高層建筑結構設計中混凝土的應用核心探究

任強

摘 要：隨著我國經濟在不斷的發展和人生活水平的提高，高層建筑物的建筑功能、材料、結構的形成等方面都在不斷的發展變化。高層的建筑物面積比較小，節省公共設備、設施投資，也能改變城市的面貌等繁榮度，業主和建筑師的創新技術使混凝土高層建筑發展得到高反的應用。本文主要是對混凝土的結構重要性、應用和建筑物設計等進行研究，怎樣才能確保混凝土高層建筑結構的耐久性和穩定性。

關鍵詞：混凝土;高層建筑;結構設計

一、高層建筑的特點

（一）建造高層建筑可以在相同的建設場地中，以較小的占地面積獲得更多的建筑面積，可部分解決城市用地緊張和地價高漲的問題。設計精美的高層建筑還可以為城市增加景觀。但過于密集的高層建筑也會對城市造成熱島效應或影響建筑物周邊地域的采光，玻璃幕墻過多的高層建筑還可能造成光污染現象[1]。（二）在建筑面積與建設場地面積相同比值的情況下，建造高層建筑比多層建筑可以提供更多的空閑地面，將這些地面用作綠化和休息場地，有利于美化環境，并帶來更充足的日照采光和通風效果。

二、高層建筑混凝土質量控制

（一）混凝土出廠前的技術處理。為了減少水泥的水化熱，降低混凝土自身的溫度，在滿足設計和混凝土保證用泵輸送的前提下，將625R硅酸鹽水泥控制在450kg/m3。

（二）適當參加一定的添加劑，控制水灰比。根據設計要求，混凝土中摻和水泥用量4%的復合液，它具有防水、膨脹、緩凝而一體，溶液中的糖鈣能提高混凝土的和易性，使用水減少20%左右，水灰比一般能夠控制在0.55以下，初凝可延長4小時左右，對大混凝土施工的質量提供了有利的保證[2]。

（三）混凝土的施工配合比。根據設計強度和泵送混凝土對坍塌度的要求，經試驗確定采用：625R硅酸鹽水泥，其水：水泥：砂：碎石：復合劑=0.25：1：1.82：2.5：0.04。

（四）加強技術管理確保施工質量。加強原材料的檢驗試驗工作，分工由監理單位安排人員跟班檢查，并對每批原材料都做詳細的記錄。

（五）采用確實可行的施工工藝。澆灌混凝土同采用三班人員交叉流水作業的形式，分層次地采用跑道式的施工路線，一層一層向前推進，每層保證振動器跟上施工步伐，在施工最后一層混凝土時除了采用平板振動器外，還采取長4米的園條形振動器做一次壓平處理，事后人工壓漿收尾。

三、混凝土在高層建筑剪力墻設計中應用

（一）混凝土抗震墻的延性和破壞形態與墻體的高寬比和超靜定次數密切相關

1、為了提高抗震墻的變形能力，避免發生剪切破壞，對于一道截面較長的抗震墻，應該利用洞口設置弱連梁，使墻體分為小開口墻。多肢墻或單肢墻，并使每個墻段的高寬比不小。所謂弱連梁，是指在地震作用下各層連梁的總約束彎矩不大于該墻段總地震彎矩的20%;連梁不能太強以免水平地震作用下某個墻肢出現全截面受拉這是比較危險的。但是，考慮到耗能，連梁又不能太弱，連梁弱到成為一般小梁時，墻肢就變成單肢墻，而單肢墻的延性很差，僅為多肢墻的一半，且單肢墻僅具有一道抗震防線，超靜定次數少，在地震作用下是很不利的目前，有許多設計人員將結構中門洞連梁。窗洞連梁都改為截面高度極小的二力桿件，這對結構抗震是很不好的。

2、在實際設計中，對連梁的剛度都要進行折減，這是因為剪力墻的剛度一般都很大，在水平力作用下，剪力墻中的連梁會因為很大的內力而超過截面允許值，可靠的辦法是讓這些連梁先屈服，要使連梁能形成塑性鉸而不發生脆性破壞，連梁首先就必須滿足強剪弱彎的要求，對連梁的剛度進行折減實際上就是降低其抗彎能力。

（二）規范規定，剪力墻在端部應設置暗柱、端柱等邊緣構件。

這些邊緣構件的作用相當于磚混結構的約束柱，當結構的剛度較小，地震作用下層間位移和頂點位移較大時，邊緣構件所起的作用也就越大此時暗柱的截面和配筋就應加大。如果剪力墻的總截面面積與樓層面積之比值較大時，且房屋高度較小、樓座面積較大時，墻端部的暗柱面積和配筋量就不需按規范要求設置那么多1985年智利大地震時，有300多棟鋼筋混凝土剪力墻結構的破壞較輕，但它們的墻端并無較好的約束。這就是最好的證明。

（三）在鋼筋混凝土全墻結構中，采用大開間剪力墻結構好，還是采用小開間剪力墻結構好，這一直是一個爭論的焦點問題。大開間剪力墻結構的優點較多：a.墻體數量少，相應的混凝土用量少，墻體的約束構件少，結構自重輕b.相對小開間剪力墻結構，其抗推剛度小，自振周期長，水平地震作用小c.墻體的配筋率適當，結構的延性增加，地震時能充分發揮墻體約束構件的作用。

四、混凝土干縮變形和超長結構的溫度變形

混凝土結構規范規定，在室內條件下現澆框架結構伸縮縫的最大間距為55m，現澆剪力墻結構伸縮縫的最大間距為45m;在露天條件下，結構伸縮縫的間距還要小，這樣規定的目的就是解決兩個方面的問題：

（一）現澆混凝土在凝固硬化時會產生收縮應力，以致在結構中形成干縮裂縫，結構越長，干縮的影響越大。

（二）結構在使用其間必然要經過春夏秋冬季節的變化，大氣溫度的變化會使結構產生熱脹冷縮，從而在結構中造成溫度裂縫，同樣，結構越長，溫度的影響越大。但是，在實際工程中超長建筑物常常出現[3]。如果按規定去設伸縮縫，就會出現雙墻、雙柱、雙梁，給建筑物的立面處理。防水構造帶來很大的困難。為了解決超長結構混凝土干縮裂縫的問題，目前常常采用的一種辦法是設置混凝土后澆帶，即將較大的樓板面積劃分成小的區格，首先用混凝土澆筑小的區格，當小區格混凝土干縮變形大部分完成后，再澆筑區格之間的預留帶。這樣在很大程度上減少了結構的干縮裂縫。但是，后澆帶不能代替結構的溫度伸縮縫。因為后澆帶混凝土硬化后，樓板連接成一個較長的整體，后澆帶的作用不再存在。

五、結語

高層建筑結構設計在系統中占據全面的工作，要建設扎實的理論知識、創新的思路和認真負責的工作態度。設計工作人員要從每一個基本的結構抓起，做到知其所以然，并配合其他的專業人士的工作經驗和教訓。

參考文獻：

[1]錢祝. 鋼筋混凝土高層建筑結構設計中的要點探析[J]. 中華民居（下旬刊）， 2014（5）.

[2]蘇光能. 高層建筑結構設計中混凝土的應用[J]. 中國新技術新產品（02）.

[3]黃福強. 鋼筋混凝土在高層建筑結構設計中的應用[J]. 科技致富向導， 2013（24）：404-404.