高层建筑混凝土结构设计探究

摘要：在进行高层建筑混凝土结构设计工作的过程中，相关设计工作人员应该在通过准确的计算以及合理的分析论证，在保证满足建筑耐久性能以及安全性能相关要求的基础上，尽可能的降低建筑的成本投资，有效提高建筑单位的经济效益。为此，本文在结合实际案例的基础上，对高层建筑混凝土结构的设计工作进行了相关探究，希望能够为设计人员提供一定的参考。

关键词：高层建筑;混凝土结构;设计

1 引言

在我国社会经济不断发展进步的时代背景下，我国高层建筑事业也获得了大幅度的发展。与普通的建筑类型相比较而言，高层建筑的结构复杂性更高，因而其设计工作也具有比较大的难度，对于高层建筑所具有的侧向位移比较快的特点，设计人员在进行设计工作的时候必须在综合考虑建筑结构以及周围环境等实际情况的基础上不断完善设计的方案，既要保证高层建筑的强度，还要确保其刚度满足相关国家标准要求，为高层建筑的整体性能提供可靠的保障，有效延长高层建筑的使用时间。为此，本文在结合高层建筑实际案例的基础上对高层建筑混凝土结构设计工作进行了相关探讨，以期能够为后续相关工作的开展提供一定的参考。

2 高层建筑混凝土结构设计工作中的关键点分析

对于高层建筑来说，其在生命周期之内不仅需要承受水平方向上的荷载，还需要承受竖向上的荷载，也就是说，混凝土结构的设计质量会对高层建筑的整体建设质量产生直接的影响，为此，我们必须加强对高层建筑混凝土结构中容易出现问题重点内容的重视程度。

结合某32层高的商务办公楼设计工作，经过分析统计可以发现高层建筑混凝土结构设计工作中的关键点主要包括以下几方面：首先，要在设计工作中选择最优化的混凝土結构形式;其次，要加强对混凝土结构整体布局和造型的关注;接下来，要进一步实现对构建截面的优化目的;最后，合理设置建筑的沉降缝以及转换层。

2.1 在设计工作中选择最优化的混凝土结构形式

设计人员在设计高层建筑混凝土结构的时候，必须以高层建筑的实际情况作为主要依据选择恰当的混凝土结构，当前我国混凝土结构类型主要有以下几种：第一种是框架结构，适用于高度在60米以内的建筑;第二种是框剪结构，此结构适用于高度在120米以内的建筑;第三种是剪力墙结构;第四种是筒体结构，该结构主要应用于高度在150米以上的超高层建筑中。本建筑的建筑高度为112.40米，因此所采用的结构形式为框剪结构，塔楼的竖向构件布置如图一所示。

2.2 要加强对混凝土结构整体布局和造型的关注

这就需要相关设计工作人员能够充分发挥自己的专业技能，保证建筑结构在满足使用性、安全稳定性以及外观美观的基础上，实现对建筑结构布局的有效优化，避免建筑结构存在薄弱环节，保证建筑结构具有良好的规则性，符合相关建设标准要求。

2.3 要进一步实现对构建截面的优化目的

设计工作人员应该在保证建筑结构经济安全性能的同时，尽可能的选择性价比比较高的构件截面，在保证建筑结构设计安全性能符合相关标准的同时，有效降低建筑工程的成本，保障建筑施工单位的经济效益，促进建筑工程的长远发展。

2.4 合理设置建筑的沉降缝

设计人员在进行高层建筑设计工作的时候，应该根据建筑当地的实际情况合理设置建筑的沉降缝，主要是因为如果相邻的两个建筑之间存在比较明显的高度差异，那么将会导致地基承载变形的问题。本项目在塔楼与商业之间设置了沉降缝，避免因沉降不均匀导致的结构问题。除此之外，如果建筑的结构是转换结构的话，相关设计工作人员就需要在下述两个部位之间的交接部位合理设置转换层：其一是下部框架结构;其二是上部剪力墙，并且为预防出现承载力突然改变的问题该可以采取其他类型的加固措施，有效保障建筑的整体质量。

