高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中混凝土的應(yīng)用探究

1、<p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中混凝土的應(yīng)用探究</p><p>　　摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各地區(qū)高層建筑也呈現(xiàn)著快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，修建的高度越來(lái)越高，面積也是越來(lái)越大，對(duì)于混凝土的需要和要求也是越來(lái)越嚴(yán)格。高層建筑中使用混凝土結(jié)構(gòu)，主要是為了通過(guò)混凝土的強(qiáng)度以及硬度來(lái)更好的確保建筑整體能夠穩(wěn)定有效。同時(shí)，高層建筑通過(guò)混凝土結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)一步承受較大的荷載，保證建筑即使是在地震作用下也能堅(jiān)固。本文從高層

2、建筑混凝土設(shè)計(jì)的原則入手，簡(jiǎn)要探討了其在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，以期能為所需者提供借鑒。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；混凝土 </p><p>　　中圖分類號(hào)： TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p>　　對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，高層建筑可謂十分復(fù)雜，高層建筑除了要求有著更好的承重能力，還需要有超強(qiáng)的穩(wěn)定性，可以說(shuō)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞將會(huì)對(duì)高

3、層建筑的壽命及質(zhì)量產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。地震對(duì)高層建筑有著極大的考驗(yàn)，高層建筑只要在地震中仍然保持穩(wěn)定性，就說(shuō)明其完全符合高層建筑質(zhì)量要求，而混凝土對(duì)于抗震有著非常明顯的作用，研究好高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中混凝土的應(yīng)用十分重要。 </p><p>　　一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中混凝土設(shè)計(jì)原則 </p><p>　　對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計(jì)，我們需要盡可能的保持平面的規(guī)則、對(duì)稱、簡(jiǎn)單、長(zhǎng)寬比適當(dāng)，這樣能

4、夠更為有效地保持平面承載力、剛度，做到質(zhì)量分布均勻，剛度中心與質(zhì)量中心接近重合，更好的提升混凝土結(jié)構(gòu)抗震能力。具體應(yīng)遵循: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(duì)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(chǔ)，避免中斷和遷回;具有整體的可靠性和牢固性，當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)受到作用力喪失致使整個(gè)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，該牢固的絕不似接

5、非接;處理好結(jié)構(gòu)單元與結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力之間的關(guān)系，盡量設(shè)置多道抗震防線，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震能力。 </p><p>　　二、提高重要部位延性 </p><p>　　高層建筑要想穩(wěn)定性好，需要盡可能的讓地基呈現(xiàn)較大延展性。此外，對(duì)于其他部位及構(gòu)件的延性要求也是較高。但是，要想讓所有結(jié)構(gòu)和部位都符合要求，則可能經(jīng)濟(jì)條件及施工難度就較為困難。因此，結(jié)合多方面因素，我們需要分清主次，先從重要部位及構(gòu)件考

6、慮。由于做不到建筑的所有部位和構(gòu)件都做到延性的要求，只有按照部件的主次來(lái)進(jìn)行分配。一個(gè)構(gòu)件的承載能力是與它的橫截面積息息相關(guān)的。橫截面積大了部件的延性也會(huì)提高，相反的，就會(huì)使部件的延性降低。所以，要防止截面的鋼筋超配。提高結(jié)構(gòu)重要部位的延性，防止截面鋼筋超配，這樣就會(huì)提高高層建筑的整體的穩(wěn)定性。在自然條件的影響下可以穩(wěn)固不倒。所以這項(xiàng)工作是很重要的。 </p><p>　　三、高大建筑整體穩(wěn)定性 </p&g

7、t;<p>　　在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，高層建筑所設(shè)計(jì)的房屋高寬比需要我們慎重的考慮。如果建筑物高寬比比較大，建筑愈瘦高則地震作用下側(cè)移就愈大，地震造成的傾覆作用也就更為嚴(yán)重，巨大的傾覆力矩在柱中和基礎(chǔ)中引起的拉力和壓力處理起來(lái)就更為困難。對(duì)整個(gè)建筑進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算，使地震作用下的傾覆力矩與相應(yīng)的重力荷載在基礎(chǔ)與地基交界面上的合力作用點(diǎn)，不應(yīng)超出力矩作用方向抗傾覆構(gòu)件基礎(chǔ)邊長(zhǎng)的1/4。加大建筑物下部幾層的寬度，使其滿足規(guī)范高寬比

8、的限值，但盡可能避免形成大底盤(pán)建筑。必要時(shí)通過(guò)設(shè)置類似扶壁的鋼筋混凝土構(gòu)件，來(lái)增加基礎(chǔ)底板的懸挑寬度，達(dá)到擴(kuò)大基礎(chǔ)底面積的效果，從而保證上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。使基礎(chǔ)有足夠的埋置深度。在部分設(shè)計(jì)圖紙上，發(fā)現(xiàn)裙樓和高層主樓從地上到地下用變形縫徹底分開(kāi)，導(dǎo)致主樓基礎(chǔ)埋深不夠或者根本沒(méi)有埋深，地震時(shí)會(huì)使建筑物發(fā)生滑移、整體傾斜甚至傾覆。這個(gè)問(wèn)題必須引起注意。對(duì)于高寬比很大的高層建筑，建議盡可能采用深基礎(chǔ)，即采用配有鋼筋的樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)鋼筋在承臺(tái)內(nèi)的錨

9、固長(zhǎng)度要足夠大。因?yàn)闃妒锹裨谕林械募?xì)長(zhǎng)構(gòu)件，由于樁土摩擦力的存在，樁的抗拔性能較好，從而能很好地抵抗上部結(jié)構(gòu)的傾覆。盡可能避免采用天然地基或復(fù)合地基上</p><p><b>　　四、剪力墻設(shè)計(jì) </b></p><p>　　對(duì)于鋼筋混凝土抗震墻而言，其延性以及破壞形態(tài)是和墻體的高寬比以及超靜定次數(shù)有著密切的關(guān)聯(lián)。為了有效地提升抗震墻的變形能力，避免出現(xiàn)剪切的破壞，對(duì)

