摘要：在高层建筑工程不断发展的同时，混凝土结构作为高层建筑中最基本的建筑结构，提高高层建筑混凝土结构的稳定设计，对提高建筑工程的质量，及相关自然灾害的抵抗能力有着一定的作用。本文主要对高层建筑混凝土结构的稳定性设计进行简要的分析探讨。
关键词：高层建筑；混凝土结构；稳定设计
前言：本文主要对混凝土结构稳定设计的原则进行简要的分析，对高层建筑结构中混凝土的结构具体设计方法进行简要的分析探讨，并根据其自身的实践经验及相关的理论知识，对高层建筑混凝土结构的稳定性设计进行简要的分析探讨。
一、混凝土结构稳定设计的原则
1、混凝土结构整体布置必须考虑整个体系以及组成部分的稳定性要求。目前混凝土结构大多数是按照平面体系来设计的，如桁架和框架都是如此。保证这些平面结构不致出平面失稳，需要从混凝土结构整体布置来解决，亦即设计必要的支撑构件。这就是说，平面混凝土结构构件的出平面稳定计算必须和混凝土结构布置相一致。
2、混凝土结构计算简图和实用计算方法所依据的简图相一致，这对框架混凝土结构的稳定计算十分重要。目前设计单层和多层框架混凝土结构时，经常不做框架稳定分析而是代之以框架柱的稳定计算。在采用这种方法时，计算框架柱稳定时用到的柱计算长度系数，应通过框架整体稳定分析得出，才能使柱稳定计算等效于框架稳定计算。然而，实际框架多种多样，而设计中为了简化计算工作，需要设定一些典型条件。
二、高层建筑混凝土结构的临界荷重及确定
1、高层建筑混凝土结构的临界荷重
高层建筑混凝土结构可视为其有中等长细比的悬臂杆，其高宽比一般为3～9。此悬臂杆的整体失稳或整体楼层失稳形态有三种可能：剪切型、弯曲型及弯剪型。纯框架结构的失稳形态一般为剪切型；剪力墙结构的失稳形态为弯曲型或弯剪型：框架一剪力墙、框架一简体等带有剪力墙或筒体的结构，
2、高层建筑混凝土结构的临界荷重的确定
根据混凝土设计规范--的规定对于正常使用极限状态，结构构件应分别按荷载效应的标组合以及荷载效应的标准组合，并考虑长期作用的影响进行验算，以保证变形裂缝等计算值不超出规范规定的限制。由于研究性试验并不一定根据某一具体的荷载情况来设计试验结构构件因而不能像检验性试验一样，直接根据荷载的标准值来确定荷载标准组合设计值s，然后再按试验加载图式换算为结构构件的使用状态短期试验荷载值。
对于研究性试验往往是已知钢筋和混凝土材料的实测强度9结构构件的界面几何尺寸实测值及实际配筋率等，因此，应根据结构构件的这些实际参数反求正常使用极限状态标准组合内力计算值s。然后再根据结构构件控制界面上的这个内力计算值和试验加载图式来确定结构构件的使用状态试验荷载值。对于现有结构，由于材料的实测强度9截面几何尺寸9配筋等是已知的，因而也可参照研究性试验方法来确定结构构件的使用状态试验检验值。本试验基于试样本进行分析，主要利用结构抗力9荷载效应中变量的统计结果。
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三、高层建筑混凝土结构的稳定设计的要素
1、刚度比
刚度比是控制结构竖向不规则的重要指标，规范及软件分别提供了剪切刚度，剪弯刚度和地震力与相应的层间位移比三种刚度比的计算方式，其中剪切刚度主要用于底部大空间为一层的转换结构及对地下室嵌固条件的判定，剪弯刚度主要用于底部大空间为多层的转换结构设计，我们这里强调的是楼层平均剪力与平均层间位移比值的层刚度，通常绝大多数工程都可以用此值来判定结构的竖向规则性，它也是软件刚度比计算的缺省方式。主要为控制结构竖向规则性，以免竖向刚度突变，形成薄弱层，对于形成的薄弱层则应予以加强。
2、轴压比
