高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

1、<p>　　高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計分析</p><p>　　摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在當(dāng)前的建筑工程中，混凝土已經(jīng)成為了現(xiàn)代建筑的標(biāo)志，而隨著混凝土在現(xiàn)代建筑工程中的發(fā)展應(yīng)用，使得現(xiàn)代建筑的質(zhì)量和性能都得到了大幅度提升，從而為我國的城市建設(shè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。在現(xiàn)代的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，怎樣才能夠提高混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平和提高建筑的質(zhì)量和性能，就成為了當(dāng)前建設(shè)單位所亟待解決的問題。通過本文對完善高

2、層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的探討和分析，相信讀者對其也有了進(jìn)一步的認(rèn)識。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　中圖分類號： TU97文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p>　　隨著城市化進(jìn)程步伐的加快，混凝土作為建筑工程施工中主要的施工材料之一。在實際的建筑施工中，混凝土具有很高的結(jié)構(gòu)強度和剛度等優(yōu)勢，但是，混凝土也容易受環(huán)境因素的影響

3、，出現(xiàn)一些裂縫等問題。為了充分發(fā)揮混凝土在建筑工程中的優(yōu)勢，需要對混凝土的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，最大程度的減少因環(huán)境因素的影響出現(xiàn)裂縫等現(xiàn)象。 </p><p>　　一、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點。 </p><p>　　隨著人們對現(xiàn)代建筑要求的提高，在當(dāng)前的城市高層建筑建設(shè)過程中更是離不開對混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如何才能夠提高混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的水平和提高建筑的質(zhì)量和性能，就成

4、為了當(dāng)前建設(shè)單位所亟待解決的問題，而當(dāng)前高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的抓喲特點有： </p><p>　　1、側(cè)移成了控指標(biāo)。高層建筑與低層或者多層建筑不同，高層建筑的結(jié)構(gòu)側(cè)移已成了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個關(guān)鍵因素。隨建筑高度的增加，在水平荷載的作用下，結(jié)構(gòu)的側(cè)向形變會因此迅速增大，結(jié)構(gòu)的這種變形與建筑高度的4次方成正比例的關(guān)系。（△＝qH4/8EI） </p><p>　　2、結(jié)構(gòu)應(yīng)具有適宜剛度。隨著

5、高度的增加，高層建筑的側(cè)向位移迅速增大。因此設(shè)計高層建筑時，不僅要求結(jié)構(gòu)有足夠的強度，而且要求結(jié)構(gòu)有適宜的剛度，使結(jié)構(gòu)有合理的自振頻率等動力特性，并使水平力作用下的層位移控制在一定范圍之內(nèi)。 </p><p>　　二、高層建筑中混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則。 </p><p>　　現(xiàn)階段，設(shè)計人員在設(shè)計高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須遵循其設(shè)計原則，以保障混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。 </p&

6、gt;<p>　　1、適用性。主要是指混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計必須以高層建筑計劃使用年限為前提，保證高層建筑在計劃的使用年限中的穩(wěn)定性和安全性。 </p><p>　　2、安全性。主要是指混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計必須保障高層建筑在使用年限中的安全性，避免出現(xiàn)較大范圍的混凝土裂縫等。 </p><p>　　3、耐久性。主要是指高層建筑在是使用年限內(nèi)，必須保障混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，保障高層建筑工程的質(zhì)

7、量安全和正常使用。 </p><p>　　4、可靠性。主要是指高層建筑在使用年限內(nèi)，必須達(dá)到相關(guān)規(guī)定的穩(wěn)定性、安全性和耐久性，有利于延長高層建筑的使用年限。結(jié)構(gòu)底部等效靜風(fēng)荷載的最大傾覆力矩隨風(fēng)向角變化如圖 4-9 和圖 4-10 所示。從圖中可見，100 年一遇風(fēng)荷載作用下，繞 Y 軸等效基底傾覆力矩最大值為 1.61x109N&#8226; m，發(fā)生在 240°風(fēng)向角下；繞 X 軸等效基底傾

8、覆力矩最大值為 2.51x109N&#8226; m，發(fā)生在 195°風(fēng)向角下；同時等效基底傾覆力矩隨風(fēng)向角變化比較顯著。 </p><p>　　綜合以上分析，結(jié)構(gòu)的最大風(fēng)致動力響應(yīng)發(fā)生在 Y 向。本工程的平面形狀不規(guī)則，順風(fēng)向脈動風(fēng)荷載具有一定的動力放大作用，且橫風(fēng)向風(fēng)振效應(yīng)明顯，設(shè)計需要注意。 </p><p>　　三、高層建筑結(jié)構(gòu)中混凝土結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)選型中常見的問題。

9、</p><p>　　1、結(jié)構(gòu)規(guī)則性的問題。在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對于結(jié)構(gòu)規(guī)則性的內(nèi)容規(guī)范有很大的變化，在舊的結(jié)構(gòu)規(guī)則性規(guī)范中增加了很多新的規(guī)范條件，比如平面規(guī)則性信息、嵌固端上下層剛度比較的信息以及豎向規(guī)則性信息等，并且在新的規(guī)范中，采用強制性的規(guī)定，所以在高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該遵循設(shè)計的規(guī)范內(nèi)容，從而可以有效避免施工中要求設(shè)計的改變。 </p><p>　　2、嵌固端的設(shè)計問題。目前很

