混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺析

楊其航

摘 要：高層建筑在人們的生活中較為常見(jiàn)，高層建筑的出現(xiàn)及使用有效地緩和了城市居民的住房問(wèn)題，通過(guò)科學(xué)的設(shè)計(jì)及施工，高層建筑的各項(xiàng)性能可以很好地滿足用戶的需求，同時(shí)在智能化設(shè)施的支持下，人們的生活水平可得到較好的提升。對(duì)于高層混凝土建筑而言，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的科學(xué)性影響較大，同時(shí)，如何保護(hù)高層建筑在地質(zhì)災(zāi)害中不被破壞需要設(shè)計(jì)者予以重視。簡(jiǎn)單分析地質(zhì)災(zāi)害下高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)的破壞表現(xiàn)和高層混凝土建筑抗震設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題，重點(diǎn)圍繞高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化展開詳細(xì)論述。

關(guān)鍵詞：混凝土；高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 引言

加強(qiáng)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震性設(shè)計(jì)，是現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展背景下建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，也是在當(dāng)前形勢(shì)下的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要進(jìn)行的一項(xiàng)建筑設(shè)計(jì)，只有在建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)建筑進(jìn)行抗震性分析和研究，才能保障建筑的安全。

2 混凝土材料及混凝土結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)分析

建筑工程所述的混凝土即由砂、石、水泥等材料按一定配比混合而成的復(fù)合型材料的統(tǒng)稱，即我們通常所說(shuō)的商品砼，該材料主要應(yīng)用于工程建設(shè)中的土建施工和機(jī)電設(shè)備安裝等領(lǐng)域?；炷恋闹饕牧鲜巧?、石，將其與水按一定的配比混合即可得到水泥質(zhì)混凝土材料，再與水泥等水硬性材料混合即可成為高強(qiáng)度的混凝土結(jié)構(gòu)材料[1]。相比混凝土材料，混凝土結(jié)構(gòu)材料還包含了水泥、化學(xué)添加劑及其他礦物質(zhì)材料，項(xiàng)目施工時(shí)結(jié)合鋼筋工序可獲得強(qiáng)度較高的混凝土結(jié)構(gòu)件?；炷两Y(jié)構(gòu)具有諸多的優(yōu)點(diǎn)：其一，混凝土結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)制作相對(duì)較為簡(jiǎn)單，技術(shù)要求相對(duì)不高，水泥、砂、石等原料價(jià)低易得；其二，混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的抗壓強(qiáng)度和抗震性能，能夠抵御一定的自然災(zāi)害破壞，使用年限較長(zhǎng)；其三，混凝土材料為熱的不良導(dǎo)體，因此混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的耐火性；其四，混凝土材料在一般環(huán)境下不會(huì)被腐蝕，因此混凝土結(jié)構(gòu)具有較高的耐腐蝕性能。鑒于上述優(yōu)點(diǎn)，混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程建筑施工領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越普遍。

3 影響高層混凝土建筑設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題

3.1 樓高設(shè)計(jì)不合理

根據(jù)這個(gè)項(xiàng)目施工，可以表明，如果建筑物的樓層相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高，那么其施工的難度也會(huì)增加，樓層比較低，施工難度就會(huì)比較小。我國(guó)針對(duì)高層混凝土建筑的各項(xiàng)技術(shù)均制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，差異化結(jié)構(gòu)形態(tài)下的高度要求各異，但是缺乏系統(tǒng)性設(shè)計(jì)要求的引導(dǎo)，部分設(shè)計(jì)人員并未參照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，降低了建筑自身的抗震性能。

3.2 地段選擇及處理不當(dāng)

高層混凝土建筑對(duì)地基的要求較高，同時(shí)作為高層建筑的重要安全保障——地段的選取及地基處理關(guān)系到建筑綜合性能的實(shí)現(xiàn)，選取不當(dāng)必然會(huì)影響到后續(xù)建設(shè)工作的有效性。在城市建設(shè)全面推進(jìn)的今天，很多建筑開發(fā)企業(yè)更多的是考慮經(jīng)濟(jì)效益，忽視了對(duì)建筑用地的分析與評(píng)估，一些不適宜建設(shè)高層建筑的地基投入使用[2]。城市經(jīng)濟(jì)的過(guò)快發(fā)展，使得城市周邊的地塊開發(fā)頻率加大，尤其是對(duì)于一些不良地基、地勢(shì)起伏較大、靠河流較近的地塊利用率明顯提升，這些地基如若處理不全面必然會(huì)影響到建筑整體的抗震性、安全性。

4 高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

4.1 地基設(shè)計(jì)

（1）沉降縫設(shè)計(jì)。在建筑使用的過(guò)程中，沉降是常見(jiàn)的現(xiàn)象，過(guò)度的不均勻沉降會(huì)給建筑帶來(lái)嚴(yán)重的危害，降低建筑的安全性能，對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，應(yīng)在建筑高度差較大或轉(zhuǎn)折部位以及地基土的壓縮性差異較大的部位設(shè)置沉降縫。通過(guò)設(shè)置沉降縫的方式可以把建筑物分割成若干相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)，使沉降的過(guò)程保持獨(dú)立，避免各結(jié)構(gòu)單元相互影響，能夠降低不均勻沉降對(duì)建筑物的不良影響。

