高层建筑混凝土结构的稳定设计分析

张淼

摘 要 随着人口增长和建筑可使用土地面积减少，高层建筑已成为城市最普遍的建筑主体，高层建筑存在着不稳定性的缺點，在面临地震等自然灾害时会使其坍塌。因此，本文分析了影响高层建筑混凝土结构稳定的因素，通过验算稳定性和抗倾覆、结构的平面设计等合理的结构设计方案提高高层建筑的安全性和稳定性。

关键词 高层建筑;混凝土结构;稳定设计

引言

在当今的土木工程建筑行业，混凝土已经成为最常用的建筑材料，其具有来源广泛、较高的可塑性和耐久性等诸多优点，但也存在着自重大、不稳定等缺点，解决混凝土结构设计的稳定性问题成为高层建筑施工的关键问题，混凝土结构的稳定性对整个高层建筑质量的好坏起到了决定性作用。

1影响高层建筑混凝土结构稳定的因素

第一，剪力墙设置不合理。随着客户对居住环境审美的提高，很多土木建筑公司进行高层建筑设计时不会按照国家规定的剪力墙设计要求，一味地追求剪力墙的设计美观会造成高层建筑的稳定性降低，一些设计师会将剪力墙集中设计或在某一侧不设计剪力墙，这些缺少剪力墙的设计不能保证高层建筑在受到外力影响时发挥剪力墙应有的的承重作用，如果不按照规定的剪力墙设计会导致降低剪力墙的承重效果，是高层建筑中存在的重大施工安全隐患。

第二，水平承受能力不强。为节省土地资源建设高层建筑，高层建筑与传统建筑相比，高层建筑受到了更多的水平风力和地震波的影响，而高层建筑在施工过程中建设的梁架数量受到规定控制，如果建设过多的钢筋梁架会影响到建筑的中心[1]。这些问题带来了高层建筑受到的水平力增加、建筑梁架杠杆受力不平衡的问题，最终影响到高层建筑的水平力承受能力。

第三，地基承重能力变化。挖掘地基工作是高层建筑稳定性的决定性因素，混凝土稳定性设计基于地基的深度、横截面积等因素，是整个高层建筑施工的重中之重，地基随着时间的推移或受到自然灾害的影响，会产生地基沉降。混凝土结构在地基之上由于混凝土存在自重大的特点，会直接影响到地基的沉降程度，如果混凝土设计安排不合理或是在施工过程中混凝土使用不均衡，会造成地基沉降不在同一水平面深度不均。另外，地下水也会影响到地基承重能力的变化，地下水的流量不均会影响到土壤的含水量，土壤的松软程度不同会影响到地基的沉降不均衡，地基如果沉降现象严重会影响到地表的高层建筑发生倾斜等不良影响。

2高层建筑混凝土结构稳定设计要求

2.1 验算稳定性和抗倾覆

专业技术人员在开展高层建筑混凝土结构稳定设计之前，应先进行对混凝土结构的稳定性和抗倾覆验算，对高层建筑设计最关键的问题就是解决受力问题，高层建筑由于受到竖向荷载作用会对整体的稳定性产生影响，所以在进行混凝土稳定性设计时要考虑到风荷载、水平地震和重力效应等因素，通过合理的计算数据展开设计将其影响力控制在最小，避免由于结构不稳定造成高层建筑坍塌。在混凝土稳定性设计时，设计人员尽量保持混凝土结构计算简图要与实用计算方法所依据的简图相一致，通过数据和设计方式整体性的协调，才能保证得出的结果使得框架稳定计算与柱稳定计算相等，有利于设计人员更准确地验算出混凝土设计结构的稳定性和抗倾覆性，缩小设计图纸和实际施工的数据误差。

2.2 设计抗震结构

我国不算是地震频发的国家，但少数地区也存在地震的风险，因此进行高层建筑设计时，应在设计中融入抗震设计。设计人员加强对梁柱、承重墙的抗震能力计算，通过提高构件的抗剪承载力、强节点、强锚固等细节提高整体的抗震能力[2]。设计人员应对当地进行考察，分析历史上发生过的地震频率和震级大小，通过不同的地震等级进行抗震设防烈度、建筑物的高度和结构类型的设计调整。另外，地下室的存在也影响到设计人员对抗震能力的计算，当地下室采用嵌固端的构造方式时，整体的抗震设计应保持一致。

2.3 结构的竖向设计

在混凝土结构稳定性设计上分为竖向设计和平面设计，其中竖向设计更为重要。为保持高层建筑的整体美观性，在竖向设计时基本不会出现内收和外挑结构，为加强高层建筑的整体稳定性，设计人员会采取竖直的设计，也是城市中高层建筑最常见的形状，但为了提高稳定性，在挖建地基时会采取上小下大的形式，保证地基面积大于建筑物的横截面，在高层建筑的顶层横截面小于其他横截面，这样的设计能使从侧面看结构平行，形状不规则的高层建筑会影响其美观性和稳定性，在设计时一定要避免发生这类问题，在竖向稳定性设计中，设计师可以采用一些外部辅助设计加强高层建筑的整体稳定性。

2.4 结构的平面设计

在高层建筑混凝土稳定性平面结构设计时，首先要考虑到风力和抗震因素，在平面设计时不能调整到高层建筑的形状和结构，但可以将复杂的平面设计进行分类，在相对性状规则的部分加入地震缝设计在内部起到抗震的作用，地震发生时会加强离心力，产生偏心因素，所以，设计人员应加强对水平位置的扭转移动和层间位置移动的设计管理，在平面设计中尽量预防这类问题。

2.5 培养专业设计人员

高层建筑混凝土稳定性结构设计工作中，最重要的资源就是人才，优秀的设计人员制作的设计图纸直接影响到土木工程建设结果的好坏。因此，土木建设行业应加强对人才的引进和管理，定期展开培训，对设计人员的专业知识和实践能力双方面同时培养，提高设计人员对理论知识的掌握程度，通过设计经验的积累和工作中现场实地的考察，促进设计人员将理论知识和实践能力相结合，提高公司的整体设计水平。另外，在公司的人才引进方面，提高高素质高能力的设计人员的福利待遇，建立公平合理的奖惩机制，提高设计人员的工作和学习热情，让公司设计前辈带领新招聘的设计员工，通过一带一帮的方式，从而提高公司整体的设计水平。

3结束语

土木建设企业必须加强对高层建筑混凝土的稳定性重视程度和开展有效的管理控制。在高层建筑混凝土结构设计当中，专业设计人员通过验算稳定性和抗倾覆性做到建筑物的稳定性设计，在施工过程中发现存在问题原因并解决问题，从而提高工程的施工质量和安全，促进我国高层建筑施工技术的发展。

参考文献

[1] 周弦.高层建筑混凝土结构稳定设计分析[J].低碳世界，2019，9（3）：200-201.

[2] 黄希川，杨雷.高层建筑混凝土结构的稳定设计[J].住宅与房地产，2018（9）：95.