高層建筑混凝土結構的穩定設計分析

常廣寶

青島市黃島區人才交流服務中心 山東青島 266000

改革開放后國內的經濟進步是非常迅速的，人們對居住的要求不斷提升，這些導致了建筑業的不斷變化，建筑材料以及技術不斷進步，讓高層建筑可以借助更加先進的技術以及材料，實現項目的建設。高層建筑的層數更多，高度更高，很多以往的一些結構設計的方式不再適用，同時因為層數的增加，結構的風荷載以及受地震作用也是要考慮的關鍵問題。總體上來說，高層的結構設計是更加復雜的，要考慮到的各方面因素也是更加多樣化。

1 高層建筑混凝土結構設計要求

1.1 安全性

在安全性這方面主要是要保證建筑在使用過程中的安全，相應的技術和施工人員要對建筑物的承載力、剛度等各個方面進行詳細的考慮，最重要的是要保證建筑物能夠應對突發狀況，在出現突發事件時能夠保持穩定，不會出現坍塌等較為重大的安全事故[1]。

1.2 可靠性

可靠性指的是建筑物在一定的時間所能保證的承載力、強度等性能，確保建筑物在其使用年限內不出現性能大幅度下降的問題。每個建筑都會有其規定的使用年限，當其使用到達其規定的時間后應該停止使用，原因是此時的建筑可靠性已經嚴重下降，不適宜居住。

1.3 適用性

建筑物要確保居民能夠正常進行生活，這就是建筑物的適用性，技術與施工人員要確保建筑物在使用之時不會出現裂縫變形等問題，確保居民的正常安全生活。

2 高層建筑混凝土結構設計的要點

2.1 剛重比和位移限值之間的關系

現行規程針對不同類型的結構體系給出相應的位移限值，用于控制結構剛度，防止其過弱。然而，結構即便滿足這一限值，也不代表可以滿足穩定設計中剛重比控制值要求。尤其是在水平荷載相對較小的情況中，剛度減小時，經計算確定的位移依然可以達到限值要求；但在穩定設計過程中，剛度控制和水平荷載之間沒有任何關系[2]。如果水平荷載相對較小，經計算確定的剪重比在0．015以內，則剛重比即便相對較弱，也可達到位移限值要求，然而無法滿足控制值要求。丹麥與荷蘭所用建筑規范不僅提出了位移限值，還對水平荷載取值進行了規定，即在風荷載與豎直方向荷重1．5%中選取較大值，以此確保結構符合穩定設計相關要求。如果結構有很大水平方向荷載，經計算確定的剪重比超過0．035，則結構能達到位移限值的要求，同時滿足控制值要求。

可見，對剛重比進行控制是穩定設計重要內容，特別是當結構水平方向荷載相對較小時，若只按照規范的位移限制進行控制，則會使實際剛度較低，難以達到穩定設計最終要求。

2.2 建筑結構的周期性折減系數

填充墻是高層建筑中較為特殊的一個部件，在框架結構和剪力墻結構中都有運用，填充墻會增加相應結構的剛度和周期，為了確保整體房屋結構的安全和穩定，相應的設計和施工人員要根據剪力的大小來對周期進行適當的調整，以此來確保整體房屋建筑的穩定性。在框架結構中進行填充墻的砌筑時要對周期系數進行相應的折減，根據實際情況和以往經驗來確定折減系數的大小，通常情況下在0．6～0．7之間；如果在砌筑填充墻的過程中使用了輕質的砌塊或者整體的輕質墻板，那么相應的折減系數要提高[3]。

2.3 把握好整體結構延性設計

需要將結構耗能的能力進行充分的發揮，防止出現結構瞬時以及脆性的破壞，在遇到地震以及極強風荷載的情況下，高層的高度原因，需要結構具備極強的抗側強度以及延性，對水平荷載抵抗抵消。允許結構的一些構件出現塑性鉸，可以對地震的能量進行不斷的消耗。防止一些重要的構件被破壞，造成不良的后果。在結構設計中，要把握好一些關鍵構件的延性設計，比如傳遞水平力的構件以及抗側力構件，要注意結構延性的整體設計，在地震下可以讓結構保持安全，并減少造價。

2.4 設計抗震建筑方案

設計抗震建筑方案是在建筑施工前必須進行的，在設計抗震建筑方案時，應對建筑結構進行重點設計，能夠提高建筑抗震系數，保障建筑物在地震來臨時的安全。

對于混凝土結構的建筑而言，建筑場地的選址應做到嚴謹科學的調研，這對確保高層建筑整體在地震當中的安全性尤為重要。其中對每一個建筑選址應做到結合當地實際綜合地理情況、地形地貌研究等。設計人員必須事先掌握房屋內地震作用的傳遞路徑，在對其進行建筑設計時，應注意盡量內部應力實現均勻性，從而提升整體建筑結構的穩定性[4]。在進行抗震結構設計時，需要針對抗震規范、抗震結構體系進行設計，根據實際施工設計簡圖，明確相應的抗震傳遞途徑，從而有效避免因為局部問題導致整個結構構件被破壞，以此保證抗震能力受打擊。方案設計人員應充分考慮建筑場地的特點，對建筑物的抗壓能力進行優化設計，對不同等級的地震產生的影響進行計算、推演，要對其布局進行合理設計，最大程度的使高層混凝土建筑結構各種設施之間保持平衡分布。施工單位應嚴格按照設計方案進行，有利于確保建筑物的剛度符合抗震標準[5]。

3 結語

總之，高層建筑已經是國內建筑業如今的主流，高層與多層建筑是截然不同的，在結構設計方面有著更加復雜的要求，諸多的方法以及技術是需要進行改進的，不斷有新技術以及新材料出現并被應用到建筑領域，高層的結構設計也是會達到更高的層面上，設計人員一定要加強自身的專業能力。