高层建筑混凝土结构设计探析

【前言】高层建筑混凝土结构设计探析由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。引言 城市现代化建设使得我国高层建筑不断出现．并且南于人们的要求其建筑施工的需要使得建筑技术的难度也随之增加。而高层建筑的侧向位移迅速加快使得高层建筑在设计过程中除了需要保证良好的强度外．还必须具备足够的刚度．这样才能让混凝土的结构不断完善．将水平...

摘要：文章简单介绍了建筑结构混凝土设计特点，分析了高层建筑混凝土质量控制，提出了混凝土在高层建筑剪力墙设计中应用。

关键词：高层建筑；混凝土结构；设计

Abstract: the article briefly introduces the building structure concrete design characteristics, analyzed the high-rise building concrete quality control, and puts forward the concrete shear wall in high-rise buildings in the design of the application.

Keywords: high building; Concrete structure; design

中图分类号：TV331 文献标识码：A文章编号

引言

城市现代化建设使得我国高层建筑不断出现．并且南于人们的要求其建筑施工的需要使得建筑技术的难度也随之增加。而高层建筑的侧向位移迅速加快使得高层建筑在设计过程中除了需要保证良好的强度外．还必须具备足够的刚度．这样才能让混凝土的结构不断完善．将水平力作用下的层位移限制在最小范围内。并且为防止高层建筑受到地震影响出现倒塌．不仅需要达到使用需要的强度。还应该对整个建筑实施更好的完善方案．来从整体上改进建筑的结构性能．从而增加高层建筑的使用寿命。

1建筑结构混凝土设计特点

1.1侧向力(风或水平地震作用)成为影响结构内力、结构变形及建筑物土建造价的主要因素。高层建筑和低层建筑一样,承受自重、活载、雪载等垂直荷载和风、地震等水平力。在低层结构中,水平荷载产生的内力和位移很小,可以忽略不计;在多层结构中,水平荷载的效应(内力和位移)逐渐增大；在高层建筑中,水平荷载和地震力将成为主要的控制因素。

1.2结构应具有适宜刚度。随着高度的增加,高层建筑的侧向位移迅速增大。因此设计高层建筑时不经要求结构有足够的强度,而且要求结构有适宜的刚度,使结构有合理的自振频率等动力特性,并使水平力作用下的层位移控制在一定范围之内。

1.3结构应具有良好的延性。相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。建筑结构的耐震主要取决于结构的承载力和变形能力两个因素。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免高层建筑在大震下倒塌,必须在满足必要强度的前提下,通过优良的概念设计和合理的构造措施,来提高整个结构、特别是薄弱层(部位)的变形能力,来保证结构具有足够的延性。因此,在结构设计中应综合考虑这些因素,合理设计,使结构具有足够的强度、适宜的刚度、良好的延性。

2高层建筑混凝土质量控制

1、混凝土出厂前的技术处理。为了减少水泥的水化热，降低混凝土自身的温度，在满足设计和混凝土保证用泵输送的前提下，将625R 硅酸盐水泥控制在450kg/m3。

2、适当参加一定的添加剂，控制水灰比。根据设计要求，混凝土中掺和水泥用量4%的复合液，它具有防水、膨胀、缓凝而一体，溶液中的糖钙能提高混凝土的和易性，使用水减少20%左右，水灰比一般能够控制在0.55 以下，初凝可延长4 小时左右，对大混凝土施工的质量提供了有利的保证。

3、混凝土的施工配合比。根据设计强度和泵送混凝土对坍塌度的要求，经试验确定采用：625R 硅酸盐水泥，其水：水泥：砂：碎石：复合剂=0.25：1：1.82：2.5：0.04。

4、加强技术管理确保施工质量。加强原材料的检验试验工作，分工由监理单位安排人员跟班检查，并对每批原材料都做详细的记录。

5、采用确实可行的施工工艺。浇灌混凝土同采用三班人员交叉流水作业的形式，分层次地采用跑道式的施工路线，一层一层向前推进，每层保证振动器跟上施工步伐，在施工最后一层混凝土时除了采用平板振动器外，还采取长4 米的园条形振动器做一次压平处理，事后人工压浆收尾。

6、混凝土的保养。为了防止在大体积混凝土施工时由于产生的高温而烧坏混凝土，影响混凝土的施工质量，我们采用了循环水系统降温的办法，保证进入口水温在C25 度以下，出口水温在C58―C68 度以内，在水温超过C70 时我们采用加快循环水量的办法，并在混凝土上部采用麻袋湿水保养的办法，在施工过程中做到了一丝不苟。

