摘 要：隨著城市建設的發展，建筑物所能達到的高度和規模在不斷地增加，高層建筑已成為反映城市經濟繁榮的重要標志。本文針對結構或構件的延性、剪力墻設計中注意的問題等方面進行分析，對如何保證鋼筋混凝土高層建筑結構的耐久性及穩固性進行討論。

　　關鍵詞：鋼筋混凝土,高層建筑,結構設計

　　1 引言

　　隨著我國經濟的不斷發展和人生活水平的提高，高層建筑物的建筑功能、材料、結構的形成等方面都在不斷的發展變化。由于高層的建筑物面積比較小，節省公共設備、設施投資，也能改變城市的面貌等繁榮度，因此高層建筑應用廣泛。

　　2 結構和構件延性

　　延性是指結構或構件在承載力沒有顯著下降的情況下，承受變形的能力。延性大，說明塑性變形能力大，強度或承載力降低緩慢，從而有足夠大的能力吸收和耗散地震能量，避免結構倒塌;延性小，說明達到最大承載力之后承載力迅速降低，變形能力小，呈現脆性破壞，引起結構倒塌。

　　2.1 保證高層建筑結構的延性是提高結構抗震性能的重要措施。從國內外多次地震中建筑物的破壞和倒塌情況來看，若使建筑物在地震免于嚴重破壞和倒塌，其抗側力體系中的構件在發生強度屈服時的順序應符合下列條件：(1)梁、柱或斜撐桿件的屈服先于節點;(2)梁的屈服先于柱;(3)梁、柱的彎曲屈服先于剪切屈服;(4)桿件截面產生塑性鉸的過程是先受拉屈服后受壓屈服。這樣，在構件發生變形時，才具有較好的延性、較高的抗震性能。在遇到等于或接近其設防烈度的地震時就不會嚴重破壞，即使遭遇更強烈度的地震也不至于倒塌。

　　2.2 對于高層結構，抗震設計的優化準則可概括為：強柱弱梁(或強墻弱梁)，強剪弱彎，強壓若拉，強節點弱桿件。

　　(1)強柱弱梁(或強墻弱梁)：控制梁-柱或梁-墻的相對承載力，使塑性鉸首先在梁端出現，盡量避免或減少柱、墻中的塑性鉸。

　　(2)強剪弱彎：對于梁、柱、墻構件，要保證構件出現受彎塑性鉸而不是過早剪破。因此，要使構件抗剪承載力大于塑性鉸抗彎承載力，為次提高構件的抗剪承載力，在墻肢中，還要采取措施推遲它在屈服后的剪破。

　　(3)強節點弱桿件：要保證節點區和鋼筋錨固不過早破壞，不在梁、柱、墻等構件塑性鉸充分發揮作用前破壞。

　　在進行地震去高層建筑的結構設計時，應遵循以下抗震設計準則：

　　①具有明確的設計簡圖和合理的地震力傳遞路線;

　　②具有多道抗震防線，不會因部分結構或構件失效而導致整個體系喪失抗側力或承載力;

　　③具有必要的承載力，良好的延性和較好的耗能潛力，從而使結構體系遭遇地震時有足夠的防倒塌潛力;

　　④結構的剛度和強度沿水平和豎向的分布應均勻，或按需要合理分布避免出現局部消弱或突變而形成薄弱環節，從而防止地震時出現過大應力集中或塑性變形集中的情況。

　　2.3 實際工程中有選擇的提高結構中重要構件或關鍵部位的延性。在結構豎向,對于剛度沿高度均勻分布的、體形較簡單的高層建筑,應著重提高底層構件的延性;對于大底盤高層建筑,應著重提高主樓與裙房頂面相銜接的樓層中構件的延性;對于不規則立面的高層建筑, 應著重加強體形突變處樓層構件的延性;對框支結構,應著重提高底層或底部幾層框架的延性。在結構平面位置上,應該著重提高房屋周邊轉角處、平面突變處以及復雜平面各翼相接處構件的延性;對偏心結構,應加大房屋周邊特別是剛度較弱一側構件的延性;對具有多道抗震防線抗側力構件, 應著重提高第一道抗震防線構件的延性。

