钢筋混凝土结构在高层写字楼中的应用

　　董莹莹张祥林王凯
　　【摘要】当前高层写字楼常用的结构形式是钢筋混凝土结构，钢筋混凝土结构强度较大，有较强的稳固性，被广泛应用。本文对高层写字楼的钢筋混凝土结构设计要点进行简要分析，并分析高层写字楼钢筋混凝土结构设计常见的问题，浅析存在问题的原因，在此基础上提出注意事项和解决措施，切实提高钢筋混凝土结构的质量。
　　【关键词】钢筋混凝土；高层写字楼；结构设计问题；解决措施
　　目前，我国各大中小城市建筑行业得到迅速发展，高层建筑物群不断涌现，其中高层写字楼更是拔地而起，使得设计理念、建筑材料和施工技术等发生深刻变化。钢筋混凝土结构是当前建筑物广泛使用的结构形式，钢筋混凝土结构强度较大，有较强的稳固性、耐久性和抗震性，被广泛应用于高层写字楼的建造。了解高层写字楼钢筋混凝土结构的设计要点非常重要，在此基础上分析目前钢筋混凝土结构设计中常见的问题，明确设计过程中所遇到的重难点，对此采取科学的方式来加强和完善钢筋混凝土结构设计，切实提高高层写字楼钢筋混凝土结构的质量。
　　一、高层写字楼的钢筋混凝土结构设计要点
　　（一）钢筋混凝土结构设计的控制因素：水平荷载
　　水平荷载逐渐成为钢筋混凝土结构设计的控制因素原因有二：首先，高层写字楼的高度与其自身的重量和楼层荷载在竖直方向上引起的彎矩和轴力成正比例关系，水平荷载在竖直方向上的轴力和倾覆力矩与建筑高度的平方成正比例关系。其次，对于高度一定的高层写字楼，竖向荷载是一定的，然而水平荷载却是不定值，原因在于水平荷载是风荷载和地震荷载，风荷载和地震荷载是不确定的，它们的数值随着结构动力的不同而变动。
　　（二）钢筋混凝土结构设计的重要因素：轴向变形
　　首先，对高层写字楼来说，相较水平荷载，竖向荷载较大，竖向荷载在结构柱中更能产生轴向变形，使得连续的屋梁中间支座的负弯矩值减小，跨中的正弯矩值和支座的负弯矩值随之增大，会对连续梁产生巨大影响。其次，下料长度也随着发生变化，必须依据轴向变形计算数值，以此对下料长度进行调整和改变。最后，轴向变形对构件的侧移和剪力也产生重大影响，要确保所计算的结果安全可靠。
　　（三）钢筋混凝土结构设计的控制指标：侧移
　　在高层写字楼结构设计中，侧移是高层写字楼结构设计中的重要控制指标。随着高层写字楼高度的增高，结构侧移在水平荷载下的数值会随之不断增大，因此，结构侧移必须在水平荷载下控制在规定的范围之内。
　　（四）钢筋混凝土结构设计的重要指标：结构延性
　　随着高层写字楼的高度增大，写字楼的柔性变强，当地震发生时的变形程度也变大。高层写字楼在经过塑形后，变形能力会相应的降低，因此必须采取必要的措施改进变形能力，提高延性，避免地震发生时产生坍塌。
　　二、高层写字楼钢筋混凝土结构设计常见问题分析
　　（一）结构设计中出现的问题
　　在进行高层写字楼结构抗震设计过程中，务必要凭借剪力墙的底部加强部位确定墙体的厚度，务必采取构造边缘构件等措施，避免剪切薄弱处时造成破损，以此达到抗震的良好效果，提高高层写字楼整体的抗震性能。为解决这一问题，需严格遵照《高层建筑混凝土结构技术规程》进行结构设计，不仅根据规定数值确定墙体厚度，而且依照工程的实际情况和抗震等级确定墙体厚度，切实保证高层写字楼的安全性能和稳定性。
　　（二）地基设计中出现的问题
