高層建筑混凝土結構優化設計分析

唐學紅

遼寧屹立設計有限公司 遼寧 沈陽 110000

前言

隨著我國城市化進程的不斷加快，需要高層建筑工程來緩解地域對其發展的限制。高層建筑的質量和安全是建筑工程最關注的問題，優化混凝土的結構設計，有利于保證整體建筑工程質量和工程施工安全，所以如何優化混凝土結構設計成為建筑行業需要解決的問題。

1 高層建筑混凝土結構設計要點

1.1 優化結構形式

高層建筑較一般建筑工程具有施工難度大、施工安全風險高等特點，這就要求施工方根據工程的具體情況采取最合理的混凝土結構形式，混凝土結構形式多樣，其用在高程建筑工程中主要有4種結構形式，首先是框架結構，顧名思義就是高層建筑的大體框架結構，一般包括建筑物的梁、柱、板設計，其主要適用于高度低于60米的建筑施工；其次，框剪結構，其實就是框架結構與剪力墻結構的組合，主要是為了加強高層建筑工程的承載力，其主要適用于高度低于120米的建筑工程中；最后，筒體結構則是現階段高層建筑中設計標準最高的一種形式，其承載性能和抗震性能均優于其他幾種高層結構形式，尤其適用于超高層（＞150m）或者摩天大樓中。

1.2 優化結構整體布局和造型

結構設計人員要充分注重概念設計，充分運用自己的建筑設計專業知識，在滿足高層建筑結構適用性和美觀性的基礎上，保證高層建筑工程結構的整體布局和造型，比如模型控制：結構平面宜簡單、規則，質量、剛度和承載力分布宜均勻；剪力墻布置時盡量減少暗柱數量；模型計算時考慮混凝土矩形梁轉化為T型；模型計算考慮梁柱重疊部分轉化為剛域；在截面尺寸的設計上，要保證其合理性、科學性，嚴格按照國家規定的建筑結構設計規范進行設計。此外，還要根據建筑工程的實際情況進行截面設計，這就需要設計人員在對混凝土結構設計時確保結構的整體布局和造型，避免設計失誤影響整個高層建筑的實用性。優化結構整體布局和造型，不僅有利于降低高層建筑整體造價還可以促進高層建筑工程社會職能的實現。

1.3 優化構件截面

選用合理的構建截面是保證混凝土結構設計安全性的重要保證。樓板厚控制原則：樓板厚度的取值大于等于樓板凈跨的1/40，且居住空間現澆樓板設計厚度≥100mm，廚房、衛生間、陽臺板≥90mm。局部樓板厚度：坡屋頂采用120厚，平屋頂采用120厚；多、高層地下室頂板厚度取160mm，當為嵌固部位時頂板厚度取180mm。梁配筋控制原則：主梁面筋貫通筋盡量選用小直徑鋼筋，支座附加，連續梁各跨底筋盡量采用相同直徑和不同根數配置，但要滿足拉通鋼筋的截面面積等構造要求和支座錨固寬度限制。（例：225替換為320，其中220拉通），底筋亦應盡量減少鋼筋排數。剪力墻配筋控制原則：剪力墻約束邊緣構件的設置應對底部加強部位范圍內的各層各部位核對軸壓比，判定是否需要設置約束邊緣構件。剪力墻約束邊緣構件箍筋體積配箍率可計入符合構造要求的水平分布鋼筋，計入的水平分布鋼筋的體積配箍率不應大于總體積配箍率的30%[1]。

2 高層建筑混凝土結構設計優化對策

2.1 采用高強施工材料

施工材料的選擇對整體工程的順利實施起著關鍵性作用，混凝土、鋼筋是高層建筑工程中經常用到的建筑材料，也是其主要建筑材料。高強施工材料的應用可以降低企業施工成本，提高企業效益，同時又可以提升高層建筑工程的抗震能力。首先，要保證高層建筑工程的質量就必須保證建筑材料的用量，高層建筑其質量要求更高，一旦某個環節出現問題，將會對整個工程項目造成嚴重的影響，所以，在建筑材料的用量上一定要按照國家標準執行。高強施工材料可以有效地縮減構件的尺寸，降低鋼筋和混凝土等的用量，縮減施工成本；其次，合理運用鋼筋和混凝土等高強原材料，有利于優化建筑構件，減輕建筑結構的整體重量，減輕自重可以減輕相應的地震荷載，從而可以達到提升高層建筑結構安全度的目的。

2.2 合理確定結構形式和基礎選型

在具體施工過程中，施工單位要根據施工工程的建筑高度以及經濟承受能力來選擇最佳的混凝土結構設計，以保證工程的順利進行。合理確定結構形式和基礎選型，有利于保證工程質量和工程進度，一旦出現決策失誤，半路更改方案會給企業帶來巨大的困難，所以施工方一定要根據實際情況做出正確的選擇。此外，在方案的選擇上可以多方進行討論，參考不同建議，最后進行方案模擬整合，這樣有利于決策的合理性，避免失誤。

2.3 減少施工縫 優化結構平面

較少施工裂縫，優化平面結構可以有效保證高層建筑結構設計的安全性和合理性。這就需要設計人員根據實際的建筑需求來對建筑結構平面進行合理設計。此外，結構設計人員需要充分注重概念設計，從建筑工程方案階段入手，盡量少設置施工縫，充分運用專業的設計知識，在充分滿足建筑美觀性和耐久性等使用功能的基礎上，確保建筑結構平面和豎向布置的均勻性、和規則性，以達到優化高層建筑混凝土結構的目的。

2.4 優化轉換層

高層建筑混凝土剪力墻結構設計是轉化層優化的前提，做好混凝土剪力墻結構設計需要做到以下幾點：首先，在建筑結構比較平整的基礎上，做好橫向與豎向的平面垂直就可以了，如果遇到平面形狀發生改變的情況則需要對剪力墻結構進行合理設置，以便加強這些部位的承載力。其次，在剪力墻結構當中，要盡量沿著主軸方向雙向布置剪力墻結構，并且針對有抗震要求的剪力墻結構，避免采用單向有墻的結構布置形式[2]。

3 結束語

高層建筑工程是時代發展的產物，其質量也受到了廣大人民群眾的關注。高質量的建筑工程不僅具有實用性而且具有一定的舒適性?；炷两Y構設計是建筑工程設計中的關鍵一環，積極對混凝土結構設計進行優化，可以最大限度地保證工程質量，促進企業的健康發展。