本站原创【摘 要】文章结合笔者的实际工作经验,简要地阐述了高层混凝土结构设计要求,从中针对高层建筑混凝土结构设计要点进行分析与研究,并结合工程实例加以论述,旨在为了达到促进钢筋混凝土结构安全,实现钢筋混凝土结构功能的目标.
【关 键 词】高层建筑；钢筋混凝土；结构布置；抗震设计
引言
钢筋混凝土结构是建筑设计中常见的力学和功能结构,由于钢筋混凝土结构具有良好的刚度、抗剪性、整体性和经济性,在各种类型的高层建筑设计和施工中得到了广泛的应用.然而,近年来在应用的过程中也发生过钢筋混凝土结构不稳定、倒塌等恶性事故,这必须引起建筑设计和施工技术人员的重视.本文从设计角度入手,主要就高层建筑钢筋混凝土结构设计要点进行了论述.
1高层混凝土结构设计要求
高层建筑与低层建筑有所不同,它的结构设计比低层结构设计更加复杂,建筑特征也更加明显.高层建筑混凝土结构在设计时需要遵循以下几点要求：安全性、适用性、耐久性和可靠性.
（1）安全性.安全性包括两个方面,一是建筑设计施工时的安全；二是建筑物使用期间的安全.在设计阶段着重考虑的是建筑物使用期间的安全.实际设计时,设计人员应当对建筑结构作用承受力、整体稳定性等因素进行考虑,要保证偶然性、突发性事件发生后,建筑结构还能保持必需的稳定,不会在事件中及事件后发生倒塌.
（2）适用性.适用性是指在建筑物的功能必须要满足居住者的适用要求,结构本身要具备良好的工作性能,在使用过程中不要发生变形、裂缝等问题；不可避免的是,随着使用时间的增加,建筑结构难免会出现一些裂缝、变形问题,但只要保证建筑裂缝、变形程度不会超出固定值,建筑整体结构就不会受到大影响.
（3）耐久性.耐久性是指建筑物本身要耐用,使用时间能尽量延长.
（4）可靠性.建筑结构可靠度是指建筑在规定的使用时间内能充分发挥出预定功能的一种能力.这些预定功能包括结构承载力、结构刚度、强度,整体稳定性、耐久耐用性等等.值得提及的是,一般情况下,当建筑结构达到了它的预定使用年限之后,建筑就应该报废,不再使用.这是因为达到预定时间之后,建筑各方面性能都会下降,若继续使用,很容易引起安全事故.
2高层建筑混凝土结构设计要点
2.1结构的平面布置
高层建筑结构设计所遵循的基本原则是形状规则、简单,结构刚度、强度尽量满足使用要求,受力均匀.高层建筑混凝土结构平面布置、设计上需要注意以下几个问题：
（1）要尽量减少扭转对结构平面的影响.平面布置时,要充分考虑到地震作用,注意地震作用下的偏心因素.其中最重要的是评估楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移.具体规定是,高度的高层建筑,其位移值不应大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度的高层建筑、混合结构高层建筑以及复杂高层建筑不应大于该楼层平均值的1.2倍.
（2）抗震设计时的高层结构平面布置.高层建筑宜调整平面形状和结构布置,避免结构不规则,不设防震缝.然而当建筑物平面形状复杂,我们又无法通过简单的办法将其平面形状和结构布置调整,从而形成较规则的结构时,这时我们就应该设置防震缝,以便将其划分为几个较简单的结构单元.
2.2抗震等级的设计
高层结构的抗震等级的设计要结合当地的地震发生状况,按照百年一遇、两百年一遇的标准来设计,在可能的情况下,还要提高抗震等级.当本区域的抗震防烈度为6到8度时,抗震等级还要在这个基础上再提高一度.在进行高层建筑的抗震设计时,其钢筋混凝土结构构件所采用的搞震等级,主要考虑到设防烈度、结构类型和房屋高度,因这三个因素不多而采用不同的抗震等级.