　　当前，高层写字楼钢筋混凝土结构中凡是使用预应力管桩作为地基设计的建筑，出现质量问题和事故的频率大大降低。首先，预应力管桩具有混凝土强度大、材料多、适应性强、造价低、质量可靠等优点，其次，预应力桩管管桩运输便捷、装接方便、长度适当、桩身耐击，是性价比较高的桩型，能够加快施工速度，大大提高工作效率。因此，要采用预应力管桩进行地基设计，不仅严格遵照国家地基设计相关标准和规定，注重细节的结构设计；同时，根据具体工程项目具体分析，分析具体地区的地质条件进行桩、土的协同作用，根据不同的桩基计算承载力和强度，选择合理的桩型。
　　（三）结构计算与分析中出现的问题
　　高层写字楼进行结构计算时，可利用楼板整体平面无限刚假定模型进行计算，同时具体问题具体分析、灵活处理；主体结构采用中国建筑科学院设计的PKPM软件，整体分析利用STAWE软件；其中抗震设计是高层写字楼设计的重中之重，应根据高层写字楼的结构要求，针对不同的抗震等级进行计算与评估工作，以严格符合高层写字楼结构设计的质量标准。
　　三、高层写字楼钢筋混凝土结构设计注意事项
　　（一）剪力墙和框架的延性设计
　　剪力墙和框架的延性设计源于对防震抗震的考虑，首先，设计剪力墙应保证刚度均匀，避免承受过度集中的力量时而遭到损坏，产生严重后果，也使得对连梁等部件的设计难度变大，一般来说，剪力墙的设计按照刚度大小来划分，例如第一级别的剪力墙墙肢数需大于等于四肢；其次，当遇到中等级别的地震时，要保证有其他低级别的剪力墙来维持高层写字楼的形状，不能产生变形的情况，避免发生意外事故；最后，当遇到高级别的地震时，要尽可能的减弱损坏程度，延长高层写字楼直立的时间，尽可能的减少人员伤亡和财产损失，具体做法是务必要保证柱子的延性，因此钢筋混凝土结构中的剪力墙和框架的延性设计意义重大。
　　（二）剪力墙和框架的连梁设计
　　高度重视剪力墙和框架的连梁设计，深刻认识到它们的作用和重要性。连梁在遇到中等及以上强度的地震时，能够首先裂开，以起到降低和缓冲地震破坏力的重要作用，因此要保持高层写字楼的延性，力求梁的完整性。依照连梁的巨大作用和特殊性能，在设计时我们应做到，第一，不能过度的增加连梁的抗弯能力，使它充分发挥耗能的巨大功能，同时使其他部件免遭损坏；第二，不能在连梁上搭建竖向的承重部件，因为连梁承载着竖向荷载，在遇到地震时会最早裂开，抗剪能力大大降低，造成不可设想的严重后果。
　　（三）构造柱设计
　　构造柱的功用是平衡挑梁的变形，构造柱被安置在挑梁的两端，将每一层的挑梁联合起来设计构造柱。当局部的荷载量过大时，构造柱将力传送到另外的结构层中，使得所有的结构层共同分担过大的荷载量，这种设计不仅可以起到保护外墙的功用，而且间接的提高了高层写字楼的安全性能。
　　四、结束语
　　随着社会经济的迅猛发展，人们越来越重视工作和住宅建筑的安全性能，钢筋混凝土结构越来越多的被应用到高层写字楼中，因而高层写字楼钢筋混凝土结构设计质量水平，与人们的人身安全和财产安全息息相关，因此在进行高层写字楼钢筋混凝土结构设计时，务必严格遵照国家规范和建筑行业标准规范进行，始终将安全摆在首位，不断开拓创新思路，设计出更加安全性更高、经济性更强的高层写字楼。
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