浅谈高层建筑工程的混凝土结构设计要点

文/王孝杰 山东日照 276800

浅谈高层建筑工程的混凝土结构设计要点

文/王孝杰 山东日照 276800

高层建筑是建筑行业发展的重要趋势，混凝土结构设计是高层建筑施工设计的重要内容，有关单位与设计人员应当针对当前高层建筑混凝土结构设计存在的一些问题和不足，遵循混凝土结构设计原则，完善混凝土结构设计内容，提高高层建筑的安全性和实用性。

高层建筑工程；混凝土结构设计；要点

混凝土结构在高层建筑中应用比较广泛，其牢固性和安全性较高，受到广大设计师的青睐，但是也有很多高层建筑混凝土结构设计暴露出不足和问题：这种材料在施工过程中不容易控制和管理，经常出现各种裂缝，给高层建筑埋下质量隐患。所以应积极完善和优化高层建筑混凝土结构设计，进一步提高混凝土结构设计水平。

1、高层建筑工程中的混凝土结构设计概论

随着现代化城市的快速发展，城市人口越来越多，为了提高土地利用率，缓解地价高涨、用地紧张等问题，高层建筑项目越来越多，虽然在一定程度上提高了建筑项目的容量，但是密集、高大的高层建筑项目容易使城市产生热岛效应，并且高层建筑项目的玻璃幕墙还会产生光污染。由于高层建筑项目的垂直高度较高，所以对于混凝土结构设计的要求相对较高，高层建筑混凝土结构设计时，不仅要考虑到建筑空间的划分和布局，还要确保高层建筑的抗震性和稳定性，若混凝土结构设计不合理，很难进行返工修改，施工成本较高，所以必须在规划设计阶段，综合考虑多方面内容，结合工程项目实际情况和施工现场具体条件，选择合适类型的混凝土材料，完善混凝土结构设计，保障高层建筑项目的使用性能和安全性。高层建筑工程的混凝土结构设计标准包括：

一是良好延性。高层建筑的楼层数较多，侧向位移不断增大，高层建筑混凝土结构设计必须具有合适的刚度和较高的强度，使混凝土结构保持合适的自振频率，严格控制水平作用力位移。和中低层建筑项目相比，高层建筑结构应保持良好的延展性，受到地震作用力的变形程度稍大一些。为了提高高层建筑结构的抗震性，应注意协调混凝土结构的变形能力和承载力，确保混凝土结构在塑性变形阶段仍然保持良好的变形能力，防止高层建筑受到地震作用力影响发生大面积坍塌，所以满足设计强度的前提下，采取科学的构造措施和概念设计，优化高层建筑结构性能，尤其是改善薄弱层变形性，使混凝土结构保持良好延性。

二是适宜刚度。高层建筑高度较高，楼层数较多，与此同时其侧向位移也越来越大，所以高层建筑混凝土结构设计应保持适宜刚度，确保高层建筑的稳定性。

三是控制荷载。高层建筑需要承受地震、风力等水平荷载以及自重等垂直荷载，低层建筑结构设计可以忽略水平荷载的位置和内力，但是对于高层建筑，水平荷载产生的位移和内力不断增大，为了确保高层建筑的牢固性和稳定性，必须严格控制荷载变化。

2、高层建筑工程的混凝土结构设计问题分析

2.1 水平方向抵抗力较弱

高层建筑垂直高度较高，水平方向需要承受较大的横波地震力和风力，这样会造成高层建筑梁架杠杆无法均匀的受力，而大量的混凝土钢筋支撑、梁架设置受限，会直接影响高层建筑结构的稳定性，所以高层建筑要求混凝土结构必须具有较高的水平适应能力，优化建筑结构设计。

2.2 剪力墙设置不合理

很多高层建筑结构设计为了美观度，建筑某侧没有设置剪力墙，或者剪力墙集中设置在某一个位置，短肢剪力墙会影响高层建筑的整体性和稳定性。当高层建筑受到强外力影响时，短肢剪力墙很容易受到损坏，若单纯增大框架梁截面或者柱截面，会影响建筑结构的平动周期，一旦发生地震灾害，很容易造成高层建筑结构损坏。

2.3 不均匀沉降地基

基础是高层建筑施工建设的基础，但是混凝土结构设计时，无法确保地基沉降对于高层建筑结构产生的影响，而且混凝土结构重量较大，若混凝土结构设计不合理，会造成地基不均匀沉降。同时，某些地区的地下水存在较大的波动，严重影响了高层建筑地基结构的牢固性，使得竖向建筑结构方向上产生较大落差。

3、高层建筑工程的混凝土结构设计要点总结

3.1 混凝土结构完善设计方向

根据高层建筑混凝土结构设计原则，需要进一步改善高层建筑的稳定性和安全性，所以在完善高层建筑混凝土结构设计时，需要提高建筑结构的水平和竖直承载能力，优化高层建筑混凝土结构的耐用和耐久性。

3.2 具体完善设计内容

高层建筑混凝土结构设计应满足地基的承载能力和稳定性，对地面压力和地基承载能力值必须控制在10%等值范围以内，可以在高层建筑上部结构和地基结构之间适当增大地基底面积、优化设置沉降缝、提高地基承载能力，保障地基的稳定性。同时，优化高层建筑上部结构，如改进梁柱结构、增大梁柱面积、设置高层剪力墙、提高上部建筑结构的刚度，使高层建筑地基面更加均匀、稳定的受力，确保地基土层的均匀沉降，适当减少高层建筑上部结构中的钢筋和混凝土使用量，保障建筑结构的稳定性和整体性，降低承载梁和结构自振性。对于很多高层建筑不重视剪力墙结构设计，使得高层建筑剪力墙结构轴压比超出标准范围。剪力墙结构设置必须按照强边角、对称、均匀的原则，通过对称的剪力墙分布，避免在高层建筑结构中设置短肢剪力墙，如果受到某些条件的限制，不能实现剪力墙结构的对称分布，应当增大高层建筑底部位置的剪力墙稳定性和承载能力，使剪力墙结构可以承受较大的负荷，强化设计核心受力剪力墙结构，利用高厚度、高层数的剪力墙结构支撑整个高层建筑。另外，提高高层建筑水平方向承受力，加固和优化整体的建筑框架结构，若框架梁负筋配置较大，会影响框架梁的稳定性，所以应加固处理各个基本框架结构，增大框架梁跨中正弯矩，保持各个单元结构均匀地承受水平荷载，强化各个单元结构的刚度和强度，优化资源整合，提高高层建筑的稳定性和水平承载力。最后，选择合适的建筑材料，高层建筑施工中需要使用大量的混凝土材料，优化混凝土配比，根据高层建筑施工设计要求，深入了解混凝土的功能应用和材料特点，结合不同的建筑需求，选择合适的材料，提高高层建筑结构的耐久性、安全性和抗震性。

结语：

综上所述，近年来我国经济平稳快速发展，为了提高市场竞争力，怎样进一步完善高层建筑混凝土结构设计成为很多建筑企业思考的重要问题。根据当前我国高层建筑混凝土结构设计现象，必须高度重视出现的问题，从高层建筑项目的施工特点和施工条件出发，优化高层建筑混凝土结构的性能和质量，仔细研究混凝土结构设计，消除安全隐患。

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王孝杰（371122198907246338），男，汉族，出生于1989年7月，籍贯：山东省日照，于2012年7月毕业于大连大学土木工程专业，现从事建筑设计工作。