淺談高層建筑鋼筋混凝土設(shè)計(jì)有關(guān)問題

淺談高層建筑鋼筋混凝土設(shè)計(jì)有關(guān)問題隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的高速發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，城市人口數(shù)量激增，城市建設(shè)的規(guī)模和數(shù)量正在逐年增加，房地產(chǎn)業(yè)已成為當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)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(diǎn)在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中得到迅速發(fā)展。做好高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就必須要熟悉并掌握高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其結(jié)構(gòu)體系，從而達(dá)到安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、施工方便的設(shè)計(jì)原則。

關(guān)鍵字：高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

TU375文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

一、高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)要盡量使平面規(guī)則、簡單、對稱、長寬比適當(dāng)，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(yīng)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(chǔ)，避免中斷和迂回；具有整體的可靠性和牢固性，當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)受到作用力使部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件損壞造成局部倒塌時(shí)，不能導(dǎo)致整體的承載力喪失致使整個(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(shè)置多道抗震防線，增強(qiáng)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(shè)計(jì)過程中，“無論采用何種結(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，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(qiáng)其抗震能力?！边x擇一種結(jié)構(gòu)體系，需要通過工程的實(shí)際情況來進(jìn)行核定。

2、嵌固端的設(shè)置問題

嵌固端設(shè)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(shè)置方面，嵌固端樓板的設(shè)計(jì)、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(jì)算時(shí)嵌固端的設(shè)置、結(jié)構(gòu)抗震縫設(shè)置與嵌固端位置的協(xié)調(diào)等等在工程設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的問題往往容易被忽略，而一旦任何一個(gè)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(gè)同時(shí)需要滿足的條件。結(jié)合概念設(shè)計(jì)的理念，對上述兩種結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行對比分析，電算程序可以采用中國建筑科學(xué)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(shè)計(jì)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(dāng)?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(hù)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(jì)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(shè)計(jì)重要性

多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(gè)正交方向的尺寸宜盡量接近，目的是保證這兩個(gè)方向上的“慣性矩”相等，以防止一個(gè)方向強(qiáng)度（穩(wěn)定性）儲備太大，而另一個(gè)方向較弱，因此，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)（柱、剪力墻）宜設(shè)置在四周，以增大整體的抗側(cè)剛度及抗扭慣性矩，同時(shí)，應(yīng)加大梁或樓層的剛度，使柱（或剪力墻）能承擔(dān)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?yàn)樵谂まD(zhuǎn)發(fā)生時(shí)，各柱節(jié)點(diǎn)水平位移不等，距扭轉(zhuǎn)中心較遠(yuǎn)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(yīng)對稱布置，宜設(shè)在結(jié)構(gòu)兩端，緊靠四周設(shè)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(gè)結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度或強(qiáng)度下降，中柱必定依次破壞），同時(shí)，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(shè)計(jì)時(shí)在承載力和變形能力上都應(yīng)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(gè)要點(diǎn)

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(qiáng)烈地震時(shí)具有很強(qiáng)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(shí)際工程中很難完全做到這一點(diǎn)，比較經(jīng)濟(jì)的辦法是有選擇有重點(diǎn)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(yīng)著重提高底層構(gòu)件的延性;對于大底盤高層建筑，應(yīng)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(yīng)著重加強(qiáng)體形突變處樓層構(gòu)件的延性;對框支結(jié)構(gòu)，應(yīng)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(yīng)該著重提高房屋周邊轉(zhuǎn)角處、平面突變處以及復(fù)雜平面各翼相接處構(gòu)件的延性;對偏心結(jié)構(gòu)，應(yīng)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(yīng)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(shè)計(jì)中，房屋的高寬比是一個(gè)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(jìn)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(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(chǔ)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(shè)計(jì)是―個(gè)復(fù)雜且又循環(huán)往復(fù)的過程，任何在這個(gè)過程中的遺漏或錯(cuò)誤都可能導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)過程變得更加復(fù)雜或使設(shè)計(jì)結(jié)果存在安全隱患，為了保障質(zhì)量安全，這就要求設(shè)計(jì)者嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量密切關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須在工作中，不斷地學(xué)習(xí)、總結(jié)，不斷的進(jìn)步與完善。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉利峰