建筑混凝土结构设计

浅析建筑混凝土结构设计

摘要：本文作者结合实际工作经验，介绍了高层建筑的具体结构，提出了改进高层建筑结构设计方案的方法，供大家参考借鉴。

关键词：建筑；混凝土；结构设计

中图分类号：tb482.2文献标识码：a文章编号：

建筑事业的快速发展带来了民用建筑的飞跃进步，建筑混凝土结构设计本身是一个复杂综合体，这就需要我们结构工程设计师不断的进行学习、研究、比较，不断的去追求最好，同时必须加强设计方法与手段的不断优化，以提高建筑的整体品质。只有这样，才能为社会造就更多更好的建筑。

高层建筑的侧向位移迅速加快使得高层建筑在设计过程中除了

需要保证良好的强度外，还必须具备足够的刚度，这样才能让混凝土的结构不断完善，将水平力作用下的层位移限制在最小范围内。并且为防止高层建筑受到地震影响出现倒塌,，不仅需要达到使用需要的强度，还应该对整个建筑实施更好的完善方案，来从整体上改进建筑的结构性能，从而增加高层建筑的使用寿命。这就需要在结构设计阶段将以上不同的因素积极考虑在内，保证结构具备良好的强度、刚度。

1 高层建筑的具体结构

高层建筑结构主要是竖向抗侧力构件经过水平楼板连接组成的

大型空间结构体系，对其需采取内力、位移等方面的计算，在计算时需要从不同的程度进行相关方的计算，并完善计算方式以取得理

想的数据。当前，对于结构整体分析可进行以下假定:

1.1刚性楼板方面

在计算高层建筑的内力与位移过程中通常假定楼板对自身平面

内是无限刚性,平面外刚度极小且排除在计算外，当假定是刚性楼板时,在设计过程中就需要运用措施确保楼板平面内的整体刚度。

1.2结构材料方面

线弹性对建筑结构的内力、位移假定时,一般想象成结构与构件处在弹性工作形势下,根据弹性理论进行研究,但框架梁及连梁等

构件需要对局部塑性变形引起的内力重分布进行研究。对计算地震环境下的建筑结构的薄弱层变形时选择弹塑性分析方法。

1.3计算图形方面高层建筑结构体系整体分析采用的计算图形主要包括了：一维协同分析、二维协同分析、三维空间分析

1.4小变形方面

在所有方法中是经常运用的基本假定。但专家们在研究非线性问题(p—δ效应)后得出了新的结论，通常在顶点水平位移δ与建筑物高度h的比值δ/h>1/500时,就应该将p—δ效应考虑在计算内。

2 改进高层建筑结构设计方案的方法

2.1剪力墙设计

高层建筑必须要具备良好的变形能力，要想在这一方面得到提高则应当采取措施防止剪切破坏。遇到一道截面较长的抗震墙时需要配合洞口布置弱连梁,让墙体划分成小开口墙、多肢墙，其而保证各个墙段的高宽比在2以上。建筑工程中的弱连梁需满足地震时各

层连梁的总约束弯矩小于该墙段总地震弯矩的20%；连梁状况同样需在标准状况内，这一刻防止墙肢发生全截面受拉问题，这对于整个建筑来说都是很严重的。另一方面，为了实现节能降耗且防止连梁强度过低，在连梁弱施工中需做好各方面工作。当连梁变为普通的小梁时,墙肢则成为单肢墙，单肢墙的延性则减弱，由于单肢墙的抗震防线只有一道,超静定的次数较少，出现地震后将面临很大的损坏。当前，大部分设计师操作时会把结构中门洞连梁、窗洞连梁设计成截面高度极小的二力杆件,这种变化大大降低了建筑的抗震能力。

