关于高层建筑混凝土结构设计探析

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1、关于高层建筑混凝土结构设计探析　　摘要：在世界高层建筑炙热发展的浪潮中，如何既保证高层建筑的美观又能保证其质量和性能成为建筑界探讨的关键话题之一。对于中国高层建筑所采用的混凝土结构在设计时，采取恰当策略才能将混凝土结构的水平侧向力、适宜刚度及良好的延性发挥到极致。关键词：混凝土结构；设计策略；高层建筑；中图分类号：TU37文献标识码：A一、概述高层建筑的建造和发展已有百余年的历史，是人们生活中一种重要的建筑类型。高层建筑体积巨大，视觉冲击力强，充分体现了现代建筑技术、美学、文化等魅力，对城市整体市容也有重要的影响。在作为城市风景线的同

2、时，高层建筑还面临着如何做好结构设计的问题。中国已建和在建的民用及工业用高层建筑，绝大多数是用混凝土材料建造。高层建筑混凝土结构存在高难度、高技术、高风险的特点，给高层建筑混凝土结构的设计者带来了严峻的考验。从高层建筑结构设计特点出发，如何多方面完善高层建筑混凝土结构设计是目前高层建筑设计所研究的重要课题。二、高层建筑混凝土结构设计特点7高层建筑可获得更多的建筑面积，解决城市用地紧张的问题，还可以提供更多的土地用于绿化、基础设施建设，有利于优化环境。高层建筑混凝土结构的分析和设计比一般的多层建筑复杂得多，主要有以下几个特点[1]：2.

3、1水平侧向力是影响结构内力、结构变形及建筑物建造价的主要因素。高层建筑和承受的水平力主要为自重、活载、雪载等垂直荷载和风、地震等产生。在低层结构中，水平荷载产生的内力和位移很小，可以忽略不计。但高层建筑受到水平荷载会产生较大的水平位移,影响到建筑结构的整体安全度和舒适性。2.2高层建筑结构应具有适宜刚度。建筑物水平的荷载比较均布时，侧向位移和高度的关系是四次方的变化，随着建筑高度的增加，结构侧向位移也在急剧增加。过大的侧向位移引起填充墙及一些建筑装修出现裂缝或损坏，也会使主体结构出现裂缝甚至破损，导致结构产生附加内力，严重时会加速结构

4、的倒塌，影响建筑物的安全使用和舒适度。因此在高层建筑结构设计时，不仅要求结构具有足够的强度，而且还要求结构具有足够的、抵抗侧向力的刚度，保持合理的结构自振频率等动力特性，将水平力作用下的层位移控制在可允许的范围内。2.37高层建筑结构应具有良好的延性。与低层建筑不同，高层建筑结构更柔一些，在地震作用下的变形更大。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，必须在满足必要强度的前提下，通过优良的概念设计和合理的构造措施，提高整个结构，特别是薄弱部位的变形能力，使结构具有足够的延性，在遭遇地震侵袭时，保证承载力不降低或基本不降低，

5、且有足够塑性变形能力。三、高层建筑混凝土结构设计的主要策略高层建筑中的混凝土结构设计，必须坚持适用性、安全性、耐久性以及可靠性等几个方面的原则，使其结构的各项功能均达到预计要求。经过综合分析，我们认为在高层建筑混凝土结构的设计工作中，需要遵循一定的设计策略。3.1重视正确的概念设计[2]结构概念设计是保证设计结构优良性能的首要条件，要求设计者对结构的功能有透彻的了解，掌握结构受力的规律和基本情况，冲破错觉和狭隘经验产生的障碍，综合客观实际创造出优秀的设计成果。3.1.1在结构体系上，应重视结构平、立面布置的规则性。地震作用下，建筑平面

6、要力求简单规则，风荷载作用下则可适当放宽。立面体型应当避免过大的伸出或收进。结构应具有明确的计算简图和合理的传递地震力途径，结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。3.2.27一般工程都只进行小震下的弹性设计，而用概念设计和构造措施保证“中震可修，大震不倒”，但没有验算和证实。对抗震设防烈度较高地区的特别重要建筑和超限建筑，审查专家往往会提出更具体的设计指标：1）中震或大震不屈服设计；2）中震或大震弹性设计；要求设计单位确保实现“三水准”的设计目标。3.3.3水平地震作用是双向的，结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用，应使结构沿平面上

7、两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。抗震结构总体布置上有两大忌：一是上部刚度大，底层仅有柱的鸡腿型建筑，二是平面刚度极不均匀，产生大扭转的建筑。结构刚度选择时，虽可考虑场地特征，选择结构刚度以减少地震作用效应，但是也要注意控制结构变形的增大，过大的变形将会因p-δ效应过大而导致结构破坏。3.2坚持合理的结构选型[3]建筑的结构功能确定后，即可进行结构体系的优化选择，在此基础上才能进行结构的设计工作。3.2.1结构的规则性问题。高层建筑尽量不要选用严重不规则的结构体系，同时必须有足够的承载和变形能力，避免部分构件破坏导致丧失承载风、重

8、力、地震等的能力。在建筑结构以及抗侧力结构的平面要规则布置，建筑结构的立面和竖向剖面也得布置规则，侧向刚度要保证均匀变化。3.2.27结构上的超高问题。高层建筑钢筋混凝土结构设计对于结构超高具有一定的规定，尤其是在抗震规