（2）地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。高層建筑的地基要承受巨大的壓力，如果基礎(chǔ)底面承受的壓力設(shè)計(jì)值與地基承載力設(shè)計(jì)值相當(dāng)，或者不超出5%時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高上部結(jié)構(gòu)的剛度，在框架結(jié)構(gòu)上增設(shè)拉梁，增加梁柱的截面面積，并增加框架梁的配筋，提高基礎(chǔ)的抗不均勻沉降能力；如果超出了預(yù)估沉降值的限度，應(yīng)增大基礎(chǔ)底面積，并對(duì)地基進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸烫幚恚ㄟ^(guò)這些方式提高高層建筑的荷載能力。針對(duì)不同的地質(zhì)情況、建筑結(jié)構(gòu)類型、地基承載能力應(yīng)選擇不同的處理方式。一些高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)可以采用水泥粉煤灰碎石樁的形式，這種樁是利用石屑、粉煤灰、碎石等與水泥摻和，加水?dāng)嚢?，并使用相?yīng)的機(jī)械制成的低強(qiáng)度樁[3]。

4.2 建筑的抗震加固設(shè)計(jì)

建筑的抗震加固設(shè)計(jì)可以從以下2個(gè)方面進(jìn)行：（1）在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要選用螺旋復(fù)合捆綁式鋼筋混凝土施工技術(shù)，這樣能夠保障鋼筋和混凝土在復(fù)合施工技術(shù)的應(yīng)用下，發(fā)揮出其抗震的安全特性；（2）在建筑的抗震加固設(shè)計(jì)中，選用分體柱，利用分體柱進(jìn)行專門的建筑抗震彎曲性設(shè)計(jì)。之所以在建筑抗震加固設(shè)計(jì)中選用分體柱設(shè)計(jì)，是保障在分體柱的設(shè)計(jì)過(guò)程中，將建筑的鏈接健在分隔板和摩擦阻尼的應(yīng)用下，起到抗震防止形變的目的。

4.3 建筑施工材料的選取與應(yīng)用

施工材料是整個(gè)建筑樓體的基礎(chǔ)保障，想要建立一個(gè)高質(zhì)量的高層混凝土建筑需要材料的支持。（1）為了保證建筑物的抗震性能，建筑施工單位要先對(duì)建設(shè)項(xiàng)目需要材料進(jìn)行記錄，避免多買少買的現(xiàn)象。（2）在購(gòu)買相應(yīng)的施工材料時(shí)，需要考慮好施工材料的使用特性，對(duì)材料的規(guī)格、重量、大小等進(jìn)行分析，選用質(zhì)量過(guò)關(guān)的材料。如在選取鋼筋材料時(shí)，要對(duì)鋼筋的重量進(jìn)行測(cè)量，推測(cè)其承重能力，對(duì)鋼筋的表面也要進(jìn)行觀察，對(duì)于一些表面出現(xiàn)裂痕的鋼筋要排查出來(lái)，挑選合格的材料。（3）要挑選一些抗震性能比較強(qiáng)的施工材料，對(duì)這些材料進(jìn)行抗震能力的計(jì)算，利用數(shù)學(xué)公式等算出施工材料的承重能力。對(duì)于材料的使用也要進(jìn)行科學(xué)合理的施工，注意好每種施工材料的要點(diǎn)，避免材料的浪費(fèi)，讓每一種施工材料可以發(fā)揮出其最大的效用。比如，在混凝土攪拌時(shí)要對(duì)混凝土的配合比量進(jìn)行計(jì)算，在投入時(shí)，須嚴(yán)格控制好比例，按照比例進(jìn)行攪拌。（4）建筑施工人員要按照國(guó)家規(guī)定的相關(guān)的施工辦法進(jìn)行施工，減少資源能源的耗費(fèi)，降低施工單位的建設(shè)成本。

4.4 合理應(yīng)用高強(qiáng)砼和高強(qiáng)鋼筋

在建筑施工過(guò)程中，用鋼量對(duì)建筑工程的造價(jià)有重要的影響。為了降低用鋼量，并保證建筑的質(zhì)量，應(yīng)使用高強(qiáng)度的鋼筋[4]。如果高層建筑的地基比較軟弱，高強(qiáng)砼和高強(qiáng)度鋼筋的使用能夠有效的減輕地基的荷載，并在一定程度上降低施工的難度，減少建設(shè)成本。對(duì)于建筑來(lái)說(shuō)，地震的破壞程度與自身的重量成正比，自重越大，受破壞的程度就越大，因此，在建設(shè)的過(guò)程中，應(yīng)減輕建筑物的自重，使用高強(qiáng)鋼筋以及高強(qiáng)砼能夠減少用鋼量，從而減輕建筑的自重，降低地震帶來(lái)的破壞。

5 結(jié)束語(yǔ)

高層建筑是新時(shí)期建筑事業(yè)的一大突破，在土地資源愈發(fā)緊張的今天優(yōu)化高層混凝土建筑的抗震性有利于資源能源的有效利用、有利于“百年大計(jì)、質(zhì)量第一”的貫徹落實(shí)、有利于社會(huì)的和諧穩(wěn)定。為了節(jié)省城市建設(shè)用地，提高城市立體化程度，高層建筑成為城市中常見(jiàn)的建筑形式，這種建筑形式能夠緩解城市人口密集造成的土地資源緊張的問(wèn)題。在建設(shè)過(guò)程中，不僅要考慮土地利用效率，更要保證建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全性，這需要通過(guò)優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的混凝土施工設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭美靈.高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].建材與裝飾，2018（29）：126.

[2] 黃希川，楊雷.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定設(shè)計(jì)[J].住宅與房地產(chǎn)，2018（9）：95.

[3] 鐘振靈.鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策[J].居舍，2018（8）：198.

[4] 李碧濤.淺談高層混凝土建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建材與裝飾，2018（4）：76～77.