高层建筑混凝土结构设计的几个技术要点

杨辉

摘要：随着社会经济的发展和建筑材料技术的不断进步和创新，近年来高层建筑发展迅速，各类的高层建筑应运而生。这也对建筑结构设计人员的技术水平提出了更高要求。设计人员应当重点关注建筑的耐久性与安全性，在满足其功能要求的基础上，尽可能减少成本投入。高层建筑结构与多层建筑在结构概念设计、整体稳定性、构件截面的选择、重要部位的延性和整体的结构体系设计都大不相同，两者设计特点也存在差異。

关键词：高层建筑;混凝土;结构设计;建筑结构;建筑设计

1引言

改革开放后我国经济高速发展，城市化进程逐渐加快，人口数量的增加，人们对居住环境的需求进一步增加，这些因素对建筑业的影响日趋明显，大大刺激了建筑业的发展。建筑材料、机械、技术的不断进步使高层建筑得以更多的运用的实际的建设项目中。

2高层建筑的混凝土结构设计特点及要点

高层建筑混凝土结构体系中应用最普遍的是框架结构、剪力墙结构和框架剪力墙结构，常规的高层建筑这三种结构体系基本都能够满足设计要求;但随着建筑技术和建筑材料的发展，以及建筑层数的不断增加，对于超高层建筑、不规则高层建筑往往需要采用框筒结构、束筒结构和筒中筒结构等结构形式。

2.1高层建筑混凝土结构设计的特点

相比于多层建筑，高层建筑由于其建筑高度大，层数多，其结构的抗震设计、抗侧力构件的布置和构件承载力设计等各方面都有所不同。在结构设计中，需要设计师具有丰富的设计经验，清晰的结构概念，从宏观到微观把握好整体结构的设计思路，从结构的整体指标计算具体到某一个构件的配筋都要认真仔细做好设计。结构侧向力：在多层建筑中，水平地震作用及风荷载相对较小，不是主要控制荷载;但在高层建筑中，侧向水平力随高度增加而逐渐增大;结构的延性：高层建筑由于高度的增加，需要更好的结构延性来消耗及抵抗地震作用，这样整个建筑结构在水平地震作用下，才能具有良好的变形能力和耗能机制，为人们在地震发生时争取更宝贵的逃生时间。

2.2高层建筑混凝土结构设计的要点

（1）高层建筑结构设计应注重概念设计。传统教育方式使结构工程师对结构总体的方案不够关注，首先考虑细节问题，认为结构设计就是规范+计算，只包括强度和变行的计算，而忽略了结构整体的概念设计，概念设计应该在结构设计中占有重要的地位，是影响后期结构设计、工程造价、结构安全的主要因素，因此应该引起广大工程师的重视。

（2）高层建筑结构设计应该刚柔结合，并设置多道防线。结构设计不应一味追求加大结构的整体刚度来抵抗地震作用，这样不仅会造成浪费，而且还可能对结构造成很大危害。结构设计时应考虑使结构具有一定的刚度和承载力来抵抗地震作用及风荷载，在多遇地震下结构应处于弹性工作状态，在第一道防线屈服后，使结构具有足够大弹塑性变形能力和延性来消耗地震作用。然后根据多道设防目标，再从具体的结构整体设计中满足要求。

3高层建筑混凝土结构设计的注意事项

3.1高层建筑基础设计

高层建筑因其结构层数多，荷载大，基础设计等级高等因素，因此在结构设计中不应忽视基础设计，基础选型应根据地质勘查报告，因地制宜，选用合理的基础形式。高层剪力墙结构因其上部荷载较大，多选用筏板基础或者桩基础。基础设计不仅要满足承载力的要求，地基的沉降也是高层建筑必须要验算的指标，应选用地质条件好的土层为地基持力层，选取整体刚度好的基础形式，来减小高层建筑的沉降差，沉降量，来达到工程的要求。最后，高层建筑受水平荷载影响较大，容易产生结构的倾覆，故高层建筑的基础埋深不能过浅，这点设计师容易忽略，造成严重后果，基础应该埋置一定深度来保证结构的稳定性。

3.2选择合理结构嵌固端

由于嵌固端的位置选取会对结构整体指标和内力配筋产生很大影响，所以在对结构进行设计和计算时，需要根据土体约束、上下层结构刚度来合理的确定结构嵌固端的位置，使计算模型符合实际情况。

3.3其他需要注意问题

结构的传力路径应简单直接，尽可能避免结构出现连续倒塌的情况;应尽可能使结构质心与刚心靠近，避免在地震力及风荷载作用下产生的扭转影响;结构竖向抗侧力构件应该尽量连续，避免出现刚度突变，软弱层和薄弱层的出现。

4高层建筑混凝土结构设计的优化

（1）优化建筑整体结构的方案布置，合理布置结构抗侧力构建的平面位置、构件截面尺寸、避免出现结构的偏心、扭转、刚度突变等情况，最大限度的发挥结构构件的承载能力和抗震延性，不宜出现部分构件承载力接近极限，部分构件还未充分发挥承载力得情况。对于剪力墙的布置，可以采取周边、均匀、对称的原则来布置，在竖向上宜尽量连续，避免出现承载力和刚度的突变。

（2）把握好建筑整体结构的延性设计，充分发挥结构的耗能

能力，避免结构出现脆性、瞬时的破坏。在遭遇罕遇地震和较强的水平风荷载时，高层建筑由于自身高度较大的因素，结构就需要足够的抗侧刚度和良好的延性来抵抗水平荷载。允许结构部分构件首先出现塑性铰，这样就可以不断的消耗掉地震的能量，避免重要构件发生破坏，造成严重后果。在设计过程中，一定要把握好关键结构构件的延性设计，如竖向抗侧力构件、传递水平力构件。把握好结构的延性设计，不仅能在地震下保证结构安全，也能减少工程造价。

5结语

综上所述，社会经济的发展带动了建筑行业的发展。当前，受城市用地规模限制，高层建筑在数量与规模上均有显著提升。结构设计是建筑工程设计的重要组成和关键部分，建筑结构设计水平不仅关系到建筑质量安全，而且影响建筑的使用寿命，而混凝土结构又是高层建筑最常见的结构之一。所以，设计师必须高度重视高层建筑混凝土的结构设计，把握设计要点。在确保建筑结构质量安全的基础上，利用先进的技术手段、构造措施等优化设计方案，不断提高高层建筑混凝土结构的设计水平。同时，还要注重新工艺、新材料的应用，根据实际情况选择最佳方案，为后期施工提供科学指导，推动建筑行业健康、稳定地发展。