鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在高層寫字樓中的應(yīng)用

董瑩瑩 張祥林 王凱

【摘 要】當(dāng)前高層寫字樓常用的結(jié)構(gòu)形式是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較大，有較強(qiáng)的穩(wěn)固性，被廣泛應(yīng)用。本文對高層寫字樓的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要點進(jìn)行簡要分析，并分析高層寫字樓鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計常見的問題，淺析存在問題的原因，在此基礎(chǔ)上提出注意事項和解決措施，切實提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】鋼筋混凝土；高層寫字樓；結(jié)構(gòu)設(shè)計問題；解決措施

目前，我國各大中小城市建筑行業(yè)得到迅速發(fā)展，高層建筑物群不斷涌現(xiàn)，其中高層寫字樓更是拔地而起，使得設(shè)計理念、建筑材料和施工技術(shù)等發(fā)生深刻變化。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是當(dāng)前建筑物廣泛使用的結(jié)構(gòu)形式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較大，有較強(qiáng)的穩(wěn)固性、耐久性和抗震性，被廣泛應(yīng)用于高層寫字樓的建造。了解高層寫字樓鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點非常重要，在此基礎(chǔ)上分析目前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中常見的問題，明確設(shè)計過程中所遇到的重難點，對此采取科學(xué)的方式來加強(qiáng)和完善鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計，切實提高高層寫字樓鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

一、高層寫字樓的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

（一）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素：水平荷載

水平荷載逐漸成為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素原因有二：首先，高層寫字樓的高度與其自身的重量和樓層荷載在豎直方向上引起的彎矩和軸力成正比例關(guān)系，水平荷載在豎直方向上的軸力和傾覆力矩與建筑高度的平方成正比例關(guān)系。其次，對于高度一定的高層寫字樓，豎向荷載是一定的，然而水平荷載卻是不定值，原因在于水平荷載是風(fēng)荷載和地震荷載，風(fēng)荷載和地震荷載是不確定的，它們的數(shù)值隨著結(jié)構(gòu)動力的不同而變動。

（二）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要因素：軸向變形

首先，對高層寫字樓來說，相較水平荷載，豎向荷載較大，豎向荷載在結(jié)構(gòu)柱中更能產(chǎn)生軸向變形，使得連續(xù)的屋梁中間支座的負(fù)彎矩值減小，跨中的正彎矩值和支座的負(fù)彎矩值隨之增大，會對連續(xù)梁產(chǎn)生巨大影響。其次，下料長度也隨著發(fā)生變化，必須依據(jù)軸向變形計算數(shù)值，以此對下料長度進(jìn)行調(diào)整和改變。最后，軸向變形對構(gòu)件的側(cè)移和剪力也產(chǎn)生重大影響，要確保所計算的結(jié)果安全可靠。

（三）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制指標(biāo)：側(cè)移

在高層寫字樓結(jié)構(gòu)設(shè)計中，側(cè)移是高層寫字樓結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要控制指標(biāo)。隨著高層寫字樓高度的增高，結(jié)構(gòu)側(cè)移在水平荷載下的數(shù)值會隨之不斷增大，因此，結(jié)構(gòu)側(cè)移必須在水平荷載下控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

（四）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要指標(biāo)：結(jié)構(gòu)延性

隨著高層寫字樓的高度增大，寫字樓的柔性變強(qiáng)，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時的變形程度也變大。高層寫字樓在經(jīng)過塑形后，變形能力會相應(yīng)的降低，因此必須采取必要的措施改進(jìn)變形能力，提高延性，避免地震發(fā)生時產(chǎn)生坍塌。

二、高層寫字樓鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計常見問題分析

（一）結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的問題

在進(jìn)行高層寫字樓結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計過程中，務(wù)必要憑借剪力墻的底部加強(qiáng)部位確定墻體的厚度，務(wù)必采取構(gòu)造邊緣構(gòu)件等措施，避免剪切薄弱處時造成破損，以此達(dá)到抗震的良好效果，提高高層寫字樓整體的抗震性能。為解決這一問題，需嚴(yán)格遵照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅根據(jù)規(guī)定數(shù)值確定墻體厚度，而且依照工程的實際情況和抗震等級確定墻體厚度，切實保證高層寫字樓的安全性能和穩(wěn)定性。

