超高层混凝土结构设计

浅谈超高层混凝土结构设计

【摘要】随着城市化发展的不断加快，高层建筑越来越多，成为了城市繁荣与发展的重要标志，但是，高层建筑的结构安全性、可靠性、耐久性成为了一个重要的控制因素，其中，混凝土结构的设计更是不容忽视，并直接关系到高层建筑结构的整体性能，应该要引起高度的重视。因此，从多方面采用技术性的运用手段，围绕高层建筑的实际需要，突出混凝土施工的整体效能，将有重要的现实意义。本文旨在围绕高层建筑对混凝土施工的整体要求出发，并概述存在的一些问题，进而分析高层建筑混凝土施工结构设计的原则，从多方面探讨高层混凝土结构设计的具体应用模式，实现高层建筑的质量安全与技术提升。

【关键词】超高层；混凝土结构；设计运用

随着超高层施工的不断涌现，围绕高层建筑的各种结构设计等相继而出，因此，要从多方面寻求超高层建筑混凝土施工的技术运用，围绕高层建筑在每一个环节的具体应用，从而实现对高层建筑混凝土施工工程的全面进步。

一、概括超高层建筑工程中混凝土结构设计的要求

1、降低混凝土的绝热升温

在遵循上述基本原则的前提下，还要考虑各方面的要求，降低混凝土的绝热升温。适当提高混凝土凝结的时间，防止产生温度裂缝等问题，在设计时，注重确保混凝土的强度，适当提高骨料以及掺合料的配比用量，在对相关的水化热进行测量的同时，降低单方混

凝土中水泥的用量配比，减少造成裂缝的可能性。

2、注意配比设计的整体确定

在混凝土的配比设计上，根据具体的实际施工进行安排，在满足施工要求的前提下，适当考虑一些客观的因素，譬如天气、设备、运输方式等等，在此基础上，适当配备比拌和用水的设计，更好的确保混凝土的稳定性能，并在混凝土拌合之前，检测现场砂石料中的含水量，为更好的配备提供数据调整，如果变动矿物掺合料的掺量时，必须要根据浆体体积法再进行配比设计并进行调整，从而保证混凝土的质量。

二、分析超高层建筑混凝土结构设计的原则

1、保证平面的整体平整

在超高层建筑的混凝土结构设计中，要突出超高层建筑的整体规划，保证建筑的平面需要，还要思考在立面以及结构布置等多种因素，尤其是当前在抗地震以及各种地质灾害的影响方面，形成合理的传力途径，并形成上部结构的水平力与竖向力之间的相互平衡，更好的减少中断与迂回现象的产生。

2、安全性能的全面实现

在超高层建筑混凝土的结构设计中，要围绕安全第一的结构设计理念，尤其是突出整体的可靠性与牢固性，避免超高层建筑结构受到外力的影响而形成倒塌等现象，并且要确定好构件与构件、结构与结构之间的相互作用，形成质量第一的设计模式，并在设计过程中吗，考虑好结构单元与结构构件承载能力之间的关系，减少抗震

防线，提升超高层建筑的整体安全运行能力。

三、探讨超高层建筑混凝土结构设计的具体应用模式

1、结构的平面与竖向布置

从结构平面布置上，规范要求平面宜简单、规则、对称，尽量减少突出、凹进等复杂平面。如图一，建筑平面有`较深的凹角，对抗震十分不利。我们结构试算时在凹角处增设拉梁，经计算加拉梁后结构周期由原来的1.23s，扭转系数为0.33改善为现在的1.27s，扭转系数为0.26。在不影响立面美观的前提下，拉梁的设置增加了结构刚度从而使结构的抗震性能得到改善，效果很好。另外，高层住宅通常将楼电梯间集中配置于中央部位以利于通风采光，为此从构造上我加厚了楼电梯间周边的楼板并提高了板的配筋率，采用双排双向的通长配筋以改善楼面因楼电梯间无板而产生的较大削弱。起初建筑方案如图二所示，经satwe计算得出y向刚度中心偏于形心下方2.3m。刚心偏下说明：平面的下部刚度比上部刚度大，下部竖向墙体较多而上部的横向墙体多。

2、结构计算参数的取用

1）周期折减系数

这一参数是考虑填充墙的刚度对结构的影响而设置的。对于砌块墙其受力早期弹性阶段刚度较大，会吸收很大的地震力，应通过设定周期折减0.7～1.0来放大地震力；对于轻质隔墙，其刚度有限，可设定周期折减为0.9～1.0。在剪力墙结构中，由于隔墙数量少且其刚度远小于钢筋混凝土墙的刚度，实测周期与计算周期比较接近

2）混凝土容重

程序缺省为25kn/m3，未包括构件的粉刷面层重量。根据工程的一般情况（按两侧抹灰）实际容重取27～29 kn/m3 （以200厚的墙为例：25+2x20x0.015/0.2=28）为宜。

3）水平力与整体坐标的夹角

在计算地震作用时，沿两个正交主轴输入。对于平面规则的结构，一般只需沿建筑物平面主轴方向输入即可。但对于相交角大于15

度的l形、斜交、y形等不规则的平面应选择各抗力构件两个主轴方向进行抗震作用计算。

4）连梁刚度折减系数

洞口上部与剪力墙相连的连梁由于刚度相对墙体较小，而承受很大的地震弯矩和剪力，配筋设计困难。在地震作用下连梁往往最先开裂进入弹塑性状态，此时连梁将把原来由其自身承担的地震作用卸载给剪力墙。连梁刚度折减的目的就是要模拟这一现象，根据规范要求和工程经验，在8度地区，通常该系数取用0.55。在7度地区可能是风荷载控制，取0.7。

3、连梁的设计

在剪力墙结构计算中，连梁超筋是经常遇到的问题。常用的解决方法有以下几种：

1）首先对连梁的抗扭刚度进行折减，一般取0.4。

2）增加洞口的宽度以减小连梁刚度。这种方法虽然能够有效的改善连梁超筋问题，但在实际施工中，还要用砌块或其他材料进行

封堵，两种不同的材料在交接处很容易产生裂缝。虽然这样的裂缝对结构安全无影响，但用户可能因此产生不必要的误解。因此对于这类的结构洞我们用φ6@200的钢筋网片并浇筑混凝土。

3）增加洞口的高度，即减小连梁的高度。这种方法也能够减少连梁刚度，但在建筑的门洞上方应设门顶过梁。

4）如果程序选用的是tat软件，那么可以在特殊梁柱定义菜单中，将超筋的连梁两端定义成铰接，让地震力由墙肢承担，连梁箍筋配足而主筋只承受垂直荷载和连梁剪力与跨度一半之积的较大值。

四、结语

超高层建筑中混凝土结构设计是一个综合性的技术运用方式，尤其是要在全盘思考的基础上，结合当前超高层建筑的总体需求，采取严格的措施，从混凝土结构设计的各项要求出发，注重施工过程中的稳定性，同时，注重对原材料的合理控制，包括钢筋的合理配备设计等等，考虑对于混凝土进行现场施工以及运输条件、养护作业等方面都是作为保证混凝土结构设计的关键因素，注重整体技术的全面提升，将具有深远的实践意义。

参考文献

[1]李华维；房屋建筑中大体积混凝土的施工方法和技术；现代装饰（理论）；2012，05（8）：12-13

[2]李晨；师磊；大体积混凝土施工问题浅析[j]；建材世界；2010，05（9）：9-10