高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

唐寬

[摘要]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展和城市化的規(guī)模的逐漸加快，高層建筑逐漸成為城市建筑的主流。本文針對(duì)高層混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)其鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入分析，內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算、結(jié)構(gòu)抗震加強(qiáng)措施，以此為實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提供可靠的參考依據(jù)，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量與技術(shù)水平。

[關(guān)鍵詞]高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)要點(diǎn)

文章編號(hào)：2095 - 4085（ 2019） 04 - 0065 - 01

1 高層混凝土結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和主要結(jié)構(gòu)形式

高層建筑在結(jié)構(gòu)受力方面除了要承擔(dān)本身自重和使用荷載等豎向荷載的作用，同時(shí)需要考慮地震作用力和風(fēng)荷載作用力產(chǎn)生的水平側(cè)向力，還需考慮高層建筑高寬比較大時(shí)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。根據(jù)建筑用途、結(jié)構(gòu)高度、地震烈度等因素，高層建筑主要結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)，框剪結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)形式。

2高層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 合理的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)選擇

合理的選擇抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系是保障建筑物水平抗震性能的關(guān)鍵。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)過程中，需綜合建筑功能、結(jié)構(gòu)高度等因素綜合考慮，選擇合理的抗側(cè)力體系。（1）對(duì)于結(jié)構(gòu)高度小于50m且對(duì)建筑空間要求較高的建筑，可選擇框架結(jié)構(gòu)作為結(jié)構(gòu)抗震體系，充分利用框架結(jié)構(gòu)空間靈活的特點(diǎn)。（2）對(duì)于lOOm左右的高層住宅可選擇剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)剛度較大，水平位移較小，建筑安全性和舒適性都較高。（3）對(duì)于結(jié)構(gòu)層高和建筑空間都較高的建筑，特別是辦公樓之類的公共建筑可選擇框剪結(jié)構(gòu)和框筒結(jié)構(gòu)，在滿足建筑使用功能的同時(shí)，保證結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度。

2.2考慮建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑布局，合理布置結(jié)構(gòu)平面

高層建筑的結(jié)構(gòu)布局對(duì)其抗震性能有很大程度的影響，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須與抗震設(shè)計(jì)的相關(guān)原則相吻合。無(wú)論是科學(xué)實(shí)驗(yàn)，還是歷史的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，規(guī)則的、簡(jiǎn)單的、對(duì)稱的建筑結(jié)構(gòu)有利于強(qiáng)化建筑的抗震能力，有利于消耗地震釋放的能力，有利于弱化地震的延伸，從而降低地震對(duì)建筑的破壞。所以說(shuō)，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)遵循抗震設(shè)計(jì)理念來(lái)展開，在滿足建筑需求的基礎(chǔ)上，盡量選擇規(guī)則性的平面結(jié)構(gòu)，提高結(jié)構(gòu)抗震性能。

2.3選擇合理的基礎(chǔ)類型

高層建筑基礎(chǔ)承受建筑物上部結(jié)構(gòu)傳下來(lái)的結(jié)構(gòu)荷載，是高層建筑中最主要的組成部分。基礎(chǔ)形式的選擇由地質(zhì)勘探資料和上部結(jié)構(gòu)荷載等多種因素影響，基礎(chǔ)形式選擇是否合理關(guān)乎建筑物的根本安全和正常使用，并且影響結(jié)構(gòu)本身的建設(shè)成本，需從多個(gè)基礎(chǔ)方案進(jìn)行比較。（1）當(dāng)建筑物層數(shù)較少，荷載較小，且地基土質(zhì)較好時(shí)，可以選用獨(dú)立基礎(chǔ)或者條形基礎(chǔ)。該兩種基礎(chǔ)具有經(jīng)濟(jì)合理，施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。（2）當(dāng)建筑物層數(shù)較多，荷載較大，且持力層土質(zhì)不好或持力層較深時(shí)，可采用樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)是通過樁的端承力和摩擦力將荷載傳遞給下方持力層。（3）當(dāng)建筑物層數(shù)較多且持力層土質(zhì)較好，或者建筑物層數(shù)較少且持力層土質(zhì)較差時(shí)，可采用筏板基礎(chǔ)。筏板基礎(chǔ)大大增加了高層基礎(chǔ)與下方持力層的解除面積，降低土層承受的單位面積荷載，提高整體承載力。

2.4加強(qiáng)薄弱層設(shè)計(jì)

高層建筑薄弱層的設(shè)計(jì)是高層建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，薄弱層在強(qiáng)烈地震作用下，容易產(chǎn)生屈服并發(fā)生較大的變形，影響結(jié)構(gòu)安全，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)薄弱層進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)，提高結(jié)構(gòu)整體安全性。當(dāng)高層結(jié)構(gòu)存在以下情況時(shí)我們認(rèn)為該結(jié)構(gòu)存在結(jié)構(gòu)薄弱層：豎向結(jié)構(gòu)剛度不連續(xù)，樓層剛度比小于規(guī)范要求。抗側(cè)力結(jié)構(gòu)受剪承載力突變等。薄弱層設(shè)計(jì)時(shí)，需要將地震力乘以放大調(diào)整系數(shù)，通過放大后地震力對(duì)結(jié)構(gòu)薄弱層進(jìn)行構(gòu)件設(shè)計(jì)，保證薄弱層的安全儲(chǔ)備，提高其抵抗地震災(zāi)害的能力;在放大地震力的同時(shí)，也要在結(jié)構(gòu)構(gòu)造上采取加強(qiáng)措施，提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)向力的能力。

2.5轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

高層建筑底部各層往往對(duì)建筑空間要求較高，這就需要采用轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)過程中，需要注重轉(zhuǎn)換層上下豎向結(jié)構(gòu)的合理設(shè)置，保證落地剪力墻的數(shù)量百分比，以此來(lái)解決建筑豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度突變，如果無(wú)法進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理設(shè)置，將會(huì)導(dǎo)致該高層建筑的豎向剛度發(fā)生突變性的轉(zhuǎn)變，出現(xiàn)抗震不利的薄弱點(diǎn)，影響該高層建筑整體結(jié)構(gòu)的抗震性。在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)過程中，最應(yīng)當(dāng)遵循的原則就是對(duì)轉(zhuǎn)換層的上層和下層的兩部分建筑的剛度比進(jìn)行嚴(yán)格的控制，通過對(duì)它們剛度比的控制，來(lái)使整體建筑豎向構(gòu)件的抗側(cè)力能夠得以提升，從而降低整體建筑豎向構(gòu)件的剛度突變性，如此一來(lái)可以使整個(gè)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的整體性，剛度比，位移比滿足規(guī)范要求。在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)當(dāng)通過設(shè)計(jì)來(lái)使高層建筑上部建筑的豎向構(gòu)件相對(duì)減少，以此來(lái)降低轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度差值，進(jìn)而有效避免混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的剛度發(fā)生突變性的轉(zhuǎn)換，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層較難實(shí)現(xiàn)的抗震性功能，使高層建筑的抗震需求得到最大程度上的滿足。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，當(dāng)結(jié)構(gòu)體系較為復(fù)雜時(shí)，應(yīng)格外注重其合理布局，優(yōu)化結(jié)構(gòu)平面;選取安全合理的結(jié)構(gòu)形式，滿足建筑功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。基礎(chǔ)選型應(yīng)多重比較，選擇經(jīng)濟(jì)安全的方案。同時(shí)需加強(qiáng)結(jié)構(gòu)薄弱層和轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉鵬，鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)分析[J].綠色環(huán)保建材，2018，（09）：77 -78.