刍议高层混凝土结构设计

刍议高层混凝土结构设计

李洋

哈尔滨工业大学建筑设计研究院黑龙江哈尔滨150000

摘要：基于目前高层建筑进行钢筋混凝土结构设计过程中存在的问题影响，本文分析了研究其结构设计优化策略的重要性与设计运用现状，并提出了优化设计的方式方法，其目的是为相关建设者提供一些理论依据。

关键词：高层；混凝土；结构设计

引言

高层建筑建设使用的安全稳定性已经成为地区进行现代化经济建设水平的重要体现。然而，受高层建筑建设环境复杂、工程量大且技术局限问题的影响，使得钢筋混凝土结构设计效果未达到规范标准要求。为此，研究人员应从钢筋混凝土结构设计现有问题出发，通过掌握问题控制的节点，从而提高结构设计的有效性。这是实现地区进行现代化经济建设可持续目标的关键，研究人员应将其重视起来，从而作用于实际高层建筑的建设使用。

1建筑结构选型

1.1结构规范

关于建筑结构，新旧规范之间存在较大差别，在新制定的规范中出现了很多限制条件，具体如嵌固上下层刚度对比、平面信息等等，此外，在新规范中，还使用了强制性说明，即在建筑结构设计工作中，对于不规则的设计方案一律禁止使用。基于上述情况，建筑结构设计师在今后的设计工作中，一定要严格遵循行管规范来进行，以免给后续施工、管理等工作带来困难。

1.2嵌固端设计

在高层建筑中，通常都会存在2层或2层以上人防和地下室，在地下室顶板上一般都会设置嵌固端，同时也可能会设置在人防顶板的位置。但实践过程中，很多结构设计师都会忽视嵌固端的设置问题，从而为后续施工带来影响。正常情况，要求设计人员重点关注的问题包括：嵌固端上下层刚度比、嵌固端楼板设计、计算整体结构时嵌固端的设置、嵌固端与结构抗震缝之间的关系、嵌固端上下层抗震等级设计等等。在上述问题中，一旦设计师忽视了其中任意一个问题，便会为建筑埋下巨大的安全隐患，同时还极易产生设计方案变更的问题，降低施工质量，影响整体的施工进度。

1.3建筑结构超高问题

在建筑结构设计工作中，对于建筑结构的高度具有较高要求，且相关规范也对其进行了明确规定，结合之前的建筑结构超高问题，新规范进行了进一步的规定，同时增加了B级高度建筑。为此，在实际的建筑结构高度设计工作中，相关设计人员一定要严格按照相关规范要求来进行，禁止产生建筑结构超高问题，否则将会对处理措施和设计方法产生直接影响。

2高层建筑钢筋混凝土结构设计现状

高层建筑钢筋混凝土结构的设计问题主要体现在短肢剪力墙、结构体系建设以及结构超高，三个方面。在设置短肢剪力墙结构过程中，设计人员未按照规范要求进行数量控制。这种情况下，就会在一定程度上增加后期处理的难度。结构体系的设计选择，是保证高层建筑钢筋混凝土结构作用稳定性的重要组成部分。然而，对于地基基础结构环境较为稳定的情况，当建筑上部结构能够保证变形限制后，设计人员应通过减小刚度的设置，来提高建筑物的外观设计效果。而规范要求中，对层间位移与顶点位移的限值设置存在一定局限，这就要求结构设计人员须充分结合高层建筑工程的实际情况，来提高结构设计的科学合理性。例如，在增加结构水平加强层的侧向刚度时，外柱剪力会有所增加，而规范设计中并未涉及到这一问题影响。对于结构超高问题，设计人员在进行抗震规范设计应用过程中，存在不同等级的高度要求。

3优化高层建筑钢筋混凝土结构设计策略

3.1抗震结构功能设计

在进行工程图纸设计过程中，抗震结构的功能性目标，应按照规范要求进行区别设计。即根据建筑物结构类型、高度以及烈度要求，来确定高层建筑的抗震等级。例如，当高层建筑结构处在层数较多或是结构刚度突变系数较大的情况，设计人员应多取振型数，否则就会影响高层建筑结构的抗震效果。

