高層（或超高層）的民用建筑結(jié)構設計中概念設計與結(jié)構措施的應用

【摘要】針對高層（或超高層）的民用建筑，首先介紹概念設計在其結(jié)構設計中的具體應用，在此基礎上提出構造措施的應用，以此為實際的結(jié)構設計工作提供參考借鑒。

【關鍵詞】高層（超高層）建筑;建筑結(jié)構設計;概念設計;結(jié)構措施

如今，民用建筑正向高層和超高層方向發(fā)展，在這種局勢下，對結(jié)構設計提出了更高要求，為保證結(jié)構設計的合理性，需要在實際的設計工作中采用概念設計及結(jié)構措施，這是滿足實際要求的重要手段，也是適應建筑發(fā)展基本要求。

1、高層（或超高層）的民用建筑結(jié)構設計中概念設計的應用

1.1平面與立體

平面形狀應盡可能簡單和規(guī)則，不可采用太多外凸與內(nèi)凹，避免地震發(fā)生時造成太大災害。結(jié)構應做到對稱，如果平面剛度沒有做到對稱，將在地震發(fā)生后造成扭轉(zhuǎn)破壞。豎向布置應達到均勻，在立面設計過程中需要充分考慮對稱性。無論建筑采用何種平面形式，其抗力結(jié)構都是按照使平面中心處在結(jié)構剛度中心基本原則進行布置的。剛度與承載力均在平面當中均勻布置，防止突變與應力集中，以此避免子結(jié)構產(chǎn)生倒塌與破壞，促使地震作用可以在不同的子結(jié)構之間進行重分布，發(fā)揮應有作用。但在實際情況中，質(zhì)量的分布無法做到絕對意義上的均勻，所以難免產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，對此，不僅要保證平面對稱性，而且還要采用抗力構件增強結(jié)構整體抗扭水平。通過研究發(fā)現(xiàn)，將立柱布置在平面周圍，相較于對立柱進行均勻分布，可以提高結(jié)構整體抗扭水平。基于此，對抗力構件進行布置時，應按照以上基本原則。對結(jié)構破壞過程與機制進行深入分析，據(jù)此加強容易產(chǎn)生破壞的薄弱部位[1]。

1.2電梯間布置

建筑中，電梯間對樓板有一定削弱作用，此時在設計過程中需要防止在開洞以后把建筑分成兩個區(qū)段，當建筑采用純框架結(jié)構時，電梯井應避免使用鋼混井筒，而對于框架與框剪結(jié)構，需要注意框架不可設計剪力墻，而抗剪中剪力墻數(shù)量應切實滿足相關要求。另外，在高層結(jié)構中，應減少錯層，針對由于局部不采用梁板產(chǎn)生的聯(lián)層柱，需要對其高度進行嚴格控制。防震縫和建筑之間也有十分緊密的關系，表現(xiàn)在對建筑整體立面效果有直接影響方面，對此不可采用分、連比較模糊的方案。

1.3抗震與抗風設計

對于高層建筑，尤其是超高層建筑，不僅要承受垂直方向的荷載，還要承受一定地震與風荷載持續(xù)作用?？箓?cè)力剛度沿建筑高度方向不斷變化，在這種情況下，多層間將產(chǎn)生薄弱層，這是在設計過程中應引起高度重視的。實際工作中，建筑設計需要和結(jié)構設計緊密配合，以此減小或避免剛度偏心距發(fā)生的變化[2]。

1.4延性設計

受中等地震作用后，部分構件將進入到彈塑性狀態(tài)，而受到大震作用后，結(jié)構應能不倒塌?；诖?，概念設計過程中，應高度重視并做好延性設計，對于延性和整體性，都需要采用構造措施來控制與保證。所謂延性，指的是構件與結(jié)構達到屈服狀態(tài)后，使承載力保持不變，并且有一定塑性變形性能的能力，通常采用延性比來表示。通過塑性變形，能消耗一定地震能量，很多抗震結(jié)構都是利用這一特點來消除地震能量。延性設計過程中，需要嚴格遵循強柱弱梁與強剪弱彎等基本原則，此外也可通過對不同構件自身延性的增強來保證整體延性。針對框剪與純剪結(jié)構，不同段中剪力墻的高度和寬度之比應達到2以上，以此確保在受到地震作用后發(fā)生彎剪破壞和塑性區(qū)服，從而充分發(fā)揮抗震性能。設計中也可采用圖1、2的方式提高建筑延性。

