高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析研究

陳樹建

（上海開藝設(shè)計集團有限公司泰安分公司，山東 泰安 271000）

1 關(guān)于混凝土的詳細闡述

混凝土材料廣泛應(yīng)用于各項社會工程建設(shè)，這是由其突出的優(yōu)勢決定的。目前市場上的混凝土材料價格較低，同時又具備耐性強、抗壓水平高等優(yōu)點，這是眾多施工單位青睞這一施工材料的原因。在建筑工程的建設(shè)中，同樣大量地應(yīng)用到這一材料。建筑工程作為一項社會性、民生性的基礎(chǔ)工程，影響著人們生產(chǎn)生活的方方面面，其質(zhì)量是否符合標準，很大程度上取決于施工材料的使用技術(shù)。除此以外，作為整個過程的基礎(chǔ)和支撐，混凝土的施工不容忽視。因此，施工單位要對建筑工程中混凝土的使用技術(shù)引起足夠的重視，施工以前對混凝土的相關(guān)特性進行掌握，以便施工的順利開展。

2 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)概述分析

在開展高層建筑工程混凝土結(jié)構(gòu)施工前，必須要對整個項目的實際情況能有一個大致的了解，具體表現(xiàn)在以下幾點內(nèi)容：其一，要對建筑混凝土結(jié)構(gòu)進行詳細的分析，建筑混凝土結(jié)構(gòu)主要包含了四個部分即建筑墻體結(jié)構(gòu)、建筑混凝土結(jié)構(gòu)以及建筑空間和建筑承重結(jié)構(gòu)。在開展實際的建筑混凝土結(jié)構(gòu)施工時，應(yīng)當對每一種結(jié)構(gòu)的特征以及具體的應(yīng)用和相互之間的聯(lián)系等有一個詳細的了解。其二，在開展建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計時務(wù)必要多加注意以下幾點事項：第一，注重其設(shè)計的整體性；第二，混凝土結(jié)構(gòu)中各個部位的比例必須要能夠相互協(xié)調(diào)。

3 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)類型分析

高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)主要可以分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)以及新型結(jié)構(gòu)、智能建筑結(jié)構(gòu)幾種不同的類型。

3.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主要通過鋼筋以及混凝土構(gòu)成，通過鋼筋混凝土建造主要包括了大模板現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)以及薄殼結(jié)構(gòu)、應(yīng)用滑模、升板等相關(guān)構(gòu)造的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，是主要的承重構(gòu)件。此種類型的結(jié)構(gòu)整體性良好，具有耐高溫、位移較小，成本較低以及剛度較大的特征。隨著混凝土增強材料技術(shù)在不斷的發(fā)展，鋼筋混凝土以及鋼混凝土等高強度的混凝土技術(shù)手段在不斷的發(fā)展，在多數(shù)的高層建筑結(jié)構(gòu)中廣泛地應(yīng)用了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

3.2 組合結(jié)構(gòu)

組合結(jié)構(gòu)就是鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)與組合砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)成。組合結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有一定的差異性。相對于混凝土結(jié)構(gòu)來說，可以有效地節(jié)約建筑施工需要的成本，其科技含量較高，組合結(jié)構(gòu)中將混凝土填充在結(jié)構(gòu)之中，可以有效地提升整體的承載能力，可以節(jié)省鋼材。組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用范圍較為廣泛，在高層建筑結(jié)構(gòu)等諸多行業(yè)中廣泛應(yīng)用。

3.3 新型結(jié)構(gòu)

高層建筑結(jié)構(gòu)體系中剪力墻體系以及框架體系是較為常見的類型。新型的結(jié)構(gòu)體系可以分為筒中筒體系、框筒體系以及束筒體系三種類型。相對于傳統(tǒng)的單片平面結(jié)構(gòu)體系，新型的結(jié)構(gòu)體系中具有較強的抗側(cè)剛度，其承載力更大。在高層建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用功能較為全面，應(yīng)用范圍較為廣泛。

3.4 智能建筑結(jié)構(gòu)

智能化建筑結(jié)構(gòu)在高層建筑中應(yīng)用相對較少，是一種融合高新技術(shù)產(chǎn)品的建筑結(jié)構(gòu)。在社會經(jīng)濟發(fā)展過程中，人們的生活水平在不斷地提高，這些建筑結(jié)構(gòu)在不斷地完善，建筑系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)體系以及服務(wù)管理在不斷地完善優(yōu)化，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了有效的技術(shù)支持。

4 優(yōu)化高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)方案的建議

在構(gòu)設(shè)高層鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)的過程中，為使結(jié)構(gòu)受力性能的改進得以實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性得以增強：1）選擇強度高的施工材料。高層建筑工程的整體質(zhì)量和成本直接受混凝土和鋼筋等施工原材料的質(zhì)量影響，若能合理使用部分強度高的施工材料，既有益于建筑構(gòu)件的改進，又非常便于建筑結(jié)構(gòu)的整體重量的減輕，還能夠大幅度縮小構(gòu)件大小，盡量不讓材料用量與施工成本出現(xiàn)不必要的浪費。除此以外，在易發(fā)地震高發(fā)區(qū)的高層建筑要盡量使用高強度的鋼筋材質(zhì)與高強度的混凝土，進而讓強化設(shè)計更加安全有效。2） 使抗彎結(jié)構(gòu)體系能夠得到真正的擴寬。對應(yīng)有關(guān)的科學計算，在其他因素始終不出現(xiàn)變化的狀態(tài)下，側(cè)移將根據(jù)每加寬三次方的比例縮小。由此可見，加寬能有效增大抵抗力臂，減小抗傾覆力。設(shè)計人員可以通過有效擴寬抗彎結(jié)構(gòu)體系，實現(xiàn)整個結(jié)構(gòu)的抗側(cè)強度。3） 優(yōu)化住宅結(jié)構(gòu)平面。高層建筑的整體性能直接受住宅結(jié)構(gòu)平面的質(zhì)量影響。通常來講，住宅結(jié)構(gòu)平面形狀的規(guī)則性、簡單性與對稱性的維持，既能簡化對應(yīng)的每類指標校核與檢驗，又能夠均勻分布住宅結(jié)構(gòu)所擔負的承載力與剛度等荷載，進而使住宅結(jié)構(gòu)的每一項功能得到更好的發(fā)揮。同時，結(jié)構(gòu)設(shè)計者需完全關(guān)注概念設(shè)計，減少施工縫的創(chuàng)建，降低住宅局部區(qū)域因不可預測的變故而產(chǎn)生漏洞的概率。4） 選用的倒塌機制要更加有益。在高層建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生某一類的塑性鉸后，全部的結(jié)構(gòu)會改成機構(gòu)，然而，機構(gòu)很難穩(wěn)固地支撐住外荷載作用，從而不具備擔負能力，最終只能出現(xiàn)可持續(xù)變形，較為嚴重時還會崩塌。基于此，設(shè)計者務(wù)必遵照實際的結(jié)構(gòu)類型加以適當布置、塑性鉸等倒塌機制的設(shè)立，以使結(jié)構(gòu)負載能力可以保持基本的平衡，能不斷變形卻不會倒塌。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著國家經(jīng)濟不斷發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)取得了非常廣泛的應(yīng)用，建筑工程項目的高度逐漸增加，隨之而來的是其復雜性逐漸增大，建筑工程的成本所占比例越來越大。在設(shè)計的過程中，要進行必要的結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置，保證其達到科學性、合理性的要求，并且可以提升結(jié)構(gòu)的安全性。