高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構分析與設計要點

周東東

摘 要：經(jīng)濟不但在很大程度上促進了城市化發(fā)展，還促進人民生活水平的提高，并且隨著人口的增加高層建筑數(shù)量也在不斷增加，使人們對居住的環(huán)境要求提高，不但要求居住環(huán)境舒適，還要求居住環(huán)境具有較強的抗震性能、較長的使用壽命和較強的穩(wěn)定等，使高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構設計要求越來越高。所以，本文就高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構中存在的不足，分別對高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構及其設計要點進行了詳細分析。

關鍵詞：高層建筑 鋼筋混凝土結(jié)構 設計要點

近年來隨著人們對住房的要求越來越高，居民高層建筑的結(jié)構設計也是越來越復雜，而鋼筋混凝土作為高層建筑的靈魂所在，其結(jié)構設計工作是高層建筑建設過程中的重中之重，一旦其結(jié)構出現(xiàn)問題，將直接威脅到居住人們的人身財產(chǎn)安全，因此作為一個高層建筑結(jié)構設計工作者，應該本著可實行性的原則進行實地考察，在充分吸取前人經(jīng)驗教訓的情況下，結(jié)合現(xiàn)代高科技設計出符合人們實切需求的高層建筑。

1、高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構中所存在的缺點

在高層建筑建設過程中，鋼筋混凝土是其主要的建筑材料，而鋼筋混凝土的結(jié)構性能又很容易受到天氣自然災害的影響，比如暴雪，臺風，暴雨以及洪澇干旱等，而且經(jīng)過這些多方面因素的影響，鋼筋混凝土材料的結(jié)構性能將會發(fā)生不同程度的改變，主要體現(xiàn)在具體的施工過程中，同時其變化非常具有隨機性和不確定性，直接影響到工程建筑的施工質(zhì)量。另外高層建筑由于工程較大，工期長，施工工人在施工過程中難免會出現(xiàn)紕漏，而且還要埋下安全隱患，等到發(fā)現(xiàn)這些安全隱患時或許事故早已發(fā)生，這些在高層建筑的建設過程中是切實存在的，直接影響到高層建筑的建設安全，嚴重者將直接威脅到居住者和使用者的人身財產(chǎn)安全，因此對于高層建筑的鋼筋混凝土結(jié)構在設計時就必須要仔細嚴謹，在資料收集充分的情況結(jié)合工程實際設計出安全穩(wěn)定的鋼筋混凝土結(jié)構，并且還要利用固定技術對其結(jié)構進行加固。

2、結(jié)構分析

經(jīng)濟及建筑行業(yè)的發(fā)展使建筑方案越來越趨向于多樣化，這對鋼筋混凝土結(jié)構的要求也越來越高，要使鋼筋混凝土結(jié)構滿足高層建筑的施工要求，就必須根據(jù)高層建筑工程項目實際情況及具體要求，對鋼筋混凝土的結(jié)構進行改造和完善，以最大限度的適應高層建筑要求，盡可能避免不必要浪費的發(fā)生。前文已經(jīng)提到鋼筋混凝土在遇到強大的外力擠壓時會發(fā)生結(jié)構上的變化，所以進行結(jié)構完善時要盡可能增加變形極限值和減少剛度。在設計完善之前要詳細分析鋼筋混凝土結(jié)構，具體結(jié)構分析如下。

2.1 結(jié)構高度的控制分析

高層建筑中常出現(xiàn)超高的鋼筋混凝土結(jié)構，在一定程度上降低了高層建筑的抗震性能，并且不同的高層建筑且相應的鋼筋混凝土結(jié)構設計措施也不一樣，所以要對鋼筋混凝土結(jié)構的高度進行控制，如果在建造過程中的高層建筑出現(xiàn)在鋼筋混凝土結(jié)構超高現(xiàn)象，則需要重新選用鋼筋混凝土結(jié)構體系。

2.2 結(jié)構體系的選擇分析

現(xiàn)代高層建筑與傳統(tǒng)建筑相比，其外形建設要求沒有傳統(tǒng)建筑嚴格，但對于鋼筋混凝土的內(nèi)外部結(jié)構要求則比傳統(tǒng)建筑要求高，以保證高層建筑的強度及穩(wěn)定性，而鋼筋混凝土結(jié)構體系的優(yōu)質(zhì)性決定高層建筑強度和穩(wěn)定性。所以必須對鋼筋混凝土內(nèi)外部結(jié)構進行優(yōu)化，以保證高層建筑項目工程的施工質(zhì)量。

3、結(jié)構設計要點

3.1 鋼筋混凝土結(jié)構的抗震功能進行強化設計

高層建筑最必不可少功能就是抗震功能，以保證其最大限度的免收自然環(huán)境的危害，其中鋼筋混凝土的剛度則可以保證建筑的整體抗震性能，因此，在對其進行設計的過程中，需要給予抗震性高度的重視?？拐鹦阅艿母叩腿Q于高層建筑層數(shù)和房屋建筑結(jié)構剛度，如果這兩個數(shù)據(jù)越大，則振型數(shù)就越多，一般而振型數(shù)>15，保證有效質(zhì)量系數(shù)大于90%，但不能超過其總層數(shù)的三倍。

