高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺談

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1、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺談　　摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)建筑功能及形體的多樣性要求也不斷提高，高層建筑、平面及立面復(fù)雜的非常規(guī)的建筑不斷出現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)建筑構(gòu)想，要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)工程的特殊情況，采取有效的結(jié)構(gòu)措施。在現(xiàn)代的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，怎樣才能夠提高混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的水平和提高建筑的質(zhì)量和性能，已成為了當(dāng)前設(shè)計(jì)與施工人員待解決的問題。關(guān)鍵詞：高層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A一、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)特別注重概念設(shè)計(jì)，重視結(jié)構(gòu)的選型和平面、立面布置的規(guī)

2、則性，加強(qiáng)構(gòu)造措施，擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)性能好且經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系。在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的整體抗震性能，使整體結(jié)構(gòu)具有必要的承載能力、剛度和延性，注重平面、立面的規(guī)則性問題，注意豎向荷載的傳力途徑問題、抗側(cè)力體系問題（如非震區(qū)建筑的抗風(fēng)問題，地震區(qū)建筑的風(fēng)、地震作用問題）。（1）側(cè)向力要求。8目前，高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，其結(jié)構(gòu)內(nèi)力與變形等問題，主要受到地震的水平作用力及外部環(huán)境中的風(fēng)力等因素的影響，層數(shù)的不斷增多會(huì)帶動(dòng)水平作用力的持續(xù)加大。所以，在設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，必須要充分地將這些側(cè)向力的影響考慮在內(nèi)

3、。（2）延性要求。高層建筑的結(jié)構(gòu)柔性比低層的樓房要高，一旦遭遇地震等問題，會(huì)發(fā)生更大幅度的作用變形，若要避免建筑在地震等作用下發(fā)生倒塌變形等問題，應(yīng)使結(jié)構(gòu)具有一定的延性。采用延性結(jié)構(gòu)的意義在于在實(shí)現(xiàn)超靜定結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布；承受荷載及作用（如地震、爆炸、震動(dòng)、風(fēng)等）時(shí)，吸收更大的能量，減輕破壞程度，有利于房屋的修復(fù)和繼續(xù)使用，還能使結(jié)構(gòu)的破壞過程緩慢，有明顯預(yù)兆，提高逃生時(shí)機(jī)，減少人員傷亡。（3）剛度要求。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意樓層側(cè)向剛度突變。由于建筑體型復(fù)雜或主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系在豎向布置不連續(xù)造成應(yīng)力

4、集中和塑形變形集中現(xiàn)象，如果不進(jìn)行適當(dāng)加強(qiáng)，將先于相鄰部位進(jìn)入塑形變形階段，造成塑形變形集中，最終導(dǎo)致嚴(yán)重破壞甚至倒塌。二、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)方法（1）混凝土與鋼筋使用8高層建筑在建設(shè)時(shí)需要耗費(fèi)較多的混凝土、鋼筋等材料，若結(jié)構(gòu)布置不合理，結(jié)構(gòu)體系不合理勢必會(huì)造成建筑材料總造價(jià)的超限，同時(shí)加大其他構(gòu)件的造價(jià)，從而降低建筑建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)根據(jù)其使用條件進(jìn)行合理的優(yōu)化控制。以軟土地基上的高層建筑設(shè)計(jì)為例，該結(jié)構(gòu)地基受到的荷載較大，設(shè)計(jì)人員可以通過優(yōu)化高強(qiáng)度的混凝土以及鋼

5、材的使用，使建筑中各構(gòu)件的截面尺寸得到合理優(yōu)化，從而減輕建筑的結(jié)構(gòu)自重，使建筑的基礎(chǔ)工程建設(shè)難度得到大幅度的削減，降低工程的地基處理工作造價(jià)。再以位于震區(qū)的高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，建筑的自重與地震作用程度成正比例關(guān)系，設(shè)計(jì)人員通過設(shè)計(jì)將的混凝土與鋼筋的使用量減少，通過合理的結(jié)構(gòu)布置，可以在減輕其梁、板、墻、柱等構(gòu)件自重的基礎(chǔ)上，降低地震的作用力，進(jìn)而保證建筑結(jié)構(gòu)的安全程度，使建筑的整體安全度得以提升。（2）結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)8建筑布置是影響結(jié)構(gòu)布置的關(guān)鍵因素，合理的建筑布置對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是極其重要的。震害調(diào)查表明：

6、簡單、對(duì)稱的建筑結(jié)構(gòu)在地震時(shí)較不易破壞，且容易估計(jì)地震時(shí)的反應(yīng)，已采取抗震構(gòu)造措施和細(xì)部處理。合理布置可以使結(jié)構(gòu)具有明確的傳力途徑，能較為準(zhǔn)確地估計(jì)結(jié)構(gòu)在豎向荷載、風(fēng)荷載及地震作用下的效應(yīng)，結(jié)構(gòu)具有明確的關(guān)鍵部位，結(jié)構(gòu)措施的有效性大為提高；如果相反的，采用不規(guī)則的結(jié)構(gòu)（尤其是特別不規(guī)則的結(jié)構(gòu)）時(shí)，將難以估計(jì)各種效應(yīng)難以把握結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位及薄弱層，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的偏心，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)增加，結(jié)構(gòu)措施的有效性大打折扣，設(shè)計(jì)費(fèi)用高，效果差。三、高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法（1）加強(qiáng)建材的選擇對(duì)于建筑工程而言，其材料屬于

7、基礎(chǔ)，因此在抗震方案設(shè)計(jì)中，不可忽視建材的選擇。為了提高建材的的抗震性能，不僅需要對(duì)建材承載力進(jìn)行分析，還應(yīng)加強(qiáng)建材的抗震性能參數(shù)分析，從整體上進(jìn)行所有建材的參數(shù)變異性的分析。換句話說，從抵抗地震來選擇建材就應(yīng)控制好建筑結(jié)構(gòu)的延性，為了達(dá)到這個(gè)方面的需求，就需要選擇滿足抗震需求同時(shí)也經(jīng)濟(jì)適用的建材。（2）概念設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)參數(shù)的合理選擇在進(jìn)行抗震結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)時(shí)，需要進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，以明確結(jié)構(gòu)體系地震作用的傳遞途徑，同時(shí)也使得結(jié)構(gòu)擁有更多的抗震防線。結(jié)構(gòu)最大且適用高度等應(yīng)控制在規(guī)范的允許范圍之內(nèi)，以便結(jié)構(gòu)擁有足夠

8、的延性。在剪力墻的布置上理應(yīng)對(duì)稱與均勻，而且應(yīng)在橫縱兩方向上都要合理布置，使得兩個(gè)主軸方向上的剛度能保持一致，且動(dòng)力特性（周期和振型）相近；強(qiáng)調(diào)的是兩個(gè)方向的均勻性。對(duì)橫墻較多、縱墻較少（或橫墻較少、縱墻較多）的建筑應(yīng)給予重視，這些建筑在強(qiáng)烈地震時(shí)，往往會(huì)由于某一方向太弱而率先破壞，從而引起整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的倒塌。8（3）重視抗震結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)由于地震的不可預(yù)知性實(shí)際地震的大小是現(xiàn)有科學(xué)水平難以準(zhǔn)確預(yù)估的，同一建筑場地地面運(yùn)動(dòng)的不