1、浅析高层建筑混凝土结构设计摘要：本文作者介绍了高层建筑结构需要考虑的因素，提出了高层建筑混凝土结构优化设计的具体方法。 关键词：高层建筑；混凝土；结构设计 中图分类号：TV331 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012） 在高层建筑混凝土结构设计时，应充分考虑各方面因素，考虑高层建筑风和地震力等侧向力的影响；考虑自重和地基载荷的影响; 保证高层建筑结构具有足够的强度，具有适宜的刚度，具有良好的延性。与此同时，也应该能够从整体上把握结构整体的设计，了解总体系和主要体系间所存在的最佳受力标准，从而找到最优结构方案，满足各方设计使用要求。 1 高层建筑结构设计考虑的因素 在高层建筑中
2、，当建筑物达到一定高度，安全性就会成为重要的考虑因素，混凝土结构的优化设计是安全性的一个重要保证，因此，对于具有一定高度的高层建筑，在设计时，混凝土结构的优化设计就显得异常重要， 。高层建筑结构设计必须充分考虑各方面因素，使其达到强度足够、刚度适宜、延性良好、设计合理的标准。需要考虑的因素主要包括: 1.1 侧向力，侧向力主要是指建筑物在建成以后所承受的风力、地震力和垂直载荷等外力。无论是高层建筑还是低层建筑，都要承受这样的侧向力，低层建筑受到水平力较小，而高层建筑受到水平力随着层数的增多而不断增大。因此，水平荷载和地震力等侧向力应该成为高层建筑结构设计时着重考虑的因素，这些因素正是影响高层建
3、筑物结构变形、结构内力和建筑土建造价提高的主要因素； 1.2 适宜的刚度，据胡克定律，剪切模量 G 能够在很大程度上决定向同材料的刚度，同时，建筑物的形状购置也将在很大程度上决定建筑物在塑性期的刚度。在高层建筑建设过程中，建筑高度是一系列风险因素的出现原因，其中不仅包括侧向力，更包括侧向位移，它是会随着建筑物高度的增加而逐渐增大，当高层建筑在水平力的作用之下，为了使高层建筑的侧向位移保持在一定范围之内，高层建筑必须具有足够的强度，同时，自振周期必须控制在最合理范围内。只有这样，高层建筑的结构设计才是最优化的； 1.3 延性良好，正如我们的常识所知，当同时受到地震等侧向力的作用，高层建筑比低层建
4、筑更容易变形，其原因主要就在于高层建筑更具柔性。因此，在高层建筑结构设计中，在满足具有足够的强度之后，提高高层建筑结构整体和局部的变形能力成为第二个需要重点研究的问题。当整体结构进入塑性变形阶段仍具有较强的变形能力，在当今的设计技术条件下，通过优良的概念设计和合理的构造措施使高层建筑具有足够的延性这才是设计问题的重点。避免高层建筑在大地震作用下而倒坍，确保生命和财产安全。 2 高层建筑混凝土结构优化设计的具体方法 如果想要塑造一个完美的整体，局部就必须与整体达成一致，适应整体。高层建筑混凝土结构设计作为高层建筑结构设计的主要部分，它必须能够与高层建筑的结构设计相适应。目前，在整体结构合理的条件
5、下，追求结构中各个构件的最大承载力成为国内外学者追求的主要目标。目前为止，对于各个构件的优化，尽管各国学者已经进行过相关研究，但行业内仍没有一个适用于高层建筑结构设计的成熟数学模型，同时这一模型能够满足各种结构设计规范条件，符合设计人员习惯，又尽可能接近最优解。因此，在实践的指导下，对各个构件内力的最大承载力的追求就成为设计人员的目标。从本质上说，优化设计的关键点就在于整体和局部概念的统筹合理，二者兼顾。接下来，就高层建筑混凝土结构的优化设计提出具体三项方案: 2.1 合理使用高强砼和高强钢筋。在建筑的整个施工过程中，用钢量是影响总造价的一个重要因素。因此，为了合理降低用钢量，降低造价，节约成
