高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺析

1、<p>　　高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺析</p><p>　　摘要：隨著我國(guó)建筑市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各種高層建筑不斷的出現(xiàn)，如何應(yīng)用現(xiàn)行規(guī)范設(shè)計(jì)出既滿足結(jié)構(gòu)安全性又能滿足合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是每個(gè)結(jié)構(gòu)工程師所面臨的問題?；诖?，文中筆者就高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞形式給出了高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，并對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑鋼

2、筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類號(hào)： TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　一、前言 </b></p><p>　　伴隨著高層建筑發(fā)展速度的加快，建筑類型與功能的愈來愈復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系的更加多樣化，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也越來越成為結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計(jì)工作的主要重點(diǎn)和難點(diǎn)之所在。 </p><p&

3、gt;　　二、高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞形式 </p><p>　　隨著我國(guó)建筑科學(xué)的迅速發(fā)展，高層建筑在地震荷載的作用下，通常會(huì)產(chǎn)生以下幾種形式的破壞：框架柱的壓彎破壞、剪切破壞、彎曲裂縫；框架梁的斜截面破壞、正截面破壞、錨固破壞；板四角的斜裂縫和平行于梁的通長(zhǎng)裂縫；因鋼筋配置不合理導(dǎo)致框架節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)破壞?，F(xiàn)在建筑施工管理不斷的規(guī)范，雖然施工時(shí)對(duì)鋼筋的材質(zhì)、鋼筋加工質(zhì)量、鋼筋連接質(zhì)量進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，但是如果

4、施工圖紙上沒有對(duì)框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，且沒有任何的說明資料，從而造成一些節(jié)點(diǎn)的鋼筋構(gòu)造遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足抗震設(shè)計(jì)的要求，導(dǎo)致鋼筋混凝土框梁出現(xiàn)上述各種形式的破壞。因此，必須引起設(shè)計(jì)單位、施工單位的高度重視，必須對(duì)鋼筋節(jié)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，確保節(jié)點(diǎn)鋼筋設(shè)置的合理性。 </p><p>　　三、房屋鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 </p><p>　　在房屋鋼筋混凝上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)者往往具有

5、不同的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，因此在問題處理時(shí)候往往會(huì)采取不同的處理方法。但是無論什么設(shè)計(jì)方法都應(yīng)使房屋建筑滿足穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)要求。對(duì)于房屋建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)著重做好房屋的高寬比，巨大的傾覆力矩會(huì)在柱和基礎(chǔ)中產(chǎn)生相應(yīng)的拉力和壓力作用。作者根據(jù)多年以來的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為為了使房屋建筑達(dá)到相應(yīng)的安全性和可靠性，應(yīng)配合相應(yīng)的施工機(jī)械和施工技術(shù)，這樣才能最終滿足房屋建筑的使用功能。 </p><p><b>　　四、結(jié)構(gòu)選型

6、</b></p><p><b>　　1結(jié)構(gòu)體系的選擇 </b></p><p>　　根據(jù)抗側(cè)力構(gòu)件的不同，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系主要有框架、剪力墻、框架-剪力墻、框架-核心筒這幾種形式，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況來選擇合適的結(jié)構(gòu)體系。 </p><p>　?。?）框架結(jié)構(gòu)主要適用于層數(shù)不多的住宅、辦公樓、學(xué)校及廠房等對(duì)位移要求不是很嚴(yán)格的建

7、筑物。 </p><p>　?。?）剪力墻、框架-剪力墻、框架-核心筒結(jié)構(gòu)適用于高層，這里需要注意的是框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。在基本振型地震作用下，如果框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%，則框架部分的抗震等級(jí)應(yīng)按框架確定?？蚣艹袚?dān)的地震剪力應(yīng)大于結(jié)構(gòu)底部總剪力的20%，以確保第二道防線的安全。墻不宜過多，滿足位移限值即可。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)避免全部為短肢墻，筒體或一般剪力墻承受的第一振型底部地震

8、傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%。短肢剪力墻的抗震等級(jí)應(yīng)使用比實(shí)際更高一級(jí)的等級(jí)，有的設(shè)計(jì)者沒有注意這個(gè)問題，導(dǎo)致抗震等級(jí)的錯(cuò)誤確定，從而造成設(shè)計(jì)工作中不必要的大量修改。 </p><p>　　無論采用哪種結(jié)構(gòu)體系，都應(yīng)使結(jié)構(gòu)具有合理的剛度和承載能力，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和抗傾覆能力，避免產(chǎn)生軟弱層或薄弱層，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(qiáng)其抗震能力。 </p><p&g

9、t;　　2結(jié)構(gòu)的規(guī)則性問題 </p><p>　　《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（2010）中規(guī)定：高層建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系，并應(yīng)符合下列要求： </p><p>　?。?）應(yīng)具有必要的承載能力、剛度和變形能力； </p><p>　?。?）應(yīng)避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)喪失承受重力荷載、風(fēng)荷載和地震作用的能力； </p>&l

10、t;p>　?。?）對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，應(yīng)采取有效的加強(qiáng)措施。新舊規(guī)范在這方面的內(nèi)容出現(xiàn)了較大的變動(dòng)，因此設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中要特別注意新規(guī)的規(guī)定，以確保后期施工圖設(shè)計(jì)階段工作的順利進(jìn)行。 </p><p><b>　　3結(jié)構(gòu)的超高問題 </b></p><p>　　在抗震規(guī)范與高規(guī)中，對(duì)結(jié)構(gòu)的總高度都有嚴(yán)格的限制。尤其是新規(guī)范中針對(duì)以前的超高問題，除了將原來的

