高层建筑混凝土结构设计对策

嵇道坤

摘要：混凝土结构在高层建筑中应用较为频繁，为了提高混凝土结构的应用效益，必须合理设计方案参数，规避混凝土结构缺陷问题，提高建筑整体结构的可靠性与安全性，下面给出高层建筑混凝土结构设计的重要内容，希望对建筑领域的工作人员有所帮助。

关键词：高层建筑;混凝土结构;设计原则;优化对策

高层建筑在满足大众用房需求的同时，解决了我国城市土地短缺的问题，已经成为城市建筑的主要发展形势，但是建筑楼层变高后会带来很多问题，为了保证建筑使用安全，设计人员需要按照高层建筑特征，确定结构设计的要求，关注结构的可靠性与稳定性，按照设计原则编制设计方案，保证建筑结构拥有良好的安全性、稳定性。

一、高层建筑混凝土结构设计原则

（一）安全性原则

安全性是高层建筑混凝土结构设计需要重点关注的内容，一旦混凝土结构出现安全问题，将会影响到工程结构的稳定性引发安全事故，直接侵害用户的利益，同时还会威胁到用户的人身安全，更会造成不良的社会影响。从安全层面设计高层建筑混凝土结构，分析各方面对结构设计安全性形成的影响，从混凝土结构抗震性角度出发，计算混凝土内部结构的应力，按照规范内容调整设计参数，提高结构设计方案的合理性[1]。

（二）耐久性原则

耐久性是高层建筑混凝土在结构设计阶段，为实现长时间应用且获得良好稳定效果必须着重关注的内容，从耐久层面分析高层混凝土结构，提高建筑的使用寿命，可以防止其在应用一段时间后出现明显缺陷。对高层建筑混凝土进行结构设计，应该关注配筋率与截面积等混凝土结构的重要参数，同时需要根据设计规范，结合项目建设要求优化相应参数，从而可以降低不稳定因素对建筑结构可靠性、耐久性形成的影响。从建筑耐久性出发，优化高层混凝土结构配筋率与截面积等参数，使高层建筑拥有良好的耐久性。

（三）适用性原则

高层建筑混凝土结构设计需要考虑到建筑楼层变高对建筑结构稳定性形成的影响，还应该增加对建筑使用方面的关注程度，需要合理的设计高层建筑混凝土结构，使其具备良好的应用效益，可以满足后期应用的要求，充分显示建筑自身的价值功效。在高层建筑混凝土结构优化设计期间，合理分布空间，优化建筑空间内部结构，提高建筑内部空间的利用率。

二、高层建筑结构体系的选择

（一）结构体系分类

钢-混凝土混合结构、钢结构、钢筋混凝土结构是现代高层建筑中常用的主体结构体系。结构类型包含框架、筒中筒和其他组合结构，高层主体结构体系在设置阶段需要从安全层面考量，安置加强层。还可以选择宽扁梁、非预应力扁梁、预应力扁梁、压型钢板组合楼板，相应结构形式均可以减小楼盖高度。

（二）结构体系选用原则

地震作用、水平风荷载均是超高层建筑结构在设计阶段需要考量的因素。高层建筑为了平衡自身受到的力，考虑竖向荷载、水平荷载所需结构材料高度与数量的关系，前者层数与数量二者呈现线性关系增加，而后者高度与数量呈现指数关系增加。结合掌握的信息于高层结构体系选择阶段，优选高效的抗侧力结构体系，在结构体系选择期间考虑载荷与非载荷对建筑结构形成的影响，温度变化、混凝土徐变收缩、地基差异沉降均会对结构产生不利的影响，使内部出现变形等情况。

在高层结构体系选用阶段应该遵循平面均匀、结构，质量、刚度沿竖向均匀变化的原则进行，必须保证在竖向重力载荷作用下结构的受力依然均匀。

三、高层建筑混凝土结构设计注意事项

（一）嵌固端设计

嵌固端是高层建筑混凝土结构设计必须重点关注的内容，高层建筑一般配备地下室，嵌固端则应用在人防地下室的顶板位置。在设置嵌固端阶段应该分析嵌固端应用到人防地下室后可能引发的安全性问题，对相应问题进行分析，如果其对建筑结构造成严重的损伤，则采取合理的处理手段，比如在连接嵌固端结构时，应该保证上下层的刚度达到规范要求。分析建筑抗震等级，保证整体嵌固端协调、稳固。另外，楼板的应用是嵌固端设计需要考量的内容，楼板设计应该协调有序的进行，防止因设计问题影响建筑混凝土结构的应用成效。

