高層建筑結構設計中混凝土的應用探究

1、<p>　　高層建筑結構設計中混凝土的應用探究</p><p>　　摘要：隨著我國經濟的快速發(fā)展，各地區(qū)高層建筑也呈現(xiàn)著快速發(fā)展的態(tài)勢，修建的高度越來越高，面積也是越來越大，對于混凝土的需要和要求也是越來越嚴格。高層建筑中使用混凝土結構，主要是為了通過混凝土的強度以及硬度來更好的確保建筑整體能夠穩(wěn)定有效。同時，高層建筑通過混凝土結構能夠進一步承受較大的荷載，保證建筑即使是在地震作用下也能堅固。本文從高層

2、建筑混凝土設計的原則入手，簡要探討了其在高層建筑結構設計中的應用，以期能為所需者提供借鑒。 </p><p>　　關鍵詞：高層建筑；結構設計；混凝土 </p><p>　　中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A </p><p>　　對于建筑結構的設計，高層建筑可謂十分復雜，高層建筑除了要求有著更好的承重能力，還需要有超強的穩(wěn)定性，可以說建筑結構設計的好壞將會對高

3、層建筑的壽命及質量產生至關重要的影響。地震對高層建筑有著極大的考驗，高層建筑只要在地震中仍然保持穩(wěn)定性，就說明其完全符合高層建筑質量要求，而混凝土對于抗震有著非常明顯的作用，研究好高層建筑結構設計中混凝土的應用十分重要。 </p><p>　　一、高層建筑結構設計中混凝土設計原則 </p><p>　　對于混凝土結構的平面設計，我們需要盡可能的保持平面的規(guī)則、對稱、簡單、長寬比適當，這樣能

4、夠更為有效地保持平面承載力、剛度，做到質量分布均勻，剛度中心與質量中心接近重合，更好的提升混凝土結構抗震能力。具體應遵循:盡量采用規(guī)則的高層建筑結構，保證建筑平面、立面及結構布置對抗震有利;具備合理的傳力途徑，使作用在上部結構的水平力和豎向力能夠直接、不間斷地傳遞到基礎，避免中斷和遷回;具有整體的可靠性和牢固性，當高層建筑結構受到作用力喪失致使整個結構的倒塌;確定構件與構件之間、結構與結構之間，該徹底分離的絕不似分非分，該牢固的絕不似接

5、非接;處理好結構單元與結構構件承載力之間的關系，盡量設置多道抗震防線，增強結構的抗震能力。 </p><p>　　二、提高重要部位延性 </p><p>　　高層建筑要想穩(wěn)定性好，需要盡可能的讓地基呈現(xiàn)較大延展性。此外，對于其他部位及構件的延性要求也是較高。但是，要想讓所有結構和部位都符合要求，則可能經濟條件及施工難度就較為困難。因此，結合多方面因素，我們需要分清主次，先從重要部位及構件考

6、慮。由于做不到建筑的所有部位和構件都做到延性的要求，只有按照部件的主次來進行分配。一個構件的承載能力是與它的橫截面積息息相關的。橫截面積大了部件的延性也會提高，相反的，就會使部件的延性降低。所以，要防止截面的鋼筋超配。提高結構重要部位的延性，防止截面鋼筋超配，這樣就會提高高層建筑的整體的穩(wěn)定性。在自然條件的影響下可以穩(wěn)固不倒。所以這項工作是很重要的。 </p><p>　　三、高大建筑整體穩(wěn)定性 </p&g

7、t;<p>　　在抗震設計時，高層建筑所設計的房屋高寬比需要我們慎重的考慮。如果建筑物高寬比比較大，建筑愈瘦高則地震作用下側移就愈大，地震造成的傾覆作用也就更為嚴重，巨大的傾覆力矩在柱中和基礎中引起的拉力和壓力處理起來就更為困難。對整個建筑進行抗傾覆穩(wěn)定性驗算，使地震作用下的傾覆力矩與相應的重力荷載在基礎與地基交界面上的合力作用點，不應超出力矩作用方向抗傾覆構件基礎邊長的1/4。加大建筑物下部幾層的寬度，使其滿足規(guī)范高寬比

