淺談高層建筑工程的混凝土結構設計要點

文/王孝杰 山東日照 276800

淺談高層建筑工程的混凝土結構設計要點

文/王孝杰 山東日照 276800

高層建筑是建筑行業發展的重要趨勢，混凝土結構設計是高層建筑施工設計的重要內容，有關單位與設計人員應當針對當前高層建筑混凝土結構設計存在的一些問題和不足，遵循混凝土結構設計原則，完善混凝土結構設計內容，提高高層建筑的安全性和實用性。

高層建筑工程；混凝土結構設計；要點

混凝土結構在高層建筑中應用比較廣泛，其牢固性和安全性較高，受到廣大設計師的青睞，但是也有很多高層建筑混凝土結構設計暴露出不足和問題：這種材料在施工過程中不容易控制和管理，經常出現各種裂縫，給高層建筑埋下質量隱患。所以應積極完善和優化高層建筑混凝土結構設計，進一步提高混凝土結構設計水平。

1、高層建筑工程中的混凝土結構設計概論

隨著現代化城市的快速發展，城市人口越來越多，為了提高土地利用率，緩解地價高漲、用地緊張等問題，高層建筑項目越來越多，雖然在一定程度上提高了建筑項目的容量，但是密集、高大的高層建筑項目容易使城市產生熱島效應，并且高層建筑項目的玻璃幕墻還會產生光污染。由于高層建筑項目的垂直高度較高，所以對于混凝土結構設計的要求相對較高，高層建筑混凝土結構設計時，不僅要考慮到建筑空間的劃分和布局，還要確保高層建筑的抗震性和穩定性，若混凝土結構設計不合理，很難進行返工修改，施工成本較高，所以必須在規劃設計階段，綜合考慮多方面內容，結合工程項目實際情況和施工現場具體條件，選擇合適類型的混凝土材料，完善混凝土結構設計，保障高層建筑項目的使用性能和安全性。高層建筑工程的混凝土結構設計標準包括：

一是良好延性。高層建筑的樓層數較多，側向位移不斷增大，高層建筑混凝土結構設計必須具有合適的剛度和較高的強度，使混凝土結構保持合適的自振頻率，嚴格控制水平作用力位移。和中低層建筑項目相比，高層建筑結構應保持良好的延展性，受到地震作用力的變形程度稍大一些。為了提高高層建筑結構的抗震性，應注意協調混凝土結構的變形能力和承載力，確保混凝土結構在塑性變形階段仍然保持良好的變形能力，防止高層建筑受到地震作用力影響發生大面積坍塌，所以滿足設計強度的前提下，采取科學的構造措施和概念設計，優化高層建筑結構性能，尤其是改善薄弱層變形性，使混凝土結構保持良好延性。

二是適宜剛度。高層建筑高度較高，樓層數較多，與此同時其側向位移也越來越大，所以高層建筑混凝土結構設計應保持適宜剛度，確保高層建筑的穩定性。

三是控制荷載。高層建筑需要承受地震、風力等水平荷載以及自重等垂直荷載，低層建筑結構設計可以忽略水平荷載的位置和內力，但是對于高層建筑，水平荷載產生的位移和內力不斷增大，為了確保高層建筑的牢固性和穩定性，必須嚴格控制荷載變化。

2、高層建筑工程的混凝土結構設計問題分析

2.1 水平方向抵抗力較弱

高層建筑垂直高度較高，水平方向需要承受較大的橫波地震力和風力，這樣會造成高層建筑梁架杠桿無法均勻的受力，而大量的混凝土鋼筋支撐、梁架設置受限，會直接影響高層建筑結構的穩定性，所以高層建筑要求混凝土結構必須具有較高的水平適應能力，優化建筑結構設計。

2.2 剪力墻設置不合理

很多高層建筑結構設計為了美觀度，建筑某側沒有設置剪力墻，或者剪力墻集中設置在某一個位置，短肢剪力墻會影響高層建筑的整體性和穩定性。當高層建筑受到強外力影響時，短肢剪力墻很容易受到損壞，若單純增大框架梁截面或者柱截面，會影響建筑結構的平動周期，一旦發生地震災害，很容易造成高層建筑結構損壞。

2.3 不均勻沉降地基

基礎是高層建筑施工建設的基礎，但是混凝土結構設計時，無法確保地基沉降對于高層建筑結構產生的影響，而且混凝土結構重量較大，若混凝土結構設計不合理，會造成地基不均勻沉降。同時，某些地區的地下水存在較大的波動，嚴重影響了高層建筑地基結構的牢固性，使得豎向建筑結構方向上產生較大落差。

3、高層建筑工程的混凝土結構設計要點總結

3.1 混凝土結構完善設計方向

根據高層建筑混凝土結構設計原則，需要進一步改善高層建筑的穩定性和安全性，所以在完善高層建筑混凝土結構設計時，需要提高建筑結構的水平和豎直承載能力，優化高層建筑混凝土結構的耐用和耐久性。

3.2 具體完善設計內容

高層建筑混凝土結構設計應滿足地基的承載能力和穩定性，對地面壓力和地基承載能力值必須控制在10%等值范圍以內，可以在高層建筑上部結構和地基結構之間適當增大地基底面積、優化設置沉降縫、提高地基承載能力，保障地基的穩定性。同時，優化高層建筑上部結構，如改進梁柱結構、增大梁柱面積、設置高層剪力墻、提高上部建筑結構的剛度，使高層建筑地基面更加均勻、穩定的受力，確保地基土層的均勻沉降，適當減少高層建筑上部結構中的鋼筋和混凝土使用量，保障建筑結構的穩定性和整體性，降低承載梁和結構自振性。對于很多高層建筑不重視剪力墻結構設計，使得高層建筑剪力墻結構軸壓比超出標準范圍。剪力墻結構設置必須按照強邊角、對稱、均勻的原則，通過對稱的剪力墻分布，避免在高層建筑結構中設置短肢剪力墻，如果受到某些條件的限制，不能實現剪力墻結構的對稱分布，應當增大高層建筑底部位置的剪力墻穩定性和承載能力，使剪力墻結構可以承受較大的負荷，強化設計核心受力剪力墻結構，利用高厚度、高層數的剪力墻結構支撐整個高層建筑。另外，提高高層建筑水平方向承受力，加固和優化整體的建筑框架結構，若框架梁負筋配置較大，會影響框架梁的穩定性，所以應加固處理各個基本框架結構，增大框架梁跨中正彎矩，保持各個單元結構均勻地承受水平荷載，強化各個單元結構的剛度和強度，優化資源整合，提高高層建筑的穩定性和水平承載力。最后，選擇合適的建筑材料，高層建筑施工中需要使用大量的混凝土材料，優化混凝土配比，根據高層建筑施工設計要求，深入了解混凝土的功能應用和材料特點，結合不同的建筑需求，選擇合適的材料，提高高層建筑結構的耐久性、安全性和抗震性。

結語：

綜上所述，近年來我國經濟平穩快速發展，為了提高市場競爭力，怎樣進一步完善高層建筑混凝土結構設計成為很多建筑企業思考的重要問題。根據當前我國高層建筑混凝土結構設計現象，必須高度重視出現的問題，從高層建筑項目的施工特點和施工條件出發，優化高層建筑混凝土結構的性能和質量，仔細研究混凝土結構設計，消除安全隱患。

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王孝杰（371122198907246338），男，漢族，出生于1989年7月，籍貫：山東省日照，于2012年7月畢業于大連大學土木工程專業，現從事建筑設計工作。