浅析高层建筑结构设计中的混凝土

刘丹 冯银建

【摘要】随着人们生活水平的不断提高，对于建筑的结构以及施工材料等都提出了较高的要求。和传统的建筑材料相比，混凝土结构具有较大的优越性，而且应用情况也相对较为广泛。这种施工材料也满足了人们对于建筑结构多样化的要求。在现如今的建筑工程中，混凝土结构的运用情况较为普遍，尤其是在高层建筑的设计和施工中。做好高层建筑的设计和施工是保证建筑稳定性的关键，由于混凝土的强度和刚度相对较为突出，而且在大型的建筑工程中得到了较为广泛的应用。因此，主要对混凝土在高潮呢过建筑结构设计中的应用情况进行了深入探讨，希望能够给相关的设计和施工人员提供借鉴和参考。

【关键词】混凝土；高层建筑；结构设计；建筑安全

1 混凝土结构在高层设计中的要求

目前， 由于商品混凝土的所需费用高以及数量的有限性， 往往仅限于供应大中型城市， 其他地区仍以现场搅拌生产混凝土为主。现场混凝土的生产， 就要求搅拌设备较先进， 工艺流程清晰和操作程序严格， 否则就会导致混凝土非常不稳定的质量， 离散性很大的强度。对于高层建筑来说，由于其结构具有一定的特殊性。因此，对于其稳定性和抗震性提出了较高的要求。混凝土结构可以有效地满足这一要求，达到建筑结构的稳定性。从混凝土自身的特点来看，其特点较为突出，主要表现在以下三个方面：

第一，安全性。所谓的安全性就是指混凝土结构能够对整个建筑结构起到一定的承载作用， 而且不容易受到温度以及湿度的影响。最重要的是，混凝土结构在运用的过程中可以有效地减少较大应力的撞击，保证了建筑的整体稳定性，进而保证了建筑结构的安全性。为了使得建筑结构处于一种稳定的状态，可以考虑采用混凝土材料作为施工材料。

第二，持久性。混凝土材料本身的抗腐蚀性较强，所以可以有效地抵制不良环境的威胁。和其他的建筑材料相比，混凝土结构的持久性较强。为了提高建筑工程中混凝土材料的持久性，还可以完善对建筑结构的设计。

第三，实用性。所谓的实用性是从混凝土结构的性能上来说的。但是混凝土结构在应用的过程中，如果施工或者是养护不当回出现严重的裂缝或者是断层的现象，因此，需要将这两种状态控制在标准的范围内，尽量满足建筑结构的完整性和坚韧度。混凝土材料由于在设计和施工的过程中存在着一定的优点。因此，在建筑工程中得到了广泛的应用。

2 混凝土在高层建筑结构设计中的应用分析

2.1 概念设计

在高层建筑中应用混凝土材料，主要是在保证建筑结构的稳定性的基础上，提高建筑物的抗震功能。其设计理念就是通过这一概念设计体现出来的。提高建筑的抗震功能可以通过提高其抗扭刚度来实现，同时对于眼性结构进行精心设计，另外要对较为薄弱的环节进行分析和研究。这一系列的措施主要是为了减少外力对建筑结构的影响和破坏，同时也是为了减少建筑的局部损害引起的整体结构失衡，保证建筑结构的整体稳定性。另外，不同地区的建筑结构需要采用不同的设计方式，例如，地震发生的频发地区需要对建筑结构的稳定性加强重视，同时对于建筑内部的基础设施以及特殊区域来说，要聘请专业的设计和施工人员来进行施工和设计。这既是所谓的概念设计，有效地提高了建筑结构的整体稳定性。

2.2 混凝土结构的选型

在进行混凝土结构的运用中，需要对混凝土的形态和结构提出较高的要求，同时符合设计的基本原则，尤其是建筑的不规则形。实际上，混凝土材料在施工的过程中，受到了多种因素的限制，其中涉及规范主要表现在以下三个方面：

