高层建筑混凝土结构设计分析尚理杰

高层建筑混凝土结构设计分析尚理杰

尚理杰1李敬东2

天津市天友建筑设计股份有限公司济南分公司山东省济南市250000

摘要：近年来，我国的城市化进程正处于不断加快的进程中，高层建筑的数量正逐年增多，高层建筑混凝土结构的运用已经非常的普及，并且蒸蒸日上，成为了最常用的建筑结构形式之一。混凝土结构在一定程度上，虽说具有优异的性能，然而也是会存在一些亟待处理的难题。因此，本文针对高层建筑混凝土结构设计进行了分析。

关键词：高层建筑；混凝土结构；结构设计

引言

高层建筑不但满足了城市对建筑的需求，又觖决了土地资源紧缺的问题，但是，相较于普通建筑而言，高层建筑在结构设计上面要更加复杂、难度更大。高层建筑混凝土结构设计，既要保证结构强度，又要保证结构刚度，因此更应该重视高层建筑的混凝土结构设计工作。

1高层建筑混凝土结构设计要点

1.1高层建筑结构选型优化

（1）设置规则的建筑结构。一般新建的高层建筑项目与旧的建筑相比，其在结构的规则性方面会有较大的不同，尤其是在嵌固端上下层的刚度、平面的规则性等问题上，都会受到较多的条件限制。并且，在我国的相关建筑设计规范中还明确规定了不能采用严重不规则的设计方案，因此在高层建筑结构设计上必须要设置规则的建筑结构。这样做的目的也是为了避免在后续施工中出现问题。（2）合理控制建筑高度。高层建筑的高度并不是一味越高越好，其有一定的总高度限制。目前在我国的高层建筑相关设计规范中，在原有的A级限制高度基础上，又新增了一项B级高度，若高层建筑的总高度达到了B级或者超出了B级，则应当对设计方案进行一定的改变，这点要重点给予关注。（3）嵌固端位置选择。观我国目前大部分的高层建筑来看，其普遍都附带人防和地下室结构，并且通常会在人防和地下室顶板上设置嵌固端，而嵌固端位置的选择对高层建筑的整体结构具有较大的影响。但在现实中，嵌固端位置的选择问题经常会被建筑设计者们忽略，导致高层建筑结构的安全性与稳定性造成十分不良的影响。（4）短肢剪力墙的应用。建筑结构中的短肢剪力指的是墙肢截面高厚比在5～8内的墙体，在我国的高层建筑结构设计中，对短肢剪力墙的应用有着较为严格的限制，所以建筑设计者们应当尽量减少对短肢剪力墙的应用。

1.2高层建筑混凝土结构平面布置

平面布置是建筑结构设计中的关键要点，一般在高层建筑混凝土结构的平面布置中，应当遵循尽量减少扭转影响的原则。具体来说，在高层建筑混凝土结构平面布置中，首先要充分考虑地震情况下的偶然偏心因素，科学评估楼层竖向构件的层间位移和水平位移情况。通常A级高度的高层建筑的位移量应小于楼层平均值的1.2倍，最大不能高于1.5倍；B级高度的高层建筑的位移量应最大不高于楼层平均值的1.2倍。其次要充分考虑建筑的抗震性，合理调整平面形状，避免出现不规则结构。

1.3高层建筑混凝土结构竖向布置

高层建筑混凝土结构竖向布置也非常重要，一般对于高层建筑混凝土结构的竖向布置而言，要尽量保证建筑整体体型的均匀性与规则性，除非有特殊要求，否则尽可能避免出现较大的内收或外挑设计。为了保证建筑重心和结构的稳定性，在建筑结构竖向布置中应遵循上小下大的原则，且侧向的变化要均匀、缓慢。如果有特殊情况需要将高层建筑设计为不规则结构，则必须要慎重考虑其的设计问题，以保证建筑结构的稳定性。若为内收结构的竖向结构类型，应确保楼层侧向刚度不小于邻近三层侧向刚度平均值的80%或邻近上部楼层侧向刚度70%。

