高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計要點

李艾泉

【摘要】經(jīng)濟不但在很大程度上促進了城市化發(fā)展，還促進人民生活水平的提高，并且隨著人口的增加高層建筑數(shù)量也在不斷增加，使人們對居住的環(huán)境要求提高，不但要求居住環(huán)境舒適，還要求居住環(huán)境具有較強的抗震性能、較長的使用壽命和較強的穩(wěn)定等，使高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要求越來越高。基于此，本文主要對高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計要點進行了簡要的分析，希望可以為相關(guān)的工作人員提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；鋼筋混凝土；結(jié)構(gòu)分析；設(shè)計要點

一、高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析

（一）結(jié)構(gòu)高度的控制

超高情況在高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)的頻率是非常的高，如果出現(xiàn)此情況將會減少其自身的抗震性能，同時如果建筑的高度存在差異，在進行設(shè)計的過程中，必須根據(jù)其具體情形完成內(nèi)容設(shè)計，所以，若其高度發(fā)生改變，那設(shè)計就必須重新完成。高層建筑的桿件聯(lián)系形式屬于串聯(lián)方式，因此，高層建筑的位移隨著層數(shù)的增加而逐漸增大，這樣的結(jié)構(gòu)形式極大影響了較高樓層房屋的結(jié)構(gòu)耐久性，也在一定程度上削弱了其抗震能力，對高層建筑的層數(shù)進行適當(dāng)?shù)目刂剖欠浅１匾摹τ诎l(fā)生超高現(xiàn)象的高層建筑，在保證其容積率和綠化率的情況下，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加大其單層建筑面積以減少建筑的層數(shù)。

（二）結(jié)構(gòu)體系的選擇

現(xiàn)階段，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，高層建筑的結(jié)構(gòu)外形也得到了一定的變化，不在拘泥傳統(tǒng)外形，其要求相對沒有那么復(fù)雜。在符合其強度以及穩(wěn)定性的基礎(chǔ)下，不斷的將其外表以及內(nèi)部二者共同優(yōu)化，將進一步提升設(shè)計方案的實施水平。同時可以進一步提升高層建筑的整體質(zhì)量。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

（一）抗震設(shè)計

（1）在設(shè)計高層建筑時，應(yīng)盡量減少其振型個數(shù)，由于振型的個數(shù)與樓層的層數(shù)呈正比，因此，高層建筑應(yīng)盡量控制其層數(shù)，層數(shù)越高，其位移越大，抗震性能越弱。（2）在室內(nèi)布置鋼筋混凝土剪力墻，使每一層都可以被簡化為一個剛體，增強其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。（3）長度過大的建筑單體應(yīng)考慮在建筑單體的某一位置將建筑截斷，建筑與建筑之間不可以連接為一個完整的整體，這樣做主要是為了避免建筑受到結(jié)構(gòu)損害時造成危害更大的連續(xù)倒塌事故，抗震設(shè)計要秉承“小震不壞、中震可修、大震不倒”的原則。

（二）耐久設(shè)計

在高層建筑建設(shè)過程中，盡量減少施工難點的產(chǎn)生，在結(jié)構(gòu)設(shè)計條件允許的情況下，適當(dāng)?shù)氖褂娩摻钣昧枯^少的高強混凝土材料，該混凝土結(jié)構(gòu)不僅在力學(xué)性能上與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相似，而且由于其抗壓強度比傳統(tǒng)混凝土材料要大很多，所以抵御沖擊荷載和凍融循環(huán)的能力有所加強，從而加強了混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。高層建筑的耐久性材料不光要考慮其各項指標(biāo)知否能夠達到設(shè)計要求的耐久性要求，更要考慮材料的重量和成本等其他因素。建筑周圍環(huán)境是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性及穩(wěn)定的重要因素，所以進行設(shè)計時要根據(jù)建筑周圍實際環(huán)境，進行鋼筋混凝土材料選擇及材料性能控制，盡可能按照高層建筑施工要求進行設(shè)計，以延長高層建筑的使用壽命和提高其耐久性。

（三）地下設(shè)計

任何好的建筑物都離不開好的地基，而好的地基則由地下結(jié)構(gòu)決定。鋼筋混凝土基礎(chǔ)同樣是構(gòu)建地下結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，對整個高層建筑的穩(wěn)定性及抗震性能都起著決定性作用，所以必須對地下部分的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行嚴謹?shù)脑O(shè)計。目前，我國的高層建筑多采用箱型基礎(chǔ)，其選擇的用意是箱型基礎(chǔ)能夠有效的增大基礎(chǔ)與地基之間的接觸面積，單位面積的地基上作用的承載力較為均勻，可以保證地基的均勻下沉，箱型基礎(chǔ)可以有效的將地下工程結(jié)合為一個整體，并且箱型基礎(chǔ)的凈高較大，可以用作地下停車場，使開發(fā)商的銷售工作更易進行。在地下停車場的設(shè)計過程中，箱型基礎(chǔ)內(nèi)部的立柱個數(shù)應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際的行車需求相應(yīng)減少，因此，地下結(jié)構(gòu)采用長寬比較小的大尺寸預(yù)應(yīng)力混凝土梁承受上部建筑柱體的集中荷載，從而用該梁代替被撤除的支撐立柱，拓寬行車的通道。地下結(jié)構(gòu)同時也應(yīng)當(dāng)考慮到防水層的設(shè)計，以地下結(jié)構(gòu)主體為核心，在其外部建立一個整體防水層，保證地下結(jié)構(gòu)不受地下土層內(nèi)水滲透的影響和侵蝕。

（四）剪力墻設(shè)計

剪力墻作為建筑內(nèi)部布置的有效抗剪構(gòu)件，既方便又安全。其主要的作用是降低單層樓體的柔度，使房屋的墻體由彈性砌體變?yōu)閯倧椥云鲶w，加強房屋抵御風(fēng)荷載的作用，減小單層樓體因風(fēng)荷載作用而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)偏移。剪力墻在設(shè)計時要充分考慮到居民的宜居問題，剪力墻多布置在室內(nèi)管線較為密集的部位，在設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮到管線布置通道的預(yù)留和供管線穿墻而過的混凝土保護層厚度的預(yù)留值，同時也要考慮到居民擅自破壞部分混凝土保護層后，保證剪力墻亦能夠繼續(xù)正常工作的問題。

總而言之，高層建筑項目施工離不開鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計也直接影響著高層建筑的抗震性能、穩(wěn)定性、耐久性、使用壽命和穩(wěn)定性，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與高層建筑是部分與整體的關(guān)系，兩者在實現(xiàn)過程中是相互影響和相符關(guān)聯(lián)的關(guān)系。所以要通過合理設(shè)計鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)高層建筑抗震性能、穩(wěn)定性及可靠性的提高。

參考文獻

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