高层建筑混凝土结构设计分析

高层建筑混凝土结构设计分析

高剑

保山建投昌源建设工程有限公司 云南省保山市 678000

摘要：现阶段，我国城镇化进程不断加快，在我国的城市高层建筑过程中，所涉及的结构主要是采取混凝土结构，在具体的施工过程中，要着重针对混凝土结构进行切实有效的优化设计，以此使高层建筑的价值得到充分的提升。基于此，本文重点探讨高层建筑混凝土结构优化设计的基本原则以及具体实施情况等相关内容，希望本文的分析能够为同行提供一定的启示。

关键词：高层建筑；混凝土；结构优化；设计

引言

高层建筑结构日常使用过程中，不仅要承受外部载荷，还要承担自身质量及其他竖向载荷。而且，高层建筑会受到地震、风等因素的影响，在进行混凝土结构设计时，要综合考虑各种因素，结合建筑用途、结构类型、抗震条件等要素开展结构优化设计工作。

1高层建筑混凝土结构设计的特点

与多层不同，高层的建筑高度更大，层数更多，高层的抗震设计、构件承载力以及抗侧力构件设计，这些都是与多层不同。在高层的结构设计中，设计人员要具备非常丰富的经验，并且保持清晰的概念。对宏观以及微观的全面把控，让结构设计的思路更加合理。结构侧向力：多层的水平地震以及风荷载作用更小一些，所以不是主要进行控制的荷载。而高层的结构设计中，侧向水平力就会因为高度增加有明显的增大。结构延性：高层高度的增加，需要极强的结构延性，对地震的作用进行抵抗以及消耗。这样高层的结构就会在地震情况下也有不错的变形能力。可以为人员的逃生提供更多的机会。结构刚度：结构高度增大，层数增加，就会导致本身的质量增大，结构受到的水平作用力就会变大，侧向位移与受到的水平作用力是线性关系，因此高层的结构设计中，竖向构件要把保持合理的位置以及数量，让结构具备更加科学的抗侧力刚度，降低侧向位移并满足极限状态下的使用要求。

2高层建筑混凝土结构优化设计

2.1结合实际情况更有针对性的设计原材料选用方案

在高层建筑的混凝土结构中，所涉及的原材料质量对于整体结构的质量都有着至关重要的直接影响，是最为关键的因素之一。通常情况下，高层建筑混凝土结构所涉及的原材料主要包括混凝土和钢筋，其中钢筋用量多少和钢筋质量如何，对于整体工程造价有着关键性的影响，针对这样的情况，为了使工程造价有效降低，往往对于钢筋的用量尽可能减少，在这样的情况下，为了使整体结构更加优化，质量显著提升，就要尽可能选用高强度的钢筋，以此作为优先考虑的材料。在高层建筑项目实施过程中，因为具体的需求和土地资源缺乏的问题，往往需要在软土地基上进行工程建设，在这样的情况下，就会使工程造价进一步提升，也会带来极大的施工难度。所以为了使造价减少，降低施工难度，往往要切实有效的减轻建筑对于地基产生的荷载，在优先选用高强度钢筋的同时，要在最大程度上选用高强度的混凝土。与此同时，要充分确保钢筋混凝土构件的界面尺寸能够得到及时有效的优化，在实践的过程中科学合理的应用。从实践中可以看出，地震对于高层建筑所造成的危害，往往取决于建筑物自重的大小，所以要尽可能有效降低建筑物的自重，这样才能切实有效的起到减震效果，使建筑本身的安全性得到显著提升。针对这样的情况，在设计高强度混凝土和高强度钢筋的时候，必须根据现有的技术标准有效操作，在更大程度上有效减少各构件截面尺寸，使钢筋用量进一步减少，降低建筑物的重量，以此在减少工程造价的同时，使建筑物的安全性得到显著提升。

2.2根据建设要求选择基础类型

高层建筑基础需要承载上部所有结构重量，其类型的选择需要根据施工区域水文、地质勘察资料，以及上部结构形式、载荷等要素进行综合分析才能确立较为科学的基础形式。而且，高层建筑基础类型会对建筑安全、功能、成本产生直接影响，必须以慎重的态度对待，选择科学、有效的基础方案。若建筑层数较少、载荷较小，且建设区域水文、地质等要素处于较好水平，可以选择独立基础、条形基础等，这2类基础经济性、便利性都非常高；若建筑层数较多、载荷较大，且建设区域的水文、地质等要素存在较大问题，可以选择桩基础，通过桩基的摩擦力、端承力将上部载荷传递到大地当中；若建筑层数较多、建设区域水文地质条件优越，或者建筑层数较少且基础持力层的土质较差，均可使用筏板类型的混凝土基础，增加高层混凝土结构与下部持力层之间的基础面积，降低土层单位面积荷载，提升基础整体承载能力。

2.3结构整体计算中的几个参数

（1）剪重比。这是一个非常重要的数据，它可以将各个楼层的地震剪力控制在合理的范围内，确保整体建筑的安全性、稳定性。计算机所输出的剪重比太小，则要考虑是否是在设计机构位移和结构稳定方面没有达到要求，导致剪力太小，要对相应的结构进行调整；如果剪重比太大，则要考虑是否是剪力墙的刚性设计过大或者是在输入相关数据时是否出现错误。（2）刚度比。这个数据主要是影响整个竖向结构的刚度的骤然变化，确保墙体的稳定性。（3）位移比。控制好位移比能够防止建筑结构出现扭转的现象，同时在规划平面布置时要尽量确保质心与刚心的重合。（4）周期比。在周期比的控制上要根据楼层高度的不同来区别对待，A级高层的建筑要控制在0.9以下；而B级高度的建筑要控制在0.85以下。

2.4把握好整体结构延性设计

需要将结构耗能的能力进行充分的发挥，防止出现结构瞬时以及脆性的破坏，在遇到地震以及极强风荷载的情况下，高层的高度原因，需要结构具备极强的抗侧强度以及延性，对水平荷载抵抗抵消。允许结构的一些构件出现塑性铰，可以对地震的能量进行不断的消耗。防止一些重要的构件被破坏，造成不良的后果。在结构设计中，要把握好一些关键构件的延性设计，比如传递水平力的构件以及抗侧力构件，要注意结构延性的整体设计，在地震下可以让结构保持安全，并减少造价。

2.5对剪力墙的设计要加以重视

在设计剪力墙时，应注意剪力墙末端的边缘构件，如具有约束柱功能的端柱。楼层之间的位移和一幢高楼的顶点是足够大的。此时柱的横截面积增大，可充分发挥约束柱的性能。除剪力墙约束柱设计外，还应注意剪力墙变阻设计。在设计抗剪墙时，可在抗剪墙截面上加连接梁。要使多肢墙体成为单肢墙体，应弱化连接梁的设计。如果连接梁设置过于强大，在地震发生时，其将导致墙的拉伸变形的四肢，并给高层建筑带来安全风险。因此，在钢筋混凝土抗变形结构的设计中，必须科学合理地确定剪力墙截面的最大允许值，降低连接梁的刚度。使其满足最大范围的要求。

结语

综上所述，通过上文的分析和探讨，我们能够充分看出，在高层建筑混凝土结构设计过程中，对其进行不断的优化和完善有着至关重要的作用。在实践的过程中，相关设计人员要充分把握客户的具体需求，从实际出发，通过不断的实践和积累，提升自身的专业技术水平，从根本上有效做好高层建筑混凝土结构优化设计工作，使设计效果得到充分的优化，进一步提升整体结构的安全性、牢固性，以此使高层建筑呈现出应有的效益。

参考文献

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