论高层建筑抗震结构中使用钢纤维混凝土的相关研究

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摘要：本文主要探讨在高层建筑抗震结构中应用钢纤维混凝土的效果，首先分析了高层建筑结构设计的特点及钢纤维混凝土的性能，讲述了钢纤维混凝土对高层建筑结构构件的力学性能及变形性能方面有显著提高的作用。

关键词：高层建筑；抗震结构；钢纤维混凝土

中图分类号：TU208文献标识码： A

引言

伴随着社会经济的快速发展，我国高层建筑的规模越来越大，层数越来越多，建筑体形越来越复杂，建筑的标准越来越高。目前高层建筑中，绝大部分采用钢筋混凝土结构和钢混凝土混合结构，因此混凝土材料在今后很长一段时间内依然是高层建筑结构中的主要材料。钢筋混凝土结构常用于抗震建筑工程中，主要问题是材料脆性大，因此，我们在实际建筑活动中，往往加大钢筋的用量，来保证建筑结构抗震能力，由于钢筋过多，就导致了施工困难、影响工程质量的因素的产生。所以我们考虑在高层建筑抗震结构中使用钢纤维混凝土，当混凝土中加入钢纤维，可以使其三维分散在混凝土内，大大增强混凝土的力学性能、延性及抗疲劳性。笔者对钢纤维混凝土进行了力学性能及抗疲劳性的基础上，对抗震结构受力复杂的节点进行测试研究。

1.钢纤维混凝土的特性

钢纤维混凝土是一种新型复合材料，其性能优良，钢纤维从阻滞基体混凝土裂缝进行开展，可以使其抗弯、抗拉、抗剪强度等普通混凝土效果明显，对抗疲劳、抗冲击力及耐久性都有很大的改善作用。它可以随着基体混凝土的纤维体积含量、长泾增大而增大。在我们日常建筑活动中，需要了解纤维含量的值限，当超过一定值限时，如采用搅拌的方法成型就比较困难，因此，建议常用的钢纤维混凝土其体积含量在1.0%-2.0%之间，其长泾比按照一般浇筑和抗震框架节点分别为：30-80，50-80。

2.钢纤维混凝土力学与疲劳断裂寿命测试

具体示表1、表2

表1钢纤维混凝土力学性能

表2钢纤维混凝土疲劳断裂（次）

以上数据钢纤维用材分别为东岳钢纤维生产的E型钢纤维与萧山钢丝纤维厂生产的K型冷拔钢丝纤维，径为60。疲劳断裂测试，采用切口的三点弯曲梁，宽度、高度为100mm，跨度500mm，切口深度20mm，加载幅值按恒力控制，以0.7、0.8、0.9、0.95倍进行。因此，我们可以从表2中获知，当这5类混凝土因加载幅值的提高，其疲劳断裂寿命就会降低。并对比表中所有数据，钢纤维混凝土疲劳寿命是普通混凝土的1.5-4倍。

3.钢纤维混凝土在高层建筑抗震结构中的应用

3.1延性的研究

我们再高层建筑结构底部柱采用高强度混凝土可以减少柱子的截面、短柱的出现量。由于高强度混凝土的脆性比较大，延性比较差，若在地震频繁地区使用，怎样才能满足构件的延性要求及建筑工程抗震能力。笔者认为大致可以从以下几个方面进行研究：第一将高强度混凝土放入固定状态之中，例如：套箍混凝土。第二在高强度混凝土中掺入某些组分来改善其延性，而添加钢纤维就是其中办法之一。掺入钢纤维不仅可以提高混凝土变性能力，还可以提高柱子的延性，从而有效解决高层建筑结构短柱延性差的问题。

3.2梁柱节点的研究

国外研究学者就对钢纤维混凝土梁柱节点进行了抗震实验，其结果表明钢纤维混凝土的梁柱节点与普通混凝土相比，不管在强度、耗能、刚度方面都有很大的改善作用。而采用钢纤维混凝土的梁柱节点框架与普通混凝土的相比，其结构延性提高了50%以上，耗能提高130%。所以在框架梁柱节点采用钢纤维混凝土不仅可以代替一部分箍筋还可以改善节点区的抗震能力，又能解决节点区钢筋多、密所导致的施工困难等问题。

3.3连梁的研究

在我们常见的高层建筑中，大部分以框架剪力墙和框架核心筒结构为主，它们应用中联肢墙洞口连梁能起到调节和保证联肢墙侧面向刚度的作用，乃抗震联肢墙第一道保护屏障，有着消耗地震能量的作用。因此，当有适合实际情况的强度、刚度及良好变形性能的连梁的联肢墙，若遇到地震时，连梁就发挥了塑形变形的能力，从而消耗地震的能量，最终减轻建筑主体结构构件的损坏，达到抗震的目的。

3.4屋面板中的研究

在屋面板中应用钢纤维混凝土不仅可以抗裂防水，还能增强屋面的承受能力及抗冲击力，从而使屋面满足不同用途，例如：停机坪、屋面活动场、绿化屋面等。具体可查阅最新修订的纤维混凝土结构技术规程，其补充了钢纤维增强屋面板的设计和施工内容。

4.结束语

钢纤维混凝土作为一种新型复合材料，它用于高层建筑结构中的一些特定地方，不仅能发挥钢纤维混凝土的优势，还能解决这些地方的问题，来保证建筑整体机构的经济性。随着经济建设的发展，高层建筑越来越大，建筑整体抗震能力是我们建筑结构设计人员最担心的问题，如何高效的提高建筑整体抗震能力是我们目前最重要的研究课题。因此，我们必须采取综合的措施及方法、材料，来达到高层建筑结构抗震的要求，而钢纤维混凝土正因为它能有效提高混凝土有抗疲劳性及延性的能力，我们合理运用将可解决高层建筑抗震能力缺乏的局面。

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