论文部分内容阅读
摘要：随着高层建筑在我国的迅速发展，建筑类型与功能的愈来愈复杂，结构体系的更加多样化，高层建筑结构设计也越来越成为结构工程师设计工作的主要重点和难点之所在。钢筋混凝土具有整体性好、刚度大、位移小等优点，高层建筑的钢筋混凝土结构设计，可以说是现代建筑设计的重点和难点。本文将结合笔者多年的建筑设计经验，对高层建筑钢筋混凝土结构的设计重点进行探讨。
关键字：高层建筑钢筋混凝土结构设计
中图分类号：TU97 文献标识码： A
一、钢筋混凝土结构简介
混凝土是由胶凝材料水泥、砂子、石子和水，及掺和材料、外加剂等按一定的比例拌和而成。凝固后坚硬如石，受压能力好，但受拉能力差，容易因受拉而断裂。(为了解决这个矛盾，充分发挥混凝土的受压能力，常在混凝土受拉区域内或相应部位加入一定数量的钢筋，使两种材料粘结成一个整体，共同承受外力。这种配有钢筋的混凝土，称为钢筋混凝土。钢筋混凝土粘结锚固能力可以由四种途径得到：
①钢筋与混凝土接触面上化学吸附作用力，也称胶结力。
②混凝土收缩，将钢筋紧紧握固而产生摩擦力。
③钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用，也称咬合力。
④钢筋端部加弯钩、弯折或在锚固区焊短钢筋、焊角钢来提供锚固能力。
特性编辑混凝土的收缩和徐变（蠕变）对钢筋混凝土结构具有重要意义。
二、钢筋混凝土结构特点
2.1优点
（1）就地取材。
（2）耐久性、耐火性好（与钢结构比较）。
（3）整体性好。
（4）可模性好。
（5）比钢结构节约钢材。
2.2缺点
（1）自重大。
（2）混凝土抗拉强度较低，易裂。
（3）费工、费模板周期长。
（4）施工受季节影响。
（5）补强修复困难。
钢筋混凝土最主要当然与其材料：也就是钢筋和混凝土有关啦，其中钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度最重要。另外，施工之中还和天气的温度湿度等有关，因为会影响到混凝土的凝结速度。
三、高层钢筋混凝土建筑的分类
在我国，高层建筑以钢筋混凝土结构为主，高层钢筋混凝土结构的数量、高度以及结构体系的多样化、复杂性均处于世界前列。在高度较大的高层建筑中，应用较多的是框架――筒体结构、框架结构、筒中筒结构及多筒结构等结构体系。
（1）框架结构体系。框架结构体系采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构，并同时承受水平荷载，适用于多层或高度不大的高层建筑。框架结构的布置要注意对称均匀和传力途径直接。传统的结构布置采用主次梁的作法为主，逐步向扁梁或无盖梁发展。框架柱是框架结构的主要竖向承重和抗侧力构件，以受压应力为主。
（2）剪力墙结构体系。剪力墙结构体系是利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构体系。剪力墙的间距受楼板构件跨度的限制，一般为3~8米。因而剪力墙结构适用于要求小房间的住宅、旅馆等建筑。剪力墙一般采用钢筋混凝土材料，可分为全部为现浇的剪力墙，全部用预制墙板装配而成的剪力墙，内墙为现浇、外墙为预制墙板的剪力墙。
（3）框架――剪力墙结构体系。框架――剪力墙结构是将框架和剪力墙结合在一起而形成的结构形式。它既有框架结构平面布局灵活、适用性强的优点，又有较好的承受水平荷载的能力，是高层建筑中应用比较广泛的一种结构形式。
（4）筒体结构。随着建筑物高度的增加，传统的框架结构体系、框架――剪力墙结构体系已不能很好地满足结构在水平荷载作用下强度和刚度的要求。筒体体系因其在抵抗水平力方面具有良好的刚度，并能形成较大的使用空间，筒体是由框架和剪力墙结构发展而成。它是由若干片纵横交接的框架或剪刀墙所围成的筒状封闭骨架。
四、高层建筑钢筋混凝土结构设计中需要考虑到的问题
