1、谈钢筋混凝土结构在高层建筑中的应用现状 2中国地质大学（北京）现代远程教育专 科 实 习 报 告题 目：谈钢筋混凝土结构在高层建筑中的应用现状学生姓名 吴鲁 批 次 2013春 专 业 土木工程 学 号 1311120310820 学习中心 北京财贸干校学习中心 2015年 5 月 内容摘要 近几年，由于我国经济和社会的快速发展，使得我国高层建筑发展也非常迅速，同时，设计思路也都在持续的变化和更新。结构体系正朝着多样化的方向发展。而在高层建筑中，最常用的结构就是钢筋混凝土结构，特别是框架剪力墙结构应用最广泛，这是因为此结构体系不仅可以灵活布置功能空间，而且也有很大的侧向刚度。现如今，早已广泛推
2、广和使用。本文主要对高层建筑结构体系以及建筑钢筋混凝土结构设计要点进行了深入的探讨，并重点对混凝土工程进行了详细的分析。 现如今，高层建筑使用的结构类型、材料、施工工艺等和多次建筑有很多共同点。然而，由于高层建筑和多次建筑相比要高很多，因此，高层建筑承受的荷载就越大。所以，在高层建筑过程中，使用的结构类型、材料、施工工艺等也会有一些不同。本文主要对高层建筑结构体系以及建筑钢筋混凝土结构设计要点进行了深入的探讨，并重点对混凝土工程进行了详细的分析。【摘要】近几年，由于我国经济和社会的快速发展，使得我国高层建筑发展也非常迅速，同时，设计思路也都在持续的变化和更新。结构体系正朝着多样化的方向发展。而
3、在高层建筑中，最常用的结构就是钢筋混凝土结构，特别是框架剪力墙结构应用最广泛，这是因为此结构体系不仅可以灵活布置功能空间，而且也有很大的侧向刚度。现如今，早已广泛推广和使用。本文主要对高层建筑结构体系以及建筑钢筋混凝土结构设计要点进行了深入的探讨，并重点对混凝土工程进行了详细的分析。 现如今，高层建筑使用的结构类型、材料、施工工艺等和多次建筑有很多共同点。然而，由于高层建筑和多次建筑相比要高很多，因此，高层建筑承受的荷载就越大。所以，在高层建筑过程中，使用的结构类型、材料、施工工艺等也会有一些不同。本文主要对高层建筑结构体系以及建筑钢筋混凝土结构设计要点进行了深入的探讨，并重点对混凝土工程进行
4、了详细的分析。 （一）建筑的结构体系分析 1.框架结构 高层建筑的框架结构主要有三部分组成，即框架梁、柱以及楼板。如果柱网布置的更加合理、科学，因此，使用空间也就越大，延性就会越好。如果横向侧移度很小，在受到水平力后，侧向变形的特征表现为剪切型，此种类型比较适合于空间较大而且楼层数不是太多的建筑中，比如：车站、商场等。 1.1.框架结构简析框架是由横梁和立柱联合组成能同时承受竖向荷载和水平荷载的结构构件。在一般的工业和民用建筑中，框架的横梁和立柱都是刚性连接的，它们间的夹角在受力前后是保持一致的。钢筋混凝土框架结构是由楼板、粱、柱及基础四种承重构件组成的，由主梁、柱与基础构成平面框架，各平面框
5、架再由连续梁连接起来而形成的空间结构体系。钢筋混凝土多层框架结构是一种常用的结构形式，具有传力明确、结构布置灵活、抗震性和整体性好的优点，目前已被广泛地应用于各类多层的工业与民用建筑中 1.2.框架结构的特点钢筋混凝土框架结构由梁和柱刚性连接的骨架所组成，框架的连接点是刚节点，是一个几何不变体。钢筋混凝土框架结构是一种抗震、抗风较好的结构体系，建筑平面布置灵活，使用空间大，延性较好易于满足建筑物设置大房间的要求，还可以减轻建筑物的重量，在现代工业与民用建筑中被广泛应用。 1.3.钢筋混凝土框架结构与钢筋混凝土结构（1）钢框架结构是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。具有以下特点：自