3.2鋼筋混凝土結(jié)構進行耐久性設計

鋼筋混凝土結(jié)構的耐久性在高層建筑中占據(jù)著重要的位置，其可以延長其使用周期。在對其進行設計的過程中必不可少的內(nèi)容之一，同時也直接影響著高層建筑的穩(wěn)定性，是降低安全事故發(fā)生率的關鍵，應受到設計人員及施工人員的高度重視。建筑周圍環(huán)境是影響鋼筋混凝土結(jié)構耐久性及穩(wěn)定的重要因素，所以進行設計時要根據(jù)建筑周圍實際環(huán)境，進行鋼筋混凝土材料選擇及材料性能控制，盡可能按照高層建筑施工要求進行設計，以延長高層建筑的使用壽命和提高其耐久性。

3.3 將新概念設計到鋼筋混凝土結(jié)構中

不同時代、不同技術基礎、不同經(jīng)濟水平和不同地域文化下的高層建筑工程項目設計不同，施工要求也不同，有的對抗震性能要求高，有的對使用壽命要求高，有的則對實用性要求高，但不管是什么要求，高層建筑最基本的要求都是具有一定的抗震性能、耐久性和穩(wěn)定性。所以在進行鋼筋混凝土結(jié)構設計時，要不斷將新的概念融入其中，以適應不同地區(qū)對鋼筋混凝土結(jié)構的需求，同時也適應鋼筋混凝土結(jié)構設計不斷完善與革新的趨勢。

3.4 鋼筋混凝土基礎的設計

任何好的建筑物都離不開好的地基，而好的地基則由地下結(jié)構決定。鋼筋混凝土基礎同樣是構建地下結(jié)構的關鍵，對整個高層建筑的穩(wěn)定性及抗震性能都起著決定性作用，所以必須對地下部分的鋼筋混凝土結(jié)構進行嚴謹?shù)脑O計。這要求相關結(jié)構設計人員及施工人員到施工現(xiàn)場進行實地勘查，分析抗震需求及穩(wěn)定性需求相關數(shù)據(jù)，然后根據(jù)勘查而來的數(shù)據(jù)設計鋼筋混凝土結(jié)構，在設計過程中對于嵌固端的方位存在著差異，對其導致的影響也是不同的。而高寬相對比較大的高層建筑，應盡可能將地下部分的鋼筋混凝土結(jié)構深埋，并利用鋼筋混凝土樁體支撐地下部分的鋼筋混凝土結(jié)構，錨固應盡可能向大和長的方向進行，以增加樁體抗拔性能和防止傾覆事故的出現(xiàn)頻率。

3.5 剪力墻設計

剪力墻的設計也是高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構設計中的重要一環(huán)，首先在剪力墻的端部位置應設置相應的邊緣構件，比如端柱等，其主要起到約束柱的作用，當高層建筑的層間位移和頂點位移較大時，可加大柱體的截面積，這時約束柱就可發(fā)揮其真正的作用，而當剪力墻的截面和樓層的面積比值較大，但房屋高度較小的情況下，這時約束柱所起到的作用就幾乎可以忽略不計。另外對于剪力墻的抗變形性能的設計，可通過在剪力墻的截面設置連梁，但是針對多肢墻必單肢墻時，其連梁的設置不能太強，否則在地震作用下墻肢會出現(xiàn)拉伸，容易出現(xiàn)安全事故，而連梁一旦設置太弱，則墻肢就會變成單肢墻，其巖性相對就會減弱，因此在具體進行其抗變形性能設計時，其連染的剛度應進行一定程度的折減，避免其超過截面的允許值。

總之，高層建筑項目施工離不開鋼筋混凝土結(jié)構，而鋼筋混凝土結(jié)構的設計也直接影響著高層建筑的抗震性能、穩(wěn)定性、耐久性、使用壽命和穩(wěn)定性，鋼筋混凝土結(jié)構與高層建筑是部分與整體的關系，兩者在實現(xiàn)踐過程中是相互影響和相符關聯(lián)的關系。所以要通過合理設計鋼筋混凝土結(jié)構來實現(xiàn)高層建筑抗震性能、穩(wěn)定性及可靠性的提高，具體的設計要點包括抗震功能、耐久性、新概念、基礎和剪力墻等設計。

參考文獻

[1]孟凡偉.高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構抗震概念設計淺談[J].門窗.2016（06）

[2]謝亞朋.淺談高層建筑的鋼筋混凝土結(jié)構的抗震設計方案[J].科技創(chuàng)業(yè)家.2012（19）

[3]張浩.淺談高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構設計應注意的事項[J].河南建材.2012（01）