钢筋混凝土结构的设计和建造围绕着工业化的标准和实际中的考虑，而这两者又随着工业化中积累的经验和研究慢慢地发展。当新的没计方法、制作过程、建造技术不断产生的同时，建筑材料也在稳定地发展。从某些方面讲，工业化的标准一般反映出的足被大家接受的思想以及根据建设规范所从事的实践。但是，规范通常讲的只是某些最低的要求，而不是最高的要求。如果你期望的不只是最低要求，那么满足最基本的要求就不是你理想中的目标。
因为设计和建造混凝土結构是一件很实际的事情，所以许多设计人员更注重的是更为有效的工业标准，而不是印刷成文的规范。因此，工业生产标准影响了以下关于结构设计和建造的几个方面：
(1)设计的方法和准则。
(2)生产建造过程。
(3)所需要的测试和证明。
(4)影响建造计划和细节的一般规范要求。
(5)特别的规范要求(例如防火)。
设计人员一般不直接参与建造工作，但他们必须考虑以下在实际中会碰到的一些问题。
设计人员一般不直接参与建造工作，但他们必须考虑以下在实际中会碰到的一些问题。
4.1．一次浇筑的最大量
浇筑的尺寸受到时间(如8小时工作时间)、工作量的大小、场地的条件、运送混凝土的车辆的数目、浇筑方法以及结构形式的影响(例如在实际浇筑中对于多层建筑只能一次浇筑一层)。
对于大型结构的最大浇筑量通常仪是整个结构浇筑量的一部分。当浇筑停止了一段时间后，已浇筑的混凝土在下一次浇筑前将会结硬。新旧混凝土的连接处称为冷接缝或者施工缝。设计人员必须预先考虑这一问题——例如，由于现浇结构被认为是单一的连续的结构，设计人员必须仔细考虑这种施工缝的影响。
4.2．混凝上设计强度(fc)
在设计过程的前期阶段，设计人员必须先确定混凝土的设计强度。毫无疑问，这一关键值和结构的性能有关。设计人员也必须考虑现今所应用的技术、承建商的能力以及项目的预算。因此，有一些设计会不断超越现今建造技术的极限，要求使用尽可能好的混凝土(例如设计高层建筑)，而其他一些设计只要求使用低强度的混凝土。
4.3．建造的准确度
现场浇筑是一个非常粗略的工作，很少能达到精确的几何尺寸或光滑的面层。经验告诉没计人员什么样的误差是允许的，什么样的误差是可以进行改善的——他们学会了仔细地写一些设计说明，特意选择一定的材料或在现场做一些监督。
但是，一般来说，工厂预制的混凝土的质量要高于现浇混凝土。这些构件尺寸精确而且可以进行修改。虽然精确的尺寸要求和光滑的面层对基本结构的形成不是关键的，但它们能使得建筑物在表面处理和其他建筑上的工艺更优越。当然，如果建成后混凝土被其他东西覆盖或包住，那么这一缺点的影响就不大了。但是，设计人员必须了解结构中较为精细的连接构件所要求达到的精确度，认识到建造混凝土结构精确度的最低要求。
4.4．混凝土构件的最小尺寸
因为实际建造上的原因，为厂满足保护层和钢筋间距的不同要求，一些钢筋混凝土构什必须有特定的尺寸。
当板、墙、梁中配有受弯钢筋时，它的尺寸主要山受拉钢筋和受压混凝土外边缘之间的距离决定。因此在非常薄的梁、薄板和墙中，受弯钢筋不起什么作用。
一般地，在板和墙中要布置两个方向的钢筋。即使受弯作用只发生在一个方向，规范也要求在另一个方向必须配有一定数量的钢筋来控制由于收缩和温度变化而产生的裂缝。即使采用最小的保护层厚度和最小截面积的钢筋，板的最小厚度也应大致达到80mm，但是除了托梁或井式结构，板的厚度通常较大从而提高厂抗弯能力。一般的钢筋布置所示，钢筋布置在顶部还是底部主要由弯矩的正负决定。
建筑规范常常要求附加保护层厚度，规定最小厚度板的保护层厚度为100mm或更大，从而保证较高的耐火等级。提示板的厚度是由所用骨料的大小决定的。
250mm厚的墙或更厚的墙常常有两层钢筋。每一层都在允许的情况下和墙体外表面很接近。具有十字交叉钢筋的墙(例如，有水平、垂直钢筋)一般厚度很少小于150mm。
结束语
总之，钢筋混凝土结构既是高层建筑设计工作的重点，也是难点，一旦某个环节有误，都可能对整个高层建筑功能性能埋下隐患，这就要求我们认真遵循设计原则和规范，加强对以往设计不足和缺陷的分析，并予以有效克服和避免，以此提高高层建筑钢筋混凝土结构设计质量和水平，使其更安全、更适用、更耐用。
参考文献：
[1]张涛，于洪斌．论钢筋混凝土高层结构设计常见问题[J]．才智，2010；
[2]崔立成；钢筋混凝土高层结构设计中的几个问题[J]；中国新技术新产品；2010年01期；
