浅谈高层建筑混凝土结构稳定设计分析

(整期优先)网络出版时间:2019-10-20
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浅谈高层建筑混凝土结构稳定设计分析

廖思杰

广西农垦设计院有限公司广西南宁530022

摘要:伴随着社会的迅猛发展和建筑业的飞速前进,人们有了更高的生活追求,自然而然对高层建筑也有了更严格的要求,作为高层建筑设计施工过程之中十分关键的一个组成部分,高层建筑混凝土结构的稳定设计是当前研究的重点对象,其内涵是:设计人员需要通过综合分析高层建筑建设位置的地质环境,提升混凝土结构设计的稳定性,进而确保高层建筑混凝土结构的稳定性,保障高层建筑施工人员以后的使用和人员的生命安全,因此本文将详细地分析阐述有关高层建筑混凝土结构的稳定性设计方面的内容。

关键词:高层建筑;混凝土结构;稳定设计

1混凝土结构稳定设计原则分析

1.1整体布置要满足体系及组成部分的稳定性要求

当前阶段,借助平面体系设计而出的混凝土结构是十分普遍的,就如同框架与桁架,往往都是利用平面体系设计出来的。要想保证这些平面结构能够具有充分的稳定性并且不会出现结构问题,需要着眼于混凝土的整体结构布局并加以解决,也就是要对必要的支撑构件进行设计。也就是说,必须确保平面混凝土结构构件的稳定性计算与其结构布置保持一致。

1.2结构计算简图与计算所依简图相一致

在进行混凝土结构稳定设计时,必须要确保混凝土结构计算的简图同计算方法依据的简图保持一致性,这对于混凝土的结构稳定性计算具有至关重要的作用。目前在开展单层、多层混凝土结构设计的时候,常常没有进行框架的稳定分析,而是仅仅对框架柱进行稳定计算。在现实情况之中,对框架柱的稳定性开展相关计算工作的时候需要用到柱计算的长度,还可能涉及要分析探讨整个框架,才能保证得出的结果使得框架稳定计算与柱稳定计算相等。然而,在实际应用时,框架变化多样,而为了简化实际设计中的计算工作,通常需要对一些典型条件进行设定。

1.3保证细部构造和构件的稳定计算相一致

除了上述原则外,还需要确保混凝土的构造设计同其结构计算保持一致性,这也是混凝土结构设计中至关重要的一个原则。针对那些没有规定传递弯矩与已经规定传递弯矩处节点的连接,要对其柔度和刚度给予充分保障,同时还要减少桁架节点的杆件偏心,设计的技术人员在进行构造细节处理时要格外注意这些问题。但是,一旦涉及混凝土的稳定性性能分析时,往往会对具体的构造有不一样的要求。就拿简支梁的抗弯强度而言,针对那些不动铰支座,主要要求其既可以防止位移出现,又能够支持其在平面之内可以转动。但是在处理梁整体的稳定过程之中,上述的要求就太过于简陋了,必须还要确保支座可以阻碍梁绕纵轴的扭转,支持梁在水平面之中开展转动工作并且保证梁端截面可以自由的翘起弯曲。

2影响高层建筑混凝土稳定的因素

2.1水平方向抵抗力增强受限

高层建筑最显著的特点就是楼层高,节约了大量的土地资源。但是,高层建筑也受到了更多的水平方向的风力和地震波的破坏,也就是说高层建筑在混凝土施工期间需要应用适应能力更强的框架梁。然而,如果在高层建筑受到的水平力不断增大的情况下,就会造成梁架杠杆的受力不均匀。通常情况下,高层建筑施工中,设置的梁架都是有限的,若有太多的混凝土钢筋来对受力梁架进行支撑可能会使得建筑的中心受到影响。故而,提升优化高层建筑的水平力承受能力是当前亟需的。

2.2剪力墙设置不均匀

在高层建筑的施工中,建筑设计在追寻美观的同时而忽略了建筑的稳定性,例如,在施工期间,在建筑的特定位置集中设置剪力墙或者挑选建筑一侧不设置剪力墙。而这些短肢剪力墙结构就成为了高层建筑的隐患,如果建筑受到的外力过大时,短肢剪力墙结构就不能确保建筑的承载力,高层建筑也会因此而受到破坏,不完整的剪力墙设计就成为了高层建筑结构的短板,会给高层建筑未来的使用带来巨大的安全风险。

