浅谈高层建筑混凝土结构设计祝园园

浅谈高层建筑混凝土结构设计祝园园

祝园园

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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；结构设计

引言

在高层建筑工程设计过程中，具体建筑钢筋混凝土结构的方案设计主要依据是该建筑本身的层数、建筑高度、建筑功能设定、地震烈度、场地类别、区域内建筑群体之间的关系，甲方具体设计要求、国家有关规定等规范。本文主要分析了高层建筑钢筋混凝土结构设计环节：具体如下：

1主要原则

相当传统多层建筑，高层建筑体量大、投资大、涉及重大人民生命财产安全问题，不同的设计方案往往在投资及产出效益方面差距大，另外，高层建筑将对结构本身的稳定性提出更高的要求。因此，在前期钢筋混凝土结构设计环节，就严格依据各种已知条件，合理选用设计方案。（1）在高层建筑钢筋混凝土结构设计前期，需要根据建筑功能及建筑高度、地震烈度等确定合适的结构类型，如住宅结构选用纯剪力墙结构往往取得最优投资方案，商业综合体选用框架剪力墙往往取得最优投资方案等等。（2）在前期结构方案设计阶段，地基处理方式的选择亦是重点考察的项目之一，此时，应该根据甲方提供的地勘报告，并根据建筑的本身层数、高度、建筑功能、荷载分布等等。结合工程所在地的地基处理工程经验。按照概念优先、设计辅助的原则确定合理的地基处理方案。（3）基础型式的确定及建筑平面的专业间沟通，此阶段应与各专业密切配合，做好多方案比较，以避免方案阶段形成结构上的多项不规则。

2高层建筑混凝土结构的计算与分析

高层建筑混凝土结构的合理计算与分析是一项关键问题。在进行高层建筑混凝土结构的计算时，必须要合理控制剪重比、刚度比、位移比、周期比以及层间受剪承载力比等问题。具体来说，剪重比的控制是为了保障建筑结构的安全性，若剪重比过小则会导致建筑结构底部的剪力过小，从而影响到建筑安全，所以必须对高层建筑各楼层的最小地震剪力进行合理控制；刚度比的控制是为了避免出现刚度突变的现象；位移比的控制是为了避免出现扭转的现象，在实际设计中应设计规则和对称的平面，确保刚心与质心重合；周期比的控制是为了控制结构扭转效应，即反映建筑抗扭刚度与抗侧刚度的关系；层间受剪承载力比的控制则是为了有效控制高层建筑竖向结构的不规则性。近年来，多塔楼、大底盘的高层建筑正逐渐成为主流，在这类高层建筑混凝土结构的计算与分析中，既可将其看作一个整体，基于整体而进行分项计算，也可将其人为划分为多个部分，然后再对每个部分分别进行计算。不过，由于在实际计算中，第二种方法容易在基础与下部裙房的计算中出现较大误差，所以一般可先计算整体，再分别计算各塔结构的周期比。另外在现代高层建筑中往往还具有一些主体承重骨架体系外的非结构构件，如屋顶的装饰类构件等，在这些非结构构件的设计中也应当要按照相关计算规则来进行严格的计算。

3高层混凝土结构设计要点

3.1合理的抗侧力结构选择

合理的选择抗侧力结构体系是保障建筑物水平抗震性能的关键。在实际工程设计过程中，需综合建筑功能、结构高度等因素综合考虑，选择合理的抗侧力体系。(1)对于结构高度小于50m且对建筑空间要求较高的建筑，可选择框架结构作为结构抗震体系，充分利用框架结构空间灵活的特点。(2)对于100m左右的高层住宅可选择剪力墙结构，结构刚度较大，水平位移较小，建筑安全性和舒适性都较高。(3)对于结构层高和建筑空间都较高的建筑，特别是办公楼之类的公共建筑可选择框剪结构和框筒结构，在满足建筑使用功能的同时，保证结构抗侧力刚度。

3.2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。

3.3选择合理的基础类型

高层建筑基础承受建筑物上部结构传下来的结构荷载，是高层建筑中最主要的组成部分。基础形式的选择由地质勘探资料和上部结构荷载等多种因素影响，基础形式选择是否合理关乎建筑物的根本安全和正常使用，并且影响结构本身的建设成本，需从多个基础方案进行比较。(1)当建筑物层数较少，荷载较小，且地基土质较好时，可以选用独立基础或者条形基础。该两种基础具有经济合理，施工简便等优点。(2)当建筑物层数较多，荷载较大，且持力层土质不好或持力层较深时，可采用桩基础。桩基础是通过桩的端承力和摩擦力将荷载传递给下方持力层。(3)当建筑物层数较多且持力层土质较好，或者建筑物层数较少且持力层土质较差时，可采用筏板基础。筏板基础大大增加了高层基础与下方持力层的解除面积，降低土层承受的单位面积荷载，提高整体承载力。

3.4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。

3.5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。

结语

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

[1]朱博山.高层建筑钢筋混凝土结构设计问题分析[J].住宅与房地产,2018(34):64-65.

[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.

[3]季明鑫.高层建筑混凝土结构施工质量控制[J].江苏建材,2018(5):48-49.