6、本，设计中必须合理使用高强钢筋。然而在高层建筑位于深厚软弱地基之上的情况下，强砼和高强钢筋高优化构件截面尺寸的合理使用，对于减轻地基载荷，降低基础施工的难度，缩减造价，将具有非常直观的经济效果。由于地震对于一幢建筑的破坏程度，是与该幢建筑的自重成正比的，自重越大，受损毁的可能性，破坏程度就越大。因此，减轻建筑物自重能够减小其受地震破坏的程度，为建筑物的安全提供保证。所以，高强砼和高强钢筋在设计中的合理使用对于快速、有效的减少墙、柱、梁、板等构件的截面尺寸，减少用钢量，减轻建筑自重，最后达到降低造价及安全使用的目的具有十分重要的作用。 2.2 在高层建筑的结构设计中，对于一个独立结构单元，平面性
7、状、各部分的刚度和承载力是三个需要考虑的重要因素。首先，平面结构性状应该最大限度的做到简单而且规则，长度不应过长，凸出部分不应过大，竖向体型宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。其次，刚度和承载力在各部分应该分布均匀，竖向布置严重不规则的结构应该禁止采用，下大上小，逐渐均匀变化的侧向刚度结构才是最合理的。在结构设计的过程中，也许会出现这样的状况，结构足够合理，正如以上所述的标准一样，但却缺乏美观和实用性。这时，就需要结构设计人员要特别重视结构概念设计，并且将概念设计贯穿于建设过程的始终。使建筑结构在满足美观、适用的前提下，平面的布局和竖向布置既简洁、又规则均匀，从而具有合理的刚度和承载力分布。
8、 2.3 注重剪力墙的平面布置。具体应如何注重剪力墙的平面布置，我们应该从以下几方面做起: 2.3.1 剪力墙的布置原则在于沿周边均匀、相对集中布置，同时又不损害建筑原有的使用功能。一般布置在建筑物的楼梯间、电梯间处，以及平面形状变化及恒载较大的部位，其间距宜适中，不宜过大。 2.3.2 剪力墙墙肢截面应具有简单、规则的特点，剪力墙结构应具有一定侧向刚度， 但不宜过大。 2.3.3 较多的短肢剪力墙不会起到联合剪力的良好效果，全部为短肢剪力墙的情况更是应该避免出现。 2.4 抗震设计中，注意混凝土筒体的承载力和延性。对于混合结构体系的高层建筑，出于抗震的需要，不同高度的建筑物，型钢柱的设置位置
9、与设置方法是不一样的，型钢柱设置于筒体四角，建筑物高度一般低于 130m，并且抗震设防等级多为 7 级；筒体四角和楼面钢梁与型钢混凝土梁的交接处设置型钢柱，建筑物的高度一般高于 130m ，同时抗震设防等级为 7、8、9 级。以此增强外围框架的刚度及承载力。通过刚性连接外围框架平面内柱与梁的方法可达到增强外围框架的刚度和水平承载力的目的。具体可采取如下措施: 第一，设置外伸桁架加强层；第二，分段拼装外伸桁架与筒体剪力墙的刚接的方法可以被采用; 第三，贯通性的刚接桁架与抗侧力墙体应均匀分布。这样就可以很好地避免楼层在水平力作用下的侧移。 3 结束语 社会在发展，时代在进步，在一座座迅速崛起的城市
10、中，增多的不仅是一幢幢的高层建筑，更是人们对高层建筑的研究，特别是对高层建筑中混凝土结构的研究，对于混凝土结构的设计优化，更是越来越受到人们的关注。 参考文献: 1杨克家，梁兴文，张茂雨，等.带加强层超高层建筑结构基于能力谱法的抗震设计J.地震工程与工程振动，2010，(04) 2李源新，等.高层建筑结构概念设计与高层剪力墙结构的优化J.科技创新导报，2012，(15) 3姜海菊，等.江浙地区高层建筑基础的选型与优化设计以某高层住宅楼工程为例J 。科技建筑，2011，(08). 4杨磊，等.论高层建筑结构抗震的优化设计J.建筑设计管理，2010，(03). 5徐宜和，丁勇春，等.高层建筑结构抗震分析和设计的探讨J.江苏建筑，2008，( 03).
