高層建筑混凝土結構設計探究

摘要：在進行高層建筑混凝土結構設計工作的過程中，相關設計工作人員應該在通過準確的計算以及合理的分析論證，在保證滿足建筑耐久性能以及安全性能相關要求的基礎上，盡可能的降低建筑的成本投資，有效提高建筑單位的經濟效益。為此，本文在結合實際案例的基礎上，對高層建筑混凝土結構的設計工作進行了相關探究，希望能夠為設計人員提供一定的參考。

關鍵詞：高層建筑;混凝土結構;設計

1 引言

在我國社會經濟不斷發展進步的時代背景下，我國高層建筑事業也獲得了大幅度的發展。與普通的建筑類型相比較而言，高層建筑的結構復雜性更高，因而其設計工作也具有比較大的難度，對于高層建筑所具有的側向位移比較快的特點，設計人員在進行設計工作的時候必須在綜合考慮建筑結構以及周圍環境等實際情況的基礎上不斷完善設計的方案，既要保證高層建筑的強度，還要確保其剛度滿足相關國家標準要求，為高層建筑的整體性能提供可靠的保障，有效延長高層建筑的使用時間。為此，本文在結合高層建筑實際案例的基礎上對高層建筑混凝土結構設計工作進行了相關探討，以期能夠為后續相關工作的開展提供一定的參考。

2 高層建筑混凝土結構設計工作中的關鍵點分析

對于高層建筑來說，其在生命周期之內不僅需要承受水平方向上的荷載，還需要承受豎向上的荷載，也就是說，混凝土結構的設計質量會對高層建筑的整體建設質量產生直接的影響，為此，我們必須加強對高層建筑混凝土結構中容易出現問題重點內容的重視程度。

結合某32層高的商務辦公樓設計工作，經過分析統計可以發現高層建筑混凝土結構設計工作中的關鍵點主要包括以下幾方面：首先，要在設計工作中選擇最優化的混凝土結構形式;其次，要加強對混凝土結構整體布局和造型的關注;接下來，要進一步實現對構建截面的優化目的;最后，合理設置建筑的沉降縫以及轉換層。

2.1 在設計工作中選擇最優化的混凝土結構形式

設計人員在設計高層建筑混凝土結構的時候，必須以高層建筑的實際情況作為主要依據選擇恰當的混凝土結構，當前我國混凝土結構類型主要有以下幾種：第一種是框架結構，適用于高度在60米以內的建筑;第二種是框剪結構，此結構適用于高度在120米以內的建筑;第三種是剪力墻結構;第四種是筒體結構，該結構主要應用于高度在150米以上的超高層建筑中。本建筑的建筑高度為112.40米，因此所采用的結構形式為框剪結構，塔樓的豎向構件布置如圖一所示。

2.2 要加強對混凝土結構整體布局和造型的關注

這就需要相關設計工作人員能夠充分發揮自己的專業技能，保證建筑結構在滿足使用性、安全穩定性以及外觀美觀的基礎上，實現對建筑結構布局的有效優化，避免建筑結構存在薄弱環節，保證建筑結構具有良好的規則性，符合相關建設標準要求。

2.3 要進一步實現對構建截面的優化目的

設計工作人員應該在保證建筑結構經濟安全性能的同時，盡可能的選擇性價比比較高的構件截面，在保證建筑結構設計安全性能符合相關標準的同時，有效降低建筑工程的成本，保障建筑施工單位的經濟效益，促進建筑工程的長遠發展。

2.4 合理設置建筑的沉降縫

設計人員在進行高層建筑設計工作的時候，應該根據建筑當地的實際情況合理設置建筑的沉降縫，主要是因為如果相鄰的兩個建筑之間存在比較明顯的高度差異，那么將會導致地基承載變形的問題。本項目在塔樓與商業之間設置了沉降縫，避免因沉降不均勻導致的結構問題。除此之外，如果建筑的結構是轉換結構的話，相關設計工作人員就需要在下述兩個部位之間的交接部位合理設置轉換層：其一是下部框架結構;其二是上部剪力墻，并且為預防出現承載力突然改變的問題該可以采取其他類型的加固措施，有效保障建筑的整體質量。

