高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)方案設(shè)計探究

周 弦

（成都基準方中建筑設(shè)計有限公司武漢分公司 湖北武漢 430000）

1 引言

隨著新經(jīng)濟政策推廣，我國經(jīng)濟呈現(xiàn)新經(jīng)濟模式，發(fā)展更加多元化，為了更好的使我國社會經(jīng)濟不斷向前發(fā)展，提高我國經(jīng)濟實力，對國家基礎(chǔ)設(shè)施的投資有所增加，建筑技術(shù)也越來越先進。中國人口眾多，住房問題和工程建設(shè)問題很多。高層建筑是解決這些問題的有效方法。當然，隨之增加的是技術(shù)方面的難題，高層建筑的建造需要更高的施工技術(shù)才能完成。與此同時，技術(shù)發(fā)展可以使建筑公司不落后甚至領(lǐng)先其他公司，獲得更高經(jīng)濟效益。本文重點分析了高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計。首先，在保證質(zhì)量同時又提高混凝土結(jié)構(gòu)的強度，這就要求，我們不斷提高混凝土結(jié)構(gòu)強度，同時減輕其質(zhì)量，這給高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工帶來很大挑戰(zhàn)。然后存在需要解決混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫等問題。目前，我國高層混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工過程還存在許多亟待解決的問題。因此，分析這些問題并找到一些有效的解決方案具有重要的現(xiàn)實意義。

在實際工程中，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工顯得無比重要，特別是在高層建筑之中。首先，在高層建筑建設(shè)時，混凝土占據(jù)重要地位，這里所說的混凝土結(jié)構(gòu)是指利用鋼筋和混凝土混合組成而的結(jié)構(gòu)，在整個高層建筑之中起著承重作用，比如說承重墻等，同時，混凝土結(jié)構(gòu)對于整個建筑的結(jié)構(gòu)和外觀意義重大，混凝土和鋼筋的混合，提高了整體的強度，而且混凝土會對鋼筋產(chǎn)生有效的保護。比如說減緩鋼筋的腐蝕軟化，固定鋼筋位置。鋼筋可以有效提高混凝土結(jié)構(gòu)，增加其承受力。在實際高層建筑施工過程中，設(shè)計時要對建筑規(guī)模和環(huán)境進行分析，結(jié)合這些來進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和建材選擇，確定鋼筋混凝土使用標準。嚴格遵照國家標準來對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行設(shè)計和施工，保證使用年限，提高安全性能。因此，必須重視高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工，確保施工項目的質(zhì)量，減少安全事故的發(fā)生。

2 對高層建筑設(shè)計要求和改進措施

2.1 穩(wěn)定和抗傾覆驗算

對于高層建筑設(shè)計來說，對各個結(jié)構(gòu)的受力問題研究是重中之重。對于高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)，在豎向荷載作用下，整體穩(wěn)定不滿足的可能性較小。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計主要受風荷載或水平地震控制，重力荷載產(chǎn)生的二階效應(yīng)（重力效應(yīng)）不應(yīng)該太大，造成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性坍塌。在這方面，我們必須仔細檢查。

2.2 抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計

高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要有“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設(shè)計原則，對此，高層建筑結(jié)構(gòu)都應(yīng)該設(shè)計成延性結(jié)構(gòu)。對控制梁-柱或梁-墻的相對承載力要仔細計算，提高構(gòu)件的抗剪承載力，強節(jié)點、強錨固。根據(jù)實際抗震等級設(shè)計抗震結(jié)構(gòu)，按要求使用材料。高層建筑物的抗震等級設(shè)計具有重大的意義。在進行抗震結(jié)構(gòu)等級設(shè)計的時候，要考慮本地區(qū)地震的發(fā)生頻率與震級大小，根據(jù)不同的需要設(shè)置不同的等級，一般按照百年一遇和兩百年一遇的標準來設(shè)計，必要時可以增加抗震等級。例如當一個地區(qū)的抗震防烈程度為Ⅵ～Ⅷ的時候，抗震等級要在這個基礎(chǔ)上增加一個高度。高層建筑的抗震等級設(shè)計時，主要對三個因素進行考慮：①抗震設(shè)防烈度；②建筑物的高度；③結(jié)構(gòu)類型等，建筑物的抗震等級設(shè)計根據(jù)因素的不同而選用的等級不同。對于高層建筑的地下室進行防震等級設(shè)計時，要考慮到地下室與高層建筑的連接關(guān)系。當?shù)叵率冶桓邔咏ㄖ镉米銮豆潭说臅r候，其對整體建筑的影響較大，地下室應(yīng)該和主體建筑的設(shè)計采用相同的抗震強度。反之，如果地下室不是作為嵌固端，那么我們就可以根據(jù)實際情況減少地下室的抗震等級，地區(qū)的不同，所采用抗震等級也不同，一般為3～4級。