第一，结构超高。高层建筑结构的高度是其主要的特点，这也是影响混凝土结构、整体稳定性的重要因素。因此，在混凝土结构的设计和施工的过程中，需要根据建筑结构的高度来确定设计方案。而且，随着高度的变化，设计工程也会有所改变。只需要在设计工程中，加强对建筑物高度的重视。因为，从混凝土建筑工程上来看，施工人员多数都是重视施工的质量和施工的周期，对于限高问题没有明确的意识。久而久之就会造成施工图的不合理，影响工程的质量以及工程造价。使得施工单位造成严重的损失。

第二，短肢剪力墙设置。短肢剪力墙即对墙肢截面高厚比为5- 8的墙， 就现在高层建筑设计规范来看， 对短肢剪力墙进行了很多设置。因此，结构工程师在对高层建筑进行设计时，应尽量少选用短肢剪力墙，避免在后期设计中增加不必要的麻烦。

第三，嵌固端设置。高层建筑一般都会存在地下室与人防结构，嵌固端大多设置在地下室顶板。因此在对高层建筑进行混凝土结构设计时，应加强对嵌固端设置位置的重视，避免因为忽略而使得后期设计进行大量修改或者是工程施工造成一定安全隐患。

2.3 混凝土刚度处理

随着高层建筑的逐渐增多，有效的促进了社会经济发展，并缓解了城市发展过程中的土地压力。与之同时高层建筑的安全性与稳定性问题，也更受社会各界的关注。为了确保建筑的结构强度，必须要增强建筑的竖向负载能力。就我国高层建筑建设现状来看，剪力墙应用比较频繁。虽然剪力墙可以更好的提升建筑结构强度，但是过多的应用剪力墙对于大多部分地质条件良好的地区，成为了一种资源浪费。因此，在进行高层建筑结构设计时，需要在满足建筑位移要求的基础上，适当减少对剪力墙的使用，可以有效降低施工成本。

2.4 混凝土加固

混凝土加固是高層建筑结构设计中比较常用的一种方法， 主要包括碳纤维加固与预应力加固两种。碳纤维加固即将具有极强抗拉性的碳纤维用环氧树脂粘剂粘贴到建筑结构上，可以有效提高建筑抗拉能力，增强结构强度。此种加固方法，主要做好维护和管理工作，避免造成火灾。预应力加固即充分利用预应力技术，强制性的加固后加拉杆，提高建筑的机构强度。此种加固法在一定程度上改变了混凝土内部结构。可以有效改善混凝土结构应力不足现状。

3 混凝土施工全过程控制

3.1 原材料、配合比控制要点

新拌混凝土必须具有极好的工作性和黏聚性， 绝对不允许出现分层离析的现象；原材料产地必须统一，砂、石的色泽和颗粒级配均匀。在材料和浇筑方法允许的条件下，应采用尽可能低的坍落度和水灰比，本工程采用泵送商品混凝土，控制坍落度为mm，尽量减少泌水的可能性。同时控制混凝土含气量不超过1.7%，初凝时间不超过6h- 8h。

3.2 混凝土浇筑控制要点

检查落实施工技术保证措施、现场组织措施， 严格执行有关规定；合理调度搅拌输送车送料时间。逐车测量混凝土的坍落度；严格控制每次下料的高度和厚度，保证分层厚度不30cm；振捣方法要求正确，不得漏振和过振。

4 结论

在实施混凝土工程的时候常常会突发一些状况，为了降低这些突发状况对于建设施工的影响，就需要相关的施工建设人员在工程建设以前进行预先的施工设计，预估突发事件影响的程度，并预先做好相应的准备，选取混凝土材料的时候要保证材料的质量，同时要做好混凝土配合比工作。混凝土是现在建筑建设的主要施工材料， 其性能如何在很大程度上影响着整个工程的质量， 对于建筑结构的设计具有重要意义。因此，结构工程师在进行设计时，需要结构建筑当地环境、气候等因素进行综合分析与考察，做好混凝土结构设计，不断提高建筑的抗震性与稳定性，不断优化建筑整体性能。

参考文献

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[2]朱敏.针对钢筋混凝土建筑结构设计应注意的问题分析[J].湖南科技学院学报，2012（08）：65-66.