混凝土在高层建筑结构设计中的应用探讨

徐宗达/江苏元舜建设工程有限公司

混凝土在高层建筑结构设计中的应用探讨

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现代化城市的建设，推动了高层建筑的发展。高层建筑的设计和功能相较于普通建筑更加的复杂化，其结构体系也更加的繁琐，这就给建筑设计师们带来了设计难题。而建筑结构的设计关系到建筑的整体质量，所以有对其有足够的重视。混凝土的应用，使得高层建筑的结构更加的稳固，在一定程度上解决了建筑设计的难题。本文就混凝土在高层建筑结构设计中的应用进行了简要的探讨，仅供同行参考。

混凝土；高层建筑；结构设计；应用

随着高层建筑的发展，传统的土木砖石施工材料已经不能够满足现代高层建筑的结构设计需要，因此要选取新型材料来替代传统的土木砖石材料，以保障高层建筑的质量安全。混凝土因其自身所具有的延展性以及高强度特点，逐渐受到了建筑设计者的青睐，并且被越来越多的应用于高层建筑结构设计中。然而随着人们要求的多元化，使得高层建筑的结构设计更加的繁复，这就对混凝土的应用提出了更高的要求。

一、混凝土在高层建筑结构设计中的要求

高层建筑最高的高度可达到100米，这就要求建筑结构的设计要更具稳定性和抗震性。混凝土由于自身的强度优势，在应用到高层建筑的结构设计中时，能够增加建筑的强度，提升建筑的抗震能力，使得建筑结构更具有稳定性。在高层建筑的结构设计中，混凝土的应用要求主要包括以下几方面：首先是安全性。混凝土在被应用到高层建筑结构设计中后，要具有强大的荷载力，并且不受温度变化和建筑沉降的影响。混凝土的应用还要恩能够够保证建筑在遭受到强大的外力影响下，还能够保持建筑的稳定性，减少外力因素对高层建筑的破坏，以确保建筑结构的安全性。其次是持久性。混凝土结构在被应用于建筑结构中后，其要就有很强的抗腐蚀性能，持久性特点要突出，只有这样才能满足建筑的使用需求，延长建筑的使用寿命。混凝土材料与传统的土木砖石材料相比，混凝土材料更能够抵抗腐蚀，只要应用的合理，那么就会使得建筑结构的使用期限增长。再次就是实用性。混凝土结构有着很强的延展性，其能够将断裂与变形等问题控制在一定的范围内，使得这些质量问题不会对建筑的整体结构造成严重的影响。混凝土的实用性更加符合建筑结构的设计要求，而且在设计和施工工艺上相对简洁。

二、混凝土在高层建筑结构设计应用分析

1.概念设计。之所以将混凝土应用于建筑结构当中，是为了能够保障建筑的抗震性，而要保证建筑结构的抗震性能良好，就要对建筑结构概念进行合理的设计，以结构概念设计来体现建筑的稳定性。要选择能够凸显建筑结构抗震能力的方案来进行布置，确定可以提高建筑抗扭刚度或者减少扭转反应的相关措施，对眼形结构以及构件进行设计，并需要加强对建筑相对薄弱的环节进行深入的分析研究。以此方式来降低外力对建筑造成的影响，避免建筑薄弱层过早被破坏，可以有效避免因为局部被破坏而引起的整体联锁反应，提高建筑结构的稳定性与安全性。对于抗震烈度比较高的地区，需要注意重要建筑与超限建筑的混凝土结构设计，要求设计单位在对其进行设计时，必须要满足中震或者大震弹性设计、中震或大震屈服设计等。保证可以实现“三水准”目标。另外，在独立结构单元内，必须要避免凹角部位应力的过于集中，在进行结构设计时，尽量不要在凹角和端部设置楼、电梯间，使其可以受到较少的地震作用扭转效应。