6、重较轻，工作的可靠性较高，抗震性、抗冲击性好，工业化程度较高，容易做成密封结构，易腐蚀，耐火性差等特点。（2）钢筋混凝土结构是用钢筋和混凝土建造的一种结构，钢筋承受拉力，混凝土承受压力。具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。由于钢材塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载，其次钢材匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定，因此，钢结构的抗震性能比钢筋混凝土结构的抗震性能好。1.4.框架结构应注意的问题（1）结构平面、竖向布置梁、柱的截面尺寸的选择是框架结构设计的前提，除应满足规范所要求的取值范围，还应注意尽可能使柱的线刚度与梁的线刚度的比值大
7、于1，以达到在罕遇地震作用下，梁端形成塑性铰时，柱端处于非弹性工作状态而没有屈服，节点仍处于弹性工作阶段的目的，即规范所要求的“强柱弱梁强节点”。为了保证框架结构的抗震安全，结构应具有必要的承载力、刚度、稳定性、延性及耗能等性能。设计中应合理地布置抗侧力构件，减少地震作用下的扭转效应；平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小（不应在同一层同时改变构件的截面尺寸和材料强度），避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。框架结构宜设计成双向梁柱刚架体系以承受纵横两个方向的地震作用或风荷载。特殊情况下也可以采用一向为刚架，另
8、一向为铰接排架的结构体系。但在铰接排架方向应设置支撑或抗震墙，以保证结构的承载力、刚度和稳定。（2）框架柱配筋的调整框架柱的配筋率一般都很低，有时电算结果为构造配筋，但是实际工程中应注意一些薄弱环节的配筋。因为在地震作用下的框架柱，尤其是角柱，所受的扭转剪力最大，同时又受双向弯矩作用，而横梁的约束又较小，工作状态下又处于双向偏心受压状态，所以其震害重于内柱。对于质量分布不均匀的框架尤为明显。因此，应选择最不利的方向进行框架计算。另外，也可分别从纵、横两个方向计算后比较同一侧面的配筋，取其较大值，并采用对称配筋的原则。为了满足框架柱在多种内力组合作用下其强度要求，在配筋计算时应注意以下问题：角柱
9、、边柱及抗震墙端柱在地震作用组合下会产生偏心受拉时，其柱内纵筋应加强。框架柱的配筋可加强，满足概念设计中的强柱弱梁原则。框架柱的箍筋形式应选用菱形或井字形，以增强箍筋对混凝土的约束。对于二、三级框架的底层柱底和底部加强部位纵筋宜采用焊接，且当柱纵向钢筋的总配筋率超过3%时，箍筋的直径不应小于8，并应焊接。2.剪力墙体系 如果全是由平面剪力墙构件构成受理主体结构时，就形成了剪力墙体系。在高层建筑中，应用剪力墙体系具有很多好处，例如：此体系水平荷载与竖向荷载的能力都是非常大的，建筑整体的性能良好，而且侧向刚度也较大，侧移量不是很大，它的位移是弯曲型的。然而，此结构体系不适合用于宾馆和宿舍中。 3.
