论混凝土高层建筑混凝土结构设计

论文导读：
摘要：混凝土结构的高层建筑迅速发展是随着社会生产的发展和人们生活的需要而发展起来的，是商业化、工业化和城市化的结果。本文阐述了混凝土结构设计的基本要求，分析了高层建筑混凝土结构的类型，探讨了高层建筑混凝土的结构设计。
关键词：高层建筑；混凝土；结构设计；原则

近30年来，高层建筑发展十分迅速，如雨后春笋林立于世界各地，具有强大的生命力。它的突出优点是有效地利用空间资源，占地面积小，可缓解大城市的住房困难、交通拥挤和用地紧张等问题。混凝土结构的高层建筑迅速发展是随着社会生产的发展和人们生活的需要而发展起来的，是商业化、工业化和城市化的结果。

一、混凝土结构设计的基本要求

1、建筑结构的功能要求

建筑结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维修条件下的功能要求，有下列三个：①安全性。建筑结构在其设计使用年限内应能够承受可能出现的各种作用。且在设计规定的偶然事件发生时及发生后，结构应能保持必需的整体稳定性，不致倒塌。②适用性。建筑结构在其设计使用年限内应能满足预定的使用要求，有良好的工作性能，其变形、裂缝或振动等性能均不超过规定的限度等。③耐久性。建筑结构在其设计使用年限内应有足够的耐久性。例如保护层厚度不得过薄、裂缝不得过宽而引起钢筋锈蚀等。

2、结构可靠度

结构可靠性是指结构在规定的时间内（即设计基准期），在规定的条件下（结构正常的设计、施工、使用和维修条件），完成预定功能（如承载力、刚度、稳定性、抗裂性、耐久性和动力性能等）的能力。需要说明的是，当建筑结构的使用年限到达或超过设计基准使用期后，并不意味该结构立即报废不能使用了，而是说它的可靠性水平从此要逐渐降低了，在做结构鉴定及必要加固后，仍可继续使用。
结构可靠度是指结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，即结构可靠度是结构可靠性的概率度量。结构可靠度的分析就是要合理地确定结构的可靠度水平，使结构设计符合技术先进、经济合理、安全适用和确保质量的要求。简而言之，进行建筑结构设计的基本目的就是要采取最经济的手段，使结构在设计基准期内，具有各种预期的功能。

二、高层建筑混凝土结构的类型

1、 钢筋混凝土结构

钢筋混凝土结构具有耐高温性强、抗腐蚀强、刚度大、整体性较好、位移不大、舒适度较好、维护方便和成本低等特点，这些都是钢结构无法比拟的。另外，我国混凝土增强材料技术（如新型预应力钢棒和非金属配筋等） 不断地得到发展，且型钢混凝土、钢管混凝土、轻混凝土和高强混凝土等方面的理论技术已经达到了成熟水平。因此，钢筋混凝土材料重新得到了重视，钢筋混凝土现浇结构也应用于我国绝大多数的高层建筑中。

2、组合结构

组合结构除了具有钢筋混凝土结构的优点外，还具有静、动力工作性能优异、科技含量高、对环境污染少、大量节约钢材、降低成本和施工进程快等优点，其中节约钢材的特点是由于其混凝土在钢管内的三轴受压状态可提高自身承载力的结果。因而，组合结构在某些情况下可以取代钢结构和钢筋混凝土结构，应用与更高的建筑中，并且在电力、造船、交通和冶金等方面也已得到广泛的应用。

3、新型结构

以往高层建筑的结构体系有框架体系、剪力墙体系和框架- 剪力墙体系三种类型，而我们新型的结构体系主要是根据筒体的组成方式来区分的，主要有框筒体系、筒中筒体系和多束筒体系三种。新型结构体系中的筒体与传统的单片平面结构不同，其在水平力作用下可以看成固定于基础上的箱型悬臂结构，具有更大的承载力和抗侧刚度。目前，这种新型的筒体结构体系在层数较多、功能较多、用途较多的高层建筑中已得到广泛的应用。