　　3 剪力墻設計中需注意的幾個問題

　　3.1 鋼筋混凝土抗震墻的延性和破壞形態與墻體的高寬比和超靜定次數密切相關。

　　3.1.1為了提高抗震墻的變形能力,避免發生剪切破壞,對于一道截面較長的抗震墻,應該利用洞口設置弱連梁,使墻體分為小開口墻、多肢墻或單肢墻,并使每個墻段的高寬比不小于2。所謂弱連梁, 是指在地震作用下各層連梁的總約束彎矩不大于該墻段總地震彎矩的20%;連梁不能太強,以免水平地震作用下某個墻肢出現全截面受拉,這是比較危險的。但是,考慮到耗能,連梁又不能太弱,連梁弱到成為一般小梁時,墻肢就變成單肢墻,而單肢墻的延性很差,僅為多肢墻的一半,且單肢墻僅具有一道抗震防線,超靜定次數少,在地震作用下是很不利的。目前,有許多設計人員將結構中門洞連梁、窗洞連梁都改為截面高度極小的二力桿件,這對結構抗震是很不好的。

　　3.1.2在實際設計中,對連梁的剛度都要進行折減,這是因為剪力墻的剛度一般都很大,在水平力作用下, 剪力墻中的連梁會因為很大的內力而超過截面允許值, 可靠的辦法是讓這些連梁先屈服,要使連梁能形成塑性鉸而不發生脆性破壞,連梁首先就必須滿足強剪弱彎的要求, 對連梁的剛度進行折減實際上就是降低其抗彎能力。

　　3.2 規范規定,剪力墻在端部應設置暗柱、端柱等邊緣構件。

　　這些邊緣構件的作用相當于磚混結構的約束柱,當結構的剛度較小,地震作用下層間位移和頂點位移較大時,邊緣構件所起的作用也就越大,此時暗柱的截面和配筋就應加大。如果剪力墻的總截面面積與樓層面積之比值較大時, 且房屋高度較小、樓座面積較大時,墻端部的暗柱面積和配筋量就不需按規范要求設置那么多。1985 年智利大地震時, 有300多棟鋼筋混凝土剪力墻結構的破壞較輕,但它們的墻端并無較好的約束。這就是最好的證明。

　　3.3 在鋼筋混凝土全墻結構中, 采用大開間剪力墻結構好,還是采用小開間剪力墻結構好,這一直是一個爭論的焦點問題。大開間剪力墻結構的優點較多: a.墻體數量少,相應的混凝土用量少,墻體的約束構件少, 結構自重輕;b.相對小開剪力墻結構,其抗推剛度小,自振周期長,水平地震作用小;c.墻體的配筋率適當, 結構的延性增加,地震時能充分發揮墻體約束構件的作用;d.使用空間大,建筑布置靈活。缺點是;1)樓板跨度大,鋼筋用量大;2)要求設置高效輕質的隔墻,造價高。

　　4 結語

　　結構設計是個系統、全面的工作，需要扎實的理論知識功底，靈活創新的思維和嚴肅認真負責的工作態度。設計人員要從一個個基本的構件算起，做到知其所以然，深刻理解規范和規程的含義，并密切配合其它專業來進行設計，在工作中應事無巨細，善于反思和總結工作中的經驗和教訓。

　　參考文獻：

　　[1]混凝土結構設計規范(GBJ11289)[S].北京:中國建筑工業出版社,2008

　　[2]鋼筋混凝土高層設計探討[J]. 建筑結構學報,2009

　　[3]方鄂華主編.高層建筑結構設計[M].北京:清華大學出版社,2009