10、框架剪力墙体系 如果框架与刚度都不能满足设计要求时，通常会在建筑平面和合适的位置设立很大的剪力墙来替代一部分框架结构，这就是我们所说的框架剪力墙结构体系。在受到水平力作用时，框架与剪力墙借助刚度较强的楼板和连梁组成共同合作的结构体系。然而，在此结构体系中，框架承受的是垂直荷载，而剪力墙承受的是水平剪力。此种体系的位移曲线是弯剪型的。在此体系中再加入剪力墙，就会大大增加了高层建筑结构的侧向刚度，从而减小建筑物的水平位移，而且，整个框架结构所承受的水平剪力都会明显的降低，同时，竖向的内力分布比较均匀，因此，框架剪力墙体系的建筑高度都要比框架体系、剪力墙体系要大很多。此结构体系主要应用在办公室或者是
11、住宅。 4建筑钢筋混凝土结构的设计要点分析 4.1水平荷载逐步成为钢筋混凝土结构设计的因素 在低层建筑住宅中，通常是以重力为代表的竖向荷载控制钢筋混凝土结构；但是，在高层建筑住宅中，虽然竖向荷载会对钢筋混凝土结构产生巨大的影响，但是，却不是主要的控制因素，水平荷载是最主要的控制因素。针对有些建筑来说，竖向荷载基本上是一个定值；有时，水平荷载会受风荷载以及地震作用的影响，竖向荷载数值随着动力特性的不同出现不同幅度的变化。 4.2轴向变形不容忽视 如果在高层住宅中使用了框架体系或者是框架剪力墙体系，其框架中线轴压应力要比边柱的大很多，那么，中柱的轴向压缩变形也就比边柱的要大。如果建筑的高度较高时，
12、其差异轴向变形的数值就会变得更大，这样一来，会产生非常严重的后果，此后果的严重性等同于连续梁中间支座发生的沉陷，因而，在连续梁中间的支座处负弯矩值就会大大减小，相应的，跨中正弯矩值与端支座负弯矩值也就变得更大。 4.3侧移成为钢筋混凝土结构设计的指标 高层建筑和低层建筑的结构有很大的不同。在高层建筑中，结构侧移是建筑钢筋混凝土结构设计的最主要的因素。近几年，随着我国经济和社会的快速发展，人们对房屋的需求越来越大，这样一来，为了节省土地资源，就会不断的增加房屋的高度，那么，高度大大增加，水平荷载结构侧移变形也就会逐渐增大，一般来说，高层建筑住宅结构的顶点侧移是和住宅高度的四次方程正比关系的。如果
13、建筑物是小高层时，建筑物的结构不尽要有较大的强度，同时，还必须有较强的抗侧移刚度，这样一来，可以将受水平荷载作用产生的侧移有效的控制在允许的范围内。其原因主要有三点：第一，如果出现很大的侧移，那么，人就会感觉非常不舒服，进而影响房屋的使用；第二，发生较大的侧移会导致围护墙和高档的装饰材料产生裂缝和破损的现象，而且，严重的可能会使电梯轨产生变形，从而不能使电梯正常的运转下去；第三，侧移量较大有可能会使结构产生较大的附加内力，如果侧移量和附加内力都很大，切一直循环下去，就有可能会导致建筑发生坍塌。 5混凝土工程 5.1混凝土运输 在施工过程中，运输零星混凝土或者是垫层混凝土时，通常会使用塔吊和手推
14、车运输将混凝土运输到浇筑地方。然而，结构混凝土运输是通过混凝土输送泵来完成运输工作的。 5.2混凝土进场验收 混凝土在进入施工场地之前，必须要控制塌落度值，搅拌机中混凝土的塌落度不能低于150mm。厂商经过认真考虑，认为混凝土的塌落度应该要大一些，这主要是因为在运输混凝土的过程中，塌落度会有所损失，这样一来，就要求搅拌机到达施工现场后的混凝土塌落度不能低于180mm，确保混凝土进入混凝土泵的塌落度不低于150mm,从而有效的避免混凝土堵塞混凝土泵。如果出现混凝土的塌落度不够的情况，不能随便加水来达到增大混凝土塌落度的目的。在运输混凝土的车上要备有水泥浆，并且要求水灰比和混凝土相同，这样一来，在