[3] 张岚.对高层建筑钢筋混凝土结构设计实践的分析[J].广东科技, 2012(22)；
[4] 董良凤.浅谈高层建筑混凝土结构的优化设计[J].福建建筑,2011(01)。
关键字：高层建筑钢筋混凝土结构设计
中图分类号：TU97 文献标识码： A
一、钢筋混凝土结构简介
混凝土是由胶凝材料水泥、砂子、石子和水，及掺和材料、外加剂等按一定的比例拌和而成。凝固后坚硬如石，受压能力好，但受拉能力差，容易因受拉而断裂。(为了解决这个矛盾，充分发挥混凝土的受压能力，常在混凝土受拉区域内或相应部位加入一定数量的钢筋，使两种材料粘结成一个整体，共同承受外力。这种配有钢筋的混凝土，称为钢筋混凝土。钢筋混凝土粘结锚固能力可以由四种途径得到：
①钢筋与混凝土接触面上化学吸附作用力，也称胶结力。
②混凝土收缩，将钢筋紧紧握固而产生摩擦力。
③钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用，也称咬合力。
④钢筋端部加弯钩、弯折或在锚固区焊短钢筋、焊角钢来提供锚固能力。
特性编辑混凝土的收缩和徐变（蠕变）对钢筋混凝土结构具有重要意义。
二、钢筋混凝土结构特点
2.1优点
（1）就地取材。
（2）耐久性、耐火性好（与钢结构比较）。
（3）整体性好。
（4）可模性好。
（5）比钢结构节约钢材。
2.2缺点
（1）自重大。
（2）混凝土抗拉强度较低，易裂。
（3）费工、费模板周期长。
（4）施工受季节影响。
（5）补强修复困难。
钢筋混凝土最主要当然与其材料：也就是钢筋和混凝土有关啦，其中钢筋的抗拉强度和混凝土的抗压强度最重要。另外，施工之中还和天气的温度湿度等有关，因为会影响到混凝土的凝结速度。
三、高层钢筋混凝土建筑的分类
在我国，高层建筑以钢筋混凝土结构为主，高层钢筋混凝土结构的数量、高度以及结构体系的多样化、复杂性均处于世界前列。在高度较大的高层建筑中，应用较多的是框架――筒体结构、框架结构、筒中筒结构及多筒结构等结构体系。
（1）框架结构体系。框架结构体系采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构，并同时承受水平荷载，适用于多层或高度不大的高层建筑。框架结构的布置要注意对称均匀和传力途径直接。传统的结构布置采用主次梁的作法为主，逐步向扁梁或无盖梁发展。框架柱是框架结构的主要竖向承重和抗侧力构件，以受压应力为主。
（2）剪力墙结构体系。剪力墙结构体系是利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构体系。剪力墙的间距受楼板构件跨度的限制，一般为3~8米。因而剪力墙结构适用于要求小房间的住宅、旅馆等建筑。剪力墙一般采用钢筋混凝土材料，可分为全部为现浇的剪力墙，全部用预制墙板装配而成的剪力墙，内墙为现浇、外墙为预制墙板的剪力墙。
（3）框架――剪力墙结构体系。框架――剪力墙结构是将框架和剪力墙结合在一起而形成的结构形式。它既有框架结构平面布局灵活、适用性强的优点，又有较好的承受水平荷载的能力，是高层建筑中应用比较广泛的一种结构形式。
（4）筒体结构。随着建筑物高度的增加，传统的框架结构体系、框架――剪力墙结构体系已不能很好地满足结构在水平荷载作用下强度和刚度的要求。筒体体系因其在抵抗水平力方面具有良好的刚度，并能形成较大的使用空间，筒体是由框架和剪力墙结构发展而成。它是由若干片纵横交接的框架或剪刀墙所围成的筒状封闭骨架。
四、高层建筑钢筋混凝土结构设计中需要考虑到的问题
钢筋混凝土结构的设计和建造围绕着工业化的标准和实际中的考虑，而这两者又随着工业化中积累的经验和研究慢慢地发展。当新的没计方法、制作过程、建造技术不断产生的同时，建筑材料也在稳定地发展。从某些方面讲，工业化的标准一般反映出的足被大家接受的思想以及根据建设规范所从事的实践。但是，规范通常讲的只是某些最低的要求，而不是最高的要求。如果你期望的不只是最低要求，那么满足最基本的要求就不是你理想中的目标。
