淺談高層建筑鋼筋混凝土結構分析與設計要點

文/畢景陽 梁彥征，.身份證號：473990007795；.身份證號：40985380X

淺談高層建筑鋼筋混凝土結構分析與設計要點

文/畢景陽1梁彥征2，1.身份證號：412723199010107795；2.身份證號：41012219851223801X

經濟不但在很大程度上促進了城市化發展，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量也在不斷增加，使人們對居住的環境要求提高，不但要求居住環境舒適，還要求居住環境具有較強的抗震性能、較長的使用壽命和較強的穩定等，使高層建筑鋼筋混凝土結構設計要求越來越高。所以，本文就高層建筑鋼筋混凝土結構中存在的不足，分別對高層建筑鋼筋混凝土結構及其設計要點進行了詳細分析。

高層建筑；鋼筋混凝土結構；設計要點

1 高層建筑鋼筋混凝土結構存在的不足

1.1 易受自然天氣的影響

鋼筋混凝土是最主要的高層建筑材料，但混凝土鋼筋的結構密度還不夠致密，所以從某種意義上來說還不太穩固，當遇到強暴風雨時，容易被沖垮，諸如地震、暴雪及洪澇干旱等時，也容易發生結構上的變形，危險到人們的生命安全與財產安全。

1.2 鋼筋混凝土結構發生變化時具有很強的隨機性和不確定性

鋼筋混凝土材料在遇到突發性和強破壞性的外力打壓時，其結構會發生不同程度的變化，并且這些變化是沒有規律可尋的，也存在很多不確定性，使鋼筋混凝土結構變化的安全隱患增多，直接影響高層建筑的施工進程及質量。

1.3 鋼筋混凝土結構設計不夠嚴謹

高層建筑工程具有施工周期長、施工工序多且復雜、涉及到的施工技術多樣化、安全系數高和固定技術要求高特點，導致高層建筑施工難度增加。鋼筋混凝土作為高層建筑施工的重要建筑材料，其結構設計要求很高，但在實際設計過程中，相關設計人員及施工人員并沒有到施工現場進行實地勘察，導致鋼筋混凝土結構設計不嚴謹，出現結構上的問題，進而導致施工事故的發生，影響施工人員及高層建筑用戶的生命安全與財產安全，不僅如此，如果處理不當還會給施工單位造成巨大的進經濟損失。

2 高層建筑結構設計要點

2.1 抗震設計

在設計高層建筑時，應盡量減少其振型個數，由于振型的個數與樓層的層數呈正比，因此，高層建筑應盡量控制其層數，層數越高，其位移越大，抗震性能越弱。在室內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，增強其結構穩定性。長度過大的建筑單體應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構損害時造成危害更大的連續倒塌事故，抗震設計要秉承小震不壞、中震可修、大震不倒的原則。

2.2 耐久設計

在高層建筑建設過程中，盡量減少施工難點的產生，在結構設計條件允許的情況下，適當的使用鋼筋用量較少的高強混凝土材料，該混凝土結構不僅在力學性能上與鋼筋混凝土結構相似，而且由于其抗壓強度比傳統混凝土材料要大很多，所以抵御沖擊荷載和凍融循環的能力有所加強，從而加強了混凝土結構的耐久性。高層建筑的耐久性材料不光要考慮其各項指標知否能夠達到設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，設計單位要對現場進行充分的勘測，全面收集現場的地質情況、水文情況和風荷載情況等因素的數據，針對地下土層較為復雜的施工現場，設計人員不可以粗略勘察后大致確定一個設計級別，要充分了解現場土層承受載荷的極限值，根據實際情況控制高耐久性材料的質量范圍。并且混凝土結構施工過程中應嚴格按照施工標準執行施工步驟，鋼筋布置時要嚴格按照施工圖所標注的型號和搭接長度進行鋼筋籠的綁扎，墊塊要根據鋼筋籠的體量和重量分類選擇，混凝土的攪拌和澆筑要盡最大可能保證其均勻程度，從而保證鋼筋混凝土構件達到設計要求的力學性能指標。

2.3 地下設計

地下結構是整個高層建筑最先開始建造也是高層建筑考慮地質因素和水文因素影響最多的結構體系，其設計的質量決定著建筑的整體穩定性。地下結構的設計應當根據現場實際地質情況和水文情況選擇即符合承載能力要求又能控制建筑下沉速度的地基類型。目前，我國的高層建筑多采用箱型基礎，其選擇的用意是箱型基礎能夠有效的增大基礎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，箱型基礎可以有效的將地下工程結合為一個整體，并且箱型基礎的凈高較大，可以用作地下停車場，使開發商的銷售工作更易進行。在地下停車場的設計過程中，箱型基礎內部的立柱個數應當根據實際的行車需求相應減少，因此，地下結構采用長寬比較小的大尺寸預應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。地下結構同時也應當考慮到防水層的設計，以地下結構主體為核心，在其外部建立一個整體防水層，保證地下結構不受地下土層內水滲透的影響和侵蝕。

2.4 剪力墻設計

剪力墻的設計也是高層建筑鋼筋混凝土結構設計中的重要一環，首先在剪力墻的端部位置應設置相應的邊緣構件，比如端柱等，其主要起到約束柱的作用，當高層建筑的層間位移和頂點位移較大時，可加大柱體的截面積，這時約束柱就可發揮其真正的作用，而當剪力墻的截面和樓層的面積比值較大，但房屋高度較小的情況下，這時約束柱所起到的作用就幾乎可以忽略不計。另外對于剪力墻的抗變形性能的設計，可通過在剪力墻的截面設置連梁，但是針對多肢墻必單肢墻時，其連梁的設置不能太強，否則在地震作用下墻肢會出現拉伸，容易出現安全事故，而連梁一旦設置太弱，則墻肢就會變成單肢墻，其巖性相對就會減弱，因此在具體進行其抗變形性能設計時，其連染的剛度應進行一定程度的折減，避免其超過截面的允許值。

總之，高層建筑項目施工離不開鋼筋混凝土結構，而鋼筋混凝土結構的設計也直接影響著高層建筑的抗震性能、穩定性、耐久性、使用壽命和穩定性，鋼筋混凝土結構與高層建筑是部分與整體的關系，兩者在實現過程中是相互影響和相符關聯的關系。所以要通過合理設計鋼筋混凝土結構來實現高層建筑抗震性能、穩定性及可靠性的提高，具體的設計要點包括抗震功能、耐久性、新概念、基礎和剪力墻等設計。

[1]張大鵬．高層建筑鋼筋混凝土結構設計問題探討[J]．科技與企業,2014．

[2]陳文龍．談高層建筑設計中鋼筋混凝土結構加固的設計要點[J]．江西建材 ,2016．

[3]梁啟亮．高層建筑鋼筋混凝土結構設計問題探討[J]．居業,2015．