高層建筑混凝土結構設計要點分析

唐寬

[摘要]隨著國民經濟飛速發展和城市化的規模的逐漸加快，高層建筑逐漸成為城市建筑的主流。本文針對高層混凝土結構的特點，對其鋼筋混凝土結構設計進行深入分析，內容包括結構設計與計算、結構抗震加強措施，以此為實際的結構設計工作提供可靠的參考依據，保證設計質量與技術水平。

[關鍵詞]高層建筑;結構設計;設計要點

文章編號：2095 - 4085（ 2019） 04 - 0065 - 01

1 高層混凝土結構特點和主要結構形式

高層建筑在結構受力方面除了要承擔本身自重和使用荷載等豎向荷載的作用，同時需要考慮地震作用力和風荷載作用力產生的水平側向力，還需考慮高層建筑高寬比較大時的結構穩定性。根據建筑用途、結構高度、地震烈度等因素，高層建筑主要結構形式為框架結構，剪力墻結構，框剪結構等結構形式。

2高層混凝土結構設計要點

2.1 合理的抗側力結構選擇

合理的選擇抗側力結構體系是保障建筑物水平抗震性能的關鍵。在實際工程設計過程中，需綜合建筑功能、結構高度等因素綜合考慮，選擇合理的抗側力體系。（1）對于結構高度小于50m且對建筑空間要求較高的建筑，可選擇框架結構作為結構抗震體系，充分利用框架結構空間靈活的特點。（2）對于lOOm左右的高層住宅可選擇剪力墻結構，結構剛度較大，水平位移較小，建筑安全性和舒適性都較高。（3）對于結構層高和建筑空間都較高的建筑，特別是辦公樓之類的公共建筑可選擇框剪結構和框筒結構，在滿足建筑使用功能的同時，保證結構抗側力剛度。

2.2考慮建筑結構設計和建筑布局，合理布置結構平面

高層建筑的結構布局對其抗震性能有很大程度的影響，在建筑結構設計中，必須與抗震設計的相關原則相吻合。無論是科學實驗，還是歷史的經驗告訴我們，規則的、簡單的、對稱的建筑結構有利于強化建筑的抗震能力，有利于消耗地震釋放的能力，有利于弱化地震的延伸，從而降低地震對建筑的破壞。所以說，在建筑結構設計中應當遵循抗震設計理念來展開，在滿足建筑需求的基礎上，盡量選擇規則性的平面結構，提高結構抗震性能。

2.3選擇合理的基礎類型

高層建筑基礎承受建筑物上部結構傳下來的結構荷載，是高層建筑中最主要的組成部分。基礎形式的選擇由地質勘探資料和上部結構荷載等多種因素影響，基礎形式選擇是否合理關乎建筑物的根本安全和正常使用，并且影響結構本身的建設成本，需從多個基礎方案進行比較。（1）當建筑物層數較少，荷載較小，且地基土質較好時，可以選用獨立基礎或者條形基礎。該兩種基礎具有經濟合理，施工簡便等優點。（2）當建筑物層數較多，荷載較大，且持力層土質不好或持力層較深時，可采用樁基礎。樁基礎是通過樁的端承力和摩擦力將荷載傳遞給下方持力層。（3）當建筑物層數較多且持力層土質較好，或者建筑物層數較少且持力層土質較差時，可采用筏板基礎。筏板基礎大大增加了高層基礎與下方持力層的解除面積，降低土層承受的單位面積荷載，提高整體承載力。

2.4加強薄弱層設計

高層建筑薄弱層的設計是高層建筑設計的關鍵環節，薄弱層在強烈地震作用下，容易產生屈服并發生較大的變形，影響結構安全，應對結構薄弱層進行重點設計，提高結構整體安全性。當高層結構存在以下情況時我們認為該結構存在結構薄弱層：豎向結構剛度不連續，樓層剛度比小于規范要求。抗側力結構受剪承載力突變等。薄弱層設計時，需要將地震力乘以放大調整系數，通過放大后地震力對結構薄弱層進行構件設計，保證薄弱層的安全儲備，提高其抵抗地震災害的能力;在放大地震力的同時，也要在結構構造上采取加強措施，提高結構抗側向力的能力。

2.5轉換層結構的設計

高層建筑底部各層往往對建筑空間要求較高，這就需要采用轉換結構進行結構設計。在進行高層建筑混凝土結構轉換層的設計過程中，需要注重轉換層上下豎向結構的合理設置，保證落地剪力墻的數量百分比，以此來解決建筑豎向結構構件的剛度突變，如果無法進行內部結構的合理設置，將會導致該高層建筑的豎向剛度發生突變性的轉變，出現抗震不利的薄弱點，影響該高層建筑整體結構的抗震性。在高層建筑混凝土結構轉換層的設計過程中，最應當遵循的原則就是對轉換層的上層和下層的兩部分建筑的剛度比進行嚴格的控制，通過對它們剛度比的控制，來使整體建筑豎向構件的抗側力能夠得以提升，從而降低整體建筑豎向構件的剛度突變性，如此一來可以使整個高層建筑混凝土結構的整體性，剛度比，位移比滿足規范要求。在高層建筑混凝土結構轉換層的設計過程中，還應當通過設計來使高層建筑上部建筑的豎向構件相對減少，以此來降低轉換層結構的剛度差值，進而有效避免混凝土結構轉換層的剛度發生突變性的轉換，以此來實現高層建筑混凝土結構轉換層較難實現的抗震性功能，使高層建筑的抗震需求得到最大程度上的滿足。

3結語

綜上所述，當結構體系較為復雜時，應格外注重其合理布局，優化結構平面;選取安全合理的結構形式，滿足建筑功能和結構特點。基礎選型應多重比較，選擇經濟安全的方案。同時需加強結構薄弱層和轉換層的設計，保證結構在地震作用下的安全性能。

參考文獻：

[1]劉鵬，鋼筋混凝土建筑結構設計中的關鍵點分析[J].綠色環保建材，2018，（09）：77 -78.