8、的限值，但盡可能避免形成大底盤建筑。必要時通過設置類似扶壁的鋼筋混凝土構件，來增加基礎底板的懸挑寬度，達到擴大基礎底面積的效果，從而保證上部結構的穩(wěn)定。使基礎有足夠的埋置深度。在部分設計圖紙上，發(fā)現(xiàn)裙樓和高層主樓從地上到地下用變形縫徹底分開，導致主樓基礎埋深不夠或者根本沒有埋深，地震時會使建筑物發(fā)生滑移、整體傾斜甚至傾覆。這個問題必須引起注意。對于高寬比很大的高層建筑，建議盡可能采用深基礎，即采用配有鋼筋的樁基礎，樁基礎鋼筋在承臺內的錨

9、固長度要足夠大。因為樁是埋在土中的細長構件，由于樁土摩擦力的存在，樁的抗拔性能較好，從而能很好地抵抗上部結構的傾覆。盡可能避免采用天然地基或復合地基上</p><p><b>　　四、剪力墻設計 </b></p><p>　　對于鋼筋混凝土抗震墻而言，其延性以及破壞形態(tài)是和墻體的高寬比以及超靜定次數(shù)有著密切的關聯(lián)。為了有效地提升抗震墻的變形能力，避免出現(xiàn)剪切的破壞，對

10、于截面較長的抗震墻，我們需要通過洞口設置弱連梁的方式讓墻體分為小開口墻、多肢墻或單肢墻，進而讓每個墻段高寬比都不超過2。弱連梁指的是在地震作用下，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(xiàn)全截面受拉，這是比較危險的。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

11、連梁能形成塑性鉸而不發(fā)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；規(guī)范規(guī)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</p>

12、<p>　　對于大開間剪力墻結構而言，其優(yōu)點在于：墻體數(shù)量少，相應的混凝土用量少，墻體的約束構件少，結構自重輕；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；墻體的配筋率適當，結構的延性增加，地震時能充分發(fā)揮墻體約束構件的作用使用空間大，建筑布置靈活。另一方面，其缺點又在于：樓板跨度大，鋼筋用量大;要求設置高效輕質的隔墻，造價高。 </p><p>　　五、屋面高大女兒墻設計 <

13、/p><p>　　如果女兒墻的高度較高，那么我們需要仔細計算女兒墻能夠經受到的水平荷載。因為其側向剛度較小，女兒墻通常情況下是使用鋼筋混凝土材料，對于配筋的計算可以通過支承于屋頂?shù)膽冶郯鍋砜紤]，且應配雙層鋼筋。為保證屋面女兒墻與主體結構的可靠連接，屋面女兒墻所在的框架梁或墻必須具有足夠的抗彎、抗扭剛度，即對框架梁要根據(jù)女兒墻的底部計算彎矩配置受扭鋼筋。 </p><p>　　六、地下室外墻設計

14、 </p><p>　　一般來說，對于地下室外墻其所承受的主要荷載主要是地面活載、結構自重、側向土壓力等。地下室外墻受力與平面布置及上部結構類型有很大關聯(lián)。基礎剛度通常較墻體剛度都較大，因此墻下端都可以看成是固定端。實際考慮邊界條件并非明確，為了安全，可對同一邊界采用兩種不同假設，如按端部固定計算墻端彎矩，按端部鉸接計算墻跨中彎矩。一般來講，當上部結構為框架時，地下室外墻的墻厚和配筋要大些;當上部結構為剪力墻時，

15、由于正壓應力的存在，墻體厚度和配筋相對要小些。計算表明，外墻壁配筋滿足裂縫寬度要求后，一般能同時滿足承載力計算和構造要求; 而當外墻配筋滿足承載力計算時， 卻不一定滿足最大裂縫寬度允許值要求。 </p><p><b>　　結論 </b></p><p>　　高層建筑作為現(xiàn)如今建筑未來發(fā)展的大勢所在，能夠有效地降低整個社會的土地壓力。此外，高層建筑數(shù)量多少也從側面反映

16、出一個地區(qū)、城市的繁榮與否，因此，高層建筑建設從某一方面來說將會越來越多。因此，我們需要更好的提升高層建筑穩(wěn)定性及質量，而更好的發(fā)揮混凝土抗震性能，則必將成為高層建筑發(fā)展主流。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 鐘福平.某高層鋼筋混凝土結構抗震性能分析[J].科技創(chuàng)新與應用.2013(03) </p><