2高层建筑混凝土结构设计的优化策略

2.1结构计算统计

在高层建筑混凝土结构设计环节，结构参数计算对整体工程设计质量具有较大的影响。因此，在实际高层建筑混凝土结构设计过程中，相关人员应结合整体高层建筑结构内在应力，对整体结构运行参数进行合理计算。在现阶段，高层建筑混凝土结构设计参数核算环节，常用的结构设计软件有SAP、SATWE、TBSA、TAT等几种类型。比如：通过利用PKPM软件中的SATWE程序可对相应混凝土结构楼层最大水平位移、平均水平位移、最大层间位移角进行准确计算。在实际结构计算环节，不同的运行软件计算模式存在有较大的变化，因此，在设计环节中相关设计人员需依据结构类型选择合理的计算机计算软件，并在此基础上对不同运算软件计算结果进行统一分析，再确定最佳设计方案。在确定整体结构参数之后，设计人员需适当地进行地震力的放大措施，即综合考虑建筑隔墙与相应建筑自振周期的关系，并依据工程实际测量获得的周期数据，在设计方案中确定相应的结构体系高层建筑结构自振周期折减系数，在确定自振周期折减系数后，设计人员再对振型参与系数、振型数目进行合理的计算。

2.2合理利用高强度混凝土

在高层建筑混凝土结构设计中，混凝土的类型选择对整体结构的强度具有重要影响。因此，在实际高层建筑混凝土结构设计过程中，需对混凝土技术实施环节的温度、湿度及凝固时间、材料配比等方面进行合理的调控，主要包含以下几方面：首先，在结构设计前期，可结合区域的建设情况进行混凝土配比试验，对其在具体混凝土结构应用环节的强度及耐久性进行检测评估，从而确保后期混凝土浇筑环节的强度。现阶段，我国混凝土结构设计中，多选用高泵程混凝土浇筑的形式，即在应用基础水泥材料的前提下，采用适当比例的化学外加剂、粉煤灰等材料进行双掺措施。在拌和比例设计过程中，要综合考虑混凝土外加剂技术、泵管布置铺设技术、配合比设计技术、泵送设备、混凝土掺合料等相关技术，保证混凝土泵送高度符合标准需求。其次，设计人员应优先选用高强度、高性能的混凝土。高强度混凝土在实际应用过程中，相较普通混凝土在强度上有大幅度的提升，且高强度混凝土可以有效降低结构尺寸，在提升促使混凝土内部建设空间及资源得到有效利用的同时，由于高强度混凝土具有良好的耐久性及弹模性，长期使用可保障整体高层建筑的运行效益。

2.3结构选型及结构强度控制

高层建筑混凝土结构设计对整体结构体系并没有较高的要求。在具体的结构设计中，主要是依据整体建筑前期规划，在根据现浇混凝土抗震墙结构体系的基础上，确定相应建筑现浇混凝土结构抗震墙抗震等级。同时，需合理的选择内隔墙材料，来确保整体高层建筑工程基础类型符合相关规定。在确定基础结构选型后，施工人员应就现阶段高层建筑结构形式，对高层建筑混凝土结构的实际高度进行适当控制。在高层建筑混凝土建设过程中，建筑结构建设高度超出预定标准的情况常有发生，而高层建筑混凝土结构高度超出预定值，会对整体高层建筑物的抗震性能造成一定的影响。而根据整体高层建筑高度的变化，其整体设计规划级别应针对性有不同的要求。基于此，设计人员应根据整体结构的实际变化情况，对高层建筑混凝土结构进行合理设计。此外，在高层建筑混凝土结构变形缝设置过程中，应结合整体大楼长度及高层建筑混凝土结构分布建设区域内的压力要求，进行结构变形缝断开处理。同时，在嵌固端设计过程中，由于该高层建筑具有一层地下室及人防设施，在地下室顶板、人防顶板位置需进行嵌固端的合理设置。而在嵌固端设计过程中，应加大对嵌固端上下层抗震等级、嵌固端楼板、嵌固端上下层刚度及结构整体设计环节嵌固端类型等环节设计工作的重视，从而保证地下结构顶部嵌固端实际效力稳定发挥。

结语

综上所述，在高层建筑混凝土结构的设计中，必须要把握好结构选型优化、平面布置、竖向布置等设计要点，并进行准确、合理的结构计算与分析，这样才能够保证高层建筑混凝土结构设计的科学性与合理性，提高整体设计水平。

参考文献：

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