淺談高層建筑鋼結構設計與混凝土結構設計

劉宏軍

（秦皇島市建筑設計院，河北 秦皇島 066001）

1 高層建筑的鋼結構特點

高層建筑可以分為以下幾種建筑結構體系：

1.1 框架結構的高層建筑

框架結構的高層建筑在鋼結構和鋼混結構的高層建筑中應用較多，它的主要構成是梁和柱通過節點相組成的。框架結構的應用非常靈活和廣泛，在對室內空間的布置上比較便利。但是框架結構也有缺點，由于框架結構的梁柱界面比較小，所以抗震性不是很高。

1.2 剪力墻結構的高層建筑

這種結構的高層建筑通常應用在鋼混結構中，它的主要缺點是由于其間距不宜過大，對平面的布置不夠靈活，稱重能力不是很高，因此很少應用在共建上。

1.3 框架結構與剪力墻結構相結合的高層建筑

框架結構與剪力墻結構相結合的高層建筑在承重力和剛度上都比單純的框架結構和剪力墻結構要大，它是這兩者結構相結合的高層建筑，可以起到有略互補的作用。因此，這種結構在我國的高層建筑中應用比較廣泛。

1.4 簡體結構的高層建筑

在高層建筑中，這種簡體結構一般情況下都是與其他結構建筑相結合的形式出現的。

1.5 巨型結構的高層建筑

在高層建筑中，這種巨型結構一般情況下也都是與其他結構建筑相結合的形式出現的。

2 高層建筑混凝土結構設計的要求

2.1 高層混凝土結構設計應具有側向力

在高層混凝土結構設計中影響結構內力，以及建筑造價的主要因素是側向力。高層混凝土建筑需承受自重、活載等垂直荷載和風等水平力。

2.2 高層混凝土的結構設計應具有一定的剛度

高層混凝土建筑由于具有一定的高度，側向位移迅速增大。因此，高層混凝土的結構設計不僅要有一定的強度，還要具有一定的剛度。

2.3 高層混凝土的結構設計應具有很好的延展性

高層混凝土結構與低層建筑不同，高層的結構設計更柔，在地震時會變形更大。要想在高層混凝土的結構設計中具有很好的延展性，就需要在保證良好強度的前提下，通過合理的構造和優良的設計才能保證建筑結構設計具有很好的延展性。

3 高層混凝土結構設計的策略

3.1 高層混凝土剪力墻設計

通常情況下，高層混凝土建筑要具有很好的變形能力，如果想要具有很好的變形能力需要采取一定的措施保證剪切的情況。在截面比較長的抗震墻的情況下需要在抗震墻的洞口設置弱連梁，使每一個墻體進行多個開口的劃分，讓每個墻段高度的比例保持在2及其以上。在高層混凝土的建筑中弱連梁需滿足地震時各層連梁的總約束彎矩小于該墻段總地震彎矩的20%；高層混凝土建筑的連梁也是在這樣的標準下進行，這樣可以防止墻面變形的情況出現，如果出現墻面變形會嚴重影響整個工程的質量。同時，想要保證節約能源，并且避免出現連梁強度過低的情況，需要在連梁方面做好一定的施工工作。如果把高強度的連梁改為小強度的小梁時，則變成了強度較弱的單支墻，這種墻體的延展性不是很強，抗震性也不是很高，如果出現地震等情況就會給建筑帶來很大損失。但是，如果在墻體的設計過程中設計成截面高度極小的二力桿件，就可以大大增強墻體的變形能力和抗震強度。

3.2 超長結構的溫度變形和混凝土干縮變形

3.2.1 超長結構的干縮裂縫技術

現澆混凝在凝固硬化過程中常會出現收縮應力，整個結構則會出現干縮裂縫，該結構形式越長，則造成的干縮裂縫越大。

3.2.2 超長結構的結構控制技術

超長結構的運用應當符合工程當地的季節變化，大氣溫度的變化將造成結構出現熱脹冷縮，這樣很易導致結構出現溫度裂縫。另外，結構越長，則對溫度產生的作用越大，這在許多建筑工程里是很難避免的問題。若參照工程規定的要求布置伸縮縫，常會造成雙墻、雙柱、雙梁，對高層建筑的立面處理、防水構造會造成很大的不便。考慮到有效處理超長結構混凝土干縮裂縫的問題，當前工程單位主要采取的措施為分布混凝土后澆帶，把大的樓板面積劃分成小的區格，第一步結合混凝土澆筑小的區格，在小區格混凝土干縮變形結束后對區格之間的預留帶進行澆筑。此方法能有效防范干縮裂縫的出現，維持了建筑結構的正常性。

3.3 加強高層混凝土建筑的技術管理工作確保施工質量

要加強高層混凝土建筑的技術管理工作，要對建筑材料進行驗收，通過監理單位對施工情況進行跟蹤檢查，并且對建筑材料的使用情況進行詳細的登記，以保證建筑材料使用的規范性。

4 小結

在高層混凝土的結構設計中，并沒有一成不變的統一參考模式，需要在實際的運用過程中，根據不同的需求選擇合適的結構設計。本文通過分析高層建筑的建筑結構特點，提出了在高層建筑的建設過程中出現的一些設計要求，并有針對性的進行了具體分析，以保證高層建筑的水平越來越提高，具體包括：剪力墻設計；超長結構的溫度變形和混凝土干縮變形；加強技術管理確保施工質量。希望本文的研究能為高層混凝土結構設計帶來一定的啟示和作用。

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