3.2强化高强夯与高强钢筋的结构设计

为达到控制基础设施建设难度与造价成本目标，结构设计人员应强化高强度混凝土以及高强度钢筋的作用效果。具体来说，高层建筑造价控制的主要对象包括：框架结构基础物料、施工以及材料费用等，其中左右造价成本的构筑件为：用钢量以及截面积大小。因此，结构设计人员因通过合理化高强度钢筋与高强度混凝土使用。因此，结构设计人员应通过合理选择高强度混凝土与高强度钢筋，从而优化构件截面积，以减少地基所受的结构荷载。这是降低工程建设难度，从而实现高层建筑结构设计经济效益目标的关键，设计人员应将其作用于实践。

3.3构造周期性折减系数设计

在对其框架结构加以设计的时候，可以选择用砌体来填充墙体，那么周期性折减系数的计算应取0.6~0.7；对于轻质砌块或是墙体较少结构的高层建筑设计，应将折减系数控制在0.7~0.8之间。在采用轻质墙板后，计算周期折减系数的取值应为0.9。

4地基和基础设计

在此环节中，一旦出现问题很有可能会造成无法挽回的损失。在对建筑地基和基础进行设计的过程中，地方性规范是一个比较关键的问题。中国地大物博，地质条件相对复杂，因此，在相关的设计规范中，很难全面、详尽的描述出全国各地地基和基础设计应注意的问题。在此情况下，地方性规范应运而生，它主要是结合各地区的实际情况进行设计和归纳，符合各地方建筑行业发展实情，因此也具有更强的可行性和完整性，很多规定和实践经验描述的也更为精准和详细，能够为建筑地基和基础设计工作提供良好的参考和借鉴。

5结构布设

1在结构选择方面，相关工作人员一定要选择抗震性能良好、有利于建筑里面和平面的结构进行布设，优先选择规则形结构，对于不规则结构一律禁止应用。2计算简图一定要简单明确，要能够通过明确的力学模型对结构进行反应分析，从而取得符合现实情况的结果。3传力途径要直接且合理，作用于上部结构的水平力和竖向力，要能够同坐直接且合理的传力途径进行传递，尽可能的避免产生迂回。4保证足够量的冗余度和整体牢固性，如此可最大限度的避免建筑结构产生倒塌问题，若由于建筑个别结构被损坏而出现局部倒塌的问题时，不应对整体的框架结构产生影响，最终导致整个建筑结构的倒塌。5结构、构件等之间或分离或连接，以免产生模糊状态，而是要保证清晰明确。6对多道抗震防线进行设计，实践过程中，还要对构件承载力的强弱、结构单元承载能力的强弱等进行处理，从而产生多道抗震防线，如此可最大限度的提升建筑结构的抗倒塌和抗震能力，在对抗震建筑结构平面进行布设的过程中，一般要对以下问题进行重点考虑：第一，要尽量实现质量中心和刚度中心的重合，避免地震的产生对建筑结构产生较大影响；第二，适度增加结构抗扭刚度，避免地震的产生对建筑结构产生较大影响。此外，在结构设计中，还应注意的问题是，若建筑过于狭长，则在地震扭转作用和建筑结构自身扭转反应的影响之下，将会对直接影响建筑梁段结构单元，从而产生强大危害。对于钢筋混凝土框架或者剪力墙等结构，剪力墙的科学布置是关键。实践过程中，通过对剪力墙进行对称布置，能够最大限度减小扭转，增大的抗扭刚度。在建筑的四周设置剪力墙，能够大幅度提升建筑结构的抗扭刚度。

结束语

在实践过程中，由于高层建筑结构自身的特殊性，因此也会给结构设计工作带来一系列困难，要求设计人员具备较强的专业能力和丰富的实践经验，同时还要严格按照相关规范来进行，以此提升设计效率和经济效益，为我国建筑行业的可可持续稳定发展提供保障。

参考文献

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