（二）结构规则性

整体结构规则性是高层建筑混凝土结构设计必须关注的要点，应该分析高层建筑混凝土结构的内部形式，如果其内部使用相对规则的结构形式，可以提高建筑结构的可靠性以及稳定性。但是随着高层建筑的快速发展，大部分建筑建材着重艺术性设计，容易导致建筑的部分结构无法提高对规则问题的把控能力，影响到结构的可靠性。因此，对混凝土结构进行设计，必须考量嵌固端规则、平面规则，竖向结构规则等方面内容，发现影响混凝土结构的因素并采取合理的方式，在设计阶段给出详细的计算内容，按照当下最新的标准以及规范，保证高层建筑混凝土结构拥有良好的效益。

（三）内力分析

内力分析是混凝土结构设计的基本要求，关系到高层建筑混凝土结构的可靠性、稳定性，如果考量不周容易出现内力计算值与实际出现过大偏差的问题，可能在工程后续环节发生严重的安全问题。在高层建筑混凝土结构设计期间，因为混凝土构件截面积设计没有满足规范要求，直接降低高层建筑结构的安全性，为了防止相关情况的出现，需要分析混凝土结构内力情况，确定高层建筑整体结构状态，掌握高层建筑基础结构承载能力以及建筑自重承载能力，判断建筑整体结构是否拥有良好的稳定性，在此前提下整改基础结构，提高建筑混凝土结构的承载能力。

（四）短肢剪力墙设计

短肢剪力墙的应用是高层建筑混凝土结构设计的重点，混凝土结构设计必须掌握短肢剪力墙的作用，同时为让建筑达到国家标准规范要求，提高短肢剪力墙参数的合理性，使其拥有良好的实用性、可靠性。

对高层建筑混凝土结构进行分析，发现短肢剪力墙设计方案，因为工作人员考虑不周出现偏差。设计人员应该减少在混凝土结构中短肢剪力墙的使用量，从而可以更好的规避其带来的偏差问题，进而提升混凝土结构的协调性。针对对于必须安置短肢剪力墙的情况，应该计算短肢剪力墙受到的力，考虑建筑整体结构协调需要，调整结构方案，由此可以良好地规避短肢剪力墙带来的一系列问题[2]。

四、高层建筑混凝土结构设计的优化

（一）进行建筑整体结构延性设计

分析高层建筑并按照要求设计混凝土结构，为充分提高建筑结构的耗能能力，规避结构瞬时破坏、脆性破坏等情况，需要掌握整体结构延性设计要点，在遇到较强水平风荷载与地震时，高层建筑受到自身高度的影响，使结构必须拥有良好的延性以及抗侧刚度，从而才能抵消水平载荷。在建筑整体结构延性设计阶段，需要避免构件破损，允许结构部分构件出现塑性铰，其目的是消除地震对建筑造成的作用力。另外，在结构设计阶段必须关注关键结构构件的延性设计，传递水平构件、竖向抗侧力构件均为延性设计需要重点关注的对象，通过科学的调制，提升高层建筑结构的安全性[3]。

（二）优化建筑整体结构的布置方案

构件截面尺寸、平面位置均是建筑整体结构方案布置需要重点关注的内容，确定建筑结构在稳定性方面的要求，选择建筑结构体系与结构体系所用到的材料，对相关内容进行科学的管控，防止结构出现刚度突变扭转等情况。在剪力墙设计期间，应该遵循均匀、周边、对称等原则布置，在竖向方向剪力墙应该从连续的角度进行设计，规避结构刚度突变等状况。

结语：

在我国工程项目日益增多的过程中，建筑企业必须看到高层建筑的发现潜力，考虑到高层建筑是未来建筑主要方向的前提下，应该按照大众对建筑提出的要求，分析混凝土结构设计方式，掌握设计要点，提高结构体系的可靠性与安全性，由此可以让其带来良好的效益。

参考文献：

[1]余文韬.高层住宅混凝土结构设计与优化分析[J].工程技术研究，2020，005（007）：136-137.

[2]郑鹏.高层混凝土结构优化设计方法探究[J].城市建筑，2020，370（29）：96-97.

[3]张浩.高层建筑钢筋混凝土结构设计的现状及策略分析[J].中国住宅设施，2020，209（10）：14-15.

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