（二）地基設(shè)計中出現(xiàn)的問題

當(dāng)前，高層寫字樓鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中凡是使用預(yù)應(yīng)力管樁作為地基設(shè)計的建筑，出現(xiàn)質(zhì)量問題和事故的頻率大大降低。首先，預(yù)應(yīng)力管樁具有混凝土強(qiáng)度大、材料多、適應(yīng)性強(qiáng)、造價低、質(zhì)量可靠等優(yōu)點，其次，預(yù)應(yīng)力樁管管樁運輸便捷、裝接方便、長度適當(dāng)、樁身耐擊，是性價比較高的樁型，能夠加快施工速度，大大提高工作效率。因此，要采用預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行地基設(shè)計，不僅嚴(yán)格遵照國家地基設(shè)計相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，注重細(xì)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計；同時，根據(jù)具體工程項目具體分析，分析具體地區(qū)的地質(zhì)條件進(jìn)行樁、土的協(xié)同作用，根據(jù)不同的樁基計算承載力和強(qiáng)度，選擇合理的樁型。

（三）結(jié)構(gòu)計算與分析中出現(xiàn)的問題

高層寫字樓進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算時，可利用樓板整體平面無限剛假定模型進(jìn)行計算，同時具體問題具體分析、靈活處理；主體結(jié)構(gòu)采用中國建筑科學(xué)院設(shè)計的PKPM軟件，整體分析利用STAWE軟件；其中抗震設(shè)計是高層寫字樓設(shè)計的重中之重，應(yīng)根據(jù)高層寫字樓的結(jié)構(gòu)要求，針對不同的抗震等級進(jìn)行計算與評估工作，以嚴(yán)格符合高層寫字樓結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

三、高層寫字樓鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計注意事項

（一）剪力墻和框架的延性設(shè)計

剪力墻和框架的延性設(shè)計源于對防震抗震的考慮，首先，設(shè)計剪力墻應(yīng)保證剛度均勻，避免承受過度集中的力量時而遭到損壞，產(chǎn)生嚴(yán)重后果，也使得對連梁等部件的設(shè)計難度變大，一般來說，剪力墻的設(shè)計按照剛度大小來劃分，例如第一級別的剪力墻墻肢數(shù)需大于等于四肢；其次，當(dāng)遇到中等級別的地震時，要保證有其他低級別的剪力墻來維持高層寫字樓的形狀，不能產(chǎn)生變形的情況，避免發(fā)生意外事故；最后，當(dāng)遇到高級別的地震時，要盡可能的減弱損壞程度，延長高層寫字樓直立的時間，盡可能的減少人員傷亡和財產(chǎn)損失，具體做法是務(wù)必要保證柱子的延性，因此鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的剪力墻和框架的延性設(shè)計意義重大。

（二）剪力墻和框架的連梁設(shè)計

高度重視剪力墻和框架的連梁設(shè)計，深刻認(rèn)識到它們的作用和重要性。連梁在遇到中等及以上強(qiáng)度的地震時，能夠首先裂開，以起到降低和緩沖地震破壞力的重要作用，因此要保持高層寫字樓的延性，力求梁的完整性。依照連梁的巨大作用和特殊性能，在設(shè)計時我們應(yīng)做到，第一，不能過度的增加連梁的抗彎能力，使它充分發(fā)揮耗能的巨大功能，同時使其他部件免遭損壞；第二，不能在連梁上搭建豎向的承重部件，因為連梁承載著豎向荷載，在遇到地震時會最早裂開，抗剪能力大大降低，造成不可設(shè)想的嚴(yán)重后果。

（三）構(gòu)造柱設(shè)計

構(gòu)造柱的功用是平衡挑梁的變形，構(gòu)造柱被安置在挑梁的兩端，將每一層的挑梁聯(lián)合起來設(shè)計構(gòu)造柱。當(dāng)局部的荷載量過大時，構(gòu)造柱將力傳送到另外的結(jié)構(gòu)層中，使得所有的結(jié)構(gòu)層共同分擔(dān)過大的荷載量，這種設(shè)計不僅可以起到保護(hù)外墻的功用，而且間接的提高了高層寫字樓的安全性能。

四、結(jié)束語

隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人們越來越重視工作和住宅建筑的安全性能，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)越來越多的被應(yīng)用到高層寫字樓中，因而高層寫字樓鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量水平，與人們的人身安全和財產(chǎn)安全息息相關(guān)，因此在進(jìn)行高層寫字樓鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時，務(wù)必嚴(yán)格遵照國家規(guī)范和建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行，始終將安全擺在首位，不斷開拓創(chuàng)新思路，設(shè)計出更加安全性更高、經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)的高層寫字樓。

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