高层建筑钢筋混凝土结构分析与设计要点

发表时间:2021/8/19   来源:《建筑实践》2021年40卷4月(上)10期   作者:王吉
[导读] 城市发展与建设中,高层建筑逐渐成为主要类型,安全性、耐久性、抗震性等是民众最为关注的。

        王吉
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        摘要:城市发展与建设中,高层建筑逐渐成为主要类型,安全性、耐久性、抗震性等是民众最为关注的。钢筋混凝土结构是高层建筑最为关键的构造部分,只有做好结构设计,才能促进建筑整体结构稳固,同时满足民众对建筑其他方面需求。本文从高层建筑视角上,对于钢筋混凝土结构与设计进行研究。在结构分析以外,探讨了混凝土结构设计要点。
        关键词:高层建筑;钢筋混凝土结构;结构分析;设计要点
        引言:城市化发展中可用土地变少,为了提高土地利用率,建筑项目中高层建筑越来越多。由于楼层比较多,对于安全性和耐久性等有更高要求,同时也要确保建筑具有良好抗震性。高层建筑构成中,钢筋混凝土结构是核心部分,对于整体结构安全性和稳固性影响大。鉴于这个部分结构重要性,工程项目建设中要做好结构分析,把握好要点,然后科学合理进行结构设计,以确保钢筋混凝土结构契合各项标准,促进高层建筑质量提高。
        一、混凝土结构分析
        (一)体系选择
        高层建筑整体结构中,钢筋混凝土结构十分重要,对安全性和耐久性等有比较大影响。高层建筑要确保混凝土结构达到标准,就要做好结构设计,而这个过程中体系选择非常关键。传统建筑对外形有一定的要求,高层建筑与其相比,这个方面要求相对比较低。但并非标准降低,而是更为关注内部构造,对结构要求很高,而且十分严格。这是因为高层建筑楼层高,受风和地震影响相对会更大,只有保证内部结构没有问题,才能增强建筑强度、抗风能力、抗变形、抗震能力等,使其更加稳定和安全。对于钢筋混凝土结构而言,结构体系选择与稳定性有很大关联,同时也影响结构强度。基于此,结构体系选择中,一定要综合考量,确保优质化,才能使混凝土结构满足各项标准,促进高层建筑整体质量提升。
        (二)结构高度
        高层建筑层数多,保证整体结构安全至关重要。钢筋混凝土结构作为结构体系中最为关键部分,必须要增强结构稳定性和合理性。钢筋混凝土结构设计中牵扯到高度,应当做好确定。当前钢筋混凝土结构设计过程中,高度控制还存在问题。现在有一个现象,钢筋混凝土结构高度过高,这种结构势必会使其抗震能力变弱。针对这个情况,需要在钢筋混凝土结构中重视高度确定,根据高层建筑实际情况合理控制。高层建筑具有差异,设计钢筋混凝土结构也会有所不同。故而需依据工程项目实际状况进行高度控制,最终确定结构高度后要进行审核,发现结构过高,应当从体系选择入手,重新选择,以保证最终将高度控制在合理范围内,进而有效避免出现结构过高的问题[1]。
        二、混凝土结构设计要点
        (一)耐久性设计
        高层建筑要有良好耐久性,这个是基本要求。钢筋混凝土结构是影响耐久性一个主要因素,故而应不断提升这个部分结构耐久性,以确保建筑生命周期更长。混凝土结构设计过程中,耐久性设计需要考虑各种因素,明确对建筑耐久性影响,在此基础上通过结构设计有效控制。高层建筑所在地环境,尤其是四周情况,对于钢筋混凝土结构各个方面性能有较大影响。故而在结构设计中要针对建设地环境,在结构设计中选择受环境影响小的材料。
        钢筋混凝土结构材料性能应做到集中管理和控制[2],保证其性能不受其他因素影响,或者是受影响非常小,这样结构最终也就能满足耐久性需求,使用寿命将得以延长,同时还有助于安全性提升。高层建筑投入成本高,耐久性设计十分关键,决定着民众可在建筑内生活年限。现代人有很多人投入太多在购买房子上,对耐久性要求更高,因此抓好耐久性设计是结构设计要点,需要不断提高这个方面设计水平,实现最优化耐久设计。