10、多的高層建筑物都有兩層或者兩層以上的人防地下室，所以嵌固端可能設(shè)置在人防的頂板位置處，也可能設(shè)置在地下室頂板的位置處，在設(shè)置嵌固端時，建筑師以及結(jié)構(gòu)設(shè)計師很容易忽略嵌固端的設(shè)置帶來的問題，如：嵌固端上下層的剛度、樓板的設(shè)計以及上下層抗震等級的統(tǒng)一性以及結(jié)構(gòu)整體計算時嵌固端的位置等一系列的問題，如果在設(shè)計中忽略任何一個問題都可能對高層建筑結(jié)構(gòu)造成安全隱患，所以這就要求建筑師以及設(shè)計師在鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計時，注意嵌固端設(shè)置的問題。 &l

11、t;/p><p>　　3、短肢剪力墻設(shè)計的問題。在鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的規(guī)范中，對短肢剪力墻在高層建筑中應(yīng)用有很多的限制，所以在高層建筑設(shè)計中，建筑師以及結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)該盡量減少或者避免采用短肢剪力墻，從而可以有效避免工程設(shè)計中增加不必要的麻煩。 </p><p>　　4、結(jié)構(gòu)超高問題。在鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對于高層建筑的總高度在抗震規(guī)范中具有嚴(yán)格的要求，特別是新規(guī)范中，除了將原來的限制

12、的高度設(shè)置為A級高度，還增加了B級建筑物的高度，所以在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該嚴(yán)格控制建筑物高度，從而可以減少重新設(shè)計以及不符合要求等問題，減少對高層結(jié)構(gòu)設(shè)計以及工程工期的影響。 </p><p>　　四、高層建筑中混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計策略。 </p><p>　　1、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。結(jié)構(gòu)延性與剛度的最佳選擇便是剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，在承載力不變的前提下結(jié)構(gòu)延性對結(jié)構(gòu)影響最大的是變形能力，結(jié)

13、構(gòu)剛度對結(jié)構(gòu)影響最大的是側(cè)向位移和自振周期。因此，可以利用結(jié)構(gòu)的整體側(cè)向位移量，來對結(jié)構(gòu)延性和結(jié)構(gòu)剛度進(jìn)行調(diào)整。結(jié)構(gòu)延性和結(jié)構(gòu)剛度要依據(jù)規(guī)范按照層間位移量與頂點位移總側(cè)移的限值來進(jìn)行設(shè)計。 </p><p>　　2、高層建筑鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，首先需要對結(jié)構(gòu)整體的內(nèi)力進(jìn)行分析，然后根據(jù)梁柱各構(gòu)件的控制內(nèi)力來對截面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，再對滿足荷載效應(yīng)水平要求的各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的配筋量進(jìn)行計算分析，最終確定設(shè)計結(jié)果

14、。設(shè)計過程中可能會使原結(jié)構(gòu)的荷載特征與幾何特征發(fā)生變化，在現(xiàn)荷載的作用下，結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布特征會有所改變，而各控制截面的控制內(nèi)力也會隨之發(fā)生變化，優(yōu)化設(shè)計需要依據(jù)這種變化進(jìn)行下一步的設(shè)計，因此可以說鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個循序漸進(jìn)的過程。 </p><p>　　3、減輕自重在高層建筑中比在多層建筑中更為重要。減輕自重在高層建筑中比在低層或者多層建筑中更有意義。從樁基承載力或者地基承載力來考慮，如果在相同的地基或者樁基

15、的情況下，減輕建筑的自重就意味著在不增加基礎(chǔ)造價以及相關(guān)處理措施的情況下，可以多建幾層，這對于軟弱的土層有著突出的經(jīng)濟效益。地震效應(yīng)與建筑的重量成正比例關(guān)系，減輕建筑的自重可以有效地提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力。高層建筑的重量過大，在地震發(fā)生時作用于建筑結(jié)構(gòu)上的地震剪力大，而且高層建筑的重心較高，地震作用傾覆力矩較大，這樣會對豎向的構(gòu)件產(chǎn)生很大的附加軸力，最終導(dǎo)致附加彎矩變得更大。 </p><p>　　總而言之，高層

16、建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項涉及面極廣且非常復(fù)雜的工作，因此，設(shè)計人員必須要具備良好的專業(yè)素質(zhì)，并且在具體的設(shè)計過程中還應(yīng)該結(jié)合建筑的整體情況，從而才能夠完善高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，才能夠提高高層建筑的質(zhì)量和性能。 </p><p>　　結(jié)語：綜合上述，在城市中各種各樣的高樓大廈不斷涌現(xiàn)，鋼筋混凝土高層建筑隨處可見。 鋼筋混凝土具有整體性好、剛度大、位移小等優(yōu)點，高層建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以說是現(xiàn)代建筑設(shè)計的重

17、點和難點。 因此，在對鋼筋混凝土高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時， 其中有許多的重點和細(xì)節(jié)需要加以注意， 就必須在設(shè)計中充分發(fā)揮建筑力學(xué)材料的特性，加強設(shè)計過程的優(yōu)化，根據(jù)實踐經(jīng)驗設(shè)計出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的建筑作品，減少今后給人們?nèi)粘Ｉ顜淼挠绊?，從而在保證人們對建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的信任度的同時，滿足建筑的舒適度。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1

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