浅谈高层建筑钢结构设计与混凝土结构设计

刘宏军

（秦皇岛市建筑设计院，河北 秦皇岛 066001）

1 高层建筑的钢结构特点

高层建筑可以分为以下几种建筑结构体系：

1.1 框架结构的高层建筑

框架结构的高层建筑在钢结构和钢混结构的高层建筑中应用较多，它的主要构成是梁和柱通过节点相组成的。框架结构的应用非常灵活和广泛，在对室内空间的布置上比较便利。但是框架结构也有缺点，由于框架结构的梁柱界面比较小，所以抗震性不是很高。

1.2 剪力墙结构的高层建筑

这种结构的高层建筑通常应用在钢混结构中，它的主要缺点是由于其间距不宜过大，对平面的布置不够灵活，称重能力不是很高，因此很少应用在共建上。

1.3 框架结构与剪力墙结构相结合的高层建筑

框架结构与剪力墙结构相结合的高层建筑在承重力和刚度上都比单纯的框架结构和剪力墙结构要大，它是这两者结构相结合的高层建筑，可以起到有略互补的作用。因此，这种结构在我国的高层建筑中应用比较广泛。

1.4 简体结构的高层建筑

在高层建筑中，这种简体结构一般情况下都是与其他结构建筑相结合的形式出现的。

1.5 巨型结构的高层建筑

在高层建筑中，这种巨型结构一般情况下也都是与其他结构建筑相结合的形式出现的。

2 高层建筑混凝土结构设计的要求

2.1 高层混凝土结构设计应具有侧向力

在高层混凝土结构设计中影响结构内力，以及建筑造价的主要因素是侧向力。高层混凝土建筑需承受自重、活载等垂直荷载和风等水平力。

2.2 高层混凝土的结构设计应具有一定的刚度

高层混凝土建筑由于具有一定的高度，侧向位移迅速增大。因此，高层混凝土的结构设计不仅要有一定的强度，还要具有一定的刚度。

2.3 高层混凝土的结构设计应具有很好的延展性

高层混凝土结构与低层建筑不同，高层的结构设计更柔，在地震时会变形更大。要想在高层混凝土的结构设计中具有很好的延展性，就需要在保证良好强度的前提下，通过合理的构造和优良的设计才能保证建筑结构设计具有很好的延展性。

3 高层混凝土结构设计的策略

3.1 高层混凝土剪力墙设计

通常情况下，高层混凝土建筑要具有很好的变形能力，如果想要具有很好的变形能力需要采取一定的措施保证剪切的情况。在截面比较长的抗震墙的情况下需要在抗震墙的洞口设置弱连梁，使每一个墙体进行多个开口的划分，让每个墙段高度的比例保持在2及其以上。在高层混凝土的建筑中弱连梁需满足地震时各层连梁的总约束弯矩小于该墙段总地震弯矩的20%；高层混凝土建筑的连梁也是在这样的标准下进行，这样可以防止墙面变形的情况出现，如果出现墙面变形会严重影响整个工程的质量。同时，想要保证节约能源，并且避免出现连梁强度过低的情况，需要在连梁方面做好一定的施工工作。如果把高强度的连梁改为小强度的小梁时，则变成了强度较弱的单支墙，这种墙体的延展性不是很强，抗震性也不是很高，如果出现地震等情况就会给建筑带来很大损失。但是，如果在墙体的设计过程中设计成截面高度极小的二力杆件，就可以大大增强墙体的变形能力和抗震强度。

3.2 超长结构的温度变形和混凝土干缩变形

3.2.1 超长结构的干缩裂缝技术

现浇混凝在凝固硬化过程中常会出现收缩应力，整个结构则会出现干缩裂缝，该结构形式越长，则造成的干缩裂缝越大。

3.2.2 超长结构的结构控制技术

超长结构的运用应当符合工程当地的季节变化，大气温度的变化将造成结构出现热胀冷缩，这样很易导致结构出现温度裂缝。另外，结构越长，则对温度产生的作用越大，这在许多建筑工程里是很难避免的问题。若参照工程规定的要求布置伸缩缝，常会造成双墙、双柱、双梁，对高层建筑的立面处理、防水构造会造成很大的不便。考虑到有效处理超长结构混凝土干缩裂缝的问题，当前工程单位主要采取的措施为分布混凝土后浇带，把大的楼板面积划分成小的区格，第一步结合混凝土浇筑小的区格，在小区格混凝土干缩变形结束后对区格之间的预留带进行浇筑。此方法能有效防范干缩裂缝的出现，维持了建筑结构的正常性。

3.3 加强高层混凝土建筑的技术管理工作确保施工质量

要加强高层混凝土建筑的技术管理工作，要对建筑材料进行验收，通过监理单位对施工情况进行跟踪检查，并且对建筑材料的使用情况进行详细的登记，以保证建筑材料使用的规范性。

4 小结

在高层混凝土的结构设计中，并没有一成不变的统一参考模式，需要在实际的运用过程中，根据不同的需求选择合适的结构设计。本文通过分析高层建筑的建筑结构特点，提出了在高层建筑的建设过程中出现的一些设计要求，并有针对性的进行了具体分析，以保证高层建筑的水平越来越提高，具体包括：剪力墙设计；超长结构的温度变形和混凝土干缩变形；加强技术管理确保施工质量。希望本文的研究能为高层混凝土结构设计带来一定的启示和作用。

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