淺談高層建筑鋼筋混凝土設計有關(guān)問題

淺談高層建筑鋼筋混凝土設計有關(guān)問題隨著我國現(xiàn)代化建設的高速發(fā)展和城市化進程的不斷加快，城市人口數(shù)量激增，城市建設的規(guī)模和數(shù)量正在逐年增加，房地產(chǎn)業(yè)已成為當今社會經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一。我國是人口大國，土地資源非常寶貴，這就要求我們要高效的利用土地資源。高層建筑憑借自身的特點在現(xiàn)代建筑設計中得到迅速發(fā)展。做好高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計，就必須要熟悉并掌握高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設計特點及其結(jié)構(gòu)體系，從而達到安全適用、經(jīng)濟合理、施工方便的設計原則。

關(guān)鍵字：高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設計

TU375文獻標識碼：A文章編號：

一、高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計原則

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)平面設計要盡量使平面規(guī)則、簡單、對稱、長寬比適當，這樣可以使平面剛度、承載力、質(zhì)量分布均勻，質(zhì)量中心與剛度中心接近重合，提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力。具體應遵循以下原則：盡量采用規(guī)則的高層建筑結(jié)構(gòu)，保證建筑平面、立面及結(jié)構(gòu)布置對抗震有利；具備合理的傳力途徑，使作用在上部結(jié)構(gòu)的水平力和豎向力能夠直接、不間斷地傳遞到基礎，避免中斷和迂回；具有整體的可靠性和牢固性，當高層建筑結(jié)構(gòu)受到作用力使部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件損壞造成局部倒塌時，不能導致整體的承載力喪失致使整個結(jié)構(gòu)的倒塌；確定構(gòu)件與構(gòu)件之間、結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間，該徹底分離的絕不似分非分，該牢固連接的絕不似接非接；處理好結(jié)構(gòu)單元與結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力之間的關(guān)系，盡量設置多道抗震防線，增強結(jié)構(gòu)的抗震能力。

二、高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)選型

1、結(jié)構(gòu)體系的選擇問題

高層結(jié)構(gòu)設計過程中，“無論采用何種結(jié)構(gòu)體系，都應使結(jié)構(gòu)具有合理的剛度和承載能力，避免產(chǎn)生軟弱層或薄弱層，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和抗傾覆能力，使結(jié)構(gòu)具有多道防線，提高結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的延性，增強其抗震能力?！边x擇一種結(jié)構(gòu)體系，需要通過工程的實際情況來進行核定。

2、嵌固端的設置問題

嵌固端設置在地下室頂板或人防頂板等位置的情況一般是發(fā)生在帶有兩層或兩層以上地下室或人防的高層建筑上，因此，在嵌固端的設置方面，嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結(jié)構(gòu)整體計算時嵌固端的設置、結(jié)構(gòu)抗震縫設置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等等在工程設計時需要注意的問題往往容易被忽略，而一旦任何一個方面被忽略，都將為后期的工作造成麻煩甚至埋下安全隱患。

3、抗震性能的問題

對結(jié)構(gòu)體系來說足夠的承載能力和變形能力是兩個同時需要滿足的條件。結(jié)合概念設計的理念，對上述兩種結(jié)構(gòu)體系進行對比分析，電算程序可以采用中國建筑科學研究院編制的結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件SATWE。在結(jié)構(gòu)設計中，不僅要求結(jié)構(gòu)具有足夠的承載能力，還要求其有適當?shù)膭偠?。高層結(jié)構(gòu)的使用功能和安全與其側(cè)移的大小密切相關(guān)，過大的側(cè)向變形會使隔墻、維護墻及其飾面材料出現(xiàn)裂縫或損壞。結(jié)構(gòu)分別按考慮5%的偶然偏心和雙向地震力作用的不利情況計算出各結(jié)構(gòu)體系層間位移角，剪力墻結(jié)構(gòu)小于框剪結(jié)構(gòu)，但均小于規(guī)范要求，且富裕量較大，說明兩種結(jié)構(gòu)體系滿足剛度要求。