规范对轴压比限值按照抗震等级进行了规定，限制框架柱的轴压比主要是为了保证柱的塑性变形能力和框架的抗倒塌能力，控制柱的延性，避免柱在地震作用下的脆性破坏，尽可能使框架柱最终为大偏心受压破坏：确保剪力墙肢底部塑性铰区的延性性能及耗能能力，避免在强烈地震作用下墙体的压溃和丧失竖向荷载的承载能力。结合对其它结构特性的控制及构造措施来间接实现对该值的限制。轴压比不满足时可增大剪力墙、框架柱的截面尺寸、设置芯柱，采用复合箍筋等办法。
3、剪重比
剪重比是某层对应于水平地震作用标准值的楼层剪力与该层及其上各层重力荷载代表值之和的比值。主要是控制各楼层的最小地震剪力，确保结构能够承担足够的地震作用。地震影响系数在长周期段下降较快，对于基本周期大于3．5s的结构，计算所得的水平地震作用下的结构效应可能偏小对于长周期结构，地震动态作用中的地面运动速度和位移对结构的破坏作用可能更大。由于目前规范采用的振型分解反应谱法不能对此做出；隹确估计，为确保结构安全，特提出对结构总水平地震剪力及各楼层水平地震剪力最小值的限制。
4、周期比
结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比。限制结构平面布置的不规则性，避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应；限制结构的抗扭刚度不能太弱，减小扭转对结构产生的不利影响。周期比不满足要求，说明结构的扭转刚度相对于侧移刚度较小，扭转效应过大，导致结构在地震中会受到严重破坏。周期比不满足时采用的调整方法：改变结构平面不规则布置，使结构的质量中心与刚度中心尽可能靠近；提高结构的扭转刚度。SATWE程序中的振型是以其周期的长短排序的，结构的第一、第二振型宜为平动，扭转周期宜出现在第三振型及更高阶振型。当第一振型为扭转时，周期比肯定不满足规范的要求。
四、高层建筑混凝土结构的稳定设计的建议
1、风荷戴或多遇地震作用下结构的稳定设计
高层建筑混凝土结构在风荷载或多遇地震作用下的稳定设计拟控制结构的刚重比，以限制P．A效应，同时在结构位移计算及构件承载力设计中需考虑P．A效应的不利影响。
2、稳定设计中刚重比控制值与位移限值的关系
“高层规定”中对不同结构体系提出了位移限值，以控制结构刚度不致过弱。但是，结构满足位移限值并不一定都能满足稳定设计对刚重比的控制值。特别是当结构的设计水平荷载较小时，结构刚度虽然较低，其计算位移仍能满足位移限值要求；然而，稳定设计中对刚度的控制与水平荷载的大小是无关的。
地震作用下．结构稳定设计主要是做好在多遇地震作用下的稳定设计，从而使结构在罕遇地震作用下的P．△效应得到控制，弥补结构耗能能力的下降，并可防止结构的失稳倒塌。对罕遇地震作用下结构薄弱层的弹塑性变形考虑P．△效应的计算，可采用非弹性P-A效应分析法。
结束语：
随着社会的发展，人们对于高层建筑质量的要求越来越高，加强高层建筑混凝土结构的稳定设计将成为一种必然趋势，因此，加强高层建筑混凝土结构的稳定设计是当务之急。
参考文献：
[1]刘俊岐；在役混凝土框架结构可靠性评估及维修加固决策研究[D]；湖南：湖南大学；2012．
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[3]俞燕京；王林建筑物结构可靠性鉴定的研究和应用硼；森林工程；2012，l8(5)：54—57．
论文作者:张金江
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期
论文发表时间:2015/10/13
标签：结构论文; 刚度论文; 混凝土结构论文; 稳定论文; 荷载论文; 高层建筑论文; 构件论文; 《基层建设》2015年17期论文;