高层建筑混凝土结构设计要点分析高琪

高层建筑混凝土结构设计要点分析高琪

高琪卜俊华

北京建工四建工程建设有限公司海南分公司海南文昌751300

摘要：近年来，我国的城市化进程正处于不断加快的进程中，在此背景下，一方面城市对建筑的需求不断增多，另一方面城市土地资源却日益紧缺，而高层建筑则同时解决了这两项问题，因此现代城市中的新建建筑项目大多都是高层建筑。但是，相较于普通建筑而言，高层建筑在结构设计上面要更加复杂、难度更大。高层建筑混凝土结构设计，既要保证结构强度，又要保证结构刚度，因此建筑设计者们要先认真研究和深入分析影响高层建筑混凝土结构的各项因素，再据此不断对设计方案进行优化和完善。以下就联系实践经验来谈谈高层建筑混凝土结构设计问题。

关键词：高层建筑；混凝土结构；结构设计

在现代化城市建设进程中，高层建筑兴起是必然的趋势。一方面，新时期背景下，城市建设面貌日新月异，大量外来人口涌入城市，而城市现有土地资源有限，推广高层建筑可增大土地资源利用率，满足日益增长的住房需求；另一方面，从城市发展的宏观角度来说，高层建筑也是凸显时代化特征的重要载体。

1简述混凝土结构设计的基本要求与个性化特征

1.1混凝土结构设计的基本要求

与低层建筑相比，高层建筑混凝土结构设计具有个性化特征，且设计难度系数较高。为此，在高层建筑混凝土结构设计过程中，设计人员要着重把控如下两方面内容：

1.1.1可靠度从某种角度来说，可靠度是一种通过形式化表现验证无形化特征的能力，是指预先设定一段使用时间，若主体建筑结构在此段时间内的承载负荷力、安全稳固性与耐久性符合要求，则代表建筑物具有可靠度。当然，建筑物的综合性能会随着使用年限的推移逐步退化，此时，应当作报废处理，杜绝安全事故，保障公众财产安全。

1.1.2功能性为进一步强化高层建筑施工质量，在结构设计过程中，要着重把控如下三方面内容：1）安全性：建筑结构设计人员要综合考量结构承载负荷强度与安全稳固性等因素，以避免发生突发事故，出现建筑结构的整体垮塌。2）耐久性：耐久性是指建筑物的使用年限及耐用程度，施工人员需优化结构设计，积极落实保养维护工作。3）适用性：建筑结构的性能要切实满足使用者的多元化需求。

1.2混凝土结构设计的个性化特征当下，高层建筑在日常生活中随处可见，而如何推广应用混凝土结构则成为工程建设单位在新时期发展背景下致力研讨的新课题。高层建筑对地基基础结构的承载负荷强度有较高的要求，其结构设计具有如下几方面基本特征：

1）水平侧向力：针对高层建筑结构设计来说，水平侧向力与变形设计存在紧密关联。建筑物的水平侧向力主要包括风力水平荷载与地震波产生的水平拉应力。若高层建筑受到较大的水平荷载力，其结构内力体系变化与位移程度要远超过低层建筑，进而影响建筑结构的安全稳定性。

2）刚度设计：高层建筑要具备动力特征，如自振频率等。为此，在高层建筑结构设计过程中，要综合考量结构刚度与强度，并将由水平荷载产生的位移变化系数控制在合理范围内。

2高层建筑混凝土结构设计要点

2.1高层建筑结构选型优化

2.1.1设置规则的建筑结构。一般新建的高层建筑项目与旧的建筑相比，其在结构的规则性方面会有较大的不同，尤其是在嵌固端上下层的刚度、平面的规则性等问题上，都会受到较多的条件限制。并且，在我国的相关建筑设计规范中还明确规定了不能采用严重不规则的设计方案，因此在高层建筑结构设计上必须要设置规则的建筑结构。这样做的目的也是为了避免在后续施工中出现问题。

2.1.2合理控制建筑高度。高层建筑的高度并不是一味越高越好，其有一定的总高度限制。目前在我国的高层建筑相关设计规范中，在原有的A级限制高度基础上，又新增了一项B级高度，若高层建筑的总高度达到了B级或者超出了B级，则应当对设计方案进行一定的改变，这点要重点给予关注。