三、高层建筑混凝土结构设计

1、结构平面布置

一般来说对于高层建筑内，除了极特殊的设计需求外，在高层建筑内每一个独立结构单元都不宜采用严重不规划的平置布置设计，也就是说，应该追求形状简单、规则，尽可能做到刚度和承载力分布均匀，高层建筑宜选用风作用效应较小的平面形状，例如抗震设计的高度钢筋混凝土高层建筑，其平面长度不宜过长，突出部分长度不宜过大，不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。（1）结构平面布置应减少扭转的影响。首先考虑地震作用下的偶然偏心因素，其中最重要的是评估楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移。具体规定是，高度的高层建筑论文导读：，严格执行国家的相关规定。如果仅从混凝土的构造要求来说，例如钢混立柱，对房屋高度大而柱中轴力较大时，同宜采用型钢混凝土柱或者钢管混凝土柱，也就是说要采用高强度混凝土柱。抗震等级为特一级的高层建筑结构中，其钢筋混凝土框架柱宜采用型钢混凝土柱或钢管混凝土柱，底部加强部位及其上一层的弯矩设计值应按墙底截面组合弯矩
，其位移值不应大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度的高层建筑、混合结构高层建筑以及复杂高层建筑不应大于该楼层平均值的1.2倍。（2）抗震设计时的高层结构平面布置。高层建筑宜调整平面形状和结构布置，避免结构不规则，不设防震缝。然而当建筑物平面形状复杂，我们又无法通过简单的办法将其平面形状和结构布置调整，从而形成较规则的结构时，这时我们就应该设置防震缝，以便将其划分为几个较简单的结构单元。设置防震缝时，对于框架结构房屋来说，高度不超过15米的部分，一般取70毫米。超过15米的部分，还要加宽20毫米。另外，剪力墙结构的房屋可按上述规定数值的一半采用。而对于框架—剪力墙结构房屋可按原规定的70%采用，但无论如论，防震缝的设计不应少于70毫米。同时，防震缝的宽度的确定应按最不利的结构类型确定。具体规定是，如果防震缝两侧的房屋高度不同，那么说防震缝的宽度应房按照较低的房屋确定。如果出现相邻结构有较大的沉降差时，还要增大防震缝的高度。

2、结构竖向布置

高层建筑的竖向结构更加重要，直接影响到整体建筑的质量。高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，如无特殊的设计需要，则应力求避免有过大的外挑和内收。出于重心和稳定的考虑，整体建筑的竖向结构应该下大上小，侧向应该是逐渐均匀变化，例如世界上第一高的建筑迪拜塔就很好地证明了这一点。如果是竖向结构不是直的，或者不是下大上小，出现严重不规则的结构，例如央视大楼，那就需要特殊的结构设计，否则为会整体建筑结构的稳定性带来隐患。如果建筑结构竖向内收时，从抗震需要的角度，高层建筑结构的楼层侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70%，或者说不应小于其上相邻三层侧向刚度平均值的80%。另外一个方面，当高层建筑结构位于上部的楼层，其缩进部位到室外地面的高度与房屋高度之比大于0.2时，上部楼层收进后其长度不宜小于下部楼层长度的75%。

3、抗震等级的设计

高层结构的抗震等级的设计要结合当地的地震发生状况，按照百年一遇、两百年一遇的标准来设计，在可能的情况下，还要提高抗震等级。当本区域的抗震防烈度为6到8度时，抗震等级还要在这个基础上再提高一度。在进行高层建筑的抗震设计时，其钢筋混凝土结构构件所采用的搞震等级，主要考虑到设防烈度、结构类型和房屋高度，因这三个因素不多而采用不同的抗震等级。一般来说，高层建筑都是有地下室的，当高层建筑把地下室顶层作为其嵌固端时，这时地下室的搞震强度就应该与整体结构完全相同，否则仍然会对整体建筑有着较大的影响。如果不是这样，那么地下室的搞震等级可以稍微降低一下需求，根据每个地区的具体情况采用或四级。总而言之，高层建筑钢混结构设计要从竖向和平面的结构设计、抗震等级多方面的角度来分析，严格执行国家的相关规定。如果仅从混凝土的构造要求来说，例如钢混立柱，对房屋高度大而柱中轴力较大时，同宜采用型钢混凝土柱或者钢管混凝土柱，也就是说要采用高强度混凝土柱。抗震等级为特一级的高层建筑结构中，其钢筋混凝土框架柱宜采用型钢混凝土柱或钢管混凝土柱，底部加强部位及其上一层的弯矩设计值应按墙底截面组合弯矩计算值的1.1倍采用。另外，对于高层建筑物混凝土的质量也要有较高的要求，我们要增加一定的添加剂到水泥和石灰中，用来增强混凝土的配筋率。同时还要高湿度的养护，以保障混凝土部件的不变形。概言之，只有科学的结构设计、严格的操作规范和高质量的标准要求，才能有合格的摘自：毕业论文评语www.7ctime.com
高层建筑。
综上所述，高层建筑混凝土结构的优化设计可以从诸多方面入手，更加合理，有效地节约成本。
参考文献：
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