11、限制高度設(shè)定為A級(jí)高度的建筑外，增加了B級(jí)高度的建筑，因此，必須對(duì)結(jié)構(gòu)的該項(xiàng)控制因素嚴(yán)格注意，一旦結(jié)構(gòu)為B級(jí)高度建筑其或超過了B級(jí)高度，其設(shè)計(jì)方法和處理措施將有較大的變化。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中曾出現(xiàn)過由于結(jié)構(gòu)類型的變更而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)超高問題，致使施工圖未能審查通過，進(jìn)行修改或從新設(shè)計(jì)，對(duì)工程進(jìn)度等整體工程規(guī)劃造成不良的影響。 </p><p>　　4控制柱的軸壓比問題 </p><p>　　在鋼

12、筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)中，軸壓比越大，柱的延性就越差，限制柱的軸壓比是為了使柱子處于大偏壓狀態(tài)，防止受拉鋼筋未達(dá)屈服而混凝土被壓碎。柱的塑性變形能力小，則結(jié)構(gòu)延性就差，當(dāng)遭遇地震時(shí)，耗散和吸收地震能量少，結(jié)構(gòu)容易被破壞。但是在結(jié)構(gòu)中若能保證強(qiáng)柱弱梁設(shè)計(jì)，且梁具有良好延性，則柱子進(jìn)入屈服的可能性就大大減少，此時(shí)可放松軸壓比限值。 </p><p>　　5嵌固端的設(shè)置問題 </p><p>　　

13、由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設(shè)置在地下室頂板，也有可能設(shè)置在人防頂板等位置，因此．在這個(gè)問題上設(shè)計(jì)人員往往忽視了由嵌固端的設(shè)置帶來的一系列需要注意的問題，如：嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、嵌固端上下層剛度比的限制、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等問題，而忽略其中任何一個(gè)方面都有可能導(dǎo)致安全隱患或后期設(shè)計(jì)工作的大量修改。 </p><p>　　6短肢剪力墻的設(shè)置問題 </p>

14、<p>　　短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度與厚度之比均大于4但不大于8的剪力墻。在新規(guī)范規(guī)定抗震設(shè)計(jì)時(shí)，高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)全部采用短肢剪力墻，且根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)高層建筑中短肢剪力墻的應(yīng)用增加了相當(dāng)多的限制，因此，在高層建筑設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設(shè)計(jì)工作增加不必要的麻煩。 </p><p>　　五、地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì) </p>&

15、lt;p>　　地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是整個(gè)工程造價(jià)的決定性因素，對(duì)后期設(shè)計(jì)工作能否順利進(jìn)行也有很大的影響，所以這方面的設(shè)計(jì)也是設(shè)計(jì)人員較為重視的一點(diǎn)，如果出現(xiàn)問題則會(huì)給工程帶來巨大的損失。我國(guó)占地面積較廣，地質(zhì)條件復(fù)雜，僅一本《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》并不能完全涵蓋全國(guó)各地的情況，這就需要將地方性的標(biāo)準(zhǔn)利用起來，深入學(xué)習(xí)其中關(guān)于地方性地基基礎(chǔ)類型和設(shè)計(jì)處理方法的成熟經(jīng)驗(yàn)和規(guī)定，因地制宜，制定出符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況的設(shè)計(jì)方案。 </p>

16、<p>　　六、結(jié)構(gòu)計(jì)算與分析 </p><p>　　是否能準(zhǔn)確高效的對(duì)工程進(jìn)行內(nèi)力分析并按照規(guī)范的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和處理是決定工程設(shè)計(jì)質(zhì)量好壞的重要環(huán)節(jié)。隨著新規(guī)范的陸續(xù)頒布和實(shí)施，對(duì)于結(jié)構(gòu)的計(jì)算和分析進(jìn)行了調(diào)整改進(jìn)，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)對(duì)這一階段工作常見的問題有一個(gè)清晰、準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。 </p><p>　?。?）選擇合適的整體計(jì)算軟件根據(jù)結(jié)構(gòu)類型和計(jì)算軟件模型的特點(diǎn)選擇合適的整體計(jì)算軟

17、件，確保對(duì)計(jì)算結(jié)果的合理性、可靠性。 </p><p>　?。?）是否需要地震力放大，考慮建筑隔墻等對(duì)自振周期的影響。規(guī)范中根據(jù)大量工程的實(shí)測(cè)周期明確提出了各種結(jié)構(gòu)體系下高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算自振周期折減系數(shù)，已列為強(qiáng)制性條文，需特別注意。 </p><p>　?。?）振型數(shù)目是否足夠。在計(jì)算分析階段必須對(duì)計(jì)算結(jié)果中該參數(shù)的結(jié)果進(jìn)行判斷，并決定是否要調(diào)整振型數(shù)目的取值。 </p>

18、<p>　　（4）多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開計(jì)算。 </p><p>　?。?）非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算與設(shè)計(jì)。在高層建筑中，往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內(nèi)的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。對(duì)這部分內(nèi)容，尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由于高層建筑的地震作用和風(fēng)荷載均較大，因此，必須嚴(yán)格按照新規(guī)中增加的非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算處理措施進(jìn)行設(shè)計(jì)。 </p><p>

19、;<b>　　七、結(jié)語 </b></p><p>　　綜上所述，隨著現(xiàn)代建筑科學(xué)的迅速發(fā)展，高層建筑已經(jīng)逐漸占據(jù)城市建設(shè)的主體地位，在工程設(shè)計(jì)中，如何正確分析研究每一個(gè)工程的特點(diǎn)，選用合理的方案，采用合理的結(jié)構(gòu)形式，以及采用合理的計(jì)算依據(jù)，如對(duì)工程常見問題加以總結(jié)，是每一位工程設(shè)計(jì)人員面臨的問題。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b>