鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)中若干問題的探討

文/ 仇新義　河南工大設(shè)計(jì)研究院 450001

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鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)中若干問題的探討

文/ 仇新義河南工大設(shè)計(jì)研究院 450001

近幾年來，對(duì)國內(nèi)外地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查和超過限制高度的建筑物結(jié)構(gòu)和應(yīng)用的研究，發(fā)現(xiàn)其建筑設(shè)計(jì)中存在諸多的問題。本文通過對(duì)我國高層建筑物的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和規(guī)范程度進(jìn)行了研究，分析鋼筋混凝土在高層建筑中設(shè)計(jì)框架，并探討其存在的問題，最后提出了解決問題的方案。

鋼筋混凝土；高層建筑；問題

前言

隨著我國房地產(chǎn)事業(yè)的崛起，土地變得越來越貴，導(dǎo)致高層建筑物迅速發(fā)展，因?yàn)楦邔咏ㄖ梢怨?jié)約更多的土地，解決了我國地少人多的問題。高層建筑的工程建設(shè)在技術(shù)和應(yīng)用上采用了各種各樣的形式與方法來解決高層建設(shè)的難題。高層建筑物因?yàn)楦叨冗^高往往會(huì)導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)和布置過于復(fù)雜，這些復(fù)雜的問題便是建筑設(shè)計(jì)師們需要面對(duì)的挑戰(zhàn)［1］。鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)中存在著很多的細(xì)節(jié)和問題，亟需設(shè)計(jì)師們引起高度的重視。

1.鋼筋混凝土在高層建筑中設(shè)計(jì)框架分析

近年來我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，建筑行業(yè)迅速崛起，高層建筑已經(jīng)成為了總體趨勢(shì)。但鋼筋混凝土高層建筑的設(shè)計(jì)仍然要有重點(diǎn)概念設(shè)計(jì)。從地理位置上來看，我國處于的地段是太平洋和亞歐板塊之間的邊緣處，因此我國也是一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害頻繁的國家，這一點(diǎn)便是鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)需要考慮的重點(diǎn)。地質(zhì)災(zāi)害隨時(shí)隨地隨機(jī)都會(huì)發(fā)生，建筑物的設(shè)計(jì)要保證在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的時(shí)候能夠?qū)档阶畹?，因此鋼筋混凝土高層建筑師在設(shè)計(jì)的過程中就得分析建筑物的結(jié)構(gòu)、建筑布局、承受災(zāi)害的力度等等［2］。然而，高層建筑物與多層建筑物在其結(jié)構(gòu)框架、使用的材料以及施工的工藝流程中都有許多的相似之處。但是，多層建筑物的高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及高層建筑物，因此高層建筑物在其結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)、材料利用和工藝流程上都會(huì)存在諸多的難點(diǎn)。以下就對(duì)其設(shè)計(jì)框架進(jìn)行分析：

第一，結(jié)構(gòu)框架

對(duì)于多層建筑和高度不是很高的建筑物都會(huì)采用框架結(jié)構(gòu)體系來進(jìn)行建筑，建筑物的梁和柱共同組成了建筑物的承重結(jié)構(gòu)體系，建筑物在水平方向上的承重量也是由這一體系來控制的。因此，在分布框架結(jié)構(gòu)的位置時(shí)，一定要保持其對(duì)稱且均勻。框架結(jié)構(gòu)中柱所承受的力主要是壓應(yīng)力，是豎直方向上所承受重量的主要構(gòu)件。

第二，剪力墻體系

剪力墻體系是平面剪力墻在形成受力中心時(shí)所產(chǎn)生的，剪力墻體系對(duì)高層建筑具有極大的作用，剪力墻體系的存在會(huì)大大增加建筑物的水平載重量和豎直載重量，使得建筑物的整體結(jié)構(gòu)牢固穩(wěn)定，但是剪力墻體系會(huì)因?yàn)槠鋫?cè)面的剛度過大和位移容易彎曲的特點(diǎn)導(dǎo)致它不適合在居民樓和酒樓建筑物中存在。

2.鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)的問題分析

2.1考慮水平載重量

低層建筑物考慮的重點(diǎn)不是水平載重，豎向載重才是其考慮的重點(diǎn)，高層建筑與低層建筑物不同，高層建筑物無論是從技術(shù)還是施工上來說其難點(diǎn)都會(huì)加大。高層建筑不僅需要考慮豎直載重量，其水平載重量也是重點(diǎn)考慮對(duì)象，豎向載重直接影響了鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)框架和上層建筑物的高度。與之不同的是，高層建筑物的水平載重會(huì)直接決定此建筑物抵抗地質(zhì)災(zāi)害和抗風(fēng)能力的強(qiáng)弱，因此水平載重的重要性應(yīng)該占主導(dǎo)地位。