三、多高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計重要性

多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計的主要目的即是為了抵抗水平力的作用，防止扭轉(zhuǎn)，為有效的抵抗水平力作用，平面上兩個正交方向的尺寸宜盡量接近，目的是保證這兩個方向上的“慣性矩”相等，以防止一個方向強度（穩(wěn)定性）儲備太大，而另一個方向較弱，因此，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)（柱、剪力墻）宜設置在四周，以增大整體的抗側(cè)剛度及抗扭慣性矩，同時，應加大梁或樓層的剛度，使柱（或剪力墻）能承擔較大的整體彎矩，這就是“轉(zhuǎn)換層”的概念。防止扭轉(zhuǎn)的目的，是因為在扭轉(zhuǎn)發(fā)生時，各柱節(jié)點水平位移不等，距扭轉(zhuǎn)中心較遠的角柱剪力很大，而中柱剪力較小，破壞由外向里，先外后里。為防止扭轉(zhuǎn)，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)應對稱布置，宜設在結(jié)構(gòu)兩端，緊靠四周設置，以增大抗扭慣性矩。因此，高層或超高層建筑中，盡管角柱軸壓比較小，但其在抗扭過程中作用卻很大（若角柱先壞，整個結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度或強度下降，中柱必定依次破壞），同時，在水平力的作用下，角柱軸力的變化幅度也會很大，這樣勢必要求角柱有較大的變形能力。由于角柱的上述作用，角柱設計時在承載力和變形能力上都應有較多考慮，如加大配箍，采用密排箍筋柱、鋼管混凝土柱。

四、做好高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的幾個要點

1、有效提高建筑工程中結(jié)構(gòu)重要部位的延性

要使高層建筑在遭遇強烈地震時具有很強的抗倒塌能力，最理想的辦法是使結(jié)構(gòu)中所有的構(gòu)件都具有很高的延性。然而在實際工程中很難完全做到這一點，比較經(jīng)濟的辦法是有選擇有重點的提高結(jié)構(gòu)中重要構(gòu)件或某些構(gòu)件中關(guān)鍵部位的延性。在結(jié)構(gòu)豎向，對于剛度沿高度均勻分布的、體形較簡單的高層建筑，應著重提高底層構(gòu)件的延性;對于大底盤高層建筑，應著重提高主樓與裙房頂面相銜接的樓層中構(gòu)件的延性;對于不規(guī)則立面的高層建筑，應著重加強體形突變處樓層構(gòu)件的延性;對框支結(jié)構(gòu)，應著重提高底層或底部幾層框架的延性。在結(jié)構(gòu)平面位置上，應該著重提高房屋周邊轉(zhuǎn)角處、平面突變處以及復雜平面各翼相接處構(gòu)件的延性;對偏心結(jié)構(gòu)，應加大房屋周邊特別是剛度較弱一側(cè)構(gòu)件的延性;對具有多道抗震防線抗側(cè)力構(gòu)件，應著重提高第一道抗震防線構(gòu)件的延性。

2、注重并注意工程中高大建筑的整體穩(wěn)定性

對高層建筑來說，在抗震設計中，房屋的高寬比是一個需慎重考慮的問題。近年來出現(xiàn)了許多板式高層住宅，其立面高度很大而房屋進深尺寸有限，即高寬比超過了規(guī)范限值。建筑物的高寬比愈大，也就是說建筑愈瘦高，在地震作用下的側(cè)移就愈大，地震引起的傾覆作用就愈嚴重，巨大的傾覆力矩在柱中和基礎中引起的拉力和壓力比較難處理。這就要求加大建筑物下部幾層的寬度，使其滿足規(guī)范高寬比的限值；使基礎有足夠的埋置深度。

五、結(jié)語

高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設計是―個復雜且又循環(huán)往復的過程，任何在這個過程中的遺漏或錯誤都可能導致整個設計過程變得更加復雜或使設計結(jié)果存在安全隱患，為了保障質(zhì)量安全，這就要求設計者嚴格按照設計規(guī)范進行設計。建筑結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量密切關(guān)系到人民生命財產(chǎn)的安全，結(jié)構(gòu)設計人員必須在工作中，不斷地學習、總結(jié)，不斷的進步與完善。

參考文獻

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[2]劉利峰