高层建筑混凝土结构优化设计分析研究周程飞--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

高层建筑混凝土结构优化设计分析研究周程飞

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：周程飞

[导读] 摘要：现代社会随着经济的发展，高层建筑的数量正逐年增多，它们不但满足了人们对建筑的需求，同时还有效解决了土地资源匮乏的问题。

        身份证号码：43282819801012xxxx；深圳市合创建设工程顾问有限公司 518026
        摘要：现代社会随着经济的发展，高层建筑的数量正逐年增多，它们不但满足了人们对建筑的需求，同时还有效解决了土地资源匮乏的问题。现代高层建筑多采用混凝土结构，但高层建筑混凝土结构设计却是一项难题。为了保证设计的科学性与合理性，首先需要对高层建筑混凝土结构的特点进行深入分析，明确在设计中需要注意的事项，预防在设计中容易出现的问题，从而提升高层建筑混凝土结构设计的整体质量。文章主要针对高层建筑混凝土结构设计进行了分析，希望能带给建筑设计者们一些启发和思路。
        关键词：高层建筑；混凝土；结构设计
        1、高层建筑混凝土结构设计原则
        1.1 安全性
        在安全性这方面主要是要保证建筑在使用过程中的安全，相应的技术和施工人员要对建筑物的承载力、刚度等各个方面进行详细的考虑，最重要的是要保证建筑物能够应对突发状况，在出现突发事件时能够保持稳定，不会出现坍塌等较为重大的安全事故。
        1.2 可靠性
        可靠性指的是建筑物在一定的时间所能保证的承载力、强度等性能，确保建筑物在其使用年限内不出现性能大幅度下降的问题。每个建筑都会有其规定的使用年限，当其使用到达其规定的时间后应该停止使用，原因是此时的建筑可靠性已经严重下降，不适宜居住。
        1.3 适用性
        建筑物要确保居民能够正常进行生活，这就是建筑物的适用性，技术与施工人员要确保建筑物在使用之时不会出现裂缝变形等问题，确保居民的正常安全生活。
        1.4 耐久性
        主要是指高层建筑在是使用年限内，必须保障混凝土结构的耐久性，保障高层建筑工程的质量安全和正常使用。
        2、高层建筑混凝土结构设计要求
        2.1 延展性
        高层建筑混凝土结构的延展性主要作用是在遇到一些地质灾害时，能够有效的避免高层建筑出现较大幅的变形或是坍塌等问题。
        2.2 侧向力
        随着层数的不断增加，其高层建筑的水平作用力会不断的增加，其侧向力会发生变化。在高层建筑的结构设计中，需要重视其结构内力、变形等问题，将地震作用、外部环境等因素的影响予以考虑。
        2.3 刚度要求
        由于高层建筑容易受到水平作用力的影响，比较容易出现侧向位移的变化。在混凝土结构的设计中，在保证混凝土结构强度的同时，还需要保障混凝土的刚度、自振频率，最大程度的将水平位移的变化控制在允许范围内。
        3、高层建筑混凝土结构设计要点
        3.1 高层建筑结构选型优化
        （1）设置规则的建筑结构。一新建筑规范以及旧建筑规范对比，针对高层建筑结构规则要求对其进行重大的调整，新建筑规范限制条件在不断地完善，其主要包括建筑嵌固端上下层刚度以及平面规则性等因素。在这种状况之下，建造师要根据规范要求对其进行高层建筑设计分析，避免在后续出现施工问题。
        （2）合理控制建筑高度。现阶段国家对于建筑结构的总高度进行了严格的限定，在高层建筑结构设计中在原有A级限制高度之外也新规范增加了B级高度要求。如果建筑高度达到了B级以及以上，在设计方案以及处理手段上来说均会出现不同程度的改变，因此在设计过程中要对其系统分析。
        （3）嵌固端位置选择。观我国目前大部分的高层建筑来看，其普遍都附带人防和地下室结构，并且通常会在人防和地下室顶板上设置嵌固端，而嵌固端位置的选择对高层建筑的整体结构具有较大的影响。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

