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关于高层建筑结构混凝土设计的探讨

2014-10-21王伟涛

建筑工程技术与设计 2014年35期
关键词:高层建筑混凝土结构

王伟涛

摘要:随着科学技术的快速发展,我国建筑行业逐渐发展起来。然而建筑行业的快速发展使得城市的土地越来越稀缺,在这个背景下高层建筑应运而生。由于人们物质生活水平的不断提高,人们提高了对建筑物的要求,在建筑结构设计过程中,混凝土设计得到了人们的重视。文章主要分析了建筑结构混凝土设计的特点,还分析了建筑结构混凝土设计的运行阶段与建筑结构混凝土设计的验收阶段中应该注意的事项。

关键词:高层建筑;结构;混凝土;设计

随着现代商业化、工业化以及城市化的快速发展,建筑行业慢慢发展起来。由于建筑结构本身具有低造价、高强度、建造速度较快的优点,因此我国建筑会采用这种结构。然而在建筑结构设计过程中混凝土的设计是非常复杂的,并且也是非常重要的,所以要不断完善建筑结构中混凝土的设计,这样做既提高了房屋建筑的质量,又延长了房屋建筑的使用寿命。

一、建筑结构混凝土设计的特点

(一)侧向力是影响结构内力、变形以及建筑物土建造价的主要因素

高层建筑与低层建筑相同,它们都要承受自重、雪载等垂直荷载以及风、地震等水平力。在低层建筑结构中,水平荷载所产生的内力、位移都是非常小的,因此往往会被忽略不计;然而在高层建筑结构中,水平荷载所产生的内力以及位移比较大,因此水平荷载、地震力是制约高层建筑最主要的因素。

(二)建筑结构具备适宜的刚度

随着高度的不断增加,高层建筑的侧向位移在逐渐增大。所以在设计高层建筑的时候,既要求结构要具备较高的强度,又要求结构要具备适宜的刚度,促使建筑结构的自振频率较为合理,并且也可以将水平力作用之下的层位移控制在一定的范围之内。

(三)建筑结构具有良好的延展性

与低层建筑相比较,高层建筑在地震作用下的变形会更大。建筑结构的承载力、变形能力这两个因素影响着建筑结构的耐震性。为了能够促使建筑结构在进入塑性变形阶段之后仍然具备较强的变形能力,这就要在保证强度的前提下,借助合理的构造措施来促使建筑结构得以提高。所以在建筑结构设计过程中要将这些要素作为依据,合理的设计,保证建筑结构具有良好的延展性。

二、建筑结构混凝土设计的运行阶段

(一)地基基础设计

为了能够保证高层建筑的安全、稳定,地基起着关键性的作用。如果地基基础设计存在着问题,那么这就会严重影响到后期建筑物的使用。通常来讲,地基的沉降问题是高层建筑地基基础设计中应该注意的问题。本文主要分析了两种常见的地基设计方案:其一,设置沉降缝。为了避免不均匀沉降给建筑物带来的危害,对于那些较长的建筑物,在建筑平面的转折处应该设置沉降缝,沉降缝可以将建筑物划分成具有独立性的结构单元,这就促使各个结构单元相互不影响。其二,处理地基基础。由于高层建筑传给基础的荷载较大,这就会增加地基的承载力。如果基础底面压力的设计值与地基承载力的设计值相差不多,那么就可以采取提高上部结构刚度来增加地基的承载力;如果基础底面压力的设计值与地基承载力的设计值相差较多,那么就可以采取放大基础底面积、加固处理地基来减少上部負荷。

(二)上部结构设计

建筑行业不仅要做好高层建筑结构的基础设计,还要优化设计高层建筑的上部结构,特别是要设计好受力构件、竖向受力结构等主体结构,同时还要控制到设计的质量,不断优化设计方案,促使高层建筑的设计质量得以提高。1、布置剪力墙。在高层建筑中会涉及到剪力墙的布置问题,不管是纯剪力墙结构中的剪力墙还是筒中筒结构中的剪力墙都会涉及到如何布置这一问题,并且这也成为高层混凝土结构设计最需解决的一个问题。通常情况下要双向布置剪力墙,坚持对称、均匀的布置原则来保证剪力墙的刚度分布均匀。此外,如果剪力墙的轴压比超过了一定的限制,那么就要设置底部以及约束边缘构件,不断提高截面的塑性变形能力。2、设计框架短柱。在地震的作用下,框架短柱的刚度较大,此时就会吸收较大的地震力,特别是要注意楼层局部出现短柱的部位,较为容易产生剪切破坏而形成结构抗震薄弱部位。比如:在框架结构中的三跑与四跑楼梯的楼梯四角的框架柱,面对此类框架短柱要采取以下的措施:(1)采用复合箍筋沿着柱全高加密间距100毫米,与此同时要对称布置短柱的纵向的钢筋;(2)为了能够对短柱的抗震性能进行改善,这就要不断提高构建受剪承受力以及受压承载力,避免发生剪切破坏。3、设计框架梁。框架梁的梁端负弯距会受到了风荷载、地震力等水平荷载的影响,所以为了避免框架梁负筋过多,这就要合理设计框架梁。如果在设计框架梁的时候,没有考虑到活荷载不利布置的因素时,这就要增大框架梁的跨中正弯矩。此外,如果搭建在框架梁上的次梁负筋配置较大的时候,这会严重影响到框架梁,在这个时候要减少此处配筋,合理的调整框架梁。

三、建筑结构混凝土设计的验收阶段

建筑行业要做好建筑结构混凝土设计初步完成之后的验收工作,促使建筑结构混凝土设计的质量得以提高。在建筑结构混凝土设计这一验收阶段,要客观、有力的检查以及评价建筑结构混凝土设计的质量。同时还要仔细、认真检查验收施工过程中所涉及的各个地方。好的验收工作可以保证建筑结构混凝土设计质量。然而在验收工作中,实事求是是一个非常重要的精神。如果建筑结构混凝土设计中出现了一系列问题,这就会导致质量不合格,进而引发了建筑结构混凝土的施工事故。在建筑结构混凝土设计的验收阶段中要构建完整的、有效的验收体系,并且还要制定严格的验收标准,保证建筑结构混凝土的设计质量。

总结:

综上所述,本文主要分析了建筑结构混凝土设计的特点、建筑结构混凝土设计的运行阶段以及验收阶段中应该注意的事项。然而在实际建筑结构混凝土设计中,如果仅仅依靠这些理论知识是远远不够的,还需要将建筑结构混凝土设计的理论与实践充分结合起来,从实践中总结经验,然后再不断改进理论,通过这样反复进行才可以完善建筑结构混凝土设计技术。

参考文献:

[1] 伍云天,代崇民. 超高层钢筋混凝土建筑结构抗震性能化评价体系与方法[J].建筑结构.2012(S2)

[2] 艾武成.高层建筑结构设计存在的问题及预防措施分析[A].2014年8月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].2014

[3] 付维宏,张小锋.高层建筑中钢筋结构的设计[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2014(09)

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