一般来说,高层建筑都是有地下室的,当高层建筑把地下室顶层作为其嵌固端时,这时地下室的抗震强度就应该与整体结构完全相同,否则仍然会对整体建筑有着较大的影响.如果不是这样,那么地下室的搞震等级可以稍微降低一下需求,根据每个地区的具体情况采用或四级.总而言之,高层建筑钢混结构设计要从竖向和平面的结构设计、抗震等级多方面的角度来分析,严格执行国家的相关规定.
3实例分析
3.1工程概况
某高层办公楼,地下两层为停车库及设备房,局部为人防地下室,地上建筑由A、B、商业裙楼组成.A、B塔楼为18层,两栋塔楼顶部两层相连,A、B塔楼与两层裙房间通过钢结构连廊相连,连廊与塔楼间设置伸缩缝.
3.2结构设计
3.2.1基础及地下室设计
本工程采用桩基础,桩型采用抗拔性能较好的钻孔灌注桩,桩径根据上部荷载情况选用￠700和￠800两种,主楼部分采用￠800的桩,其它部分为￠700的桩基持力层为8～2层圆砾层,桩进入持力层2.5～6.4m,有效桩长为48.1～56m,单桩竖向承载力特征值结合设计试桩结果和地质报告情况分别确定为3500KN和4100kN.
两层地下室平面呈“厂”字形,局部为两层人防地下室,人防等级为6级.地下室东西向最长150m,南北向最长120m,中间不设伸缩缝,超过规范建议的结构伸缩缝最大间距,设计采用纵横向设置多道后浇带等措施减小温度变化和混凝土收缩对结构的影响.
3.2.2结构选型及布置
由于建筑平面较狭长复杂,因此连体结构两边的塔楼采用基本一致的体形、平面和刚度,可以一定程度上减小复杂的耦联振动.最初的建筑方案在两塔楼间的平面呈喇叭形,柱距北面小为16.8m,南面大为29.4m.连接体结构拟采用最下一层的钢骨混凝土梁作为转换结构来支承整个连接体,这样试算下来钢骨混凝土梁的最大断面达到900×3000,给施工带来很大的难度.经过安全性、经济性和可行性的综合分析比较,最后决定在两排柱轴各增加两个柱子,使连接体的柱距相同,均为16.8m.连接体结构与主体结构采用刚性连接,连体部分连接主梁为每层设500×1800混凝土梁,保证连接部分的刚度,将主体结构连接为整体协调受力、变形.由于主梁较高,连接体每层层高为主塔楼两层的高度,以满足建筑空间的需要.
3.3抗震加强措施
3.3.1加强转换结构的抗震措施
考虑到该工程为复杂高层建筑结构,转换层为薄弱层,故在抗震构造方面有针对性地采取了如下措施：
（1）框支柱、框支梁、剪力墙底部加强部位的抗震等级提高一级采用；
（2）薄弱层（第三结构层）的地震剪力乘1.15的增大系数；并适当对框支柱的剪力进行调整；
（3）框支柱、框支梁的设计满足《高规》中关于框支柱、框支粱在抗震设计时的相关规定；
（4）框支梁所在层的楼板厚度加大为180,双层双向加强配筋构造.
4结束语
综上所述,在建筑结构的设计中,需要工程技术人员正确理解规范,采用合理设计方法,如果在设计过程中出现遗漏或错误,将会使整个设计过程变得更加复杂或存在不安全因素.因此,作为建筑结构人员,需要充分了解高层建筑结构设计要求,掌握结构设计要点并控制好结构设计每个环节,以确保结构设计的稳定性和安全性.
【参考文献】
[1]曹士伟,隋晶.钢筋混凝土结构设计中的常见问题分析[J].科技创新与应用,2013,（17）.
[2]曹士伟,林佳伟.钢筋混凝土结构设计中的常见问题分析[J].黑龙江科技信息,2010,（31）.