[摘要]高層建筑不斷增多,建筑的難度也在增加,這對建筑結構的設計人員是非常大的挑戰(zhàn)。高層建筑與多層建筑在建筑結構方面是有著明顯區(qū)別的,比如結構的概念設計、穩(wěn)定性以及構件截面的設計等,這些都是非常復雜的設計內容。因此在如今高層建筑成為主流的情況下,需要對混凝土的結構設計進行充分的分析,本文分析的是高層建筑的混凝土結構有哪些設計的要點以及注意事項,希望對高層建筑建設的發(fā)展是有所促進的。
[關鍵詞]高層建筑;混凝土;結構設計
1高層建筑混凝土結構設計的特點與要點
1.1高層建筑混凝土結構設計的特點
與多層不同,高層的建筑高度更大,層數(shù)更多,高層的抗震設計、構件承載力以及抗側力構件設計,這些都是與多層不同。在高層的結構設計中,設計人員要具備非常豐富的經驗,并且保持清晰的概念。對宏觀以及微觀的全面把控,讓結構設計的思路更加合理[1]。結構側向力:多層的水平地震以及風荷載作用更小一些,所以不是主要進行控制的荷載。而高層的結構設計中,側向水平力就會因為高度增加有明顯的增大。結構延性:高層高度的增加,需要極強的結構延性,對地震的作用進行抵抗以及消耗。這樣高層的結構就會在地震情況下也有不錯的變形能力[2]?梢詾槿藛T的逃生提供更多的機會。結構剛度:結構高度增大,層數(shù)增加,就會導致本身的質量增大,結構受到的水平作用力就會變大,側向位移與受到的水平作用力是線性關系,因此高層的結構設計中,豎向構件要把保持合理的位置以及數(shù)量,讓結構具備更加科學的抗側力剛度,降低側向位移并滿足極限狀態(tài)下的使用要求。
1.2高層建筑混凝土結構設計的要點
首先是高層的結構設計需要重視概念的設計。由于以往的培養(yǎng)方式,讓結構工程師對總體的方案關注不夠,考慮的僅僅是細節(jié)的問題,結構設計就是規(guī)范以及計算,進行強度以及變形計算,但是對概念設計是有所忽視的。結構設計中概念設計的地位還是非常關鍵的,對后續(xù)的結構設計以及造價控制都是有直接的影響。因此設計人員需要重視概念設計,從總體的角度展開結構設計,對結構設計進行宏觀上的方向把控,并明確自己的設計目標,確定好理想的承載力、延性以及剛度的目標,從而進行方案的部署。對整體的指標進行計算,完成整個結構設計。其次是高層的結構設計要注重剛柔結合。結構設計并不僅僅是追求整體的剛度來提升對地震的抵抗作用,這樣就會造成極大的資源浪費,對結構也會造成非常大的傷害。良好的結構設計需要考慮到結構的承載力以及剛度,對風荷載以及地震力進行抵抗,在多遇地震的情況下,結構是在彈性工作下,第一防線屈服以后,結構還是有不錯的變形能力以及延性,對地震作用進行消耗,結合實際的需求,設置多道防線。
2高層建筑混凝土結構設計的注意事項
2.1高層建筑的基礎設計
高層的結構層數(shù)比較多,荷載也比較大,在結構設計中要高度重視基礎的設計。高層的基礎選型,要結合地質條件,因地制宜選取合適的基礎形式。高層剪力墻的上部荷載是比較大的,多數(shù)是選擇樁基礎以及筏板基礎;A的設計不僅要考慮到承載力的問題,地基沉降也是要進行驗算的關鍵環(huán)節(jié),要選擇地質情況比較好的土層,來作為基礎的持力層,選擇一些剛度好的基礎,減少對建筑沉降量,讓工程要求得到基本的滿足。因為高層受到一定的水平荷載,容易出現(xiàn)結構傾覆,因此基礎的埋深要達到要求,不能過淺,這是很多設計人員非常容易忽視的問題,會造成非常嚴重的后果。
2.2選擇合適的結構嵌固端
嵌固端位置的選擇,對結構指標以及內里配筋會有直接的影響,因此結構設計以及計算中,要結合土體的實際約束以及上下層的剛度,對嵌固端的實際位置進行確定,讓計算模型更加符合現(xiàn)實的情況。
2.3優(yōu)化整體結構的方案布置
對整體結構的布置進行優(yōu)化,對抗側力構件的尺寸、平面位置進行合理的布置,并防止出現(xiàn)結構偏心以及扭轉的現(xiàn)象,最大程度上讓構件承載力以及抗震延性得到充分的發(fā)揮,不要出現(xiàn)一些構件的承載力接近極限的狀態(tài),一些構件則是沒有將自身的承載力發(fā)揮出來的現(xiàn)象。剪力墻布置要注意采取周邊、對稱的原則,豎向連續(xù),防止出現(xiàn)剛度以及承載力突變。
2.4把握好整體結構延性設計
需要將結構耗能的能力進行充分的發(fā)揮,防止出現(xiàn)結構瞬時以及脆性的破壞,在遇到地震以及極強風荷載的情況下,高層的高度原因,需要結構具備極強的抗側強度以及延性,對水平荷載抵抗抵消。允許結構的一些構件出現(xiàn)塑性鉸,可以對地震的能量進行不斷的消耗。防止一些重要的構件被破壞,造成不良的后果。在結構設計中,要把握好一些關鍵構件的延性設計,比如傳遞水平力的構件以及抗側力構件,要注意結構延性的整體設計,在地震下可以讓結構保持安全,并減少造價。
2.5其他注意事項
結構傳力的路徑,需要盡可能簡單和直接,要避免結構連續(xù)倒塌。同時結構的剛心和質心接近,避免結構在地震力以及風荷載的沖擊下扭曲、結構豎向的抗側力構件,要保持連續(xù)性,防止剛度出現(xiàn)突變,造成薄弱層。
3結論
總之,高層建筑已經是國內建筑業(yè)如今的主流,高層與多層建筑是截然不同的,在結構設計方面有著更加復雜的要求,諸多的方法以及技術是需要進行改進的,不斷有新技術以及新材料出現(xiàn)并被應用到建筑領域,高層的結構設計也是會達到更高的層面上,設計人員一定要加強自身的專業(yè)能力。
參考文獻
[1]馮亮秋.混凝土斜腹桁架轉換體系在大跨度高層建筑結構設計中的應用[J].建筑科學,2018,34(11):146-149.
[2]徐鵬翔.鋁合金模板深化設計在高層住宅工程中的應用——以世茂希爾頓住宅為例[J].建筑與文化,2018(11):184-185.