混凝土在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

徐宗達(dá)/江蘇元舜建設(shè)工程有限公司

混凝土在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用探討

徐宗達(dá)/江蘇元舜建設(shè)工程有限公司

現(xiàn)代化城市的建設(shè)，推動了高層建筑的發(fā)展。高層建筑的設(shè)計(jì)和功能相較于普通建筑更加的復(fù)雜化，其結(jié)構(gòu)體系也更加的繁瑣，這就給建筑設(shè)計(jì)師們帶來了設(shè)計(jì)難題。而建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)關(guān)系到建筑的整體質(zhì)量，所以有對其有足夠的重視。混凝土的應(yīng)用，使得高層建筑的結(jié)構(gòu)更加的穩(wěn)固，在一定程度上解決了建筑設(shè)計(jì)的難題。本文就混凝土在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡要的探討，僅供同行參考。

混凝土；高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

隨著高層建筑的發(fā)展，傳統(tǒng)的土木磚石施工材料已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，因此要選取新型材料來替代傳統(tǒng)的土木磚石材料，以保障高層建筑的質(zhì)量安全。混凝土因其自身所具有的延展性以及高強(qiáng)度特點(diǎn)，逐漸受到了建筑設(shè)計(jì)者的青睞，并且被越來越多的應(yīng)用于高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。然而隨著人們要求的多元化，使得高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加的繁復(fù)，這就對混凝土的應(yīng)用提出了更高的要求。

一、混凝土在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的要求

高層建筑最高的高度可達(dá)到100米，這就要求建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要更具穩(wěn)定性和抗震性。混凝土由于自身的強(qiáng)度優(yōu)勢，在應(yīng)用到高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中時(shí)，能夠增加建筑的強(qiáng)度，提升建筑的抗震能力，使得建筑結(jié)構(gòu)更具有穩(wěn)定性。在高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，混凝土的應(yīng)用要求主要包括以下幾方面：首先是安全性。混凝土在被應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中后，要具有強(qiáng)大的荷載力，并且不受溫度變化和建筑沉降的影響。混凝土的應(yīng)用還要恩能夠夠保證建筑在遭受到強(qiáng)大的外力影響下，還能夠保持建筑的穩(wěn)定性，減少外力因素對高層建筑的破壞，以確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性。其次是持久性。混凝土結(jié)構(gòu)在被應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中后，其要就有很強(qiáng)的抗腐蝕性能，持久性特點(diǎn)要突出，只有這樣才能滿足建筑的使用需求，延長建筑的使用壽命。混凝土材料與傳統(tǒng)的土木磚石材料相比，混凝土材料更能夠抵抗腐蝕，只要應(yīng)用的合理，那么就會使得建筑結(jié)構(gòu)的使用期限增長。再次就是實(shí)用性。混凝土結(jié)構(gòu)有著很強(qiáng)的延展性，其能夠?qū)嗔雅c變形等問題控制在一定的范圍內(nèi)，使得這些質(zhì)量問題不會對建筑的整體結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重的影響。混凝土的實(shí)用性更加符合建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求，而且在設(shè)計(jì)和施工工藝上相對簡潔。

二、混凝土在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

1.概念設(shè)計(jì)。之所以將混凝土應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中，是為了能夠保障建筑的抗震性，而要保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能良好，就要對建筑結(jié)構(gòu)概念進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，以結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)來體現(xiàn)建筑的穩(wěn)定性。要選擇能夠凸顯建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的方案來進(jìn)行布置，確定可以提高建筑抗扭剛度或者減少扭轉(zhuǎn)反應(yīng)的相關(guān)措施，對眼形結(jié)構(gòu)以及構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并需要加強(qiáng)對建筑相對薄弱的環(huán)節(jié)進(jìn)行深入的分析研究。以此方式來降低外力對建筑造成的影響，避免建筑薄弱層過早被破壞，可以有效避免因?yàn)榫植勘黄茐亩鸬恼w聯(lián)鎖反應(yīng)，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。對于抗震烈度比較高的地區(qū)，需要注意重要建筑與超限建筑的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要求設(shè)計(jì)單位在對其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須要滿足中震或者大震彈性設(shè)計(jì)、中震或大震屈服設(shè)計(jì)等。保證可以實(shí)現(xiàn)“三水準(zhǔn)”目標(biāo)。另外，在獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，必須要避免凹角部位應(yīng)力的過于集中，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，盡量不要在凹角和端部設(shè)置樓、電梯間，使其可以受到較少的地震作用扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

