混凝土在高层建筑结构施工中的应用分析

【摘要】结构体系指的是结构构件受力与传力的结构组织方式。随着科学技术的不断发展，高层建筑的功能、形式、高度和空间利用得到迅速发展，使得结构形式、材料、组成和结构体系得到不断的创...

摘要:几年来我国房地产事业的逐渐壮大，建筑行业也得到了迅速发展，尤其是高层建筑，高层建筑不但提高了我国土地的利用率，而且增大了空间利用率。高层建筑现在在我国已经广泛开展，也是大势所趋。本文就我国高层建筑中混凝土施工技术方面提出了几点自己的看法，供同行参考。

关键词：高层建筑；混凝土施工；工艺流程

中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：

我国的高层建筑迅猛发展，进入21世纪后，高效的计算方法、先进的施工技术、高强轻质的建筑材料和人们对建筑高度的欲望，加快了建筑高度排行榜的更新。伴随着建筑业的高速发展，混凝土结构设计在建筑业中成为关注的重点，在社会的各个行业中都受到人们的重视。由于新型材料的研发利用，混凝土强度和性能得到不断的改善，高强轻质的混凝土可以减轻结构自重，提高结构的抗震能力。

1 高层建筑结构体系

结构体系指的是结构构件受力与传力的结构组织方式。随着科学技术的不断发展，高层建筑的功能、形式、高度和空间利用得到迅速发展，使得结构形式、材料、组成和结构体系得到不断的创新，总体来看高层建筑结构体系分为如下几部分：

1.1剪力墙结构

剪力墙结构是使墙体承受竖向荷载和抵抗水平力的结构，这种结构整体性好，刚度大，易于满足承载力和侧移的要求，如果是高剪力墙还可以设计成抗震性能好的延性剪力墙，可以用于住宅旅馆等建筑。这种结构也有一定的缺点：剪力墙间距有限，一般为3~8m，平面布置不灵活。

因为结构刚度大，剪力墙结构自振周期短，地震作用大。地震区不允许采用纯框支剪力墙结构，这是因为低层框支柱的刚度比上部剪力墙小得多，成为刚度小的软弱层和承载能力低的薄弱层。

1.2框架结构

框架结构可以同时承受竖向及水平荷载，框架柱网可大可小，建筑平面布置灵活，具有延性大、耗能能力强的延性框架结构具有很好的抗震能力。这种结构也有一定的不足：刚度小，侧移大，在较高的建筑中，需要的梁、柱、截面尺寸都很大，这样不仅浪费材料，而且缩小了有效使用面积，因而使用高度较低。这种构造大多应用在层数不多，高度不高的建筑，例如如：商场、车站、宾馆等。抗震框架的梁柱不可以铰接，必须刚接，一般现浇，防裂度为9度时不可以采用装配整体式结构，还要使结构有良好的整体性和较大的刚度。

1.3 筒体结构

筒体结构造型美观、使用灵活、受力合理、刚度大、具有良好的抗侧力性能，适合30层或100m以上的超高层建筑。目前全世界最高的100桩高层建筑约有2/3采用筒体结构，国内百米以上的高层建筑约有一半采用钢筋混凝土筒体结构。筒体结构又分为框筒、筒中筒、桁架筒和束筒结构，以下为这几种结构的简单介绍：

① 框筒结构

框筒可以充分发挥空间作用，在水平力的作用下，水平剪力主要与水平方向一致的腹板框架和角柱承受，倾覆力矩主要由垂直于水平力的翼缘框架承受，扭矩由所有柱内的剪力抵抗。

框筒不仅有框架剪切变形的特点，而且有实腹筒弯曲变形的特点。

② 筒中筒结构

筒中筒结构也属于双重抗侧力体系，由于水平力的作用，外框架的变形以剪切型为主，内筒以弯曲型为主，外筒平面尺寸大，内筒采用钢筋混凝土墙或支撑框架。筒中筒结构侧移曲线呈弯剪型，适用于更高的建筑。

③ 束筒结构

束筒结构的腹板框架多，使得翼缘框架与腹板框架相交的角柱增加，因此减少了剪力滞后，使得翼缘框架的各个柱的轴力均匀。

2 施工特点

2.1强度

低层、多层建筑的结构受力主要考虑垂直荷载, 包括结构自重和活荷载、雪荷载等。高层建筑的结构受力, 除了要考虑垂直荷载作用外, 还必须考虑由风力或地震力引起的水平荷载。垂直荷载使建筑物受压, 其压力的大小与建筑物高度成正比, 由墙体和柱子来共同承受。受水平荷载作用的建筑物，可以视为悬臂梁,水平力对建筑物主要产生弯矩, 弯矩与房屋高度的平方成正比，即垂直压力。弯矩对结构产生拉力和压力, 建筑物超过一定的高度, 由水平荷载产生的拉力就会超过由垂直荷载或地震力的作用而处于周期性的受拉和受压状态。