15、混凝土的塌落度不够时，就可以向其中加入同等比例的水泥浆，增加混凝土塌落度。由于水灰比的准确度对混凝土的强度是非常重要的，因此，其混凝土的水灰比应该在实验室中进行准确测量。 5.3施工缝留设与处理 缝的大小要结合其设计要求来设置，通常情况下，主体结构水平施工缝要在楼面与楼板下约100mm处预留出。在封模之前，必须要把结合处的水泥浆、石子和焊渣等都清除干净，在浇筑混凝土前，还应该用水浇筑湿润，与此同时，还要铺大约20mm的水泥浆，然而，再向上浇筑混凝土，在浇筑的同时还要振捣，这样使铺设的混凝土变得更结实和均匀。 5.4混凝土养护 在浇筑混凝土的12个小时内必须要在表面加以覆盖，同时还要定期喷水养护
16、。平均每天的浇水次数不固定，但是，必须要保持混凝土表明的湿润；当气温低于5度时，就不需要浇水。事实上，对混凝土的浇筑有很高的要求。例如：混凝土养护必须要用明水，这样一来，混凝土才不容易出现裂缝或者开裂。混凝土表面的塑料薄膜必须要包裹密实，并且交由专人浇水。6.钢筋混凝土框架结构冬期施工的问题冬期施工首先要编制冬期施工技术措施与方案。编制冬施技术措施与方案一定要结合实际统筹兼顾，做到科学合理，全面、具体、适用，确保冬施质量。做好室外气温与周围环境温度测量，以便及时掌握冬施的开始时间。在施工现场有代表性的位置设置测温点，定时定点每昼夜测温不少于4次，求出平均温度并做好统计与记录。量混凝土出罐、人模
17、温度。每一工作班不少于4次。混凝土养护温度应符合下列要求：应在易于散热的部位设置测温孔(孔深宜为10cm15cm，也可为墙厚的l2或板厚的l2)，全部测温孔均应编号。并绘制测温孔布置图：测量混凝土温度时，温度计应采取措施与外界气温隔离，温度计留置在测温孔内的时间不应少于3min，在达到临界强度以前每2h测量一次。以后每6h测量一次，防止混凝土早期受冻。从施工实践来看，混凝土工程冬期施工一般宜优先选用综合蓄热法，其施工简单，经济合理且易于保证质量。综合蓄热法即根据室外及周围环境温度掺加早强防冻剂，同时对混凝上及时进行保温覆盖，充分利用预加热量和混凝土在硬化过程中放出的水化热，防止热量过快损失，减
18、缓混凝土的冷却速度。使混凝土在正常温度条件下达到预定的设计强度。在城市小区群体工程建设中。由于受现场场地条件限制以及文明旌工和减少环境污染等方面考虑通常都采用泵送商品混凝土，所以，在冬期施工混凝土的配制方面主要由商品混凝土厂家来具体控制。施工现场主要是控制混凝土拌台物出机温度不宜低于lO，入模温度不得低于5。冬期施工混凝土的养护严禁浇水且混凝士外露表面必须及时覆盖，覆盖层的厚度应根据热工计算确定。混凝土的初期养护温度不得低于防冻剂的规定温度，达不到规定温度时应立即采取保温措施。结束语 ：总体来说，近几年，由于我国经济和社会的快速发展，使得我国高层建筑发展也非常迅速。再加上，由于人们生活水平的进
19、一步提高，因此，对建设住宅的要求也越来越高，并且设计思路也都在持续的变化和更新。结构体系正朝着多样化的方向发展。如果高层建筑的高度在50m以内，那么，就可以结合施工现场的条件，施工体系有多种选择，一旦高层建筑物的高度超过了50m，通常我们会采用剪力墙或者是筒体结构体系。现如今，此结构体系已被广泛推广和使用，它不仅可以灵活布置功能空间，而且也有很大的侧向刚度。通过大量的实践发现，必须要熟练掌握规范要求，而且还要有较好的结构设计理念，才能设计出更好的建筑作品。 【参考文献】 1任冬云，施卫星，付磊.高层钢筋混凝土结构位移比的调整J.低温建筑技术,2009(10). 2金锡平.浅谈ansys在高层钢筋混凝土房屋抗震设计中的应用J.科技信息,2011(10). 3姜正荣，王仕统.高层钢结构与钢筋混凝土结构技术经济比较J.钢结构，2004（6）. 4李风河，刘亚坤.部分型钢柱在高层钢筋混凝土结构中的应用J.平顶山工学院学报，2005（1）.
