張華

摘 要：隨著城市的不斷發(fā)展以及人口密度的增加，近些年我國的高層建筑也越來越多。目前高層建筑主要都采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有著較高的強(qiáng)度以及荷載能力，可以保證高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。由于混凝土施工簡便且成本較低，在我國的建筑行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。通過對高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點進(jìn)行分析，對高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：高層建筑；混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計；強(qiáng)度

混凝土是現(xiàn)代建筑中被廣泛應(yīng)用的一種材料，一般建筑中所使用的混凝土是以砂石作為集料、通過與凝膠材料水泥通過一定比例的加水混合并攪拌定型而形成的水泥混凝土。這種混凝土具有較好的強(qiáng)度以及較低的成本，可以充分滿足高層建筑的設(shè)計需要。隨著我國城市化的不斷進(jìn)展，城市人口密度也越來越大，這就促進(jìn)了高層建筑的出現(xiàn)。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計對于建筑的安全性以及耐久性有著很大的決定作用，因此要對混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行不斷的完善，提高設(shè)計水平。本文通過對高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點進(jìn)行分析，提出了高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，并對結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化對策做出了探討。

1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

與多層建筑相比，高層建筑在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要考慮更多的因素。高層建筑由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，因此在設(shè)計過程中會面臨許多復(fù)雜的問題，大大提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計的難度。由于高層建筑的高度很高，對地基的荷載力以及強(qiáng)度有著非常高的要求，同時在地面結(jié)構(gòu)的各個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的承載能力以及抗震能力都有著較高的標(biāo)準(zhǔn)。確保地基基礎(chǔ)與地上結(jié)構(gòu)的設(shè)計良好，才能保證高層建筑的穩(wěn)定性與安全性。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點如下。

1.1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要注意水平側(cè)向力的影響。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要對水平側(cè)向力的影響提高重視。水平側(cè)向力對高層建筑的變形有很大的影響。通常高層建筑收到的水平側(cè)向力主要由水平地震力以及風(fēng)引起的荷載力所提供，相比普通的多層建筑，高層建筑受水平側(cè)向力的影響更大，極易因水平方向的荷載而在水平方向上發(fā)生較大的位移，對建筑的穩(wěn)定性、安全性以及居住的舒適性都有著較大的影響。因此，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要加強(qiáng)在水平側(cè)向力的重視，充分考慮水平側(cè)向力對于建筑物的影響，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計中加以完善。

1.2 要進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)剛度布置。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一些設(shè)計人員認(rèn)為建筑的結(jié)構(gòu)剛度越強(qiáng)，建筑的承載力越強(qiáng)，從而具有較好的抗震能力。但是實際上并不是這樣，高層建筑的結(jié)構(gòu)剛度需要進(jìn)行合理的布置，剛度越大，建筑的質(zhì)量也越大，抗震能力就會變?nèi)?，同時對建筑的成本也有很大的增加。因此在保證高層建筑剛度的同時還要對結(jié)構(gòu)的柔性進(jìn)行兼顧，避免建筑因脆性過大而在外力作用下發(fā)生倒塌。所以，設(shè)計人員在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要合理地對結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行布置，控制建筑結(jié)構(gòu)剛度在合理范圍內(nèi)，在具有剛度的同時保證一定的柔性，以滿足高層建筑在承載能力以及抗震能力方面的需求。

2 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

2.1 概念設(shè)計。為了保證高層建筑結(jié)構(gòu)具有良好的抗震能力，需要設(shè)計人員在設(shè)計時采用結(jié)構(gòu)概念設(shè)計。這種設(shè)計方式對建筑師以及結(jié)構(gòu)設(shè)計師有很高的要求，必需嚴(yán)格地遵守結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的規(guī)范規(guī)程以及各項規(guī)定，設(shè)計過程中需要對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的分析，不能僅僅依靠計算來進(jìn)行設(shè)計。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系設(shè)計時，需要對結(jié)構(gòu)選型以及平面布置的規(guī)律提高重視程度，選用具有較好的抗震能力以及抗風(fēng)性能，并且經(jīng)濟(jì)性較高的結(jié)構(gòu)類型，并要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算簡圖的設(shè)計，保證結(jié)構(gòu)的地震力有合理的傳遞，并保證在兩個主軸方向有相近的動力特性。另外，概念設(shè)計可以保證高層建筑受到中等級地震后可以通過修復(fù)繼續(xù)使用，而在遇到高等級地震時可以保證不倒。為保證“中震可修，大震不倒”的目標(biāo)，需要專家對設(shè)計提出具體指標(biāo)，對建筑的穩(wěn)定性以及彈性進(jìn)行完善的設(shè)計。此外，水平地震對高層建筑有雙向的力，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)概念設(shè)計時應(yīng)考慮到建筑物各個方向上的受力情況。