2.2刚度

高层建筑要保证结构刚度和稳定性, 控制结构水平位移。由于水平荷载产生的楼层水平位移, 与建筑物高度的四次方成正比。随着高度的增加, 高层建筑的水平位移增大较强度增大更迅速。过大的水平位移会使人产生不舒服感, 影响生活、工作; 会使电梯轨道变形。会使填充墙或建筑装修开裂、剥落; 会使主体结构出现裂缝。水平位移再进一步扩大, 就会导致房屋的各个部件产生附加内力,引起整个房屋的严重破坏, 甚至倒塌。必须控制水平位移,包括相邻两层的层间位移和全楼的顶点位移。

2.3延性

有抗震设防要求的高层建筑还必须具有一定的延性,使结构在强震作用下, 当某一部分进入屈服阶段后, 还具有塑性变形的能力, 通过结构的塑性吸收地震力所产生的能量, 使结构可维持一定的承载力。

2.4基础稳定性

由于高层建筑上部结构所承担的垂直荷载和水平荷载大, 各种荷载最终要通过地下室和基础传递到地基。因此,对其基础选型和埋置深度与多层建筑不同。一般根据上部荷载、结构类型、地基情况和施工要求的不同综合考虑,选用筏型基础、箱型基础、桩基础和复合基础等。

2.5抗震性

高层建筑结构要抵抗竖向和水平荷载, 在地震区, 还要抵抗地震作用。

3 强度控制

3.1配比的选定

工程开工前，一般均要按设计要求配制不同强度等级的混凝土，并都要到法定试验机构做级配试验，待级配报告出来后，根据级配做配合比试验，在实际施工时照此执行。但问题就在于级配与现场施工过程中是否相符。

3.2严格养护制度

高层建筑多采用泵送混凝土。泵送混凝土不仅能缩短施工周期，而且能改善混凝土的施工性能。但在某些工程上的使用表明，在配比、原材料、振捣控制严格的情况下，仍出现混凝土强度不足。分析其原因，多为抢工期、养护时间严重不足。

加强混凝土强度评定

《混凝土强度检验评定标准》规定，混凝土强度应分批进行检验评定。一个验收批的混凝土应由强度等级相同、龄期相同以及生产工艺条件和配比基本相同的混凝土组成。根据相应条件选定一种，这其中都涉及到一个标准差问题。高层建筑由于施工周期、混凝土的浇筑、养护等气候条件相差大，混凝土试验值的离散性也较大，即标准差过大，如笼统地作为一批来评定，很可能不合格，因此应分批，按条件基本相同的划为一批进行评定，这样做既符合国家规范要求，也符合现场实际。

垂直度的控制

控制垂直度是保证高层建筑的质量基础，也是关键的环节之一。为了控制建筑大楼的垂直度，首先应根据大楼柱网布置情况，先将大楼四个边角柱的位置确定。在安装四个边角柱的模板时，沿柱外层上弹出厚度线，立模、加支撑，采用吊线的方法测定立柱的垂直度：在保证垂直度100％后，对准模板外边线加固支撑、浇筑混凝土。待四角柱拆模后，其他各列柱以该四柱为基线，拉条钢线，控制正面的平整度和垂直度。

4结束语

混凝土结构以其承载力高、抗震性能好、混凝土延性好、施工简便以及造价经济合理等一系列优点而广泛应用于高层建筑中。混凝土施工是高层建筑施工中的一个关键环节，而其强度的质量形成受外界因素干扰多、质量变异比较大，因此在施工过程中要控制混凝土裂缝的出现，对混凝土施工进行事前、事中、事后的全过程监控，除优化其原材料、加入外加剂，严格控制浇注过程外，更应对测温这一多变的环节进行严格控制。

参考文献

[1]高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2002），北京，中国建筑工业出版社，2002

[2]东南大学，天津大学，同济大学合编，混凝土结构设计原理，北京，中国建筑工业出版社，2001

[3]霍达，高层建筑结构设计，北京，高等教育出版社，2004