混凝土在高层建筑结构设计中的应用探讨

+王元玺

摘要：城市化建设进程的逐渐加快，逐渐涌现出更多高层建筑，使得建筑类型与建筑功能住家取向复杂化，结构体系也更复杂，现在高层建筑的结构设计已经成为了建筑设计的重点之一。建筑结构设计直接决定着建筑的可靠性与安全性，而混凝土因其所具有的延展性与强度，在高层建筑结构设计中起到的作用越来越大。文章分析了混凝土在高层建筑结构设计的应用。

关键词：混凝土；高层建筑；结构设计；建筑安全

建筑行业的快速发展，涌现出更多新型的施工材料，相对于传统的土木砖石而言，混凝土结构逐渐成为高层建筑建设的主要结构形式，被应用的范围越来越广泛。高层建筑的增多以及人们要求的日益多样化，使得建筑结构设计更为复杂，这就对混凝土的结构设计提出了更高的要求。

1混凝土在高层建筑结构设计中的要求

随着建筑物层数的不断增加，对建筑结构的稳定性与抗震性要求更为严格，混凝土在高层建筑结构设计中的应用，可以更有效的提升建筑的稳定性。因此，混凝土在高层建筑结构设计中应用的要求主要可以分为三个方面，即安全性、持久性和实用性。第一，安全性。主要是强调混凝土结构不仅能够承担正常的负载、温度变化，以及建筑支座沉降因素等影响，还需要保证建筑在遇到强力的外力影响下，如强力的撞击或者爆炸时，也能够保持建筑整体的稳定性，确保建筑结构的安全性，以此来降低外界因素对建筑造成的不利影响。第二，持久性。主要是指混凝土结构在正常使用情况下，具有持久性特点，材料所具有的抗腐蚀能力可以满足建筑使用需求。与传统建筑施工材料相比，混凝土具有更强的持久性，而通过合理的结构设计可以更大程度上提升建筑结构的持久性。第三，实用性。主要是指混凝土结构能够拥有优越的性能，将断裂与变形等情况控制在合理的范围之内。混凝土具有实用性可以更好的满足建筑结构设计要求，并且存在设计与施工方便等优点。

2混凝土在高层建筑结构设计应用分析

2.1概念设计

在对高层建筑进行混凝土结构设计，主要是保证建筑结果后具有优良的抗震性能，而这可以通过结构概念设计来体现。选择提升建筑结构抗震能力的方案进行布置，确定可以提高建筑抗扭刚度或者减少扭转反应的相关措施，对眼形结构以及构件进行设计，并需要加强对建筑相对薄弱的环节进行深入的分析研究。以此方式来降低外力对建筑造成的影响，避免建筑薄弱层过早被破坏，可以有效避免因为局部被破坏而引起的整体联锁反应，提高建筑结构的稳定性与安全性。对于抗震烈度比较高的地区，需要注意重要建筑与超限建筑的混凝土结构设计，要求设计单位在对其进行设计时，必须要满足中震或者大震弹性设计、中震或大震屈服设计等，保证可以实现“三水准”目标。另外，在独立结构单元内，必须要避免凹角部位应力的过于集中，在进行结构设计时，尽量不要在凹角和端部设置楼、电梯间，使其可以受到较少的地震作用扭转效应。

2.2混凝土结构选型

在高层建筑混凝土结构选型中，必须要符合结构规则性如平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，必须要严格遵循“建筑不应采用严重不规则的设计方案”原则。因此，在结构设计时，必须要严格遵守各种限制条件，避免在后期施工图设计阶段处于被动位置。对于设计规范主要可以分为三个方面：

2.2.1结构超高

在对高层建筑进行结构设计时，最主要的就是要限制建筑总高度，严格控制结构设计中的高度。如果结构为B级高度建筑超高，对其采用的设计方法以及处理措施会随之改变。在实际工作中，往往会因为结构类型的变更而忽略掉对建筑限高问题，造成施工图不能通过审查，严重影响工程工期、造价等整体规划。

2.2.2短肢剪力墙设置

短肢剪力墙即对墙肢截面高厚比为5~8的墙，就现在高层建筑设计规范来看，对短肢剪力墙进行了很多设置。因此，结构工程师在对高层建筑进行设计时，应尽量少选用短肢剪力墙，避免在后期设计中增加不必要的麻烦。

2.2.3嵌固端设置

高层建筑一般都会存在地下室与人防结构，嵌固端大多设置在地下室顶板。因此在对高层建筑进行混凝土结构设计时，应加强对嵌固端设置位置的重视，避免因为忽略而使得后期设计进行大量修改或者是工程施工造成一定安全隐患。

2.3混凝土刚度处理

随着高层建筑的逐渐增多，有效的促进了社会经济发展，并缓解了城市发展过程中的土地压力。与之同时高层建筑的安全性与稳定性问题，也更受社会各界的关注。为了确保建筑的结构强度，必须要增强建筑的竖向负载能力。就我国高层建筑建设现状来看，剪力墙应用比较频繁。虽然剪力墙可以更好的提升建筑结构强度，但是过多的应用剪力墙对于大多部分地质条件良好的地区，成为了一种资源浪费。因此，在进行高层建筑结构设计时，需要在满足建筑位移要求的基础上，适当减少对剪力墙的使用，可以有效降低施工成本。

2.4混凝土加固

混凝土加固是高层建筑结构设计中比较常用的一种方法，主要包括碳纤维加固与预应力加固两种。碳纤维加固即将具有极强抗拉性的碳纤维用环氧树脂粘剂粘贴到建筑结构上，可以有效提高建筑抗拉能力，增强结构强度。此种加固方法，主要做好维护和管理工作，避免造成火灾。预应力加固即充分利用预应力技术，强制性的加固后加拉杆，提高建筑的机构强度。此种加固法在一定程度上改变了混凝土内部结构，可以有效改善混凝土结构应力不足现状。

2.5混凝土裂纹处理

混凝土由于材料自身以及自身存在的不均衡而形成裂纹，而裂纹的扩展与贯通等，是影响混凝土结构稳定性的主要因素。为保证高层建筑的稳定性与安全性，必须要加强对混凝土材料裂纹的处理。

3结语

混凝土是现在建筑建设的主要施工材料，其性能如何在很大程度上影响着整个工程的质量，对于建筑结构的设计具有重要意义。因此，结构工程师在进行设计时，需要结构建筑当地环境、气候等因素进行综合分析与考察，做好混凝土结构设计，不断提高建筑的抗震性与稳定性，不断优化建筑整体性能。

参考文献

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