一般情况下，我们都需要针对连梁的刚度严格控制把握，这多数还是考虑到剪力墙的刚度过大，剪力墙中的连梁受到水平力影响之后会因为很大的内力而超过截面允许值,处理时需要对此类连梁先屈服,保证连梁能形成塑性铰且不出现脆性破坏。我们一要保证连梁达到强剪弱弯的要求，在连梁的刚度方面要做好不同的控制。工程标准中指出剪力墙在端部需分布暗柱、端柱等边缘构件，这些能发挥出砖混结构的约束柱效果,在结构的刚度降低，地震作用下层间位移和顶点位移偏大后，边缘构件起到的作用更明显，这时暗柱的截面和配筋也变大。若剪力墙的总截面面积与楼层面积之比值偏大，而房屋高度小、楼座面积大，对于墙端部的暗柱面积和配筋量则没有建筑标准中的需要了。

2.2超长结构的温度变形和混凝土干缩变形

钢筋混凝土结构是建筑工程的关键部门，施工标准中对此结构提

出的规定涉及到室内条件下现浇框架结构的伸缩缝需对间距严格控制，间距最大不超过55m，而现浇剪力墙结构伸缩缝的最大间距在45m。若处于露天环境时，结构伸缩缝的间距更要严格控制，运用这样的工程结构主要能处理好两方面的问题：

2.2.1干缩裂缝

当现浇混凝土在凝固硬化过程中常会出现收缩应力，整个结构则会出现干缩裂缝，该结构形式越长，则造成的干缩裂缝越大。

2.2.2结构控制

超长结构的运用应当符合工程当地的季节变化，大气温度的变化将造成结构出现热胀冷缩,这样很容易导致结构出现温度裂缝。另外，结构越长,则对温度产生的作用越大，这在许多建筑工程里是很难避免的问题。若参照工程规定的要求布置伸缩缝,常会造成双墙、双柱、双梁,对高层建筑的立面处理、防水构造会造成很大的不便。考虑到有效处理超长结构混凝土干缩裂缝的问题,当前工程单位主要采取的措施为分布混凝土后浇带,把大的楼板面积划分成小的区格,第一步结合混凝土浇筑小的区格,在小区格混凝土干缩变形结束后对区格之间的预留带进行浇筑。此方法能有效防范干缩裂缝的出现，维持了建筑结构的正常性。需要注意的是，后浇带不得取代结构的温度伸缩缝，这是由于后浇带混凝土硬化后,楼板会变成较长的整体,后浇带则发挥不了应有的作用。

建筑资料提到，受到温差因素的影响，结构的应力变化具有一定的规律，具体为：（1）高层建筑屋面或屋面下1层～2层应力大，

往下逐渐降低；（2）同一层楼板处中间的应力大，两边则相对较小；（3）对剪力墙两端的应力大,中间的相对较小；（3）山墙来讲顶部的几层的拉应力大；（5）结构刚度变化多的一层应力大,例：结构转换层上面的那一层。鉴于这些实际的规律状况，超长结构需配合下列处理方法：（1）对屋面、外墙面的保温隔热进行处理，防止阳光给结构带来的辐射；（2）温度应力大的位置需做好配筋，温度钢筋的布置需合理；（3）屋顶外露挑檐板、女儿墙等构件需在适当位置分布一道缝，一般每隔15m，缝宽20mm,缝内纵向钢筋无需断开。

2.3屋面高大女儿墙的设计方法

屋顶女儿墙对于高层建筑的作用也不可忽视，其能影响到整体建筑效果。女儿墙设计时难以直接参与主体结构的研究，这就需要计算时仅分析女儿墙的自重,若女儿墙较低则能达到精度要求的,不

对建筑结构的安全没有影响。而在女儿墙高度上升时,其地震荷载和风荷载效应会更大，给整个建筑结构带来的影响变大。

女儿墙较高时需科学计算出女儿墙所受水平荷载状态，女儿墙通常选择钢筋混凝土材料,配筋计算需借鉴支承于屋顶的悬臂板且运用双层钢筋。考虑到维持屋面女儿墙与主体结构的关联，屋面女儿墙所在的框架梁或墙要达到足够的强度。计算女儿墙时需验算在正常使用情况下由风荷载造成的内力并进行截面配筋。部分专家提出计算地震作用,再将其乘以放大系数3来对内力、配筋进行计算,该方式运用效果不理想，这是由于女儿墙是建筑结构的次要构件,若施工方法正确基本上不会发生严重问题。