浅谈高层建筑钢筋混凝土结构分析与设计要点宣荣

浅谈高层建筑钢筋混凝土结构分析与设计要点宣荣

江苏省金陵建工集团有限公司建筑设计院江苏扬州225000

摘要:最近几年,国家的经济增长水平显著加快,促进了国民生活的整体提升。在此背景下,人们的住房需求不止满足于室内环境以及整体美观设计,同时对于高层建筑的建筑施工质量也提出了更高的要求。尤其是钢混结构的建筑施工,其施工结构与技术要点的掌控,关系着高层建筑整体结构的稳定性能以及抗震强度。基于此,结合先进的施工技术,创建高能混凝土施工方案,是当前需要着重考虑的房屋建筑重点问题。

关键词:高层建筑;钢筋混凝土;结构分析;设计要点

一、钢筋混凝土结构的不足

1、环境因素

钢筋混凝土结构的耐久性、结构稳定性等性能都很良好,但目前使用的钢筋混凝土材料只有在多层建筑的应用情况下较为正常,高层建筑的较高楼层在遭受温差较大的冻融循环、级别较大的风荷载、高空偶然的冲击荷载、较高楼层的位移等因素的影响时都极大的损害了钢筋混凝土构件的外表层,结构在长期的外界环境侵蚀之下会产生明显的裂缝,对混凝土构件的安全造成了影响。

2、结构因素

高层建筑的结构受外界环境影响较大,高层建筑顶层的偏移非常大,建筑立面的钢筋经常发生位移,从而不断产生疲劳载荷,降低钢筋的寿命,影响结构整体的耐久性;高层建筑整体质量较大,若地基所在地质条件不佳很可能加速地下结构的整体下沉;混凝土结构在经常受强度较大的外界荷载的作用下,会逐渐开裂,提前进入开裂阶段,加速了钢筋进入强化阶段的时间,缩短建筑的整体寿命。

3、设计因素

高层建筑设计人员大多以国家规定的设计规范为主要资料开展设计工作,大多数建筑设计人员对现场的勘察并不是非常仔细,根据现场的地质条件、风速、水文条件等指标,在设计规范中找出大致的类别范围,即完成勘察工作。设计规范制定的标准只适用于大多数工程的设计,若某一高层建筑的地质条件和水文条件不符合设计规范对应的地质条件和水文条件时,再按照规范规定的设计参数继续进行设计工作,会加速地下结构的下沉速率,严重的可能导致挡土墙崩塌,楼体整体倾倒。在实际设计工作中,设计人员的理论水平参差不齐,较多设计人员并不能掌握概念法绘制弯矩图的能力,在没有计算机辅助的情况下无法对结构的稳定性和受力合理性进行快速判断,对施工过程中的结构改造工作造成较大影响。

二、高层建筑结构分析

1、高度控制

高层建筑的杆件联系形式属于串联方式,因此,高层建筑的位移随着层数的增加而逐渐增大,这样的结构形式极大影响了较高楼层房屋的结构耐久性,也在一定程度上削弱了其抗震能力,对高层建筑的层数进行适当的控制是非常必要的。对于发生超高现象的高层建筑,在保证其容积率和绿化率的情况下,应当适当加大其单层建筑面积以减少建筑的层数。

2、体系类型

高层建筑的钢筋混凝土结构要比一般建筑的钢筋混凝土结构要求较高,其外部钢筋混凝土结构的耐久性和结构稳定性要足够强,对于应该布置抗剪力构件的部位要不断进行计算和设计方案的优化,内部结构要能起到配合外部框架结构抵御风荷载等外界载荷影响的作用。

三、高层建筑钢筋结构设计要点

1、抗震设计

高层建筑最必不可少功能就是抗震功能,以保证其最大限度的免收自然环境的危害,其中钢筋混凝土的刚度则可以保证建筑的整体抗震性能,因此,在对其进行设计的过程中,需要给予抗震性高度的重视。在设计高层建筑时,应尽量减少其振型个数,由于振型的个数与楼层的层数呈正比,因此,高层建筑应尽量控制其层数,层数越高,其位移越大,抗震性能越弱。在室内布置钢筋混凝土剪力墙,使每一层都可以被简化为一个刚体,增强其结构稳定性。长度过大的建筑单体应考虑在建筑单体的某一位置将建筑截断,建筑与建筑之间不可以连接为一个完整的整体,这样做主要是为了避免建筑受到结构损害时造成危害更大的连续倒塌事故,抗震设计要秉承小震不坏、中震可修、大震不倒的原则。

