高层住宅混凝土结构设计与优化分析

李丽陕

摘    要：自古以来，住宅就作为人类文明象征的其中之一，是人类发展的代表。日前，伴随着经济极速发展以及城市化步伐日益增速，为让土地这种有限且不可再生的资源得到合理使用，中国住宅每天都在发生着意想不到的改变，集中体现为形态上不断发展得越来越高，甚至能说，高层住宅的发展就是建筑业发展的核心势头。基于此，本文对高层住宅混凝土结构设计与优化进行研究，以供参考。

关键词：高层住宅;混凝土结构;设计;优化

1  引言

混凝土结构是建筑工程中较为常用的结构形式，多数状况之下混凝土与钢筋是主要的材料。混凝土结构具有较为优异的性能，加强对混凝土结构稳定性的分析直接影响建筑工程整体质量。

2  当前高层住宅混凝土结构的优势和劣势

高层住宅的优势：（1）不滥用土地。鉴于我国人多地少的基本国情，高层住宅大幅度提升了住宅容积率，住宅用地得到维护，将城市土地稀缺的难题完全根除。（2）创造越来越优越的生活。目前正值我国社会老龄化严重的困境之中，高层住宅内的电梯能方便老年人上下楼等，使老年人的晚年生活越来越美好。（3）创建良好的生存环境。高层住宅的住宅密度日渐变小，得房越来越容易，开发商能让出更多土地并将之用来绿化小区部分面积，完美融合自然景观和人工景观、彼此对应以及更好地搭配，使小区的生态环境层次得以极大化的提高。高层住宅混凝土结构的费用比较低且便民，其结构造型独具风格，整体性能比较好。但是，高层住宅存在劣势，例如，整体造价高、施工极其不易、有安全隐患等。高层住宅混凝土结构自重大，构件空间大、没有良好的延性能、没有好的抗裂性能、修复起来极慢、施工速度不快等。

3  高层住宅混凝土结构设计中可能存在的主要问题

3.1  方案设计

当项目者设计钢筋混凝土结构之时，应当充分考虑地基，主要原因是这关乎建筑的稳定性。从当前建筑项目来看，尽管很多设计者在设计方案之时，都从国家角度出发，但是某些时候，设计者并没有考虑全面，特别是往往忽视到地基以及基础设计上，这在一定程度上影响到建筑的后续建设问题。另外，工作者在对地基以及基础进行设计之时，不仅要根据具体标准还应当充分考虑建筑的地理位置，按照其地质条件对方案进行调整以及设计工作。由于标准以及规范不可能符合所以地质条件，所以方案还应当从现实条件出发，具体来看，方案要包括以下几点内容：包括基础的选型，施工工艺，包括便利性、可行性和质量把控要求等，只有这样，才能取得良好成效。

3.2  轴向变形

在高层建筑的应用当中，其剪力墙结构的竖向自重是产生荷载的重要因素，自重越大则荷载越大。在此条件下，当剪力墙结构竖向自重过于大，就会给下方地面造成巨大压力，这种压力或许不会直接导致地面塌陷，但很容易引起轴向变形现象，当发生此类现象时，则说明地面承载能力在衰减，同时会使得剪力墙结构倾斜，可能引起墙体裂缝问题，所以在设计工作当中，必须严格控制竖向自重，避免轴向变形的问题。

3.3  结构选型问题

随着高层住宅的极速发展，住宅楼层也变得比以往高很多，体型占比空间也变大，结构体系日益改旧换新，重点反映在巨型化的结构体系与轻型化的自重、开间同柱网日益增大、于高层住宅结构体系内设置强化层和变换层等。其中，轻型化反映的是结构体系极为重视使用轻质高强材料进行减负;创建转换层以便融娱乐、办公和商贸为一体，以达到高层综合体的目的;加强层的设置便于外柱形成整体的抗弯性能，终极目标是对结构整体抗侧能力的增强。只是新的结构体系规范依据不成熟，在面对革新时，设计者进行综合的测验以及证实选型分析，不做错的选型决策。

