淺談高層建筑結構設計要點與注意事項

潘進

摘? ? 要：高層建筑不斷增多，建筑的難度也在增加，這對建筑結構的設計人員是非常大的挑戰。高層建筑與多層建筑在建筑結構方面是有著明顯區別的，比如結構的概念設計、穩定性以及構件截面的設計等，這些都是非常復雜的設計內容。因此在如今高層建筑成為主流的情況下，需要對混凝土的結構設計進行充分的分析。

關鍵詞：高層建筑;混凝土;結構設計

1? 高層建筑混凝土結構設計的特點與要點

1.1? 高層建筑混凝土結構設計的特點

與多層不同，高層的建筑高度更大，層數更多，高層的抗震設計、構件承載力以及抗側力構件設計，這些都是與多層不同。在高層的結構設計中，設計人員要具備非常豐富的經驗，并且保持清晰的概念。對宏觀以及微觀的全面把控，讓結構設計的思路更加合理[1]。結構側向力：高層的結構設計中，側向水平力會因為高度增加有明顯的增大。結構延性：高層高度的增加，需要極強的結構延性，對地震的作用進行抵抗以及消耗。這樣高層的結構就會在地震情況下也有不錯的變形能力。可以為人員的逃生提供更多的機會。結構剛度：結構高度增大，層數增加，就會導致本身的質量增大，結構受到的水平作用力就會變大。因此高層的結構設計中，豎向構件要把保持合理的位置以及數量，讓結構具備更加科學的抗側力剛度，降低側向位移并滿足極限狀態下的使用要求。

1.2? 高層建筑混凝土結構設計的要點

首先是高層的結構設計需要重視概念的設計。由于以往的培養方式，讓結構工程師對總體的方案關注不夠，考慮的僅僅是細節的問題，結構設計就是規范以及計算，進行強度以及變形計算，但是對概念設計是有所忽視的。結構設計中概念設計的地位還是非常關鍵的，對后續的結構設計以及造價控制都是有直接的影響。因此設計人員需要重視概念設計，從總體的角度展開結構設計，對結構設計進行宏觀上的方向把控，并明確自己的設計目標，確定好理想的承載力、延性以及剛度的目標，從而進行方案的部署。對整體的指標進行計算，完成整個結構設計。其次是高層的結構設計要注重剛柔結合。結構設計并不僅僅是追求整體的剛度來提升對地震的抵抗作用，這樣就會造成極大的資源浪費，對結構也會造成非常大的傷害。良好的結構設計需要考慮到結構的承載力以及剛度，對風荷載以及地震力進行抵抗，在多遇地震的情況下，結構還是處于彈性工作狀態，在進入塑性工作狀態后，結構還應有不錯的變形能力以及延性，對地震作用進行消耗，結合實際的需求，設置多道防線。

2? 高層建筑混凝土結構設計的注意事項

2.1? 高層建筑的基礎設計

高層的結構層數比較多，荷載也比較大，在結構設計中要高度重視基礎的設計。高層的基礎選型，要結合地質條件，因地制宜選取合適的基礎形式。高層剪力墻的上部荷載是比較大的，多數是選擇樁基礎以及筏板基礎。基礎的設計不僅要考慮到承載力的問題，地基沉降也是要進行驗算的關鍵環節。要選擇地質情況比較好的土層，來作為基礎的持力層，選擇一些剛度好的基礎，減少對建筑沉降量，讓工程要求得到基本的滿足。因為高層受到一定的水平荷載，容易出現結構傾覆，因此基礎的埋深要達到要求，不能過淺，這是很多設計人員非常容易忽視的問題，會造成非常嚴重的后果。

2.2? 運用合適的計算簡圖

從結構方案設計的角度來說，運用合適的計算簡圖，能夠有效保證設計的質量和準確性，減少設計誤差的出現[2]。若產生設計誤差，比如配筋誤差等，將會引發系列問題，影響著建筑建設的質量和效益。基于此，開展結構設計時，運用計算簡圖，綜合分析各類因素，做好全面的把控。需要注意：要結合實際需求，選擇適宜的結構設計計算軟件，輔助結構設計作業的開展，保證設計方案參數計算結果的真實性和準確性，提高結構設計工作的質量和效率。

