关键词：高层建筑；混凝土结构；优化设计；材料性能
在认真研究影响高层建筑混凝土结构的各类因素，设计方案进行优化完善，确保建筑结构的强度、刚度均达到规范要求，强化建筑结构整体性能，有效延长高层建筑的使用寿命[1]。随着城市化进程不断加快，高层建筑得到了迅速发展，相较于普通建筑，高层建筑结构更复杂，设计难度更高。由于高层建筑侧向位移速度较快，因此，在设计时既要确保建筑结构强度，又要确保刚度，不断完善高层建筑混凝土结构。
1优化高层建筑结构选型
1.1 设置规则的建筑结构
新建筑规范与旧建筑规范相比较，针对高层建筑结构的规则性问题做出较大调整，新建筑规范的限制条件有所增加，包括建筑嵌固端上下层刚度、平面规则性等。不仅如此，“建筑不应采用严重不规则的设计方案”在新规范中是1项强制性规定[2]。在这种情况下，建筑师应当严格按照规范要求进行高层建筑设计，以免后续施工出现问题。
1.2 合理控制建筑超高
《高层民用建筑设计防火规范》与《建筑抗震设计规范》都严格限制了建筑结构的总高度，特别是就过去的建筑超高问题作出新的规定。在高层建筑设计中，除了原有的A级限制高度，新规范增加了一项B级高度。如果建筑高度达到B级或以上，在设计方案及处理手段上都会有所改变，这就需要设计师给予特别关注[3]。
1.3 嵌固端位置设计
现阶段，高层建筑通常附带人防结构和地下室结构，一般在人防顶板或者地下室顶板上设嵌固端。嵌固端位置对高层建筑结构存在较大影响，而这种影响往往被建筑师所忽略，导致高层建筑结构设计在细节方面出现问题。例如，嵌固端上下层的刚度比限制范围、嵌固端楼板设计要点、嵌固端与结构缝在位置上是否相协调、嵌固端上下层的抗震等级是否一致等，如果没有做好这些细节工作，很容易带来大量设计变更，或者对建筑结构安全造成威胁。
1.4 短肢剪力墙在建筑结构中的应用
新建筑规范将短肢剪力墙定义为墙肢截面高厚比在5~8范围内的墙体，并且严格限制了高层建筑设计中短肢剪力墙的使用。在这种情况下，建筑师需尽可能减少或避免短肢剪力墙在高层建筑结构设计中的应用，以免因设计不规范带来后续麻烦。
2 高层建筑结构平面布置
首先，在布置高层建筑结构平面时，应当尽量降低扭转的影响。对地震情况下的偶然偏心因素加以考虑，尤其是要对楼层竖向构件的层间位移、水平位移进行评估。在评估时应当注意：当高层建筑为A级高度时，其位移量应当控制在楼层平均值的1.2倍以内，最大不超过1.5倍；当高层建筑为B级高度或属于混合结构时，其位移量最大不超过楼层平均值的1.2倍。
其次，在布置高层建筑结构平面时，应考虑建筑抗震性。高层建筑最好对结构布置、平面形状进行调整，防止出现不规则结构。通常来说，高层建筑无需设置防震缝，但是如果建筑平面形状复杂，或者很难调整建筑结构布置、平面形状，此时需要进行防震缝的设置，并利用防震缝划分结构单元。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.1 高层建筑结构竖向布置
在高层建筑混凝土结构设计中，竖向结构对建筑整体质量有直接影响。在高层建筑竖向设计中，应尽可能保证建筑体型均匀、规则，在没有特殊要求的情况下，尽量不出现较大的内收、外挑设计。考虑到建筑重心与结构稳定，宜按照上小下大的原则进行建筑竖向结构布置，建筑侧向变化要均匀、缓慢。如果建筑竖向结构为严重不规则结构，既不是上小下大，也不是整体竖直，在进行结构设计时需要特别考虑，以免影响建筑整体结构的稳定性；如果建筑竖向结构属于内收结构，为满足高层建筑抗震性能，应当确保楼层侧向刚度不低于邻近上部楼层侧向刚度的70%，或不低于邻近3层侧向刚度平均值的80%；如果高层建筑结构处于整个楼层上部时，并且楼层缩进位置到室外的地面高度和建筑整体高度的比值超过0.2，此时应当确保楼层上部缩进后的长度在楼层下部长度的75%以上。
