淺談高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計

劉宏軍

（秦皇島市建筑設(shè)計院，河北 秦皇島 066001）

1 高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)特點

高層建筑可以分為以下幾種建筑結(jié)構(gòu)體系：

1.1 框架結(jié)構(gòu)的高層建筑

框架結(jié)構(gòu)的高層建筑在鋼結(jié)構(gòu)和鋼混結(jié)構(gòu)的高層建筑中應(yīng)用較多，它的主要構(gòu)成是梁和柱通過節(jié)點相組成的。框架結(jié)構(gòu)的應(yīng)用非常靈活和廣泛，在對室內(nèi)空間的布置上比較便利。但是框架結(jié)構(gòu)也有缺點，由于框架結(jié)構(gòu)的梁柱界面比較小，所以抗震性不是很高。

1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)的高層建筑

這種結(jié)構(gòu)的高層建筑通常應(yīng)用在鋼混結(jié)構(gòu)中，它的主要缺點是由于其間距不宜過大，對平面的布置不夠靈活，稱重能力不是很高，因此很少應(yīng)用在共建上。

1.3 框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)相結(jié)合的高層建筑

框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)相結(jié)合的高層建筑在承重力和剛度上都比單純的框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)要大，它是這兩者結(jié)構(gòu)相結(jié)合的高層建筑，可以起到有略互補的作用。因此，這種結(jié)構(gòu)在我國的高層建筑中應(yīng)用比較廣泛。

1.4 簡體結(jié)構(gòu)的高層建筑

在高層建筑中，這種簡體結(jié)構(gòu)一般情況下都是與其他結(jié)構(gòu)建筑相結(jié)合的形式出現(xiàn)的。

1.5 巨型結(jié)構(gòu)的高層建筑

在高層建筑中，這種巨型結(jié)構(gòu)一般情況下也都是與其他結(jié)構(gòu)建筑相結(jié)合的形式出現(xiàn)的。

2 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求

2.1 高層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)具有側(cè)向力

在高層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中影響結(jié)構(gòu)內(nèi)力，以及建筑造價的主要因素是側(cè)向力。高層混凝土建筑需承受自重、活載等垂直荷載和風(fēng)等水平力。

2.2 高層混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)具有一定的剛度

高層混凝土建筑由于具有一定的高度，側(cè)向位移迅速增大。因此，高層混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅要有一定的強度，還要具有一定的剛度。

2.3 高層混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)具有很好的延展性

高層混凝土結(jié)構(gòu)與低層建筑不同，高層的結(jié)構(gòu)設(shè)計更柔，在地震時會變形更大。要想在高層混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計中具有很好的延展性，就需要在保證良好強度的前提下，通過合理的構(gòu)造和優(yōu)良的設(shè)計才能保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計具有很好的延展性。

3 高層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的策略

3.1 高層混凝土剪力墻設(shè)計

通常情況下，高層混凝土建筑要具有很好的變形能力，如果想要具有很好的變形能力需要采取一定的措施保證剪切的情況。在截面比較長的抗震墻的情況下需要在抗震墻的洞口設(shè)置弱連梁，使每一個墻體進行多個開口的劃分，讓每個墻段高度的比例保持在2及其以上。在高層混凝土的建筑中弱連梁需滿足地震時各層連梁的總約束彎矩小于該墻段總地震彎矩的20%；高層混凝土建筑的連梁也是在這樣的標準下進行，這樣可以防止墻面變形的情況出現(xiàn)，如果出現(xiàn)墻面變形會嚴重影響整個工程的質(zhì)量。同時，想要保證節(jié)約能源，并且避免出現(xiàn)連梁強度過低的情況，需要在連梁方面做好一定的施工工作。如果把高強度的連梁改為小強度的小梁時，則變成了強度較弱的單支墻，這種墻體的延展性不是很強，抗震性也不是很高，如果出現(xiàn)地震等情況就會給建筑帶來很大損失。但是，如果在墻體的設(shè)計過程中設(shè)計成截面高度極小的二力桿件，就可以大大增強墻體的變形能力和抗震強度。

3.2 超長結(jié)構(gòu)的溫度變形和混凝土干縮變形

3.2.1 超長結(jié)構(gòu)的干縮裂縫技術(shù)

現(xiàn)澆混凝在凝固硬化過程中常會出現(xiàn)收縮應(yīng)力，整個結(jié)構(gòu)則會出現(xiàn)干縮裂縫，該結(jié)構(gòu)形式越長，則造成的干縮裂縫越大。

3.2.2 超長結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)控制技術(shù)

超長結(jié)構(gòu)的運用應(yīng)當(dāng)符合工程當(dāng)?shù)氐募竟?jié)變化，大氣溫度的變化將造成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)熱脹冷縮，這樣很易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫。另外，結(jié)構(gòu)越長，則對溫度產(chǎn)生的作用越大，這在許多建筑工程里是很難避免的問題。若參照工程規(guī)定的要求布置伸縮縫，常會造成雙墻、雙柱、雙梁，對高層建筑的立面處理、防水構(gòu)造會造成很大的不便?？紤]到有效處理超長結(jié)構(gòu)混凝土干縮裂縫的問題，當(dāng)前工程單位主要采取的措施為分布混凝土后澆帶，把大的樓板面積劃分成小的區(qū)格，第一步結(jié)合混凝土澆筑小的區(qū)格，在小區(qū)格混凝土干縮變形結(jié)束后對區(qū)格之間的預(yù)留帶進行澆筑。此方法能有效防范干縮裂縫的出現(xiàn)，維持了建筑結(jié)構(gòu)的正常性。

3.3 加強高層混凝土建筑的技術(shù)管理工作確保施工質(zhì)量

要加強高層混凝土建筑的技術(shù)管理工作，要對建筑材料進行驗收，通過監(jiān)理單位對施工情況進行跟蹤檢查，并且對建筑材料的使用情況進行詳細的登記，以保證建筑材料使用的規(guī)范性。

4 小結(jié)

在高層混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，并沒有一成不變的統(tǒng)一參考模式，需要在實際的運用過程中，根據(jù)不同的需求選擇合適的結(jié)構(gòu)設(shè)計。本文通過分析高層建筑的建筑結(jié)構(gòu)特點，提出了在高層建筑的建設(shè)過程中出現(xiàn)的一些設(shè)計要求，并有針對性的進行了具體分析，以保證高層建筑的水平越來越提高，具體包括：剪力墻設(shè)計；超長結(jié)構(gòu)的溫度變形和混凝土干縮變形；加強技術(shù)管理確保施工質(zhì)量。希望本文的研究能為高層混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來一定的啟示和作用。

[1] 周穎，呂西林.智利地震鋼筋混凝土高層建筑震害對我國高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的啟示[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2011，32(5)：17-23.

[2] 陳鳳蓮.關(guān)于高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的幾點論述[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（10）.