        (二)抗震加强设计
        高层建筑与传统建筑相比,高度有比较大提升。如果建筑抗震性不是很好,一旦出现地震,损坏程度会比较高,而且会使民众人身安全风险大,并使其遭受财产损失。钢筋混凝土结构设计是否合理,抗震设计水平高低等,对建筑抗震能力有非常大的影响。钢筋混凝土结构设计重中之重是抗震设计,应加强抵御自然灾害,尤其是地震的能力,增强建筑结构的安全性。高层建筑结构之中,抗震主要是由钢筋混凝土结构负责的,所以当前结构设计一定要强化抗震功能。
        结构设计过程中应明确,结构刚度与建筑层数与结构抗震有较大关联,这里涉及到了突变系数,如果两者这个系数较大,在抗震加强设计中需要多取振型数[3]。高层建筑类型比较多,有些工程项目选择的是多塔结构。这类高层建筑有一个特点,顶端通常有塔楼。这个时候在结构抗震设计中要合理确定振型数,一般要保证在12以上。这里还有一个限制条件,就是振型数选择要结合高层建筑总层数,大小应控制在三倍之内[4]。有些高层建筑选择的楼板,具有一定的弹性。钢筋混凝土结构抗震设计在分析刚性期间,应结合楼板的特性,在确定振型数之时需更大一些。
        (三)剪力墙设计
        高层建筑结构设计中,涉及到钢筋混凝土结构,剪力墙是一个重要部分,应提高设计水平。剪力墙设计要符合高层建筑结构设计,契合混凝土结构标准和要求。剪力墙端部位置要合理,并要按照规定和要求设有边缘构件。一般情况下,剪力墙要有端柱,通过设置达到约束的目的,有效预防和控制柱子位移。剪力墙设计过程中需要结合位移,主要依据的是两个方面位移,一个是层间,另外一个是定点。这两个部分位移较大的情况下,剪力墙设计可通过调整截面,通常采取的是增加柱体截面的办法,增强对柱子的约束效果,促进混凝土结构稳定性提升[5]。除此之外,楼层面积与剪力墙设计有一定的关联,将面积和截面放在一起,假如比值比较大,这时应将高度纳入到考量范围内,高度较小,那么这个时候就可在设计期间,忽略约束柱,因为其几乎没有作用。
        剪力墙设计中一个重要部分是抗变形,设计操作中可从截面着手,通过在这个部分设连梁的办法,促进抗变形能力的提升。剪力墙抗变形设计中有时会遇到多肢墙,截面设置连梁要避免太强,因为会对下端造成影响,在外力作用下易于发生拉伸,从而引发风险,导致事故的出现。但要注意,剪力墙截面连梁设计要不能太弱,一旦出现这种情况,将使墙体成为单肢,抗震能力会下降,混凝土结构稳固性难以保障。因此剪力墙抗变形设计要具体问题具体分析,在设计中合理确定连梁强度和刚性,不能大于允许值。
        (四)地下结构设计
        钢筋混凝土结构设计除了要强化地上部分,还要做好地下结构设计。地下结构与地上一样,需要强化抗震能力设计。首先要做好分析,在此基础上通过合理确定嵌固端位置,促进地下结构抗震能力提高。
        地下结构设计过程中要依照相关规定,确定好埋置深度,同时还要将地下与地上部分分割开来,通常采用的是变形缝。一旦出现地震,高层建筑将不会坍塌,最多出现滑移,可降低风险。高层建筑高度比较高,且比较宽的情况下,地下最好埋设深一些,并要利用混凝土打桩子,使其起到良好的支撑效果。此外,混凝土结构设计应增强弹性,具有一定的延展性。
        三、结束语
        总之,高层建筑要增强稳固性,混凝土结构设计是关键。钢筋混凝土结构设计要做好分析,选择好结构体系和做好高度控制,在此基础上优化抗震设计、剪力墙设计、耐久设计等,以增强建筑可靠性。
        参考文献
[1] 李林, 陈茜, 张丹. 浅谈高层建筑钢筋混凝土结构分析与设计要点[J]. 江西建材, 2017, 000(004):49-49.
[2] 张文宇. 浅谈高层建筑钢筋混凝土结构分析与设计要点[J]. 绿色环保建材, 2017(4):150.
[3] 顿耀成. 浅谈高层建筑钢筋混凝土结构分析与设计要点[J]. 工程技术(全文版):00041-00041.
[4] 雷普. 浅谈高层建筑钢筋混凝土结构分析与设计要点[J]. 建筑与装饰, 2018, 000(005):P.21-21.
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