混凝土在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用探討

+王元璽

摘要：城市化建設進程的逐漸加快，逐漸涌現(xiàn)出更多高層建筑，使得建筑類型與建筑功能住家取向復雜化，結(jié)構(gòu)體系也更復雜，現(xiàn)在高層建筑的結(jié)構(gòu)設計已經(jīng)成為了建筑設計的重點之一。建筑結(jié)構(gòu)設計直接決定著建筑的可靠性與安全性，而混凝土因其所具有的延展性與強度，在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中起到的作用越來越大。文章分析了混凝土在高層建筑結(jié)構(gòu)設計的應用。

關(guān)鍵詞：混凝土；高層建筑；結(jié)構(gòu)設計；建筑安全

建筑行業(yè)的快速發(fā)展，涌現(xiàn)出更多新型的施工材料，相對于傳統(tǒng)的土木磚石而言，混凝土結(jié)構(gòu)逐漸成為高層建筑建設的主要結(jié)構(gòu)形式，被應用的范圍越來越廣泛。高層建筑的增多以及人們要求的日益多樣化，使得建筑結(jié)構(gòu)設計更為復雜，這就對混凝土的結(jié)構(gòu)設計提出了更高的要求。

1混凝土在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的要求

隨著建筑物層數(shù)的不斷增加，對建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與抗震性要求更為嚴格，混凝土在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用，可以更有效的提升建筑的穩(wěn)定性。因此，混凝土在高層建筑結(jié)構(gòu)設計中應用的要求主要可以分為三個方面，即安全性、持久性和實用性。第一，安全性。主要是強調(diào)混凝土結(jié)構(gòu)不僅能夠承擔正常的負載、溫度變化，以及建筑支座沉降因素等影響，還需要保證建筑在遇到強力的外力影響下，如強力的撞擊或者爆炸時，也能夠保持建筑整體的穩(wěn)定性，確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性，以此來降低外界因素對建筑造成的不利影響。第二，持久性。主要是指混凝土結(jié)構(gòu)在正常使用情況下，具有持久性特點，材料所具有的抗腐蝕能力可以滿足建筑使用需求。與傳統(tǒng)建筑施工材料相比，混凝土具有更強的持久性，而通過合理的結(jié)構(gòu)設計可以更大程度上提升建筑結(jié)構(gòu)的持久性。第三，實用性。主要是指混凝土結(jié)構(gòu)能夠擁有優(yōu)越的性能，將斷裂與變形等情況控制在合理的范圍之內(nèi)。混凝土具有實用性可以更好的滿足建筑結(jié)構(gòu)設計要求，并且存在設計與施工方便等優(yōu)點。

2混凝土在高層建筑結(jié)構(gòu)設計應用分析

2.1概念設計

在對高層建筑進行混凝土結(jié)構(gòu)設計，主要是保證建筑結(jié)果后具有優(yōu)良的抗震性能，而這可以通過結(jié)構(gòu)概念設計來體現(xiàn)。選擇提升建筑結(jié)構(gòu)抗震能力的方案進行布置，確定可以提高建筑抗扭剛度或者減少扭轉(zhuǎn)反應的相關(guān)措施，對眼形結(jié)構(gòu)以及構(gòu)件進行設計，并需要加強對建筑相對薄弱的環(huán)節(jié)進行深入的分析研究。以此方式來降低外力對建筑造成的影響，避免建筑薄弱層過早被破壞，可以有效避免因為局部被破壞而引起的整體聯(lián)鎖反應，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。對于抗震烈度比較高的地區(qū)，需要注意重要建筑與超限建筑的混凝土結(jié)構(gòu)設計，要求設計單位在對其進行設計時，必須要滿足中震或者大震彈性設計、中震或大震屈服設計等，保證可以實現(xiàn)“三水準”目標。另外，在獨立結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，必須要避免凹角部位應力的過于集中，在進行結(jié)構(gòu)設計時，盡量不要在凹角和端部設置樓、電梯間，使其可以受到較少的地震作用扭轉(zhuǎn)效應。