2.2 結(jié)構(gòu)選型。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型時需要考慮三方面的問題：結(jié)構(gòu)規(guī)則性問題、結(jié)構(gòu)超高問題以及嵌固端設(shè)置問題。高層建筑的結(jié)構(gòu)規(guī)范新舊版本有著很大的不同，在新規(guī)范中，對于結(jié)構(gòu)的限制條件也有所增加。并且，新規(guī)范明文規(guī)定建筑不應(yīng)采用嚴(yán)重不規(guī)則的設(shè)計方案。因此，結(jié)構(gòu)工程師需要在執(zhí)行新規(guī)范時多注意不同之處，避免施工設(shè)計時處于被動狀態(tài)。建筑結(jié)構(gòu)的總高度在抗震規(guī)范以及高度規(guī)范當(dāng)中都有著嚴(yán)格的限制，新規(guī)范中對于超高問題有了新的規(guī)定，增加了除了a級高度建筑以外的b級高度建筑。所以在進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型時需要注意控制超高問題。高層建筑往往帶有地下室，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師需要對嵌固端設(shè)置進(jìn)行重視。

3 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化對策

3.1 地基基礎(chǔ)設(shè)計。地基基礎(chǔ)是高層建筑的根基，對于保證高層建筑整體的安全穩(wěn)定有決定性的作用。如果地基基礎(chǔ)的設(shè)計出現(xiàn)了問題，那么建筑的安全性會受到嚴(yán)重的影響，成為社會上的安全隱患。在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計時需要注意對地基沉降問題的處理，基礎(chǔ)沉降的處理方式主要有設(shè)置沉降縫以及地基基礎(chǔ)加強(qiáng)兩種常見的解決方案。設(shè)置沉降縫可以使建筑被分為若干個獨立單元，使建筑在沉降過程中各個單元互不影響，避免建筑物因不均勻沉降而產(chǎn)生損害。對地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理時可以通過增大梁柱界面或框架梁的通常配筋來對不均勻沉降進(jìn)行抵抗。另外還可以通過放大基礎(chǔ)底面積，加固地基以及減少荷載等方式來對地基基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化。目前高層建筑中地基處理方法越來越普及，根據(jù)建筑物的不同而采取針對性的處理方法。

3.2 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計。在對地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化之外，還應(yīng)加強(qiáng)高層建筑上部結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計。上部結(jié)構(gòu)是高層建筑的主要組成部分，其受力結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)對建筑的整體有很大的影響。因此，對于上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計需要嚴(yán)格控制，保證高層建筑整體質(zhì)量。

首先，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要對剪力墻進(jìn)行合理布置。目前我國的高層建筑結(jié)構(gòu)一般采用框剪結(jié)構(gòu)或純剪力墻結(jié)構(gòu)等，不論是哪種結(jié)構(gòu)中的剪力墻的布置都需要進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計。剪力墻的布置原則有雙向布置、均勻?qū)ΨQ、加強(qiáng)邊角等原則，需要在設(shè)計過程中保證剪力墻的剛度均勻分布。如果剪力墻剛度分布不均勻，會導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)單元發(fā)生明顯的扭轉(zhuǎn)，影響建筑的穩(wěn)定性。在地震中，框架短柱對地震力的吸收起著非常大的作用。此外，還需要對框架梁的設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。框架梁會因風(fēng)力荷載、地震力水平荷載的影響而產(chǎn)生較大的負(fù)彎矩。為了減少負(fù)彎矩可以對框架梁的配筋進(jìn)行調(diào)整，減少框架梁的負(fù)彎矩，從而增加建筑的抗震能力。

4 結(jié)語

在建筑業(yè)高速發(fā)展的今天，高層建筑在城市建設(shè)中越來越普及。完善高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計可以保證高層建筑的質(zhì)量與性能，從而促進(jìn)我國城市的建設(shè)以及建筑業(yè)的發(fā)展。因此，在現(xiàn)代建筑過程中，需要嚴(yán)格對高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，對高層建筑中影響建筑整體穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)的設(shè)計進(jìn)行完善與提高，確保建筑工程的質(zhì)量?？傊邔咏ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計是當(dāng)今建筑業(yè)的一項重要工作，需要提高設(shè)計人員的專業(yè)素質(zhì)，對高層建筑的整體情況進(jìn)行充分的了解，建造出高質(zhì)量高標(biāo)準(zhǔn)的建筑，從而促進(jìn)我國城市化進(jìn)程的發(fā)展。

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