2.3地基承重能力容易波动

地基是高层建筑建设的根基,是保证整个建筑施工质量和安全的基础。在对高层建筑进行设计时并不能确保地基的沉降不会影响到建筑的安全和质量,混凝土结构本身的重量就比较大,在对高层建筑进行设计时如果对结构设计的不均匀就很容易造成地基的沉降不均匀。另外,施工地的环境特殊,地下水位也可能在施工中出现变化,对工程的地基也会造成一定的影响,致使高层建筑的地基出现沉降不均匀的问题,因此,高层建筑施工中,要格外的注意地基的施工。

3高层建筑混凝土结构稳定性措施

3.1优化转换层的结构设计

在高层建筑的转换层施工时,最好的转换层优化方式就是科学地对剪力墙结构进行设置,可以通过以下的方式:首先,设计高层建筑的平面结构过程之中,设计人员可以在确保高层建筑能够发挥其价值的基础上,在建筑的周围均匀的设置剪力墙结构。在建筑的平面发生过变化或者是楼梯电梯等部位科学合理的设置剪力墙结构,使其承载力得到提高,但是,在进行剪力墙设置时,剪力墙设置位置的间距要经过严格的计算,不能间距过大;其次,剪力墙结构的设置要尽量沿着主轴方向双向布置,如果建筑在抗震或者安全稳定性方面有更高的要求时,就需要尽可能减少使用单向有剪力墙的结构安置布局方式;最后,设置高层建筑结构剪力墙的时候,设计人员应该尽量避免短肢剪力墙结构,因为短肢剪力墙结构对于维持建筑的稳定性作用不大。故而,为了高层建筑的稳定和安全,一定要进行科学的设计。

3.2减少施工缝、优化结构平面

在高层建筑结构的设计之中,平面设计是至关重要的,结构的平面设计质量关系着建筑的性能。因此,建筑的设计人员在进行设计时要充分考虑到建筑的作用。通过大量的实验得出的结论,若高层建筑的平面、竖向结构都具有规则性、均匀性、易操作性,后期对其进行检验的过程也会相对容易方便一些,否则即便是各种指标的验算也需要花费比较多的时间和精力去进行验算,甚至可能得出最终建筑墙面截面的尺寸比较大,致使相应的重量出现严重的超标,也影响了建筑结构功能的发挥。

3.3合理确定结构形式和基础选型

当前,我国采用的高层建筑结构形式一般有以下几种:框架结构、框剪结构、剪力墙结构等等,这些结构的实际应用中都有不同的施工标准与施工要点。故而,设计高层建筑的具体结构时,应该依据不同的建筑结构要求来挑选最适合的建筑结构形态与方式。除此之外,每种结构的形式都对应着不同的建造成本,设计高层建筑的过程之中也应该在挑选合适的建筑结构的前提之下,考虑建造成本等因素,进而提升工程的经济利益,避免经济损失。

3.4采用高强施工材料

在高层建筑的施工过程之中,最常见的施工材料便是钢筋与混凝土,二者的质量直接影响着高层建筑的稳定程度与施工过程的安全程度。合理谨慎地设计钢筋与混凝土用量可以显著的降低施工的成本。故而,实际操作的过程之中需要反复地修改高层建筑结构方案的设计。施工期间,可以选择采用一些具有高强度的混凝土与钢筋,这些材料能够显著地缩小建筑构件体积,构件变小了,其对应需要的钢筋混凝土量也就相对降低了,施工的成本也就相对降低了。此外,施工区域的地质若很松软便可采用上述具有高强度的混凝土与钢筋作为施工材料,能够十分高效地提升地基的强度,还能够带来更高的承载能力,让建筑的自身重量得以变轻,进而起到确保建筑的稳定性的作用,还能够很好地降低施工的成本。同一般的钢筋与混凝土相比,这些材料的承受力更大,性价比更高,故而这样的材料应该被推广使用,能够在控制施工成本的同时推动材料市场的进步与发展。

结语

综上所述,应该保证高层建筑结构设计的科学性与合理性,同时增加稳定性,加强建筑的抗震能力。对于设计人员而言,既要努力扩充自己的专业知识提升自己的专业能力,还要培养自身严谨认真的工作态度,加深对设计要求的理解与认知,为建筑行业的发展做出贡献。

参考文献

[1]徐培福,肖从真.高层建筑混凝土结构的稳定设计[J].建筑结构,2016(08):69-72.

[2]杨学林,祝文畏.复杂体型高层建筑结构稳定性验算[J].土木工程学报,2015,48(11):16-26.