響。

3.1.2 地基基礎(chǔ)設(shè)計

高層建筑的地基要承受巨大的壓力，如果基礎(chǔ)底面承受的壓力設(shè)計值與地基承載力設(shè)計值相當(dāng)，或者不超出5%時，應(yīng)適當(dāng)提高上部結(jié)構(gòu)的剛度，在框架結(jié)構(gòu)上增設(shè)拉梁，增加梁柱的截面面積，并增加框架梁的配筋，提高基礎(chǔ)的抗不均勻沉降能力；如果超出了預(yù)估沉降值的限度，應(yīng)增大基礎(chǔ)底面積，并對地基進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸烫幚?，通過這些方式提高高層建筑的荷載能力。針對不同的地質(zhì)情況、建筑結(jié)構(gòu)類型、地基承載能力應(yīng)選擇不同的處理方式。一些高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)可以采用水泥粉煤灰碎石樁的形式，這種樁是利用石屑、粉煤灰、碎石等與水泥摻和，加水?dāng)嚢瑁⑹褂孟鄳?yīng)的機(jī)械制成的低強(qiáng)度樁。

3.2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

高層建筑的混凝土設(shè)計除了保證基礎(chǔ)的牢固性之外，還應(yīng)優(yōu)化上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計，要重視一些主要的受力構(gòu)件。

3.2.1 剪力墻的布置

剪力墻問題是高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要問題。無論是純剪力墻結(jié)構(gòu)還是框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻都存在一些布置問題。在建設(shè)過程中，為了提高高層建筑的空間性能，應(yīng)采用雙向布置的方式布置剪力墻，保證布置工作的對稱性和均勻性，提高剪力墻的剛度，在框架剪力結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，如果剪力墻的剛度分布不均勻就會造成結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)，通過加大柱截面的方式也難以保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。當(dāng)剪力墻的軸壓比超過規(guī)定的范圍時，要在底部設(shè)計加強(qiáng)區(qū)域和邊緣約束結(jié)構(gòu)，提高截面的塑性變形能力。在設(shè)計的過程中，應(yīng)盡量減少或者避免短肢剪力墻的布置，如果必須布置短肢剪力墻要適當(dāng)?shù)目刂坪脭?shù)量，并布置在適當(dāng)?shù)奈恢?，采取一定的加固措施?/p>

3.2.2 框架短柱的設(shè)計

在地震發(fā)生的時候，建筑框架短柱的剛度越大，吸收的地震力就越大。在樓層中含有短柱的部位容易出現(xiàn)剪切破壞的現(xiàn)象，降低結(jié)構(gòu)的抗震性。在框架結(jié)構(gòu)中，雙跑樓梯與平臺板連接的部位以及三跑、四跑樓梯的四角框架柱都可能成為框架短柱。對于這類短柱可以采取以下措施：①采用復(fù)合箍筋的形式沿柱全高進(jìn)行加密，使短柱的縱向鋼筋的分布保持對稱，保證每側(cè)的配筋率在1.2%范圍之內(nèi)；②提高構(gòu)件的受壓承載力，提高短柱的抗震性能，有效的防止短柱的剪切破壞。

3.2.3 框架梁設(shè)計

地震和風(fēng)等外力會對樓體的框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水平向的作用力，會使梁柱的兩端負(fù)彎距離過大，大于跨中正彎距。為了減少框架梁的的負(fù)筋，在設(shè)計的過程中，應(yīng)調(diào)整框架梁的負(fù)彎距離，有效的減少梁端的負(fù)彎距，并要增加一定的跨中正彎距。當(dāng)不考慮活荷載的影響時，應(yīng)適當(dāng)?shù)脑黾涌蚣芰旱目缰姓龔澗唷．?dāng)負(fù)筋在框架梁上的搭接過大時，框架梁會受到一定的影響，因此，應(yīng)減小配筋，將其調(diào)整到次梁跨中，或者框架梁與次梁的交接處。

3.3 抗震設(shè)計

在抗震設(shè)計的過程中，要保證混凝土筒體具有較強(qiáng)的承載力。一些高層建筑為了提高抗震性能，應(yīng)根據(jù)建筑的具體高度來設(shè)置型鋼柱的位置。應(yīng)將型鋼柱設(shè)置在筒體的四角，建筑物的高度低于130米時，防震等級為7級；在樓面的鋼=和型鋼混凝土量的交接部位設(shè)置型鋼柱，建筑物的高度通常在130米以下，防震等級為7、8、9級，通過這種方式增加框架的剛度。采用剛性連接的方式連接外圍框架平面和梁，從而增強(qiáng)框架的承載能力。

4 結(jié)束語

為了節(jié)省城市建設(shè)用地，提高城市立體化程度，高層建筑成為城市中常見的建筑形式，這種建筑形式能夠緩解城市人口密集造成的土地資源緊張的問題。在建設(shè)過程中，不僅要考慮土地利用效率，更要保證建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全性，這需要通過優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的混凝土施工設(shè)計來實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李銳.高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計要點(diǎn)[J].江西建材，2017（1）：46+52.

[2] 張文宇.淺談高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計要點(diǎn)[J].綠色環(huán)保建材，2017（4）：150.

[3] 楊忠昌.關(guān)于高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題分析[J].建材與裝飾，2017（10）：118～119.

[4] 龔立瓊，呂潛.淺談高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J].建材與裝飾，2017（38）：88～89.