王孝杰
[摘要]高層建筑是建筑行業(yè)發(fā)展的重要趨勢,混凝土結(jié)構(gòu)設計是高層建筑施工設計的重要內(nèi)容,有關(guān)單位與設計人員應當針對當前高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設計存在的一些問題和不足,遵循混凝土結(jié)構(gòu)設計原則,完善混凝土結(jié)構(gòu)設計內(nèi)容,提高高層建筑的安全性和實用性。
[關(guān)鍵詞]高層建筑工程;混凝土結(jié)構(gòu)設計;要點
混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑中應用比較廣泛,其牢固性和安全性較高,受到廣大設計師的青睞,但是也有很多高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設計暴露出不足和問題:這種材料在施工過程中不容易控制和管理,經(jīng)常出現(xiàn)各種裂縫,給高層建筑埋下質(zhì)量隱患。所以應積極完善和優(yōu)化高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設計,進一步提高混凝土結(jié)構(gòu)設計水平。
1、高層建筑工程中的混凝土結(jié)構(gòu)設計概論
隨著現(xiàn)代化城市的快速發(fā)展,城市人口越來越多,為了提高土地利用率,緩解地價高漲、用地緊張等問題,高層建筑項目越來越多,雖然在一定程度上提高了建筑項目的容量,但是密集、高大的高層建筑項目容易使城市產(chǎn)生熱島效應,并且高層建筑項目的玻璃幕墻還會產(chǎn)生光污染。由于高層建筑項目的垂直高度較高,所以對于混凝土結(jié)構(gòu)設計的要求相對較高,高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設計時,不僅要考慮到建筑空間的劃分和布局,還要確保高層建筑的抗震性和穩(wěn)定性,若混凝土結(jié)構(gòu)設計不合理,很難進行返工修改,施工成本較高,所以必須在規(guī)劃設計階段,綜合考慮多方面內(nèi)容,結(jié)合工程項目實際情況和施工現(xiàn)場具體條件,選擇合適類型的混凝土材料,完善混凝土結(jié)構(gòu)設計,保障高層建筑項目的使用性能和安全性。高層建筑工程的混凝土結(jié)構(gòu)設計標準包括:
—是良好延性。高層建筑的樓層數(shù)較多,側(cè)向位移不斷增大,高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設計必須具有合適的剛度和較高的強度,使混凝土結(jié)構(gòu)保持合適的自振頻率,嚴格控制水平作用力位移。和中低層建筑項目相比,高層建筑結(jié)構(gòu)應保持良好的延展性,受到地震作用力的變形程度稍大—些。為了提高高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性,應注意猻調(diào)混凝土結(jié)構(gòu)的變形能力和承載力,確?;炷两Y(jié)構(gòu)在塑性變形階段仍然保持良好的變形能力,防止高層建筑受到地震作用力影響發(fā)生大面積坍塌,所以滿足設計強度的前提下,采取科學的構(gòu)造措施和概念設計,優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)性能,尤其是改善薄弱層變形性,使混凝土結(jié)構(gòu)保持良好延性。
二是適宜剛度。高層建筑高度較高,樓層數(shù)較多,與此同時其側(cè)向位移也越來越大,所以高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設計應保持適宜剛度,確保高層建筑的穩(wěn)定性。
三是控制荷載。高層建筑需要承受地震、風力等水平荷載以及自重等垂直荷載,低層建筑結(jié)構(gòu)設計可以忽略水平荷載的位置和內(nèi)力,但是對于高層建筑,水平荷載產(chǎn)生的位移和內(nèi)力不斷增大,為了確保高層建筑的牢固性和穩(wěn)定性,必須嚴格控制荷載變化。
2、高層建筑工程的混凝土結(jié)構(gòu)設計問題分析
2.1水平方向抵抗力較弱
高層建筑垂直高度較高,水平方向需要承受較大的橫波地震力和風力,這樣會造成高層建筑梁架杠桿無法均勻的受力,而大量的混凝土鋼筋支撐、梁架設置受限,會直接影響高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,所以高層建筑要求混凝土結(jié)構(gòu)必須具有較高的水平適應能力,優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設計。
2.2剪力墻設置不合理
