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48 探讨高层建筑框架混凝土设计要点 探讨高层建筑框架混凝土设计要点 Explore the Concrete Design Points of High-rise Buildings Framework 付刚程 Fu Gangcheng 摘 要 当今在我们身边发展的最为广泛的是我国小高层 建筑，设计思想也在不断更新，结构体系也日趋多样化。 我国尚未形成相应的规范，还需要进行大量的研究工作。 本文主要探讨有关小高层钢筋混凝土框架结构设计的有关 内容。 关键词 高层建筑 混凝土 设计要点 材料 Abstract Today the most extensive development around us is the small high-rise buildings in China. The design ideas are co- nstantly updated and the structural systems are becoming dive- rsification. China has not yet formed corresponding norms, which needs a lot of research work. In this article, the author discusses the design content of the reinforced concrete frame structure in small high-rise buildings. Keywords high-rise building, concrete, design points, mate- rial 一、 引言 社会在发展，时代在进步。在一座座迅速崛起 的城市中，增多的不仅是一幢幢的高层建筑，更是 人们对高层建筑的研究，特别是对高层建筑中混凝 土结构的研究。对于混凝土结构的设计优化，更是 越来越受到人们的关注。笔者在此对高层建筑中各 种混凝土结构的发展以及高层建筑的结构设计特点 进行分析和探讨，提出了高层建筑中有关混凝土结 构优化设计的一些方案。 二、 高层建筑对混凝土和钢筋的材料要求 宜采用高强高性能混凝土和高强钢筋。构件内 力较大或抗震性能有较高要求时，宜采用型钢混凝 土柱和钢管混凝土柱。各类结构用混凝土的强度等 级均不应低于 C20。按一、二、三级抗震等级设计 的框架和斜撑构件，其纵向受力钢筋应采用专用抗 震钢筋。抗震设计时混合结构中钢材的实测屈、强 比不应大于 0.85；伸长率不应小于 20%，钢材应有 良好的焊接性和合格的冲击韧性。混合结构中的型 钢混凝土竖向构件的型钢及钢管混凝土的钢管宜采 用 Q345 和 Q235 钢材，也可采用 Q390、Q420 或 其它符合结构性能要求的其它钢材，型钢梁宜采用 Q235 和 Q345 钢材。 三、 小高层住宅钢筋混凝土结构设计的要点 1. 水平荷载逐渐成为钢筋混凝土结构设计的 控制因素 低层住宅是由重力为代表的竖向荷载控制着钢 筋混凝土进行设计的，但是在高层建筑中，尽管竖 向荷载仍对钢筋混凝土结构设计产生着重要影响， 但水平荷载将成为控制因素。 对某一特定建筑来说， 竖向荷载大体上是定值。而作为水平荷载的风荷载 和地震作用，其数值是随动力特性的不同而有较大 幅度的变化。 2. 轴向变形不容忽视 对于采用框架剪力墙或框架体系的小高层建 筑，边柱的轴压应力往往要小于框架中柱的轴压应 力，这就使得编著的轴向压缩变形小于中柱的轴向 压缩变形。如果建筑的高度比较高，此差异轴向变 形会达到一个很大的数值。后果就是连续中间支座 产生沉陷，从而减小了连续梁中间支座处的负弯矩 值，增大端支座负弯矩值和跨中正弯矩值。 3. 侧移成为钢筋混凝土结构设计的控制指标 高层建筑与底层建筑不同，如今高层建筑钢筋 混凝土结构设计的关键因素就是结构侧移。随着高 层建筑高度的不断增加，在水平荷载条件下的结构 侧移变形程度也在迅速增加，一般的结构定点侧移 都与房屋的高度 H 的四次方成正比。在进行高层建 筑的设计时， 对于结构不仅需要足够的抗侧移刚度， 还要求具有足够的强度，这样才能使结构在水平荷 载下产生的侧移能够控制在一定的范围之中。这是 因为： （1）侧移过大，会影响房屋的正常使用，因为 会使人感到不舒服； （2）侧移过大也会使得围护墙、隔墙以及它们 高级的装饰材料出现损坏或者是裂缝，这样也会使 电梯的轨道发生变形，从而影响正常使用； （3） 侧移过大也会因 P 一效应使结构产生附 加内力，甚至因侧移与附加内力的恶性循环导致建 筑物的倒塌。 4. 结构延性是钢筋混凝土结构设计的重要指 标 跟底层建筑相比，高层建筑更柔一些。这就导 致在地震的作用下，建筑的变形几率就变大。为了 避免建筑物的倒塌，使结构在进入塑性阶段仍然具 有较强的变形能力，所以必须在建筑的设计过程及 构造方面采取最适当的方法， 来保证建筑的坚固性。 四、 高层建筑框架结构的布置方法 1. 既要满足生产工艺和建筑平面布置的要求， 又要使结构受力合理，施工方便。 钢筋混凝土多高层建筑的适用高度和高宽比见 表 1、表 2。 表 1 钢筋混凝土多高层建筑适用的高度 抗震设防烈度 结构体系 非抗 震设 计 6 度、 7 度 8 度 9 度 框架、板 柱-剪力 墙 5 4 3 2 框架-剪 力墙 5 5 4 3 剪力墙 6 6 5 4 筒中筒、 框架-核 心筒 6 6 5 4 表 2 钢筋混凝土多高层建筑适用的高宽比 设防烈 度 L/B e/B e/b 6、7 度 6.0 0.35 2.0 8、9 度 5.0 0.30 1.5 2. 结构竖向布置应力求自下而上刚度变化均 匀，体型均匀不突变，外形尽量减少外挑、内收等， 见表 3。 表 3 钢筋混凝土结构伸缩缝最大间距（m） 结构类别 室内或 土中 露天 装配式 75 50 框架结构 现浇式 55 35 装配式 65 40 剪力墙结构 现浇式 45 30 沉降缝：高层建筑解决建筑各部分沉降差大体 上有三种方法处理。 其一是设置沉降缝， 称为 “放” ； 其二是采用端承桩或利用刚度较大的其它基础来避 免和抵抗沉降差，称之为“抗” ；其三是采用留后浇 带来作为临时沉降缝，等沉降基本稳定后再连为整 体，不设永久性沉降缝，称为“调” 。 沉降缝位置是建筑平面转折部位；高度差异较 大处；地基土的压缩性有明显的差异处；建筑结构 或基础类型不同处；分期建设房屋交界处。 沉降缝设置的宽度为二、三层取 5080 mm， 四、五层取 80120 mm，五层以上不小于 120 mm， 在沉降缝处房屋应连同基础一起断开。 防震缝：建筑物各部分层数、质量、刚度差异 过大或有错层时，采用防震缝分开。 防震缝最小宽度要求应不小于 70 mm，对于 6 度 地区最小宽度 4H+10，7 度 5H-5， 8 度 7H-35，9 度 10H-80 mm。 五、 结语 随着我国经济的不断发展，人们的生活水平也 得到了大幅提高， 人们对于住宅提出了更高的要求。 面对居民对住宅的多样化需求，施工单位在施工建 设的时候要牢牢把握建筑物的质量。尤其是高层建 筑，安全性必须得到更多的重视，所以在建筑材料 的选择、施工方案的设计等方面要严格要求。 参考文献 1熊向阳