2.混凝土结构选型。在高层建筑混凝土结构选型中，必须要符合结构规则性，如平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，必须要严格遵循“建筑不应采用严重不规则的设计方案”原则。因此。在进行高层建筑结构设计时，必须要严格遵守各种限制条件，避免在后期施工图设计阶段处于被动位置。对于设计规范主要可以分为三个方面：

（1）结构超高。在对高层建筑进行结构设计时，最主要的就是要限制建筑总高度，严格控制结构设计中的高度。如果结构为B级高度建筑超高，对其采用的设计方法以及处理措施会随之改变。在实际工作中，往往会因为结构类型的变更而忽略掉对建筑限高问题，造成施工图不能通过审查，严重影响工程工期、造价等整体规划。

（2）短肢剪力墙设置。短肢剪力墙即对墙肢截面高厚比为5—8的墙，就现在高层建筑设计规范来看，对短肢剪力墙进行了很多设置。因此，结构工程师在对高层建筑进行设计时，应尽量少选用短肢剪力墙，避免在后期设计中增加不必要的麻烦。

（3）嵌固端设置。高层建筑一般都会存在地下室与人防结构，嵌固端大多设置在地下室顶板。因此在对高层建筑进行混凝土结构设计时，应加强对嵌固端设置位置的重视，避免因为忽略而使得后期设计进行大量修改或者是工程施工造成一定安全隐患。

3.混凝土刚度处理。随着城市的发展，高层建筑逐渐增多，伴随着高层建筑的增加，社会经济也取得了长足的发展，并且在很大程度上缓解了城市用地的紧张。但是，高层建筑由于其自身高度的特点，使得人们对其的安全性与稳定性更加的关注。二要提高高层建筑的整体结构强度，就必须要能够增加建筑的竖向荷载能力。就我国的目前的高层建筑结构设计来说，剪力墙结构被广泛应用于高层建筑的结构设计中。剪力墙结构能够在一定程度上提升建筑结构的强度，使得建筑整体结构保持稳定，但是其在资源良好的地区进行应用，在一定意义上也是一种浪费。因此，在进行高层建筑结构设计时，要注意考虑地质条件的影响，减少对剪力墙的应用，这样可以在大大降低施工的投入成本。

4.混凝土加固。在高层建筑结构设计中，为了加强建筑的稳定性，普遍会采用混凝土加固方法。混凝土加固主要包括碳纤维加固和预应力加固。碳纤维具有极强的抗拉性，用相应的粘黏剂将碳纤维粘贴到建筑结构上，可以增强建筑结构的抗拉能力，使得建筑的结构更具有刚性。但是在运用碳纤维加固方法时，要注意对其做好维护和管理的工作，以防止火灾的发生。而预应力加固就是在利用预应力技术的基础上，用强制的手段对后加拉杆进行加固，这样可以有效增强建筑结构的强度。这种加固方法使得建筑内部的结构变得不同，有效的加强了混凝土结构的预应力。

5.混凝土裂缝处理。混凝土会因为内部或者是外部的影响而出现裂缝现象，而裂缝的产生会使得混凝土结构的强度降低，影响混凝土结构的稳定相。想要保障建筑结构稳定性和安全性，就要对混凝土裂缝进行防治，采用科学的方式，对出现了裂缝的混凝土进行及时的修复，选用高质量的混凝土材料，从而减少混凝土裂缝的出现。

三、结语

混凝土是现在建筑建设的主要施工材料，其性能如何在很大程度上影响着整个工程的质量，对于建筑结构的设计具有重要意义。因此，结构工程师在进行设计时，需要结构建筑当地环境、气候等因素进行综合分析与考察，做好混凝土结构设计，不断提高建筑的抗震性与稳定性，不断优化建筑整体性能。

[1]秦炳棋.钢筋混凝土在建筑结构设计中的应用探析 [J].科技创新与应用，2013（21）：32—33，

[2]朱敏.针对钢筋混凝土建筑结构设计应注意的问题分析 [J].湖南科技学院学报，2012（08）：65—66.

[3]覃启团.建筑结构设计可靠度的影响因素探讨[J].科技致富向导2014年20期