在计算高层建筑整体结构时，首先要对以下参数进行控制：（1）剪重比。对每个楼层的最小地震剪力进行控制，以有效保障建筑结构安全。剪重比过小意味着建筑底部剪力过小，这时需要对结构稳定性与结构位移加以关注，确保其符合规范要求；（2）刚度比。对竖向结构的规则性加以控制，防止出现刚度突变现象；（3）位移比。对平面结构的规则性加以控制，防止出现扭转现象。位移比是对刚心和质心偏离程度的反映，在建筑设计中要做好布置规则、对称的平面，尽可能确保刚心与质心重合；（4）周期比。对结构扭转效应加以控制。对于第一自振周期而言，以结构扭转为主的自振周期和以平动为主的自振周期二者比值，A级高度的高层建筑需控制在0.9以内，B级建筑需控制在0.85以内。结构扭转效应是对建筑抗扭刚度及抗侧刚度二者关系的反映；（5）层间受剪承载力比。对建筑竖向结构的不规则性进行控制。
2.2 计算多塔结构与分缝结构
随着建筑行业的发展，多塔楼、大底盘的高层建筑数量越来越多。在对此类建筑进行计算和分析时，既可以将建筑结构视作一个整体，在此基础上根据多塔类型建筑展开设计计算工作，也可以人为划分建筑结构，然后进行分别计算。值得注意的是，如果采取后一种计算方法，建筑基础与下部裙房可能会出现很大的计算误差，并且无法考虑每个塔结构建筑之间的相互影响。因此，针对多塔结构建筑，可先计算整体，然后对各塔结构的周期比进行分别计算。
2.3 计算和设计非结构构件
出于建筑功能要求或外观要求，高层建筑经常存在主体承重骨架体系以外的非结构构件。设计师需要特别关注这部分构件的设计，特别是针对屋顶的装饰类构件。高层建筑受到很大的风荷载与地震作用，需要严格按照高层建筑非结构构件的计算规则开展设计工作。
3 结论
综上所述，社会经济的发展带动了建筑行业的发展。当前，受城市用地规模限制，高层建筑在数量与规模上均有显著提升。结构设计是建筑工程设计的重要组成和关键部分，建筑结构设计水平不仅关系到建筑质量安全，而且影响建筑的使用寿命，而混凝土结构又是高层建筑最常见的结构之一。因此，设计人员必须高度重视高层建筑混凝土的结构设计，把握设计要点。在确保建筑结构质量安全的基础上，利用先进的技术手段、构造措施等优化设计方案，不断提高高层建筑混凝土结构的设计水平。同时，还要注重新工艺、新材料的应用，根据实际情况选择最佳方案，为后期施工提供科学指导，推动建筑行业健康、稳定地发展。
参考文献
[1]龚立琼,吕潜.浅谈高层建筑混凝土结构优化设计[J].建材与装饰,2017(38):88-89.
[2]赵鑫.高层建筑混凝土结构优化设计分析研究[J].工程建设与设计,2020(05):18-19+43.
[3]达欣子.高层建筑混凝土结构的稳定设计分析[J].科技创新与应用,2019(29):85-87.
论文作者:黄春梅
论文发表刊物:《建筑实践》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/27
标签：高层建筑论文; 建筑论文; 结构论文; 建筑结构论文; 刚度论文; 位移论文; 楼层论文; 《建筑实践》2020年第1期论文;