关键词：高层建筑；混凝土结构；设计方法
1.高层建筑混凝土结构设计的特点
高层建筑结构相较于多层建筑，最大的特点就是高度高，从结构上来看，可将其视为一端固结于地面的长柔悬臂梁。此时，结构不仅需承受竖向荷载，水平荷载的作用也不容忽视。在高层钢筋混凝土建筑中，竖向荷载对结构产生的作用与结构的高度线性相关。而水平荷载对结构产生的作用则与结构高度的二次方正相关，结构受水平剪力影响更大。因此，水平荷载将成为结构设计考虑的主要因素。
1.1结构应具有适宜刚度，随着高度的增加，高层建筑的侧向位移迅速增大。因此设计高层建筑时不仅要求结构有足够的强度，而且要求结构有适宜的刚度，使结构有合理的自振频率等动力特性，并使水平力作用下的层位移控制在一定范围之内。
1.2结构应具有良好的延性，相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。建筑结构的耐震主要取决于结构的承载力和变形能力两个因素。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免高层建筑在大震下倒塌，必须在满足必要强度的前提下，通过优良的概念设计和合理的构造措施，来提高整个结构、特别是薄弱层（部位）的变形能力，来保证结构具有足够的延性。因此，在结构设计中应综合考虑这些因素，合理设计，使结构具有足够的强度、适宜的刚度、良好的延性。
1.3侧向力（风或水平地震作用）成为影响结构内力、结构变形及建筑物土建造价的主要因素。高层建筑和低层建筑一样，承受自重、活载、雪载等垂直荷载和风、地震等水平力。在低层结构中，水平荷载产生的内力和位移很小，可以忽略不计；在多层结构中，水平荷载的效应（内力和位移）逐渐增大；在高层建筑中，水平荷载和地震力将成为主要的控制因素。
2.高层建筑的混凝土结构设计方法
2.1结构体系选择
结构体系的选择，应从建筑、结构、施工技术条件、建材、经济等各专业综合考虑。结构的规则性问题。规范在这方面有相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师在遵循规范规定上必须格外注意，避免后期施工图设计阶段工作的被动。结构的超高问题。在抗震规范与高规中，对结构总高度都有严格限制，除将原来的限制高度设定为A级高度建筑外，还增加了B级高度建筑，因此，必须对结构高度严格控制，一旦结构为B级高度建筑或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。
2.2侧向位移的限值
高层建筑结构的水平位移随着高度增长而迅速变大，为防止位移过大，规范对顶点位移和层间位移都作了限制。控制顶点位移u/h的主要目的是保证建筑内人体有舒适感和防止房屋在罕遇地震时倒塌。但控制房屋在罕遇地震时倒塌与否的条件是结构极限变形能力而不是u/h限值。另外，为使结构具有较好的防倒塌能力，应在结构计算中考虑相关效应。控制层间位移△u/h的主要目的是防止填充墙、装饰物等非结构构件的开裂和损坏。
2.3设置缝隙
高层结构设计中重要的构造措施是设置温度伸缩缝、沉降缝、防震缝。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆温度伸缩缝，其影响因素很多，规范用规定结构伸缩缝的最大间距来控制，还规定了最大间距宜适当减小和适当放宽的情况，应根据实际工程的具体情况执行相关条文。如北京朝阳商业中心等工程地上结构长度均超过100米，由于采取了可靠措施，也未设温度伸缩缝而效果良好。沉降缝由于同一建筑物中各部分基础显著的沉降差产生，在设计中，通常用“放”、“抗”、“调”等办法解决，即设沉降缝、采用刚度大的基础、调整各部分基础形式或施工顺序。
2.4高层建筑结构设计中的扭转问题
建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心即为建筑三心，在结构设计时要求建筑三心尽可能汇于一点，即三心合一。结构的扭转问题就是指在结构设计过程中未做到三心合一，在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。为避免建筑物因水平荷载作用发生扭转破坏，应在结构设计时选择合理的结构形式和平面布局，尽可能使建筑物做到三心合一。在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简单平面形式。在某些情况下，由于城市规划对街道景观的要求以及建筑场地的限制，高层建筑不可能全部采用简单平面形式，当需要采用不规则L形、T形、十字形等比较复杂的平面形式时，应将凸出部分厚度与宽度的比值控制在规范允许的范围之内，同时，在结构平面布置时，应尽可能使结构处于对称状态。
3.实例探析某高层建筑混凝土结构设计方法
3.1工程概况
某高层办公楼，地下两层为停车库及设备房，局部为人防地下室，地上建筑由A、B、商业裙楼组成。A、B塔楼为18层，两栋塔楼顶部两层相连，A、B塔楼与两层裙房间通过钢结构连廊相连，连廊与塔楼间设置伸缩缝。
3.2结构设计
3.2.1结构选型及布置
由于建筑平面较狭长复杂，因此连体结构两边的塔楼采用基本一致的体形、平面和刚度，可以一定程度上减小复杂的耦联振动。最初的建筑方案在两塔楼间的平面呈喇叭形，柱距北面小为16.8m，南面大为29.4m。连接体结构拟采用最下一层的钢骨混凝土梁作为转换结构来支承整个连接体，这样试算下来钢骨混凝土梁的最大断面达到900×3000，给施工带来很大的难度。经过安全性、经济性和可行性的综合分析比较，最后决定在两排柱轴各增加两个柱子，使连接体的柱距相同，均为16.8m。连接体结构与主体结构采用刚性连接，连体部分连接主梁为每层设500×1800 混凝土梁，保证连接部分的刚度，将主体结构连接为整体协调受力、变形。由于主梁较高，连接体每层层高为主塔楼两层的高度，以满足建筑空间的需要。
3.2.2地下室结构设计
两层地下室平面呈“厂”字形，局部为两层人防地下室，人防等级为6级。地下室东西向最长150m，南北向最长120m，中间不设伸缩缝，超过规范建议的结构伸缩缝最大间距，设计采用纵横向设置多道后浇带等措施减小温度变化和混凝土收缩对结构的影响。
3.2.3加强转换结构的抗震措施
考虑到该工程为复杂高层建筑结构，转换层为薄弱层，故在抗震构造方面有针对性地采取了如下措施：
①框支柱、框支梁、剪力墙底部加强部位的抗震等级提高一级采用；
②薄弱层（第三结构层）的地震剪力乘 1.15的增大系数；并适当对框支柱的剪力进行调整；
③框支梁所在层的楼板厚度加大为180，双层双向加强配筋构造。
结束语：综上所述，随着高层建筑物的不断涌现，在进行建筑混凝土结构设计时，要充分考虑建筑物的各个方面因素，对建筑物存在的地震力、自重和地基载荷影响采取有效的措施进行治理，更好的保证建筑物混凝土结构具有足够的强度、刚度和承载力，提高建筑物的整体质量。
参考文献
[1]杨镇玮.高层建筑混凝土结构设计探讨[J].商品与质量.2016.
[2]金振道.高层建筑混凝土结构设计剖析[J].城市建设理论研究.2012.
[3]陈凤莲.关于高层建筑混凝土结构设计的几点论述[J].城市建设理论研究.2012.
论文作者:尚枫
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/10
标签：结构论文; 高层建筑论文; 荷载论文; 结构设计论文; 位移论文; 建筑论文; 混凝土论文; 《建筑学研究前沿》2018年第3期论文;