3 进一步优化高层建筑混凝土结构设计方案的相关措施

结合本位所引用的高层建筑设计方案，可以知道在实际设计高层建筑混凝土结构的时候，相关设计工作人员可以在结合建筑实际情况的基础上，通过采取下述措施实现对建筑结构受力性能的合理改善，保证建筑结构在使用过程中的稳定性和安全性：首先，要在设计高层建筑混凝土结构的工作过程中选择具有比较高强度性能的施工材料;其次，合理增加抗弯结构体系的有效宽度;最后，进一步优化建筑结构的平面质量。

3.1 在高层建筑混凝土结构设计工作中选择具有比较高强度性能的施工材料

对于高层建筑而言，其所使用的建筑原材料主要包括混凝土以及钢筋等，这些建筑原材料的质量将会对高层建筑的整体建设质量产生直接影响，并且建筑原材料的价格也会对施工单位的经济效益产生一定的影响，因此必须在保证建筑材料具有建筑建设所需要性能的基础上，实现对建筑材料成本的有效控制。在建筑结构设计工作中选用具有比较高强度性能的原材料，不仅能够在很大程度上降低建筑的重量，还能够在一定程度哈桑缩减使用构件的尺寸大小，实现对材料成本的有效管控，此外，还能够有效保证人们在使用建筑过程中的安全性。

3.2 合理增加抗弯结构体系的有效宽度

根据相关计算结果可以知道，如果其他条件都不发生变化，只有抗弯结构体系的有效宽度发生增加，那么建筑的侧移将会发生一定比例减小，比例大小是宽度增加的三次方。也就是说，合理增加抗弯结构体系的有效宽度能够有效增大抵抗力臂，进而在一定程度上减小抗倾覆力，进而达到提高建筑结构所具有的抗侧刚度目的。因此，设计工作人员可以根据实际情况，合理增加抗弯结构体系的有效宽度。

3.3 进一步优化建筑结构的平面质量

在建筑结构设计工作中，对于建筑结构平面的设计是其中十分重要的工作内容之一，其设计质量与建筑的整体性能有着直接的联系。通常情况下，建筑结构平面不仅具有规则性，而且还同时具有简单性以及对称性你的歌特点，这戏特点使得其各项指标的校核和检验工作都比较简单，并且还能够平均分布建筑结构所承受的承载力以及刚度等，保证建筑结构各项功能的正常发挥。与此同时，为避免建筑出现局部突变的情况，设计人员在进行建筑结构设计的时候应该尽量减少施工缝的设置数量。

3.4 结构设计工作中选择合理的倒塌机制

如果在高层建筑中出现了塑性铰，那么在这种情况下整个建筑结构就相当于成为了一个机构，通常情况下机构是不能够稳定承受外部荷载作用的，因而高层建筑就会失去其原有的承载能力，进而导致发生建筑的变形问题，严重的时候还会发生建筑的倒塌问题。为有效避免此类问题的发生，保证建筑结构承载能力的稳定，其在发生变形的时候不至于出现倒塌事故，相关设计工作人员就需要根据高层建筑的具体结构实现对塑性铰等倒塌机制的科学安排和设置。

4 结语

综上可知，高层建筑混凝土结构设计工作质量与建筑整体质量有着十分密切的联系，因此，相关设计工作人员必须加强对高层混凝土结构设计工作的重视程度，并通过选择具有比较高强度性能的施工材料、合理增加抗弯结构体系的有效宽度、进一步优化建筑结构的平面质量以及选择合理的倒塌机制等措施有效提高建筑混凝土结构设计的工作质量，推动建筑事业的可持续发展。

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作者简介：欧晔（1989-），本科，女，工程师，主要在从事结构设计工作。