2.2混凝土結(jié)構(gòu)選型

在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)選型中，必須要符合結(jié)構(gòu)規(guī)則性如平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比信息等，必須要嚴格遵循“建筑不應采用嚴重不規(guī)則的設計方案”原則。因此，在結(jié)構(gòu)設計時，必須要嚴格遵守各種限制條件，避免在后期施工圖設計階段處于被動位置。對于設計規(guī)范主要可以分為三個方面：

2.2.1結(jié)構(gòu)超高

在對高層建筑進行結(jié)構(gòu)設計時，最主要的就是要限制建筑總高度，嚴格控制結(jié)構(gòu)設計中的高度。如果結(jié)構(gòu)為B級高度建筑超高，對其采用的設計方法以及處理措施會隨之改變。在實際工作中，往往會因為結(jié)構(gòu)類型的變更而忽略掉對建筑限高問題，造成施工圖不能通過審查，嚴重影響工程工期、造價等整體規(guī)劃。

2.2.2短肢剪力墻設置

短肢剪力墻即對墻肢截面高厚比為5~8的墻，就現(xiàn)在高層建筑設計規(guī)范來看，對短肢剪力墻進行了很多設置。因此，結(jié)構(gòu)工程師在對高層建筑進行設計時，應盡量少選用短肢剪力墻，避免在后期設計中增加不必要的麻煩。

2.2.3嵌固端設置

高層建筑一般都會存在地下室與人防結(jié)構(gòu)，嵌固端大多設置在地下室頂板。因此在對高層建筑進行混凝土結(jié)構(gòu)設計時，應加強對嵌固端設置位置的重視，避免因為忽略而使得后期設計進行大量修改或者是工程施工造成一定安全隱患。

2.3混凝土剛度處理

隨著高層建筑的逐漸增多，有效的促進了社會經(jīng)濟發(fā)展，并緩解了城市發(fā)展過程中的土地壓力。與之同時高層建筑的安全性與穩(wěn)定性問題，也更受社會各界的關(guān)注。為了確保建筑的結(jié)構(gòu)強度，必須要增強建筑的豎向負載能力。就我國高層建筑建設現(xiàn)狀來看，剪力墻應用比較頻繁。雖然剪力墻可以更好的提升建筑結(jié)構(gòu)強度，但是過多的應用剪力墻對于大多部分地質(zhì)條件良好的地區(qū)，成為了一種資源浪費。因此，在進行高層建筑結(jié)構(gòu)設計時，需要在滿足建筑位移要求的基礎上，適當減少對剪力墻的使用，可以有效降低施工成本。

2.4混凝土加固

混凝土加固是高層建筑結(jié)構(gòu)設計中比較常用的一種方法，主要包括碳纖維加固與預應力加固兩種。碳纖維加固即將具有極強抗拉性的碳纖維用環(huán)氧樹脂粘劑粘貼到建筑結(jié)構(gòu)上，可以有效提高建筑抗拉能力，增強結(jié)構(gòu)強度。此種加固方法，主要做好維護和管理工作，避免造成火災。預應力加固即充分利用預應力技術(shù)，強制性的加固后加拉桿，提高建筑的機構(gòu)強度。此種加固法在一定程度上改變了混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以有效改善混凝土結(jié)構(gòu)應力不足現(xiàn)狀。

2.5混凝土裂紋處理

混凝土由于材料自身以及自身存在的不均衡而形成裂紋，而裂紋的擴展與貫通等，是影響混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素。為保證高層建筑的穩(wěn)定性與安全性，必須要加強對混凝土材料裂紋的處理。

3結(jié)語

混凝土是現(xiàn)在建筑建設的主要施工材料，其性能如何在很大程度上影響著整個工程的質(zhì)量，對于建筑結(jié)構(gòu)的設計具有重要意義。因此，結(jié)構(gòu)工程師在進行設計時，需要結(jié)構(gòu)建筑當?shù)丨h(huán)境、氣候等因素進行綜合分析與考察，做好混凝土結(jié)構(gòu)設計，不斷提高建筑的抗震性與穩(wěn)定性，不斷優(yōu)化建筑整體性能。

參考文獻

[1] 秦炳棋.鋼筋混凝土在建筑結(jié)構(gòu)設計中的應用探析[J].科技創(chuàng)新與應用,2013(21):32-33.

[2] 朱敏.針對鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)設計應注意的問題分析[J].湖南科技學院學報,2012(08):65-66.