1、高层建筑混凝土结构设计分析摘要：随着科学技术的进步，在当前的建筑工程中，混凝土已经成为了现代建筑的标志，而随着混凝土在现代建筑工程中的发展应用，使得现代建筑的质量和性能都得到了大幅度提升，从而为我国的城市建设奠定了坚实的基础。在现代的高层建筑混凝土结构设计中，怎样才能够提高混凝土结构设计的水平和提高建筑的质量和性能，就成为了当前建设单位所亟待解决的问题。通过本文对完善高层建筑混凝土结构设计的探讨和分析，相信读者对其也有了进一步的认识。 关键词：高层建筑混凝土结构设计 中图分类号： TU97 文献标识码： A 随着城市化进程步伐的加快，混凝土作为建筑工程施工中主要的施工材料之一。在实际的建筑施工
2、中，混凝土具有很高的结构强度和刚度等优势，但是，混凝土也容易受环境因素的影响，出现一些裂缝等问题。为了充分发挥混凝土在建筑工程中的优势，需要对混凝土的结构进行优化设计，最大程度的减少因环境因素的影响出现裂缝等现象。 一、高层建筑结构设计特点。 随着人们对现代建筑要求的提高，在当前的城市高层建筑建设过程中更是离不开对混凝土结构的应用，在高层建筑混凝土结构设计中，如何才能够提高混凝土结构设计的水平和提高建筑的质量和性能，就成为了当前建设单位所亟待解决的问题，而当前高层建筑结构设计的抓哟特点有： 1、侧移成了控指标。高层建筑与低层或者多层建筑不同，高层建筑的结构侧移已成了高层建筑结构设计的一个关键因
3、素。随建筑高度的增加，在水平荷载的作用下，结构的侧向形变会因此迅速增大，结构的这种变形与建筑高度的 4 次方成正比例的关系。 （qH4/8EI） 2、结构应具有适宜刚度。随着高度的增加，高层建筑的侧向位移迅速增大。因此设计高层建筑时，不仅要求结构有足够的强度，而且要求结构有适宜的刚度，使结构有合理的自振频率等动力特性，并使水平力作用下的层位移控制在一定范围之内。 二、高层建筑中混凝土结构设计的原则。 现阶段，设计人员在设计高层建筑混凝土结构设计时，必须遵循其设计原则，以保障混凝土结构的稳定性和安全性。 1、适用性。主要是指混凝土结构设计必须以高层建筑计划使用年限为前提，保证高层建筑在计划的使用
4、年限中的稳定性和安全性。 2、安全性。主要是指混凝土结构设计必须保障高层建筑在使用年限中的安全性，避免出现较大范围的混凝土裂缝等。 3、耐久性。主要是指高层建筑在是使用年限内，必须保障混凝土结构的耐久性，保障高层建筑工程的质量安全和正常使用。 4、可靠性。主要是指高层建筑在使用年限内，必须达到相关规定的稳定性、安全性和耐久性，有利于延长高层建筑的使用年限。结构底部等效静风荷载的最大倾覆力矩随风向角变化如图 4-9 和图 4-10 所示。从图中可见，100 年一遇风荷载作用下，绕 Y 轴等效基底倾覆力矩最大值为 1.61x109N m，发生在 240风向角下；绕 X 轴等效基底倾覆力矩最大值为
5、2.51x109N m，发生在 195风向角下；同时等效基底倾覆力矩随风向角变化比较显著。 综合以上分析，结构的最大风致动力响应发生在 Y 向。本工程的平面形状不规则，顺风向脉动风荷载具有一定的动力放大作用，且横风向风振效应明显，设计需要注意。 三、高层建筑结构中混凝土结构结构选型中常见的问题。 1、结构规则性的问题。在建筑结构设计中，对于结构规则性的内容规范有很大的变化，在旧的结构规则性规范中增加了很多新的规范条件，比如平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比较的信息以及竖向规则性信息等，并且在新的规范中，采用强制性的规定，所以在高层建筑物结构设计时，应该遵循设计的规范内容，从而可以有效避免施工中