4  高层住宅混凝土结构方案的设计要点和优化建议

4.1  结构加固法

在实际修补过程中，该方法的应用不仅能够提高整体结构的承载力，还能限制裂缝继续发展或是将其封闭。其主要包括两种方法，一种是外包钢法，此方法主要适用于屋架、梁、柱这类尺寸较小的构件，而其又可以细分为干式和湿式两种加固方式，從受力形式来看，又可分为非预应力和预应力两个类型。其中干式外包钢加固法是指原构件与型钢不存在黏结情况，即使存在黏结情况，但是对其剪力作用的传递不予考虑。而湿式外包钢加固法则是指在原构件与型钢间用环氧树脂或是乳胶水泥这类钢性材料进行黏结。另一种则是外贴钢法，其是通过利用一些手段在构建表面粘结或是贴补加固材料，使结构承载力有所提高，其方法较多，包括焊接、粘胶和锚接等，一般多用于受弯构件。

4.2  嵌固端位置设计

高层建筑一般状况之下会添加人防结构以及地下室结构，在人防顶板以及地下室顶板上设置嵌固端。嵌固端的位置对于高层建筑结构会产生不同程度的影响，在设计过程中如果忽略此问题则会导致高层建筑结构出现细节问题。例如，在嵌固端的上下层刚度设计过程中，要分析限制范围、嵌固端楼板设计以及结构缝位置是否协调，要分析上下层的抗震等级是否一致等问题，加强细节分析与设计，合理的大量设计变更分析，对建筑结构安全结构进行系统分析，合理设计。

4.3  传力路径设计

在对传力路径进行设计之时，工作者要防止建筑承受过重的问题，要想达到这一目标，工作者应当对其确计算，由此保证建筑结构处于合理状态。对传力路径合理设计，能够在一定程度上促进工作者详细研究混凝土结构的实际承受能力，防止过重的力度对结构造成众多负担，使钢筋混凝土的结构处于稳定状态。另外，在对其设计过程中，应当明确最短传力路径路线，保证传力路径能够以最快速度使物体传递，增强建筑结构的整体性能，防止出现浪费原材料的问题。从某种角度看，传力路径的设计工作和精确计算以及实际情况密不可分。如今，钢筋混凝土结构处于不断发展的状态，然而在其发展过程中，仍然有很多问题，这就需要相关工作者明确建筑结构的关键，及时发现问题，由此保证建筑结构的稳定性，为设计工作减少不必要的麻烦。在设计建筑之时，不仅要考虑到材料以及工艺，还应当设计专门的方案，保证理论进而实践相符合。

4.4  选择强度高的施工材料

在构设高层钢筋混凝土的结构的过程中，为使结构受力性能的改进得以实现，结构的稳定性与安全性得以增强，应当选择强度高的施工材料，高层住宅工程的整体质量和成本直接受混凝土和钢筋等施工原材料的质量影响，若能合理使用部分强度高的施工材料，既有益于建筑构件的改进，又非常便于建筑结构的整体重量的减轻，还能够大幅度缩小构件大小，尽量不让材料用量与施工成本出现不必要的浪费。除此以外，在易发地震高发区的高层住宅要尽量使用高强度的钢筋材质与高强度的混凝土，进而让强化设计更加安全有效。

5  结束语

综上所述，随着社会经济的发展与科学技术的发展，建筑工程质量受到了人们高度的关注，而混凝土结构设计工作作为其中的重要组成部分，必须提升其安全度，保障群众的生命、财产安全，营造一个稳定的社会环境。这就要求设计人员在设计当中，明确提升混凝土结构设计安全度的重要意义及特点，积极探寻有效的方法，使建筑物更为坚固和安全。

参考文献：

[1] 张罡睿.高层建筑钢筋混凝土结构设计问题探讨[J].居舍，2019（9）：80.

[2] 黄航裕.浅谈高层建筑钢筋混凝土结构设计应注意的事项[J].绿色环保建材，2019（2）：94+97.

[3] 洪源.高层建筑混凝土结构设计分析[J].住宅与房地产，2019（06）：88.

[4] 蒋玉泉.高层建筑结构设计中应注意的问题[J].城市建设理论研究（电子版），2019（6）：144.

[5] 刘晶.房屋建筑钢筋混凝土框架结构设计与应用探析[J].住宅与房地产，2019（4）：80.