2、耐久设计

在高层建筑建设过程中,尽量减少施工难点的产生,在结构设计条件允许的情况下,适当的使用钢筋用量较少的高强混凝土材料,该混凝土结构不仅在力学性能上与钢筋混凝土结构相似,而且由于其抗压强度比传统混凝土材料要大很多,所以抵御冲击荷载和冻融循环的能力有所加强,从而加强了混凝土结构的耐久性。高层建筑的耐久性材料不光要考虑其各项指标知否能够达到设计要求的耐久性要求,更要考虑材料的重量和成本等其他因素,设计单位要对现场进行充分的勘测,全面收集现场的地质情况、水文情况和风荷载情况等因素的数据,针对地下土层较为复杂的施工现场,设计人员不可以粗略勘察后大致确定一个设计级别,要充分了解现场土层承受载荷的极限值,根据实际情况控制高耐久性材料的质量范围。并且混凝土结构施工过程中应严格按照施工标准执行施工步骤,钢筋布置时要严格按照施工图所标注的型号和搭接长度进行钢筋笼的绑扎,垫块要根据钢筋笼的体量和重量分类选择,混凝土的搅拌和浇筑要尽最大可能保证其均匀程度,从而保证钢筋混凝土构件达到设计要求的力学性能指标。

3、加强新概念设计

有效的把新概念融入到高层钢筋建筑混凝土结构设计中去,也就是在设计的时候加入新的概念,使设计更加具有创新性,在保证了自身的抗震性以及抗风性的同时,加入设计新概念,可以使高层建筑钢筋混凝土的弹性要求更好的发挥出来,以此使人们的住房需求得到满足。

4、地下结构设计

高层建筑氛围上下两部分,在进行设计的时候不光要重视地上部分,地下部分也不能够忽视,在进行地下结构设计的时候要尤其注意建筑的抗震性,这会直接影响高层建筑的稳定性,因此在设计地下抗震结构的时候,要依据地下机构的情况来进行有效的抗震性分析,根据分析的结构对地下混凝土结构进行设计。这个时候,还要特别注意嵌固的位置,不同的嵌固端位置会产生不同的影响,根据高层建筑的地下部分,来对埋置的深度进行统一的要求,在图纸上,地上部分和地下部分用变形缝来区分开来,这样会使高层建筑下层深埋出现问题,甚至还会有没进行深埋的部分,针对这种情况,一旦出现自然灾害的时候,建筑自身就会发生危险,倾斜,滑坡等现象。在进行较高较宽的建筑物施工的时候,要做好地下深埋工作,一般情况的底下结构支撑都是钢筋混凝土桩体,锚固的长度设计也是又大又长,这样可以大大增加桩体的抗拔性能,还能避免高层建筑出现倾斜,滑坡事件。

5、剪力墙设计

在进行高层建筑钢筋混凝土设计的时候,也要特别注意剪力墙的设计,要在剪力墙的两端设置边缘构件,这样可以有效的起到约束桩的作用,高层建筑的层间位移和定点位移比较大的时候,需要把界面剂相应的加大,这样能够让约束桩的作用最大程度的发挥出来,当剪力墙的界面和楼层的面积比较大而房屋高度相对比较小的时候,约束桩的作用几乎可以不记。

结束语

总之,高层建筑施工项目本身难度系数较大,对钢筋混凝土结构以及技术需求相对较高。如若在施工过程中钢筋混凝土技术施工操作不合理,将严重影响高层建筑的抗震强度,增加了高层用户的居住风险。因而,为了提高高层建筑的稳定性以及安全性,提高高层建筑钢筋混凝土结构优化与强化设计要点,是目前的首要工作。

参考文献:

[1]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,(04):150.[2017-08-02].

[2]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,(04):49+52.[2017-08-02].

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