3 進一步優化高層建筑混凝土結構設計方案的相關措施

結合本位所引用的高層建筑設計方案，可以知道在實際設計高層建筑混凝土結構的時候，相關設計工作人員可以在結合建筑實際情況的基礎上，通過采取下述措施實現對建筑結構受力性能的合理改善，保證建筑結構在使用過程中的穩定性和安全性：首先，要在設計高層建筑混凝土結構的工作過程中選擇具有比較高強度性能的施工材料;其次，合理增加抗彎結構體系的有效寬度;最后，進一步優化建筑結構的平面質量。

3.1 在高層建筑混凝土結構設計工作中選擇具有比較高強度性能的施工材料

對于高層建筑而言，其所使用的建筑原材料主要包括混凝土以及鋼筋等，這些建筑原材料的質量將會對高層建筑的整體建設質量產生直接影響，并且建筑原材料的價格也會對施工單位的經濟效益產生一定的影響，因此必須在保證建筑材料具有建筑建設所需要性能的基礎上，實現對建筑材料成本的有效控制。在建筑結構設計工作中選用具有比較高強度性能的原材料，不僅能夠在很大程度上降低建筑的重量，還能夠在一定程度哈桑縮減使用構件的尺寸大小，實現對材料成本的有效管控，此外，還能夠有效保證人們在使用建筑過程中的安全性。

3.2 合理增加抗彎結構體系的有效寬度

根據相關計算結果可以知道，如果其他條件都不發生變化，只有抗彎結構體系的有效寬度發生增加，那么建筑的側移將會發生一定比例減小，比例大小是寬度增加的三次方。也就是說，合理增加抗彎結構體系的有效寬度能夠有效增大抵抗力臂，進而在一定程度上減小抗傾覆力，進而達到提高建筑結構所具有的抗側剛度目的。因此，設計工作人員可以根據實際情況，合理增加抗彎結構體系的有效寬度。

3.3 進一步優化建筑結構的平面質量

在建筑結構設計工作中，對于建筑結構平面的設計是其中十分重要的工作內容之一，其設計質量與建筑的整體性能有著直接的聯系。通常情況下，建筑結構平面不僅具有規則性，而且還同時具有簡單性以及對稱性你的歌特點，這戲特點使得其各項指標的校核和檢驗工作都比較簡單，并且還能夠平均分布建筑結構所承受的承載力以及剛度等，保證建筑結構各項功能的正常發揮。與此同時，為避免建筑出現局部突變的情況，設計人員在進行建筑結構設計的時候應該盡量減少施工縫的設置數量。

3.4 結構設計工作中選擇合理的倒塌機制

如果在高層建筑中出現了塑性鉸，那么在這種情況下整個建筑結構就相當于成為了一個機構，通常情況下機構是不能夠穩定承受外部荷載作用的，因而高層建筑就會失去其原有的承載能力，進而導致發生建筑的變形問題，嚴重的時候還會發生建筑的倒塌問題。為有效避免此類問題的發生，保證建筑結構承載能力的穩定，其在發生變形的時候不至于出現倒塌事故，相關設計工作人員就需要根據高層建筑的具體結構實現對塑性鉸等倒塌機制的科學安排和設置。

4 結語

綜上可知，高層建筑混凝土結構設計工作質量與建筑整體質量有著十分密切的聯系，因此，相關設計工作人員必須加強對高層混凝土結構設計工作的重視程度，并通過選擇具有比較高強度性能的施工材料、合理增加抗彎結構體系的有效寬度、進一步優化建筑結構的平面質量以及選擇合理的倒塌機制等措施有效提高建筑混凝土結構設計的工作質量，推動建筑事業的可持續發展。

參考文獻：

[1] 羅毅. 高層建筑混凝土結構轉換層施工技術研究[J]. 中國戰略新興產業， 2018（8）.

[2] 范曉鳴， 陳尚志. 高層混凝土建筑結構的抗震設計探討[J]. 工程技術研究， 2019（9）：198-199.

[3] 徐浩洋. 高層建筑鋼筋混凝土結構設計的要點探究[J]. 科技尚品， 2017（1）：73-73.

[4] 吳磊. 高層建筑混凝土結構設計中的抗震設計分析[J]. 門窗， 2017（7）：140-140.

作者簡介：歐曄（1989-），本科，女，工程師，主要在從事結構設計工作。