10、于截面較長(zhǎng)的抗震墻，我們需要通過(guò)洞口設(shè)置弱連梁的方式讓墻體分為小開(kāi)口墻、多肢墻或單肢墻，進(jìn)而讓每個(gè)墻段高寬比都不超過(guò)2。弱連梁指的是在地震作用下，各層連梁的總約束彎矩不大于該墻段總地震彎矩的20%;連梁不能太強(qiáng)，以免水平地震作用下某個(gè)墻肢出現(xiàn)全截面受拉，這是比較危險(xiǎn)的。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，對(duì)連梁的剛度都要進(jìn)行折減，這是因?yàn)榧袅Φ膭偠纫话愣己艽螅谒搅ψ饔孟?，剪力墻中的連梁會(huì)因?yàn)楹艽蟮膬?nèi)力而超過(guò)截面允許值，可靠的辦法是讓這些連梁先屈服，要使

11、連梁能形成塑性鉸而不發(fā)生脆性破壞，連梁首先就必須滿足強(qiáng)剪弱彎的要求，對(duì)連梁的剛度進(jìn)行折減實(shí)際上就是降低其抗彎能力；規(guī)范規(guī)定，剪力墻在端部應(yīng)設(shè)置暗柱、端柱等邊緣構(gòu)件。這些邊緣構(gòu)件的作用相當(dāng)于磚混結(jié)構(gòu)的約束柱，當(dāng)結(jié)構(gòu)的剛度較小，地震作用下層間位移和頂點(diǎn)位移較大時(shí)，邊緣構(gòu)件所起的作用也就越大，此時(shí)暗柱的截面和配筋就應(yīng)加大。如果剪力墻的總截面面積與樓層面積之比值較大時(shí)，且房屋高度較小、樓座面積較大時(shí)，墻端部的暗柱面積和配</p>

12、<p>　　對(duì)于大開(kāi)間剪力墻結(jié)構(gòu)而言，其優(yōu)點(diǎn)在于：墻體數(shù)量少，相應(yīng)的混凝土用量少，墻體的約束構(gòu)件少，結(jié)構(gòu)自重輕；相對(duì)小開(kāi)間剪力墻結(jié)構(gòu)，其抗推剛度小，自振周期長(zhǎng)，水平地震作用?。粔w的配筋率適當(dāng)，結(jié)構(gòu)的延性增加，地震時(shí)能充分發(fā)揮墻體約束構(gòu)件的作用使用空間大，建筑布置靈活。另一方面，其缺點(diǎn)又在于：樓板跨度大，鋼筋用量大;要求設(shè)置高效輕質(zhì)的隔墻，造價(jià)高。 </p><p>　　五、屋面高大女兒墻設(shè)計(jì) <

13、/p><p>　　如果女兒墻的高度較高，那么我們需要仔細(xì)計(jì)算女兒墻能夠經(jīng)受到的水平荷載。因?yàn)槠鋫?cè)向剛度較小，女兒墻通常情況下是使用鋼筋混凝土材料，對(duì)于配筋的計(jì)算可以通過(guò)支承于屋頂?shù)膽冶郯鍋?lái)考慮，且應(yīng)配雙層鋼筋。為保證屋面女兒墻與主體結(jié)構(gòu)的可靠連接，屋面女兒墻所在的框架梁或墻必須具有足夠的抗彎、抗扭剛度，即對(duì)框架梁要根據(jù)女兒墻的底部計(jì)算彎矩配置受扭鋼筋。 </p><p>　　六、地下室外墻設(shè)計(jì)

14、 </p><p>　　一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于地下室外墻其所承受的主要荷載主要是地面活載、結(jié)構(gòu)自重、側(cè)向土壓力等。地下室外墻受力與平面布置及上部結(jié)構(gòu)類型有很大關(guān)聯(lián)?；A(chǔ)剛度通常較墻體剛度都較大，因此墻下端都可以看成是固定端。實(shí)際考慮邊界條件并非明確，為了安全，可對(duì)同一邊界采用兩種不同假設(shè)，如按端部固定計(jì)算墻端彎矩，按端部鉸接計(jì)算墻跨中彎矩。一般來(lái)講，當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為框架時(shí)，地下室外墻的墻厚和配筋要大些;當(dāng)上部結(jié)構(gòu)為剪力墻時(shí)，

15、由于正壓應(yīng)力的存在，墻體厚度和配筋相對(duì)要小些。計(jì)算表明，外墻壁配筋滿足裂縫寬度要求后，一般能同時(shí)滿足承載力計(jì)算和構(gòu)造要求; 而當(dāng)外墻配筋滿足承載力計(jì)算時(shí)， 卻不一定滿足最大裂縫寬度允許值要求。 </p><p><b>　　結(jié)論 </b></p><p>　　高層建筑作為現(xiàn)如今建筑未來(lái)發(fā)展的大勢(shì)所在，能夠有效地降低整個(gè)社會(huì)的土地壓力。此外，高層建筑數(shù)量多少也從側(cè)面反映

16、出一個(gè)地區(qū)、城市的繁榮與否，因此，高層建筑建設(shè)從某一方面來(lái)說(shuō)將會(huì)越來(lái)越多。因此，我們需要更好的提升高層建筑穩(wěn)定性及質(zhì)量，而更好的發(fā)揮混凝土抗震性能，則必將成為高層建筑發(fā)展主流。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 鐘福平.某高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2013(03) </p><