2.1.3嵌固端位置选择。观我国目前大部分的高层建筑来看，其普遍都附带人防和地下室结构，并且通常会在人防和地下室顶板上设置嵌固端，而嵌固端位置的选择对高层建筑的整体结构具有较大的影响。但在现实中，嵌固端位置的选择问题经常会被建筑设计者们忽略，例如没有严格遵循嵌固端上下层的刚度范围、没有关注嵌固端与结构缝的协调性、没有把握好嵌固端楼板设计要点以及没有保持嵌固端上下层抗震等级的一致性等，这些均会对高层建筑结构的安全性与稳定性造成十分不良的影响。

2.1.4短肢剪力墙的应用。建筑结构中的短肢剪力指的是墙肢截面高厚比在5～8内的墙体，在我国的高层建筑结构设计中，对短肢剪力墙的应用有着较为严格的限制，所以建筑设计者们应当尽量减少对短肢剪力墙的应用。

2．2考虑建筑结构设计和建筑布局，合理布置结构平面

高层建筑的结构布局对其抗震性能有很大程度的影响，在建筑结构设计中，必须与抗震设计的相关原则相吻合。无论是科学实验，还是历史的经验告诉我们，规则的、简单的、对称的建筑结构有利于强化建筑的抗震能力，有利于消耗地震释放的能力，有利于弱化地震的延伸，从而降低地震对建筑的破坏。所以说，在建筑结构设计中应当遵循抗震设计理念来展开，在满足建筑需求的基础上，尽量选择规则性的平面结构，提高结构抗震性能。

2.3加强薄弱层设计

高层建筑薄弱层的设计是高层建筑设计的关键环节，薄弱层在强烈地震作用下，容易产生屈服并发生较大的变形，影响结构安全，应对结构薄弱层进行重点设计，提高结构整体安全性。当高层结构存在以下情况时我们认为该结构存在结构薄弱层：竖向结构刚度不连续，楼层刚度比小于规范要求。抗侧力结构受剪承载力突变等。薄弱层设计时，需要将地震力乘以放大调整系数，通过放大后地震力对结构薄弱层进行构件设计，保证薄弱层的安全储备，提高其抵抗地震灾害的能力；在放大地震力的同时，也要在结构构造上采取加强措施，提高结构抗侧向力的能力。

2.4转换层结构的设计

高层建筑底部各层往往对建筑空间要求较高，这就需要采用转换结构进行结构设计。在进行高层建筑混凝土结构转换层的设计过程中，需要注重转换层上下竖向结构的合理设置，保证落地剪力墙的数量百分比，以此来解决建筑竖向结构构件的刚度突变，如果无法进行内部结构的合理设置，将会导致该高层建筑的竖向刚度发生突变性的转变，出现抗震不利的薄弱点，影响该高层建筑整体结构的抗震性。在高层建筑混凝土结构转换层的设计过程中，最应当遵循的原则就是对转换层的上层和下层的两部分建筑的刚度比进行严格的控制，通过对它们刚度比的控制，来使整体建筑竖向构件的抗侧力能够得以提升，从而降低整体建筑竖向构件的刚度突变性，如此一来可以使整个高层建筑混凝土结构的整体性，刚度比，位移比满足规范要求。在高层建筑混凝土结构转换层的设计过程中，还应当通过设计来使高层建筑上部建筑的竖向构件相对减少，以此来降低转换层结构的刚度差值，进而有效避免混凝土结构转换层的刚度发生突变性的转换，以此来实现高层建筑混凝土结构转换层较难实现的抗震性功能，使高层建筑的抗震需求得到最大程度上的满足。

3结束语

综上所述，随着我国高层建筑数量的不断增多，人们对高层建筑的设计要求也越来越高。在高层建筑混凝土结构的设计中，必须要把握好结构选型优化、平面布置、竖向布置等设计要点，并进行准确、合理的结构计算与分析，这样才能够保证高层建筑混凝土结构设计的科学性与合理性，提高整体设计水平。

参考文献：

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[2]南春明.高层建筑绿色混凝土施工管理探析[J].工程技术研究，2018（14）：111-112.

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