3高层建筑结构设计应注意的方面

当结构设计人员参加建筑方案设计，或者根据建筑方案进行初步设计或施工图设计时，必须从结构平面布置、结构竖向布置和基础型式，直到构造处理等等进行全面的考虑。

3．1应重视结构的平面布置，正确选择结构体系高层建筑结构平面布置应力求简单、规则、对称，避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位；避免在凹角和端部设嚣楼电梯间；避免楼电梯间位置偏置，以免产生扭转的影响。竖向体型尽量避免外挑，内收也不宣过多，力求刚度均匀渐变，避免产生应力集中。高层建筑混凝土结构技术规程'在结构的规划性方面也规定了相应的条文，例如：平面规则性信息、竖向规则性信息等。而且，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师在遵循规范的这些限制条件上必须严格注意，发现问题应及时和建筑工程师沟通，以避免在后期设计中带来麻烦。3．2根据工程条件施工力量综合决定基础型式高层建筑所受的水平荷载和轴向载荷要比多层建筑多得多，对基础的设计要求也就更高经验表明，设计不良的基础不仅会影响建筑的使用。严重时还会影响结构的整体性和安全性。基础的埋深是基础设计中很关键的一点，为了保证高层建筑的整体稳定性，减小地震及地基沉降对结构的影响，在基础设计规范中要求高层建筑的基础必须有一定的埋置深度(天然地基药楼商的1／15，桩基础为楼高的1／20)基础埋深不仅与基础型式及建筑结构的总高度有关，还与结构的高宽比、裙房底座宽度、地下室等多方面因素有关。对于桩基础，桩的中心线宜与剪力墙中心线相重合，宜在剪力墙两端及剪力墙与剪力墙相交处设桩，不宜在开洞的剪力墙处布桩。剪力墙F桩基承台宜做成联合承台。不宜采用单独承台，联合承台可加强桩基承台的整体性、减少基础的不均匀沉降以及提高桩抗水平力的能力，联合承台可以按照反粱法计算内力，按照梁的构造配筋。对于电梯井或框架简体、筒中筒结构的简体部分，可采用厚板或环形承台，采用厚板承台时可按筏板配筋。只有从本质上理解高层建筑基础设计的涵义，才能设计出安全，合理且经济的基础。3．3要注意钢筋混凝上结构的构造措施无论选择哪种结构体系，钢筋的作用是十分重要的，而钢筋的构造措施。却成为结构安全的保证。除了重视计算以外，对构造措施方面必须注意。框架结构中的梁、柱箍筋加密区，纵筋的连接和锚固，这些对抗震设防作用极大。剪力墙结构中的墙肢配筋构造，剪力墙结构中的墙肢配筋构适，剪力墙端部构造配筋，边粱的配笳构造等，在结构设计都必须熟掌握。

4混凝土在高层建筑剪力墙设计中应用

1、混凝土抗震墙的延性和破坏形态与墙体的高宽比和超静定次数密切相关（1）为了提高抗震墙的变形能力,避免发生剪切破坏,对于一道截面较长的抗震墙,应该利用洞口设置弱连梁,使墙体分为小开口墙。多肢墙或单肢墙,并使每个墙段的高宽比不小。所谓弱连梁,是指在地震作用下各层连梁的总约束弯矩不大于该墙段总地震弯矩的20%；连梁不能太强以免水平地震作用下某个墙肢出现全截面受拉这是比较危险的。但是,考虑到耗能,连梁又不能太弱,连梁弱到成为一般小梁时,墙肢就变成单肢墙,而单肢墙的延性很差,仅为多肢墙的一半,且单肢墙仅具有一道抗震防线,超静定次数少,在地震作用下是很不利的目前,有许多设计人员将结构中门洞的。（2）在实际设计中,对连梁的刚度都要进行折减,这是因为剪力墙的刚度一般都很大,在水平力作用下,剪力墙中的连梁会因为很大的内力而超过截面允许值,可靠的办法是让这些连梁先屈服,要使连梁能形成塑性铰而不发生脆性破坏,连梁首先就必须满足强剪弱弯的要求,对连梁的刚度进行折减实际上就是降低其抗弯能力。

2、规范规定,剪力墙在端部应设置暗柱、端柱等边缘构件。这些边缘构件的作用相当于砖混结构的约束柱,当结构的刚度较小,地震作用下层间位移和顶点位移较大时,边缘构件所起的作用也就越大此时暗柱的截面和配筋就应加大。如果剪力墙的总截面面积与楼层面积之比值较大时,且房屋高度较小、楼座面积较大时,墙端部的暗柱面积和配筋量就不需按规范要求设置那么多1985 年智利大地震时,有300 多栋钢筋混凝土剪力墙结构的破坏较轻,但它们的墙端并无较好的约束。这就是最好的证明。

3、在钢筋混凝土全墙结构中,采用大开间剪力墙结构好,还是采用小开间剪力墙结构好,这一直是一个争论的焦点问题。大开间剪力墙结构的优点较多:a.墙体数量少,相应的混凝土用量少,墙体的约束构件少,结构自重轻b.相对小开间剪力墙结构,其抗推刚度小,自振周期长,水平地震作用小c.墙体的配筋率适当,结构的延性增加,地震时能充分发挥墙体约束构件的作用;d.使用空间大,建筑布置灵活。缺点是1)楼板跨度大,钢筋用量大2)要求设置高效轻质的隔墙,造价高

结语

高层建筑结构设计在系统中占据全面的工作，要建设扎实的理论知识、创新的思路和认真负责的工作态度。设计工作人员要从每一个基本的结构抓起，做到知其所以然，并配合其他的专业人士的工作经验和教训。

参考文献：

[1]段凤英.对现浇混凝土结构施工的质量控制之我见[J].改革与开放,20 09(05 )

[2]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例[M].北京:中国建筑工业出版社,20 04（09 ）

[3]方鄂华主编.高层建筑结构设计[M].北京:清华大学出版社,2 00 2 （05 ）

[4]陈雯.谈混凝土结构设计规范安全度[J].改革与开放,2 00 9 (05 )

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