但在现实中，嵌固端位置的选择问题经常会被建筑设计者们忽略，例如没有严格遵循嵌固端上下层的刚度范围、没有关注嵌固端与结构缝的协调性、没有把握好嵌固端楼板设计要点以及没有保持嵌固端上下层抗震等级的一致性等，这些均会对高层建筑结构的安全性与稳定性造成十分不良的影响。
        （4）短肢剪力墙的应用。建筑结构中的短肢剪力指的是墙肢截面高厚比在5 ～ 8 内的墙体，在我国的高层建筑结构设计中，对短肢剪力墙的应用有着较为严格的限制，所以建筑设计者们应当尽量减少对短肢剪力墙的应用。
        3.2 高层建筑混凝土结构平面布置
        在布置高层建筑结构平面图的时候要降低扭转产生的影响，同时要综合在地震等自然灾害的影响之下出现的偶然偏心因素，通过科学的方式进行楼层竖向构建层间位移、水平位移的评估分析，在评估过程中要分析建筑结构的层次。在高层建筑为A级的时候，位移量要控制在楼层平均数值的1.2倍范围之内，其最大不得超过1.5倍，在高层建筑属于B级高度以及混合性结构的时候，位移量最大则要避免高于楼层平均值的1.2倍。
        进行高层建筑结构平面设计过程中，要综合建筑结构的抗震性，保障高层建筑结构布置、平面形状等符合规范要求，根据实际状况进行结构调整。避免出现不规则结构。
        在一般状况之下高层建筑无须设置防震缝，如果建筑平面的形状结构较为复杂，或者无法调整建筑结构布置以及平面形状，就要根据实际状况合理地进行防震缝的设计分析，通过防震缝隙进行单元结构的划分处理。
        3.3 高层建筑混凝土结构竖向布置
        高层建筑混凝土结构在设计过程中，竖向结构会直接影响建筑结构的整体质量。高层建筑进行竖向设计分析过程中，要保障建筑结构整体的均匀性与规则性，如果没有特殊性的要求，则要避免出现内收与外挑的设计。要综合建筑重心以及结构稳定等因素，根据上小下大的基础原则合理地进行建筑竖向结构的合理布置，建筑结构在设计过程中要保障其侧向变化的均匀性、缓慢性。
        如果建筑结构的竖向结构出现较为严重的不规则结构，则要对其系统分析，避免其对建筑结构稳定性产生不良影响。
        如果建筑结构的竖向结构为内收结构，在设计过程中为了满足高层建筑的抗震性需求，就要保障楼层的侧向刚不不低于临近上下楼层的侧向刚度的70%，或者不低于邻近3层侧向刚度平均值的80%，如果高层建筑结构位于楼层上部的时候，楼层缩进位置与室外地面高度、建筑整体高度比值高于0.2，保障楼层上部缩进之后长度的楼层下部长度要高于75%以上。
        4、高层建筑混凝土结构的计算与分析
        高层建筑混凝土结构的合理计算与分析是一项关键问题。在进行高层建筑混凝土结构的计算时，必须要合理控制剪重比、刚度比、位移比、周期比以及层间受剪承载力比等问题。具体来说，剪重比的控制是为了保障建筑结构的安全性，若剪重比过小则会导致建筑结构
        底部的剪力过小，从而影响到建筑安全，所以必须对高层建筑各楼层的最小地震剪力进行合理控制；刚度比的控制是为了避免出现刚度突变的现象；位移比的控制是为了避免出现扭转的现象，在实际设计中应设计规则和对称的平面，确保刚心与质心重合；周期比的控制是为了控制结构扭转效应，即反映建筑抗扭刚度与抗侧刚度的关系；层间受剪承载力比的控制则是为了有效控制高层建筑竖向结构的不规则性。近年来，多塔楼、大底盘的高层建筑正逐渐成为主流，在这类高层建筑混凝土结构的计算与分析中，既可将其看作一个整体，基于整体而进行分项计算，也可将其人为划分为多个部分，然后再对每个部分分别进行计算。不过，由于在实际计算中，第二种方法容易在基础与下部裙房的计算中出现较大误差，所以一般可先计算整体，再分别计算各塔结构的周期比。另外在现代高层建筑中往往还具有一些主体承重骨架体系外的非结构构件，如屋顶的装饰类构件等，在这些非结构构件的设计中也应当要按照相关计算规则来进行严格的计算。
        5、结束语
        总之，在高层建筑混凝土结构设计过程中，想要切实提升设计水平，就需要对整体项目涉及的要点进行研究，从而采取有效的方式将混凝土结构设计水平提高。
        参考文献：
        [1] 王连波.高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计分析 [J].住宅与房地产，2019（18）：228.
        [2] 周弦.高层建筑混凝土结构稳定设计分析[J].低碳世界，2019，9（3）：200-201.
        [3] 苏永平.高层建筑中混凝土结构的优化设计研究[J].山西建筑，2013（09）
        [4] 朱博山.高层建筑钢筋混凝土结构设计问题分析 [J].住宅与房地产，2018（34）：64-65.