很多高層建筑結(jié)構(gòu)設計為了美觀度,建筑某側(cè)沒有設置剪力墻,或者剪力墻集中設置在某—個位置,短肢剪力墻會影響高層建筑的整體性和穩(wěn)定性。當高層建筑受到強外力影響時,短肢剪力墻很容易受到損壞,若單純增大框架梁截面或者柱截面,會影響建筑結(jié)構(gòu)的平動周期,一旦發(fā)生地震災害,很容易造成高層建筑結(jié)構(gòu)損壞。
2.3不均勻沉降地基
基礎是高層建筑施工建設的基礎,但是混凝土結(jié)構(gòu)設計時,無法確保地基沉降對于高層建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響,而且混凝土結(jié)構(gòu)重量較大,若混凝土結(jié)構(gòu)設計不合理,會造成地基不均勻沉降。同時,某些地區(qū)的地下水存在較大的波動,嚴重影響了高層建筑地基結(jié)構(gòu)的牢固性,使得豎向建筑結(jié)構(gòu)方向上產(chǎn)生較大落差。
3、高層建筑工程的混凝土結(jié)構(gòu)設計要點總結(jié)
3.1混凝土結(jié)構(gòu)完善設計方向
根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設計原則,需要進一步改善高層建筑的穩(wěn)定性和安全性,所以在完善高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設計時,需要提高建筑結(jié)構(gòu)的水平和豎直承載能力,優(yōu)化高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的耐用和耐久性。
3.2具體完善設計內(nèi)容
高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設計應滿足地基的承載能力和穩(wěn)定性,對地面壓力和地基承載能力值必須控制在10%等值范圍以內(nèi),可以在高層建筑上部結(jié)構(gòu)和地基結(jié)構(gòu)之間適當增大地基底面積、優(yōu)化設置沉降縫、提高±也基承載能力,保障地基的穩(wěn)定性。同時,優(yōu)化高層建筑上部結(jié)構(gòu),如改進梁柱結(jié)構(gòu)、增大梁柱面積、設置高層剪力墻、提高上部建筑結(jié)構(gòu)的剛度,使高層建筑地基面更加均勻、穩(wěn)定的受力,確保地基土層的均勻沉降,適當減少高層建筑上部結(jié)構(gòu)中的鋼筋和混凝土使用量,保障建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和整體性,降低承載梁和結(jié)構(gòu)自振性。對于很多高層建筑不重視剪力墻結(jié)構(gòu)設計,使得高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)軸壓比超出標準范圍。剪力墻結(jié)構(gòu)設置必須按照強邊角、對稱、均勻的原則,通過對稱的剪力墻分布,避免在高層建筑結(jié)構(gòu)中設置短肢剪力墻,如果受到某些條件的限制,不能實現(xiàn)剪力墻結(jié)構(gòu)的對稱分布,應當增大高層建筑底部位置的剪力墻穩(wěn)定性和承載能力,使剪力墻結(jié)構(gòu)可以承受較大的負荷,強化設計核心受力剪力墻結(jié)構(gòu),利用高厚度、高層數(shù)的剪力墻結(jié)構(gòu)支撐整個高層建筑。另外,提高高層建筑水平方向承受力,加固和優(yōu)化整體的建筑框架結(jié)構(gòu),若框架梁負筋配置較大,會影響框架梁的穩(wěn)定性,所以應加固處理各個基本框架結(jié)構(gòu),增大框架梁跨中正彎矩,保持各個單元結(jié)構(gòu)均勻地承受水平荷載,強化各個單元結(jié)構(gòu)的剛度和強度,優(yōu)化資源整合,提高高層建筑的穩(wěn)定性和水平承載力。最后,選擇合適的建筑材料,高層建筑晦工中需要使用大量的混凝土材料,優(yōu)化混凝土配比,根據(jù)高層建筑施工謝十要求,深入了解混凝土的功能應用和材料特點,結(jié)合不同的建筑需求,選擇合適的材料,提高高層建筑結(jié)構(gòu)的耐久性、安全性和抗震性。
結(jié)語:
綜上所述,近年來我國經(jīng)濟平穩(wěn)快速發(fā)展,為了提高市場競爭力,怎樣進一步完善高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)謝十成為很多建筑企業(yè)思考的重要問題。根據(jù)當前我國高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設計現(xiàn)象,必須高度重視出現(xiàn)的問題,從高層建筑項目的施工特點和施工條件出發(fā),優(yōu)化高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的性能和質(zhì)量,仔細研究混疑土結(jié)構(gòu)設計,消除安全隱患。