2.3? 選擇合適的結構嵌固端

嵌固端位置的選擇，對結構指標以及內里配筋會有直接的影響，因此結構設計以及計算中，要結合土體的實際約束以及上下層的剛度，對嵌固端的實際位置進行確定，讓計算模型更加符合現實的情況。

2.4? 優化整體結構的方案布置

對整體結構的布置進行優化，對抗側力構件的尺寸、平面位置進行合理的布置，并防止出現結構偏心以及扭轉的現象，最大程度上讓構件承載力以及抗震延性得到充分的發揮，不要出現一些構件的承載力接近極限的狀態，一些構件則是沒有將自身的承載力發揮出來的現象。剪力墻布置要注意采取周邊、對稱的原則，豎向連續，防止出現剛度以及承載力突變。

2.5? 把握好整體結構延性設計

需要將結構耗能的能力進行充分的發揮，防止出現結構瞬時、脆性的破壞，在遇到地震以及極強風荷載的情況下，高層的高度原因，需要結構具備極強的抗側強度以及延性，從而抵抗水平荷載。允許結構的一些構件出現塑性鉸，可以對地震的能量進行不斷的消耗，防止一些重要的構件被破壞，造成不良的后果。在結構設計中，要把握好一些關鍵構件的延性設計，比如傳遞水平力的構件以及抗側力構件。要注意結構延性的整體設計，在地震下可以讓結構保持安全，并減少造價。

2.6? 合理設計抗震防線

若想增強建筑整體的抗震能力，采取增加抵御路線的方法，增強抵抗力。發生地震時，綜合發揮各類防線的積極作用，形成強有力的保護，避免建筑出現大規模倒塌破壞的情況。

2.7? 把控好抗震設計

高層建筑結構的抗震設計，需全面把控，做好設計要點的把控。具體實踐中采取以下措施：（1）合理設計抗震結構。建筑結構設計是否合理，將會給建筑抗震性能造成直接影響。目前來說，高層建筑建設選用的結構形式，主要包括剪力墻結構，框架剪力墻結構，框-筒結構、筒中筒結構。近年來，鋼結構被廣泛應用，增強了建筑抗震能力。開展抗震設計，要積極采用柔性體系，通過消減地震條件下的作用力，保障建筑的安全性。（2）優選建筑材料。材料的質量水平，影響著建筑的抗震性能。基于抗震設計層面選擇建筑材料，要做好整體分析，有效把控建筑物延性，實現材料的優選，保證建筑物整體性能。

2.8? 正確分析計算結果

在結構設計中普遍采用計算機技術，但是由于目前軟件種類繁多，不同軟件往往會導致不同的計算結果。因此設計師應對程序的適用范圍、條件等進行全面了解。在計算機輔助設計時，由于結構實際情況與程序不相符合，或人工輸入有誤，或軟件本身有缺陷均會導致錯誤的計算結果，因而要求結構工程師在拿到電算結果時應認真分析，慎重校核，做出合理判斷。

2.9? 采取相應的構造措施

結構設計始終要牢記“強柱弱梁、強剪弱彎、強節點弱桿件原則”。注意構件的延性性能;加強薄弱部位;注意鋼筋的錨固長度;考慮溫度應力的影響力。

2.10? 其他注意事項

結構傳力的路徑，需要盡可能簡單和直接，要避免結構連續倒塌。同時結構的剛心和質心接近，避免結構在地震力以及風荷載的沖擊下扭曲、結構豎向的抗側力構件，要保持連續性，防止剛度出現突變，造成薄弱層。

3? 結論

高層建筑已經是國內建筑業如今的主流，高層與多層建筑是截然不同的，在結構設計方面有著更加復雜的要求，諸多的方法以及技術是需要進行改進的，不斷有新技術以及新材料出現并被應用到建筑領域，高層的結構設計也是會達到更高的層面上，設計人員一定要加強自身的專業能力。

參考文獻：

[1] 馮亮秋.混凝土斜腹桁架轉換體系在大跨度高層建筑結構設計中的應用[J].建筑科學，2018（11）：146～149.

[2] 謝犇.探討高層建筑結構基礎設計中的問題及對策[J].中國住宅設施，2019（1）：52～53.