高层建筑钢筋混凝土结构分析与设计要点

2017-09-10宋孝国

环球市场 2017年13期

关键词：剪力墙抗震结构设计

宋孝国

广州新现代建筑设计顾问有限公司

高层建筑钢筋混凝土结构分析与设计要点

宋孝国

广州新现代建筑设计顾问有限公司

本文从建筑结构设计的基本特征出发，对高层建筑钢筋混凝土结构进行了简单分析，重点探讨了高层建筑中钢筋混凝土的结构设计要点，以供参考。

高层建筑；钢筋混凝结构；设计要点

前言

随着我国人口的不断增长，高层建筑数量也在不断增加，这使人们对居住的环境要求提高，不但要求居住环境舒适，还要求居住环境具有较强的抗震性能、较长的使用寿命和较强的稳定等，使高层建筑钢筋混凝土结构设计要求越来越高。

1 建筑结构设计的基本特征

结构设计要结合整体建筑形式来考虑，并不是单一的工作任务，建筑结构投入到使用中会受到风力的影响，结构越高影响作用也越明显，设计时要准确的计算出结构抗风能力，分析水平与竖直方向的受力情况。如果是高层建筑工程，设计时还要考虑施工材料问题，尽量减小对基层的压力，将结构自重控制在安全范围内。结构还要有一个良好的廷性。相对一些较低的楼房来说，高层建筑的结构会更加柔和一点，在实际地震作用下其变形就会更大一点。其实影响建筑结构的耐震性的主要因素是结构的变形能力和承载力，所以为了让结构进入塑性的变形阶段之后还能有着较强的实际变形能力，预防高层建筑在一些大地震中倒塌，必须注意结构的变形能力和承载力。

2 高层建筑钢筋混凝土结构分析

2.1 结构高度的控制分析

高层建筑中常出现超高的钢筋混凝土结构，在一定程度上降低了高层建筑的抗震性能，并且不同的高层建筑且相应的钢筋混凝土结构设计措施也不一样，所以要对钢筋混凝土结构的高度进行控，如果在建造过程中的高层建筑出现在钢筋混凝土结构超高现象，则需要重新选用钢筋混凝土结构体系。

2.2 结构体系的选择分析

现代高层建筑与传统建筑相比，其外形建设要求没有传统建筑严格，但对于钢筋混凝土的内外部结构要求则比传统建筑要求高，以保证高层建筑的强度及稳定性，而钢筋混凝土结构体系的优质性决定高层建筑强度和稳定性。所以必须对钢筋混凝土内外部结构进行优化，以保证高层建筑项目工程的施工质量。

3 高层建筑中钢筋混凝土的结构设计要点

3.1 抗震功能的加强设计

高层建筑在居住使用过程中，其抗震功能非常重要，可以对于诸如地震类的自然灾害有一定的抵抗能力，而高层建筑的抗震功能主要是依靠钢筋混凝土结构来实现的，因此在进行高层建筑钢筋混凝土结构设计时要将抗震性能设计作为其主要的影响因素和关健环节。而高层建筑在建设过程中若是其层数和结构刚度的突变系数较大，则应该多取其振型数，比如高层建筑房屋结构中所包含的多塔结构，顶部小塔楼以及转换层等，在取其振型数时应选大于12 的数，但是其大小仍然不能超过房屋总层数的三倍，而且对于具有弹性的楼板建筑在分析刚性要求时，其振型数的选取还要更大些。

3.2 耐久性设计

高层建筑钢筋混凝土结构在设计时还要加强其耐久性，通常在高层建筑钢筋混凝土结构的设计方案中，由于没有考虑到建筑周围的环境影响因素，影响到了建筑本身钢筋混凝土结构性能的可靠性，因此在进行高层建筑钢筋混凝土结构的设计时，要在钢筋混凝土材料的造价与材料性能上进行集中控制，只有这些条件符合标准要求，才能保证设计出来的钢筋混凝土结构其耐久性达到规定要求。再加上现在人们的生活水平逐渐提高，对高层建筑的居住要求也提高了起来，因此钢筋混凝土结构的耐久性设计极其重要，这直接关系到居住人们的使用条件。

3.3 加强新概念设计

高层建筑钢筋混凝土的结构设计还要加强新概念设计，也就是说要设计一些样式新颖的建筑出来，同时还要保持其抗震性能和抗风性能等基础抵抗性能，而且加强高层建筑的新概念设计，可以在满足高层建筑钢筋混凝土的弹性要求上尽量设计出其延展性，这不仅能保证高层建筑更符合居住人们的实际需求，同时也是未来高层建筑钢筋混凝土结构设计的发展趋势。

3.4 地下结构设计

高层建筑除了地上部分之外，地下部分的钢筋混凝土结构设计也非常重要，而在进行地下结构设计时同样需要注意其抗震性能，其对于高层建筑的稳定性非常重要，因此在进行地下结构抗震设计时，要根据地下结构的实际情况进行具体的抗震性能分析，再根据分析结果设计出符合高层建筑地下部分抗震性能要求的地下钢筋混凝土结构，同时还要注意的是嵌固端位置不同所造成的影响。对于高层建筑的地下部分，其埋置深度都有一个标准要求，在具体的设计图纸上，高层建筑从地上部分到地下部分之间是用变形缝进行分开，这就使得高层建筑的地下部分埋深出现问题，或者其地下部分直接没有进行埋深，在这种情况下一旦发生地震等自然灾害时，建筑物本身就会发生滑移，倾斜等现象。另外对于高宽较大的高层建筑，其地下部分要尽可能进行深埋，通常情况下都是采用钢筋混凝土桩体作为其地下部分的结构支撑，其锚固长度也要尽量往大且长的方向进行设计，这样不仅有利于增加桩体的抗拔性能，还可以有效防止高层建筑发生倾覆事故。

3.5 剪力墙设计

剪力墙的设计也是高层建筑钢筋混凝土结构设计中的重要一环，首先在剪力墙的端部位置应设置相应的边缘构件，比如端柱等，其主要起到约束柱的作用，当高层建筑的层间位移和顶点位移较大时，可加大柱体的截面积，这时约束柱就可发挥其真正的作用，而当剪力墙的截面和楼层的面积比值较大，但房屋高度较小的情况下，这时约束柱所起到的作用就几乎可以忽略不计。

另外对于剪力墙的抗变形性能的设计，可通过在剪力墙的截面设置连梁，但是针对多肢墙必单肢墙时，其连梁的设置不能太强，否则在地震作用下墙肢会出现拉伸，容易出现安全事故，而连梁一旦设置太弱，则墙肢就会变成单肢墙，其岩性相对就会减弱，其抗震防线就会相应地减少，房屋的可靠性就会降低，因此在具体进行其抗变形性能设计时，其连染的刚度应进行一定程度的折减，避免其超过截面的允许值。