混凝土高層建筑結構設計淺析

楊其航

摘 要：高層建筑在人們的生活中較為常見，高層建筑的出現及使用有效地緩和了城市居民的住房問題，通過科學的設計及施工，高層建筑的各項性能可以很好地滿足用戶的需求，同時在智能化設施的支持下，人們的生活水平可得到較好的提升。對于高層混凝土建筑而言，結構抗震設計的科學性影響較大，同時，如何保護高層建筑在地質災害中不被破壞需要設計者予以重視。簡單分析地質災害下高層混凝土建筑結構的破壞表現和高層混凝土建筑抗震設計中的常見問題，重點圍繞高層混凝土建筑抗震結構設計的優化展開詳細論述。

關鍵詞：混凝土；高層建筑；結構設計

1 引言

加強對高層建筑結構的抗震性設計，是現代化社會發展背景下建筑行業的發展趨勢，也是在當前形勢下的建筑結構設計要進行的一項建筑設計，只有在建筑的設計過程中，對建筑進行抗震性分析和研究，才能保障建筑的安全。

2 混凝土材料及混凝土結構的主要優點分析

建筑工程所述的混凝土即由砂、石、水泥等材料按一定配比混合而成的復合型材料的統稱，即我們通常所說的商品砼，該材料主要應用于工程建設中的土建施工和機電設備安裝等領域。混凝土的主要原材料是砂、石，將其與水按一定的配比混合即可得到水泥質混凝土材料，再與水泥等水硬性材料混合即可成為高強度的混凝土結構材料[1]。相比混凝土材料，混凝土結構材料還包含了水泥、化學添加劑及其他礦物質材料，項目施工時結合鋼筋工序可獲得強度較高的混凝土結構件。混凝土結構具有諸多的優點：其一，混凝土結構的生產制作相對較為簡單，技術要求相對不高，水泥、砂、石等原料價低易得；其二，混凝土結構具有良好的抗壓強度和抗震性能，能夠抵御一定的自然災害破壞，使用年限較長；其三，混凝土材料為熱的不良導體，因此混凝土結構具有良好的耐火性；其四，混凝土材料在一般環境下不會被腐蝕，因此混凝土結構具有較高的耐腐蝕性能。鑒于上述優點，混凝土結構在土木工程建筑施工領域的應用越來越普遍。

3 影響高層混凝土建筑設計中的常見問題

3.1 樓高設計不合理

根據這個項目施工，可以表明，如果建筑物的樓層相對來說比較高，那么其施工的難度也會增加，樓層比較低，施工難度就會比較小。我國針對高層混凝土建筑的各項技術均制定了相應的標準，差異化結構形態下的高度要求各異，但是缺乏系統性設計要求的引導，部分設計人員并未參照相應的標準設計，降低了建筑自身的抗震性能。

3.2 地段選擇及處理不當

高層混凝土建筑對地基的要求較高，同時作為高層建筑的重要安全保障——地段的選取及地基處理關系到建筑綜合性能的實現，選取不當必然會影響到后續建設工作的有效性。在城市建設全面推進的今天，很多建筑開發企業更多的是考慮經濟效益，忽視了對建筑用地的分析與評估，一些不適宜建設高層建筑的地基投入使用[2]。城市經濟的過快發展，使得城市周邊的地塊開發頻率加大，尤其是對于一些不良地基、地勢起伏較大、靠河流較近的地塊利用率明顯提升，這些地基如若處理不全面必然會影響到建筑整體的抗震性、安全性。

4 高層混凝土建筑抗震結構設計的優化

4.1 地基設計

（1）沉降縫設計。在建筑使用的過程中，沉降是常見的現象，過度的不均勻沉降會給建筑帶來嚴重的危害，降低建筑的安全性能，對于高層建筑來說，應在建筑高度差較大或轉折部位以及地基土的壓縮性差異較大的部位設置沉降縫。通過設置沉降縫的方式可以把建筑物分割成若干相對獨立的結構，使沉降的過程保持獨立，避免各結構單元相互影響，能夠降低不均勻沉降對建筑物的不良影響。