因为设计和建造混凝土結构是一件很实际的事情，所以许多设计人员更注重的是更为有效的工业标准，而不是印刷成文的规范。因此，工业生产标准影响了以下关于结构设计和建造的几个方面：
(1)设计的方法和准则。
(2)生产建造过程。
(3)所需要的测试和证明。
(4)影响建造计划和细节的一般规范要求。
(5)特别的规范要求(例如防火)。
设计人员一般不直接参与建造工作，但他们必须考虑以下在实际中会碰到的一些问题。
设计人员一般不直接参与建造工作，但他们必须考虑以下在实际中会碰到的一些问题。
4.1．一次浇筑的最大量
浇筑的尺寸受到时间(如8小时工作时间)、工作量的大小、场地的条件、运送混凝土的车辆的数目、浇筑方法以及结构形式的影响(例如在实际浇筑中对于多层建筑只能一次浇筑一层)。
对于大型结构的最大浇筑量通常仪是整个结构浇筑量的一部分。当浇筑停止了一段时间后，已浇筑的混凝土在下一次浇筑前将会结硬。新旧混凝土的连接处称为冷接缝或者施工缝。设计人员必须预先考虑这一问题——例如，由于现浇结构被认为是单一的连续的结构，设计人员必须仔细考虑这种施工缝的影响。
4.2．混凝上设计强度(fc)
在设计过程的前期阶段，设计人员必须先确定混凝土的设计强度。毫无疑问，这一关键值和结构的性能有关。设计人员也必须考虑现今所应用的技术、承建商的能力以及项目的预算。因此，有一些设计会不断超越现今建造技术的极限，要求使用尽可能好的混凝土(例如设计高层建筑)，而其他一些设计只要求使用低强度的混凝土。
4.3．建造的准确度
现场浇筑是一个非常粗略的工作，很少能达到精确的几何尺寸或光滑的面层。经验告诉没计人员什么样的误差是允许的，什么样的误差是可以进行改善的——他们学会了仔细地写一些设计说明，特意选择一定的材料或在现场做一些监督。
但是，一般来说，工厂预制的混凝土的质量要高于现浇混凝土。这些构件尺寸精确而且可以进行修改。虽然精确的尺寸要求和光滑的面层对基本结构的形成不是关键的，但它们能使得建筑物在表面处理和其他建筑上的工艺更优越。当然，如果建成后混凝土被其他东西覆盖或包住，那么这一缺点的影响就不大了。但是，设计人员必须了解结构中较为精细的连接构件所要求达到的精确度，认识到建造混凝土结构精确度的最低要求。
4.4．混凝土构件的最小尺寸
因为实际建造上的原因，为厂满足保护层和钢筋间距的不同要求，一些钢筋混凝土构什必须有特定的尺寸。
当板、墙、梁中配有受弯钢筋时，它的尺寸主要山受拉钢筋和受压混凝土外边缘之间的距离决定。因此在非常薄的梁、薄板和墙中，受弯钢筋不起什么作用。
一般地，在板和墙中要布置两个方向的钢筋。即使受弯作用只发生在一个方向，规范也要求在另一个方向必须配有一定数量的钢筋来控制由于收缩和温度变化而产生的裂缝。即使采用最小的保护层厚度和最小截面积的钢筋，板的最小厚度也应大致达到80mm，但是除了托梁或井式结构，板的厚度通常较大从而提高厂抗弯能力。一般的钢筋布置所示，钢筋布置在顶部还是底部主要由弯矩的正负决定。
建筑规范常常要求附加保护层厚度，规定最小厚度板的保护层厚度为100mm或更大，从而保证较高的耐火等级。提示板的厚度是由所用骨料的大小决定的。
250mm厚的墙或更厚的墙常常有两层钢筋。每一层都在允许的情况下和墙体外表面很接近。具有十字交叉钢筋的墙(例如，有水平、垂直钢筋)一般厚度很少小于150mm。
结束语
总之，钢筋混凝土结构既是高层建筑设计工作的重点，也是难点，一旦某个环节有误，都可能对整个高层建筑功能性能埋下隐患，这就要求我们认真遵循设计原则和规范，加强对以往设计不足和缺陷的分析，并予以有效克服和避免，以此提高高层建筑钢筋混凝土结构设计质量和水平，使其更安全、更适用、更耐用。
参考文献：
[1]张涛，于洪斌．论钢筋混凝土高层结构设计常见问题[J]．才智，2010；
[2]崔立成；钢筋混凝土高层结构设计中的几个问题[J]；中国新技术新产品；2010年01期；
[3] 张岚.对高层建筑钢筋混凝土结构设计实践的分析[J].广东科技, 2012(22)；
[4] 董良凤.浅谈高层建筑混凝土结构的优化设计[J].福建建筑,2011(01)。