2.2重視軸向的變形力度

框架結(jié)構(gòu)的使用和剪切力墻體系的應(yīng)用會(huì)使得高層建筑物中的結(jié)構(gòu)框架的軸向力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于柱邊緣的壓力，如此便會(huì)導(dǎo)致軸的變形程度也會(huì)增加，變形能力也會(huì)大于柱邊緣。建筑物的高度每增加一層，其軸向變形程度就會(huì)增加一成，變形程度每增加一成都會(huì)使得整個(gè)建筑的危險(xiǎn)增加幾分，最后會(huì)導(dǎo)致梁與梁之間的負(fù)彎曲矩值逐漸減小使得建筑物危險(xiǎn)指數(shù)升高［3］。

2.3控制地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

建筑物的穩(wěn)定性主要由地基的穩(wěn)定性來決定，因此在高層建筑物的設(shè)計(jì)過程中要著重考慮地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。眾所周知，在建筑工程中地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)極為重要的工程，一方面地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的質(zhì)量好壞會(huì)直接影響下一步工程的設(shè)計(jì)進(jìn)程與質(zhì)量，另一方面，工程造價(jià)也由地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)來控制，如果這一過程出現(xiàn)差錯(cuò)，將會(huì)給整個(gè)工程帶來不可估量的損失。我國領(lǐng)土遼闊，各個(gè)地方的地質(zhì)條件都有所不同，并非任何一個(gè)地方的建筑都能按照國家標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，所以，必須建立一個(gè)能適合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的地方地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范。這樣適合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范能夠收納不同地形的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案和處理事件的方法，可以為地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)者提供一些良好的借鑒。

3.鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)中問題的解決方案

3.1設(shè)計(jì)者需要重視設(shè)計(jì)的規(guī)范性

建筑行業(yè)高速發(fā)展，新的建筑方案也層出不窮，建筑設(shè)計(jì)師們需要不斷的更新自己所學(xué)的知識(shí)，將新知識(shí)與以往的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行相比較相結(jié)合，使得自己的設(shè)計(jì)更加規(guī)范，避免細(xì)小誤差，以減少安全事故的發(fā)生。即使現(xiàn)在有各種計(jì)算機(jī)作圖軟件，但是如果設(shè)計(jì)者自己不主動(dòng)研習(xí)不僅不會(huì)使自己的設(shè)計(jì)水平升高，還會(huì)為整個(gè)設(shè)計(jì)方案帶來不可估量的損失。

3.2控制框架的柱與軸壓比

軸壓比會(huì)影響到高層建筑物在面對(duì)地震沖擊的時(shí)候其抵抗的沖擊強(qiáng)度，簡(jiǎn)單來說就是建筑物對(duì)地震的最大承受等級(jí)。在地震襲擊的時(shí)候，建筑物的柱、梁、地基都會(huì)在不同程度上受到損害，它們會(huì)因?yàn)樵诟髯苑较蛏纤惺艿牧Χ炔煌霈F(xiàn)損害程度不同的情況［4］。其中柱梁的邊角會(huì)因?yàn)閺澢^大而承受的沖擊力更大，最容易受到損壞，因此在設(shè)計(jì)的時(shí)候控制好柱與軸壓比是非常重要的，只有控制好軸壓比，才能使得混凝土高層建筑在受到?jīng)_擊的時(shí)候，各個(gè)部分都會(huì)其承受力度的范圍之內(nèi)而不會(huì)受到損壞。

結(jié)束語：

在我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的帶動(dòng)下，高層建筑的發(fā)展也逐漸步入了正軌，同時(shí)又因?yàn)橥恋卦絹碓劫F使得建筑物的高度也在逐漸上升，高度增加的同時(shí)也帶來了技術(shù)的難題，除此之外，人民生活水平的提高，對(duì)安全意識(shí)的認(rèn)識(shí)也逐漸提高，增加了鋼筋混凝土高層建筑的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)力度。但面對(duì)設(shè)計(jì)中存在的問題，希望設(shè)計(jì)時(shí)采用合適方法解決，以提高建筑的質(zhì)量。

［1］鐘聰明，李婉瑩，武濤，豈凡，楊名流，劉允博，劉浩.Jonathan Kerry，北京CBD核心區(qū)Z6地塊項(xiàng)目主塔樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和研究［J］.建筑結(jié)構(gòu).2015（24）

［2］張建軍，劉瓊祥，劉臣，郭滿良，彭省華，楊德喜，王啟文.深圳大運(yùn)中心體育場(chǎng)鋼屋蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)若干關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào).2011（05）

［3］趙西安，郝銳坤，劉金礪，方鄂華，李國勝.《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》JGJ3-91.1997年局部修訂條文［J］.工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化.1997（04）

［4］張大鵬.高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題探討［J］.科技與企業(yè)，2014，05：194.