淺談高層建筑工程的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

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(shè)計是高層建筑施工設(shè)計的重要內(nèi)容，有關(guān)單位與設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)針對當(dāng)前高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的一些問題和不足，遵循混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，完善混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計；要點

混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑中應(yīng)用比較廣泛，其牢固性和安全性較高，受到廣大設(shè)計師的青睞，但是也有很多高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)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(yīng)積極完善和優(yōu)化高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，進(jìn)一步提高混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計水平。

1、高層建筑工程中的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)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(yīng)，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(shè)計的要求相對較高，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)計不合理，很難進(jìn)行返工修改，施工成本較高，所以必須在規(guī)劃設(shè)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(shè)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(shè)計標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計必須具有合適的剛度和較高的強(qiáng)度，使混凝土結(jié)構(gòu)保持合適的自振頻率，嚴(yán)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(yīng)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(yīng)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(shè)計強(qiáng)度的前提下，采取科學(xué)的構(gòu)造措施和概念設(shè)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(shè)計應(yīng)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(fēng)力等水平荷載以及自重等垂直荷載，低層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)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(yán)格控制荷載變化。

2、高層建筑工程的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)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(fēng)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(shè)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(yīng)能力，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。

2.2剪力墻設(shè)置不合理

很多高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計為了美觀度，建筑某側(cè)沒有設(shè)置剪力墻，或者剪力墻集中設(shè)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(dāng)高層建筑受到強(qiáng)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(zāi)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(chǔ)是高層建筑施工建設(shè)的基礎(chǔ)，但是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(yán)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(shè)計要點總結(jié)

3.1混凝土結(jié)構(gòu)完善設(shè)計方向

根據(jù)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原則，需要進(jìn)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(shè)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(shè)計內(nèi)容

高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)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(dāng)增大地基底面積、優(yōu)化設(shè)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(jìn)梁柱結(jié)構(gòu)、增大梁柱面積、設(shè)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(dāng)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(shè)計，使得高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)軸壓比超出標(biāo)準(zhǔn)范圍。剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)置必須按照強(qiáng)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(shè)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(yīng)當(dāng)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(fù)荷，強(qiáng)化設(shè)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(fù)筋配置較大，會影響框架梁的穩(wěn)定性，所以應(yīng)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(qiáng)化各個單元結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)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(yīng)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(jì)平穩(wěn)快速發(fā)展，為了提高市場競爭力，怎樣進(jìn)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(dāng)前我國高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)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(xì)研究混疑土結(jié)構(gòu)設(shè)計，消除安全隱患。