另外，可采取以下方法保證梁的延性：（1）在梁上配置一定數(shù)量的受壓鋼筋;（2）做好梁斷面的合理選取;（3）優(yōu)先考慮現(xiàn)澆結(jié)構，并采用強度等級較高的混凝土，以及中低強度等級的鋼筋，最后對梁的箍筋進行加密?？刹扇∫韵路椒ūＷC柱的延性：（1）對柱軸壓比進行嚴格控制;（2）優(yōu)先考慮剪跨比相對較大的結(jié)構柱，并且在設計過程中應減少或不采用短柱;（3）對柱的箍筋進行加密，可使用復合式的箍筋;（4）采用強度等級更高的混凝土，并在雙向進行縱向配筋。

1.5三縫設計

三縫即防震縫、伸縮縫與沉降縫，對于高層或超高層的建筑，為了避免結(jié)構由于溫度或混凝土發(fā)生干縮產(chǎn)生開裂，需要按照一定間隔距離布置伸縮縫;如果結(jié)構在平面比較狹長，且立面上有明顯變化，則需要采用沉降縫;當建筑對抗震設防有很高要求時，需要采用防震縫。采用以上三縫，能使結(jié)構保持規(guī)則，減小沉降和溫度帶來的不利影響[3]。

2、高層（或超高層）的民用建筑結(jié)構設計中結(jié)構措施的應用

（1）梁截面尺寸需要滿足以下要求：寬度應達到200mm以上，高度和寬度之比應控制在4以內(nèi)，凈跨和高度之比應達到4以上。

（2）當采用梁寬比柱寬略大的梁時，應采用現(xiàn)澆樓板，梁上的小線需要和柱的中線完全重合，同時應采用雙向布置的方法，但不能在一級框架中使用。

（3）對于梁的配筋，需要滿足以下要求：縱向受拉鋼筋實際配置率控制在2.5%以內(nèi)，底、頂面縱筋配置數(shù)量之比，通過計算確定，當為一級結(jié)構時，不能超過0.5，當為二級結(jié)構和三級結(jié)構時，應達到0.3以上。

（4）梁體縱筋配置需要滿足以下要求：在梁的全長方向上進行配筋;對于一級和二級框架結(jié)構，從中柱貫通的所有縱筋，其直徑應控制在這一方向上截面尺寸5%以內(nèi)。

（5）對于在梁端加密區(qū)設置的箍筋，在一級結(jié)構中，肢距應控制在200mm以內(nèi)，在二級和三級結(jié)構當中，肢距應控制在250mm以內(nèi)，在四級結(jié)構當中，肢距應控制在350mm以內(nèi)。

（6）構造柱截面尺寸需要滿足以下要求：高度與寬度都應處在300mm以內(nèi);直徑應達到350mm以上。

（7）構造柱配筋需要滿足以下要求：每側(cè)配筋率都應達到0.2%以上，當建筑所在場地類別較高時，需要在現(xiàn)有基礎上增加0.1。在二級結(jié)構中，箍筋直徑應達到10mm以上，在三級結(jié)構中，當截面尺寸在400mm以內(nèi)時，箍筋直徑不能小于6mm;在四級結(jié)構中，當剪跨比在2以內(nèi)時，箍筋的直徑應達到8mm以上[4]。

結(jié)語：

綜上所述，通過對概念設計和結(jié)構措施的合理應用，能從根本上保證建筑結(jié)構整體質(zhì)量，在滿足使用功能要求的基礎上，使結(jié)構更加經(jīng)濟合理、安全可靠，從而適應現(xiàn)階段高層及超高層建筑建設要求。

參考文獻：

[1]史開軍.概念設計與結(jié)構措施在建筑結(jié)構設計中的應用分析[J].中外企業(yè)家，2017（14）：191+195.

[2]丁可.建筑結(jié)構設計中概念設計與結(jié)構措施的應用探析[J].工程技術研究，2016（06）：129-130+11.

[3]熱合曼江·依明.建筑結(jié)構設計中的概念設計與結(jié)構措施[J].城市建設理論研究（電子版），2016（23）：68-69.

[4]李娜，楊志杰，彭寶瑩.概念設計與結(jié)構措施在建筑結(jié)構設計中的應用[J].門窗，2015（04）：142-143.

作者簡介：

王小軍（1985.04-），男，本科，工程師，主要從事結(jié)構設計工作。