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高层建筑混凝土结构设计探析

发布时间:2019-10-17  点击量:
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[摘要]高层建筑不断增多,建筑的难度也在增加,这对建筑结构的设计人员是非常大的挑战。高层建筑与多层建筑在建筑结构方面是有着明显区别的,比如结构的概念设计、稳定性以及构件截面的设计等,这些都是非常复杂的设计内容。因此在如今高层建筑成为主流的情况下,需要对混凝土的结构设计进行充分的分析,本文分析的是高层建筑的混凝土结构有哪些设计的要点以及注意事项,希望对高层建筑建设的发展是有所促进的。

[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的特点与要点

1.1高层建筑混凝土结构设计的特点

与多层不同,高层的建筑高度更大,层数更多,高层的抗震设计、构件承载力以及抗侧力构件设计,这些都是与多层不同。在高层的结构设计中,设计人员要具备非常丰富的经验,并且保持清晰的概念。对宏观以及微观的全面把控,让结构设计的思路更加合理[1]。结构侧向力:多层的水平地震以及风荷载作用更小一些,所以不是主要进行控制的荷载。而高层的结构设计中,侧向水平力就会因为高度增加有明显的增大。结构延性:高层高度的增加,需要极强的结构延性,对地震的作用进行抵抗以及消耗。这样高层的结构就会在地震情况下也有不错的变形能力[2]。可以为人员的逃生提供更多的机会。结构刚度:结构高度增大,层数增加,就会导致本身的质量增大,结构受到的水平作用力就会变大,侧向位移与受到的水平作用力是线性关系,因此高层的结构设计中,竖向构件要把保持合理的位置以及数量,让结构具备更加科学的抗侧力刚度,降低侧向位移并满足极限状态下的使用要求。

1.2高层建筑混凝土结构设计的要点

首先是高层的结构设计需要重视概念的设计。由于以往的培养方式,让结构工程师对总体的方案关注不够,考虑的仅仅是细节的问题,结构设计就是规范以及计算,进行强度以及变形计算,但是对概念设计是有所忽视的。结构设计中概念设计的地位还是非常关键的,对后续的结构设计以及造价控制都是有直接的影响。因此设计人员需要重视概念设计,从总体的角度展开结构设计,对结构设计进行宏观上的方向把控,并明确自己的设计目标,确定好理想的承载力、延性以及刚度的目标,从而进行方案的部署。对整体的指标进行计算,完成整个结构设计。其次是高层的结构设计要注重刚柔结合。结构设计并不仅仅是追求整体的刚度来提升对地震的抵抗作用,这样就会造成极大的资源浪费,对结构也会造成非常大的伤害。良好的结构设计需要考虑到结构的承载力以及刚度,对风荷载以及地震力进行抵抗,在多遇地震的情况下,结构是在弹性工作下,第一防线屈服以后,结构还是有不错的变形能力以及延性,对地震作用进行消耗,结合实际的需求,设置多道防线。

2高层建筑混凝土结构设计的注意事项

2.1高层建筑的基础设计

高层的结构层数比较多,荷载也比较大,在结构设计中要高度重视基础的设计。高层的基础选型,要结合地质条件,因地制宜选取合适的基础形式。高层剪力墙的上部荷载是比较大的,多数是选择桩基础以及筏板基础。基础的设计不仅要考虑到承载力的问题,地基沉降也是要进行验算的关键环节,要选择地质情况比较好的土层,来作为基础的持力层,选择一些刚度好的基础,减少对建筑沉降量,让工程要求得到基本的满足。因为高层受到一定的水平荷载,容易出现结构倾覆,因此基础的埋深要达到要求,不能过浅,这是很多设计人员非常容易忽视的问题,会造成非常严重的后果。

2.2选择合适的结构嵌固端

嵌固端位置的选择,对结构指标以及内里配筋会有直接的影响,因此结构设计以及计算中,要结合土体的实际约束以及上下层的刚度,对嵌固端的实际位置进行确定,让计算模型更加符合现实的情况。

2.3优化整体结构的方案布置

对整体结构的布置进行优化,对抗侧力构件的尺寸、平面位置进行合理的布置,并防止出现结构偏心以及扭转的现象,最大程度上让构件承载力以及抗震延性得到充分的发挥,不要出现一些构件的承载力接近极限的状态,一些构件则是没有将自身的承载力发挥出来的现象。剪力墙布置要注意采取周边、对称的原则,竖向连续,防止出现刚度以及承载力突变。

2.4把握好整体结构延性设计

需要将结构耗能的能力进行充分的发挥,防止出现结构瞬时以及脆性的破坏,在遇到地震以及极强风荷载的情况下,高层的高度原因,需要结构具备极强的抗侧强度以及延性,对水平荷载抵抗抵消。允许结构的一些构件出现塑性铰,可以对地震的能量进行不断的消耗。防止一些重要的构件被破坏,造成不良的后果。在结构设计中,要把握好一些关键构件的延性设计,比如传递水平力的构件以及抗侧力构件,要注意结构延性的整体设计,在地震下可以让结构保持安全,并减少造价。

2.5其他注意事项

结构传力的路径,需要尽可能简单和直接,要避免结构连续倒塌。同时结构的刚心和质心接近,避免结构在地震力以及风荷载的冲击下扭曲、结构竖向的抗侧力构件,要保持连续性,防止刚度出现突变,造成薄弱层。

3结论

总之,高层建筑已经是国内建筑业如今的主流,高层与多层建筑是截然不同的,在结构设计方面有着更加复杂的要求,诸多的方法以及技术是需要进行改进的,不断有新技术以及新材料出现并被应用到建筑领域,高层的结构设计也是会达到更高的层面上,设计人员一定要加强自身的专业能力。

参考文献

[1]冯亮秋.混凝土斜腹桁架转换体系在大跨度高层建筑结构设计中的应用[J].建筑科学,2018,34(11):146-149.

[2]徐鹏翔.铝合金模板深化设计在高层住宅工程中的应用——以世茂希尔顿住宅为例[J].建筑与文化,2018(11):184-185.

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