2.混凝土結(jié)構(gòu)選型。在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)選型中，必須要符合結(jié)構(gòu)規(guī)則性，如平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，必須要嚴(yán)格遵循“建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計(jì)方案”原則。因此。在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須要嚴(yán)格遵守各種限制條件，避免在后期施工圖設(shè)計(jì)階段處于被動位置。對于設(shè)計(jì)規(guī)范主要可以分為三個(gè)方面：

（1）結(jié)構(gòu)超高。在對高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，最主要的就是要限制建筑總高度，嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的高度。如果結(jié)構(gòu)為B級高度建筑超高，對其采用的設(shè)計(jì)方法以及處理措施會隨之改變。在實(shí)際工作中，往往會因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)類型的變更而忽略掉對建筑限高問題，造成施工圖不能通過審查，嚴(yán)重影響工程工期、造價(jià)等整體規(guī)劃。

（2）短肢剪力墻設(shè)置。短肢剪力墻即對墻肢截面高厚比為5—8的墻，就現(xiàn)在高層建筑設(shè)計(jì)規(guī)范來看，對短肢剪力墻進(jìn)行了很多設(shè)置。因此，結(jié)構(gòu)工程師在對高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量少選用短肢剪力墻，避免在后期設(shè)計(jì)中增加不必要的麻煩。

（3）嵌固端設(shè)置。高層建筑一般都會存在地下室與人防結(jié)構(gòu)，嵌固端大多設(shè)置在地下室頂板。因此在對高層建筑進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對嵌固端設(shè)置位置的重視，避免因?yàn)楹雎远沟煤笃谠O(shè)計(jì)進(jìn)行大量修改或者是工程施工造成一定安全隱患。

3.混凝土剛度處理。隨著城市的發(fā)展，高層建筑逐漸增多，伴隨著高層建筑的增加，社會經(jīng)濟(jì)也取得了長足的發(fā)展，并且在很大程度上緩解了城市用地的緊張。但是，高層建筑由于其自身高度的特點(diǎn)，使得人們對其的安全性與穩(wěn)定性更加的關(guān)注。二要提高高層建筑的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，就必須要能夠增加建筑的豎向荷載能力。就我國的目前的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，剪力墻結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。剪力墻結(jié)構(gòu)能夠在一定程度上提升建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，使得建筑整體結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，但是其在資源良好的地區(qū)進(jìn)行應(yīng)用，在一定意義上也是一種浪費(fèi)。因此，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要注意考慮地質(zhì)條件的影響，減少對剪力墻的應(yīng)用，這樣可以在大大降低施工的投入成本。

4.混凝土加固。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了加強(qiáng)建筑的穩(wěn)定性，普遍會采用混凝土加固方法。混凝土加固主要包括碳纖維加固和預(yù)應(yīng)力加固。碳纖維具有極強(qiáng)的抗拉性，用相應(yīng)的粘黏劑將碳纖維粘貼到建筑結(jié)構(gòu)上，可以增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的抗拉能力，使得建筑的結(jié)構(gòu)更具有剛性。但是在運(yùn)用碳纖維加固方法時(shí)，要注意對其做好維護(hù)和管理的工作，以防止火災(zāi)的發(fā)生。而預(yù)應(yīng)力加固就是在利用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的基礎(chǔ)上，用強(qiáng)制的手段對后加拉桿進(jìn)行加固，這樣可以有效增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。這種加固方法使得建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)變得不同，有效的加強(qiáng)了混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力。

5.混凝土裂縫處理。混凝土?xí)驗(yàn)閮?nèi)部或者是外部的影響而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，而裂縫的產(chǎn)生會使得混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度降低，影響混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定相。想要保障建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性，就要對混凝土裂縫進(jìn)行防治，采用科學(xué)的方式，對出現(xiàn)了裂縫的混凝土進(jìn)行及時(shí)的修復(fù)，選用高質(zhì)量的混凝土材料，從而減少混凝土裂縫的出現(xiàn)。

三、結(jié)語

混凝土是現(xiàn)在建筑建設(shè)的主要施工材料，其性能如何在很大程度上影響著整個(gè)工程的質(zhì)量，對于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有重要意義。因此，結(jié)構(gòu)工程師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)構(gòu)建筑當(dāng)?shù)丨h(huán)境、氣候等因素進(jìn)行綜合分析與考察，做好混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不斷提高建筑的抗震性與穩(wěn)定性，不斷優(yōu)化建筑整體性能。

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