2.3 結(jié)構(gòu)的豎向設(shè)計

高層建筑混凝土豎向結(jié)構(gòu)布置設(shè)計對建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量有著直接地影響，它比平面布置更加重要。正如我們所見到的，高層建筑的豎向形狀都是比較規(guī)矩的，形狀易于分辨，不但符合了人們的審美標準，而且對建筑物的質(zhì)量有所保證，是兩全其美的做法。在高層建筑物豎向設(shè)計中提出以下幾點應(yīng)注意問題：①豎向結(jié)構(gòu)的內(nèi)收和外挑在沒有特殊的情況下應(yīng)盡量的不要出現(xiàn)。②上小下大的豎向布置設(shè)計。為了保持建筑物的穩(wěn)定性，我們應(yīng)該采用上小下大的設(shè)計方法，這樣設(shè)計使結(jié)構(gòu)的側(cè)面上是勻稱的。反之，如果采用了下大上小或其他的設(shè)計方式，就會建造出不規(guī)則形狀的建筑物，為了保持其可用性以及穩(wěn)定性，設(shè)計單位不得不重新進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用其他的輔助設(shè)計來保證建筑物的穩(wěn)定性。來避免倒塌等事件的發(fā)生。

2.4 結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計

高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)選用受風離影響小的平面形狀，其在平面的設(shè)計及布置上考慮的問題有：

2.4.1 扭轉(zhuǎn)的影響

在進行混凝土結(jié)構(gòu)平面布置的時候，要使扭轉(zhuǎn)對平面的影響盡可能的小，而且要需要考慮多方面因素，如需要注意地震作用以及在其作用下產(chǎn)生的偏心因素，還有就是最大的水平位置移動和層間位置移動。《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定如表1所示。

表1 高層建筑位移值設(shè)計的規(guī)定

2.4.2 抗震設(shè)計

高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的平面設(shè)計時在抗震設(shè)計時要考慮防震縫的設(shè)計問題。如果高層建筑平面的形狀和結(jié)構(gòu)不能很簡單地進行調(diào)整，設(shè)計十分復(fù)雜時，我們要設(shè)置防震縫，如此以來，可以將復(fù)雜的平面形狀和結(jié)構(gòu)布置劃分為幾個清晰的部分，出現(xiàn)相對形狀規(guī)則的結(jié)構(gòu)。反之，如果高層建筑的平面形狀結(jié)構(gòu)簡單易測量，便不必設(shè)置防震縫。

2.5 專業(yè)培訓

優(yōu)秀的設(shè)計人員，專業(yè)知識一定要過硬，同時，也要有豐富的設(shè)計經(jīng)驗和現(xiàn)場考察經(jīng)驗。對此，首先我們必須要有部分相關(guān)專業(yè)人才，擁有豐富的理論知識和實踐經(jīng)驗，帶動提升公司新人設(shè)計水平，從而提高整體專業(yè)設(shè)計水平。二是培訓問題，公司應(yīng)該定期進行專業(yè)培訓，提高設(shè)計人員對理論知識掌握程度，以保證設(shè)計人員整體水平。

3 結(jié)語

高層建筑已經(jīng)存在于我國各個城市，其安全性能顯得無比重要，關(guān)系到無數(shù)人的生命安全問題。只有對混凝土特性有了充分的了解，進行合理的利用，才能做好裂縫防治工作，從而提高工程質(zhì)量，有效減少因混凝土問題帶來的危害。最后，高層建筑結(jié)構(gòu)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計沒有絕對的標準模型，逐步從傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向組合結(jié)構(gòu)，對高層建筑的消能減震技術(shù)提出了更高的要求。