6、要求设计的改变。 2、嵌固端的设计问题。目前很多的高层建筑物都有两层或者两层以上的人防地下室，所以嵌固端可能设置在人防的顶板位置处，也可能设置在地下室顶板的位置处，在设置嵌固端时，建筑师以及结构设计师很容易忽略嵌固端的设置带来的问题，如：嵌固端上下层的刚度、楼板的设计以及上下层抗震等级的统一性以及结构整体计算时嵌固端的位置等一系列的问题，如果在设计中忽略任何一个问题都可能对高层建筑结构造成安全隐患，所以这就要求建筑师以及设计师在钢筋混凝土高层结构设计时，注意嵌固端设置的问题。 3、短肢剪力墙设计的问题。在钢筋混凝土高层结构设计的规范中，对短肢剪力墙在高层建筑中应用有很多的限制，所以在高层建筑设
7、计中，建筑师以及结构设计师应该尽量减少或者避免采用短肢剪力墙，从而可以有效避免工程设计中增加不必要的麻烦。 4、结构超高问题。在钢筋混凝土高层结构设计中，对于高层建筑的总高度在抗震规范中具有严格的要求，特别是新规范中，除了将原来的限制的高度设置为 A 级高度，还增加了 B 级建筑物的高度，所以在高层结构设计时，应该严格控制建筑物高度，从而可以减少重新设计以及不符合要求等问题，减少对高层结构设计以及工程工期的影响。 四、高层建筑中混凝土结构优化设计策略。 1、框架-剪力墙结构设计方法。结构延性与刚度的最佳选择便是剪力墙结构设计，在承载力不变的前提下结构延性对结构影响最大的是变形能力，结构刚度对结
8、构影响最大的是侧向位移和自振周期。因此，可以利用结构的整体侧向位移量，来对结构延性和结构刚度进行调整。结构延性和结构刚度要依据规范按照层间位移量与顶点位移总侧移的限值来进行设计。 2、高层建筑钢筋混凝土框架结构进行优化设计时，首先需要对结构整体的内力进行分析，然后根据梁柱各构件的控制内力来对截面进行优化设计，再对满足荷载效应水平要求的各结构构件的配筋量进行计算分析，最终确定设计结果。设计过程中可能会使原结构的荷载特征与几何特征发生变化，在现荷载的作用下，结构内力分布特征会有所改变，而各控制截面的控制内力也会随之发生变化，优化设计需要依据这种变化进行下一步的设计，因此可以说钢筋混凝土结构设计是一
9、个循序渐进的过程。 3、减轻自重在高层建筑中比在多层建筑中更为重要。减轻自重在高层建筑中比在低层或者多层建筑中更有意义。从桩基承载力或者地基承载力来考虑，如果在相同的地基或者桩基的情况下，减轻建筑的自重就意味着在不增加基础造价以及相关处理措施的情况下，可以多建几层，这对于软弱的土层有着突出的经济效益。地震效应与建筑的重量成正比例关系，减轻建筑的自重可以有效地提高建筑结构的抗震能力。高层建筑的重量过大，在地震发生时作用于建筑结构上的地震剪力大，而且高层建筑的重心较高，地震作用倾覆力矩较大，这样会对竖向的构件产生很大的附加轴力，最终导致附加弯矩变得更大。 总而言之，高层建筑混凝土结构设计是一项涉及
10、面极广且非常复杂的工作，因此，设计人员必须要具备良好的专业素质，并且在具体的设计过程中还应该结合建筑的整体情况，从而才能够完善高层建筑混凝土结构设计，才能够提高高层建筑的质量和性能。 结语：综合上述，在城市中各种各样的高楼大厦不断涌现，钢筋混凝土高层建筑随处可见。 钢筋混凝土具有整体性好、刚度大、位移小等优点，高层建筑的钢筋混凝土结构设计，可以说是现代建筑设计的重点和难点。 因此，在对钢筋混凝土高层建筑进行结构设计时， 其中有许多的重点和细节需要加以注意， 就必须在设计中充分发挥建筑力学材料的特性，加强设计过程的优化，根据实践经验设计出结构稳定的建筑作品，减少今后给人们日常生活带来的影响，从而在保证人们对建筑结构稳定性的信任度的同时，满足建筑的舒适度。 参考文献 1苏永平.高层建筑中混凝土结构的优化设计研究J.山西建筑,2013(09) 2吕杨.高层建筑结构地震失效模式优化及损伤控制研究D.天津大学,2012 3潘靖.钢管混凝土框架结构的优化设计研究D.河北工程大学,2012 4邵永玻.高层建筑混凝土结构优化设计的探讨J.门窗,2012(07)
