浅谈高层建筑结构设计要点与注意事项

潘进

摘    要：高层建筑不断增多，建筑的难度也在增加，这对建筑结构的设计人员是非常大的挑战。高层建筑与多层建筑在建筑结构方面是有着明显区别的，比如结构的概念设计、稳定性以及构件截面的设计等，这些都是非常复杂的设计内容。因此在如今高层建筑成为主流的情况下，需要对混凝土的结构设计进行充分的分析。

关键词：高层建筑;混凝土;结构设计

1  高层建筑混凝土结构设计的特点与要点

1.1  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[1]。结构侧向力：高层的结构设计中，侧向水平力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。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。

1.2  高层建筑混凝土结构设计的要点

首先是高层的结构设计需要重视概念的设计。由于以往的培养方式，让结构工程师对总体的方案关注不够，考虑的仅仅是细节的问题，结构设计就是规范以及计算，进行强度以及变形计算，但是对概念设计是有所忽视的。结构设计中概念设计的地位还是非常关键的，对后续的结构设计以及造价控制都是有直接的影响。因此设计人员需要重视概念设计，从总体的角度展开结构设计，对结构设计进行宏观上的方向把控，并明确自己的设计目标，确定好理想的承载力、延性以及刚度的目标，从而进行方案的部署。对整体的指标进行计算，完成整个结构设计。其次是高层的结构设计要注重刚柔结合。结构设计并不仅仅是追求整体的刚度来提升对地震的抵抗作用，这样就会造成极大的资源浪费，对结构也会造成非常大的伤害。良好的结构设计需要考虑到结构的承载力以及刚度，对风荷载以及地震力进行抵抗，在多遇地震的情况下，结构还是处于弹性工作状态，在进入塑性工作状态后，结构还应有不错的变形能力以及延性，对地震作用进行消耗，结合实际的需求，设置多道防线。

2  高层建筑混凝土结构设计的注意事项

2.1  高层建筑的基础设计

高层的结构层数比较多，荷载也比较大，在结构设计中要高度重视基础的设计。高层的基础选型，要结合地质条件，因地制宜选取合适的基础形式。高层剪力墙的上部荷载是比较大的，多数是选择桩基础以及筏板基础。基础的设计不仅要考虑到承载力的问题，地基沉降也是要进行验算的关键环节。要选择地质情况比较好的土层，来作为基础的持力层，选择一些刚度好的基础，减少对建筑沉降量，让工程要求得到基本的满足。因为高层受到一定的水平荷载，容易出现结构倾覆，因此基础的埋深要达到要求，不能过浅，这是很多设计人员非常容易忽视的问题，会造成非常严重的后果。

2.2  运用合适的计算简图

从结构方案设计的角度来说，运用合适的计算简图，能够有效保证设计的质量和准确性，减少设计误差的出现[2]。若产生设计误差，比如配筋误差等，将会引发系列问题，影响着建筑建设的质量和效益。基于此，开展结构设计时，运用计算简图，综合分析各类因素，做好全面的把控。需要注意：要结合实际需求，选择适宜的结构设计计算软件，辅助结构设计作业的开展，保证设计方案参数计算结果的真实性和准确性，提高结构设计工作的质量和效率。

2.3  选择合适的结构嵌固端

嵌固端位置的选择，对结构指标以及内里配筋会有直接的影响，因此结构设计以及计算中，要结合土体的实际约束以及上下层的刚度，对嵌固端的实际位置进行确定，让计算模型更加符合现实的情况。

2.4  优化整体结构的方案布置

对整体结构的布置进行优化，对抗侧力构件的尺寸、平面位置进行合理的布置，并防止出现结构偏心以及扭转的现象，最大程度上让构件承载力以及抗震延性得到充分的发挥，不要出现一些构件的承载力接近极限的状态，一些构件则是没有将自身的承载力发挥出来的现象。剪力墙布置要注意采取周边、对称的原则，竖向连续，防止出现刚度以及承载力突变。

2.5  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、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，从而抵抗水平荷载。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。

2.6  合理设计抗震防线

若想增强建筑整体的抗震能力，采取增加抵御路线的方法，增强抵抗力。发生地震时，综合发挥各类防线的积极作用，形成强有力的保护，避免建筑出现大规模倒塌破坏的情况。

2.7  把控好抗震設计

高层建筑结构的抗震设计，需全面把控，做好设计要点的把控。具体实践中采取以下措施：（1）合理设计抗震结构。建筑结构设计是否合理，将会给建筑抗震性能造成直接影响。目前来说，高层建筑建设选用的结构形式，主要包括剪力墙结构，框架剪力墙结构，框-筒结构、筒中筒结构。近年来，钢结构被广泛应用，增强了建筑抗震能力。开展抗震设计，要积极采用柔性体系，通过消减地震条件下的作用力，保障建筑的安全性。（2）优选建筑材料。材料的质量水平，影响着建筑的抗震性能。基于抗震设计层面选择建筑材料，要做好整体分析，有效把控建筑物延性，实现材料的优选，保证建筑物整体性能。

2.8  正确分析计算结果

在结构设计中普遍采用计算机技术，但是由于目前软件种类繁多，不同软件往往会导致不同的计算结果。因此设计师应对程序的适用范围、条件等进行全面了解。在计算机辅助设计时，由于结构实际情况与程序不相符合，或人工输入有误，或软件本身有缺陷均会导致错误的计算结果，因而要求结构工程师在拿到电算结果时应认真分析，慎重校核，做出合理判断。

2.9  采取相应的构造措施

结构设计始终要牢记“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱杆件原则”。注意构件的延性性能;加强薄弱部位;注意钢筋的锚固长度;考虑温度应力的影响力。

2.10  其他注意事项

结构传力的路径，需要尽可能简单和直接，要避免结构连续倒塌。同时结构的刚心和质心接近，避免结构在地震力以及风荷载的冲击下扭曲、结构竖向的抗侧力构件，要保持连续性，防止刚度出现突变，造成薄弱层。

3  结论

高层建筑已经是国内建筑业如今的主流，高层与多层建筑是截然不同的，在结构设计方面有着更加复杂的要求，诸多的方法以及技术是需要进行改进的，不断有新技术以及新材料出现并被应用到建筑领域，高层的结构设计也是会达到更高的层面上，设计人员一定要加强自身的专业能力。

参考文献：

[1] 冯亮秋.混凝土斜腹桁架转换体系在大跨度高层建筑结构设计中的应用[J].建筑科学，2018（11）：146～149.

[2] 谢犇.探讨高层建筑结构基础设计中的问题及对策[J].中国住宅设施，2019（1）：52～53.