（2）地基基礎設計。高層建筑的地基要承受巨大的壓力，如果基礎底面承受的壓力設計值與地基承載力設計值相當，或者不超出5%時，應適當提高上部結構的剛度，在框架結構上增設拉梁，增加梁柱的截面面積，并增加框架梁的配筋，提高基礎的抗不均勻沉降能力；如果超出了預估沉降值的限度，應增大基礎底面積，并對地基進行適當的加固處理，通過這些方式提高高層建筑的荷載能力。針對不同的地質情況、建筑結構類型、地基承載能力應選擇不同的處理方式。一些高層建筑的剪力墻結構可以采用水泥粉煤灰碎石樁的形式，這種樁是利用石屑、粉煤灰、碎石等與水泥摻和，加水攪拌，并使用相應的機械制成的低強度樁[3]。

4.2 建筑的抗震加固設計

建筑的抗震加固設計可以從以下2個方面進行：（1）在高層建筑結構的設計過程中，要選用螺旋復合捆綁式鋼筋混凝土施工技術，這樣能夠保障鋼筋和混凝土在復合施工技術的應用下，發揮出其抗震的安全特性；（2）在建筑的抗震加固設計中，選用分體柱，利用分體柱進行專門的建筑抗震彎曲性設計。之所以在建筑抗震加固設計中選用分體柱設計，是保障在分體柱的設計過程中，將建筑的鏈接健在分隔板和摩擦阻尼的應用下，起到抗震防止形變的目的。

4.3 建筑施工材料的選取與應用

施工材料是整個建筑樓體的基礎保障，想要建立一個高質量的高層混凝土建筑需要材料的支持。（1）為了保證建筑物的抗震性能，建筑施工單位要先對建設項目需要材料進行記錄，避免多買少買的現象。（2）在購買相應的施工材料時，需要考慮好施工材料的使用特性，對材料的規格、重量、大小等進行分析，選用質量過關的材料。如在選取鋼筋材料時，要對鋼筋的重量進行測量，推測其承重能力，對鋼筋的表面也要進行觀察，對于一些表面出現裂痕的鋼筋要排查出來，挑選合格的材料。（3）要挑選一些抗震性能比較強的施工材料，對這些材料進行抗震能力的計算，利用數學公式等算出施工材料的承重能力。對于材料的使用也要進行科學合理的施工，注意好每種施工材料的要點，避免材料的浪費，讓每一種施工材料可以發揮出其最大的效用。比如，在混凝土攪拌時要對混凝土的配合比量進行計算，在投入時，須嚴格控制好比例，按照比例進行攪拌。（4）建筑施工人員要按照國家規定的相關的施工辦法進行施工，減少資源能源的耗費，降低施工單位的建設成本。

4.4 合理應用高強砼和高強鋼筋

在建筑施工過程中，用鋼量對建筑工程的造價有重要的影響。為了降低用鋼量，并保證建筑的質量，應使用高強度的鋼筋[4]。如果高層建筑的地基比較軟弱，高強砼和高強度鋼筋的使用能夠有效的減輕地基的荷載，并在一定程度上降低施工的難度，減少建設成本。對于建筑來說，地震的破壞程度與自身的重量成正比，自重越大，受破壞的程度就越大，因此，在建設的過程中，應減輕建筑物的自重，使用高強鋼筋以及高強砼能夠減少用鋼量，從而減輕建筑的自重，降低地震帶來的破壞。

5 結束語

高層建筑是新時期建筑事業的一大突破，在土地資源愈發緊張的今天優化高層混凝土建筑的抗震性有利于資源能源的有效利用、有利于“百年大計、質量第一”的貫徹落實、有利于社會的和諧穩定。為了節省城市建設用地，提高城市立體化程度，高層建筑成為城市中常見的建筑形式，這種建筑形式能夠緩解城市人口密集造成的土地資源緊張的問題。在建設過程中，不僅要考慮土地利用效率，更要保證建筑的結構穩定和安全性，這需要通過優化建筑結構的混凝土施工設計來實現。

參考文獻：

[1] 郭美靈.高層混凝土建筑抗震結構設計分析[J].建材與裝飾，2018（29）：126.

[2] 黃希川，楊雷.高層建筑混凝土結構的穩定設計[J].住宅與房地產，2018（9）：95.

[3] 鐘振靈.鋼筋混凝土高層結構設計常見問題及對策[J].居舍，2018（8）：198.

[4] 李碧濤.淺談高層混凝土建筑抗震結構設計[J].建材與裝飾，2018（4）：76～77.