浅议高层建筑混凝土结构方案设计与优化

赵子清

摘要：随着建筑高度的增加，以及建筑内部空间的扩大，结构设计的安全性及稳定性越来越凸显，越来越引起人们广泛关注和重视。而钢筋混凝土结构作为我国传统的结构形式，因其具有造价低、耐久性好、结构造型灵活、整体性好等优点，而被广泛应用于各种工程结构中。因此，对于高层建筑混凝土结构的优化设计进行研究非常重要。

关键词：高层建筑;混凝土;结构方案;设计;优化

一、地基稳定性不足

在进行建筑的混凝土结构设计过程中，很容易受到地基稳定性的影响，导致结构出现缺陷，无法满足建筑结构设计的标准要求。其主要表现在以下两个方面：（1）地基承载力不足，导致建筑物的地基无法承受混凝土的重量，出现地基沉降或者偏移等问题，严重时甚至导致建筑物产生倒塌。（2）地基受力不均衡，导致建筑物本身的混凝土结构内部受力存在较大的不平衡问题，给混凝土结构带来巨大的损坏。

（一）结构超高问题

由于全球自然灾害问题频繁发生，人们对建筑抗震性能方面要求提出了更多要求，对高层建筑抗震性能方面的要求更加严格。在新标准中，在将原来的约束高度设定为A级建筑的基础上，额外加入了B级高度的建筑。因此，在对高层建筑结构进行规划设计时，需要严格按照相关规定进行划分，不能逾越其范围。如果建筑物属于B级建筑，则对其操控应严格按照B级范围进行，不能超过其范围，如果超过，即使建筑已经进入施工阶段，也要从头进行设定。而对高层建筑抗震性能产生直接影响的便是钢筋混凝土的结构设计。为了使得高层建筑抗震性能进一步得到保障，需要控制好高层建筑的高度。若高层建筑混凝土设计高度过高，就会影响高层建筑的抗震性能。不同高度的钢筋混凝土设计规范的要求不同，如果钢筋混凝土结构高度出现变化，尤其是出现超高问题时，需要相关人员对混凝土结构的设计工作进行重新组织。

（二）框架结构不全面

框架结构作为整个建筑物的核心支撑，其发挥着极其重要的作用。如果建筑物在框架结构设计过程中，存在角度、横梁控制不合理等问题，可能导致其框架结构与混凝土结构无法实现配合，一方面房屋的结构设计无法满足相关规范和标准要求，另外一方面需要对框架结构进行重新设计，消耗了大量的人力和物力，增大了建筑的成本投入。

二、高层建筑混凝土结构方案的设计要点及优化建议

（一）加固方案的优先选择

首先，就要针对现场的施工情况选择加固方案，在进行实地考察之后，工程师要根据施工过程中出现的问题，选择出最适合的施工方案，同时方案必须具有可行性，防止出现选择错的方案之后，导致工期延长，施工人员的安全得不到有效保障以及其他情况的发生。其次，混凝土结构的加固工程的优劣在工法上也有所体现。随着我国经济的快速发展，国家投入了大量资金用于科研工作，因此，各种新型的建筑材料也不断地涌现，而在加固工程中运用新技术、新材料以及新工藝可以在施工过程中达到事半功倍的效果，比如在最近几年内出现的新材料粘碳纤维就是其中的代表，与以前的加固工艺相比较而言，这种新材料的防湿防潮效果更好，而且这种新型材料的自重轻、强度高、抗腐蚀性比较强、质量好，施工也比较方便，因此成为了很多建筑工程师推荐的加固材料。

（二）设置合理的沉降缝和转换层等

相邻高层建筑物之间高度差异过大会引发地基承载变形问题，在此种情况下设计人员应根据具体情况设置沉降缝。设计人员应根据具体情况，在框剪结构中上部框架结构和下层剪力墙的交接部位设置转换层，同时采用其他加固措施，防范承载力突然改变的问题，以确保整体建筑的质量。

（三）裂缝防治

1、合理优化设计配合比。为满足混凝土早期强度要求，可选择中水化热的普通硅酸盐水泥。同时做好混凝土水化热的控制，在混凝土材料中适当的添加II级的粉煤灰或矿渣粉，并且添加一定的膨胀剂，直接替代后浇带的作用。为了防范冬季出现冻害，还可以适当添加防冻剂。2、在大体积混凝土浇筑过程中，应严格控制混凝土的塌落度和水灰比，以确保混凝土性能的一致性，同时应该防范附加应力的出现，避免混凝土自身出现开裂的情况。3、在完成大体积混凝土浇筑之后，可及时利用棉布进行覆盖处理，同时做好相应的保温养护和保湿养护，对混凝土表面的温度进行严格控制，并及时测温。

（四）混凝土强度较低或波动较大问题的应对措施

第一，混凝土的原材料需要送检试验，保证测试结果合格;第二，结合施工工程现场测得的各类砂石骨料的含水量、直径等计算出实际使用砂石料的施工配合比。相关的计算参数：骨料理论配合比质量=试验配合比质量×（100%-饱和面干吸水率），含水量=理论质量/（100%-含水率）×含水率，施工配合比量=调节质量1+调节质量2+理论质量。同时要按照砂子—水泥—石子—水的顺序进行上料;第三，确保混凝土搅拌的均匀性，要按照混凝土塌落度以及搅拌机容量来确定出搅拌的时间。

（五）提升钢筋加工与原材料的质量控制

1、在加工钢筋时，要确保其质量满足施工要求，同时做好钢筋焊接、下料以及锻造等阶段的质量控制，最大限度的提升钢筋工程的整体质量。施工单位要对原材料的采购工作予以不断强化，同时采购人员在采购前要对工程整体要求有所了解，并按照相关要求来完成主要原材料的采购工作。2、对于到现场的原材料，施工单位要有专人来进行复验，避免不合格的材料进入施工场地。3、钢筋原材料的合理保存。储存钢筋时，要避免在储存钢筋的过程中受到外界某种因素的影响出现而质量问题，相关工作人员要严格按照储存的相关标准进行存储，避免造成不必要的经济损失。

三、结语：

高层建筑具有其自身复杂性及特殊性，现阶段高层建筑结构设计的相关经验和技术措施都有了很大的发展。在此基础上，新技术、新材料的不断出现，使人们可以向更高、更复杂的建筑方面进行探索，高层建筑结构未来的发展空间还很大，需要设计师们进一步的发展和完善，争取获得更好的社会效益。

参考文献：

[1]廖海龙.浅议高层建筑混凝土结构设计中应注意的几个问题[J].建材与装饰，2016（39）：99～100.

[2]李润林.某超高层混凝土框架—核心筒结构的设计与优化[D].华南理工大学，2015.