关键词：高层建筑；混凝土结构；优化设计
引言
改革开放后，国内的经济进步是非常迅速的，人们对居住的要求不断提升，这些导致了建筑业的不断变化，建筑材料以及技术不断进步，让高层建筑可以借助更加先进的技术以及材料，实现项目的建设。高层建筑的层数更多，高度更高，很多以往的一些结构设计的方式不再适用，同时因为层数的增加，结构的风荷载以及受地震作用也是要考虑的关键问题。
1高层建筑混凝土结构设计要求
1.1安全性
在安全性这方面主要是要保证建筑在使用过程中的安全，相应的技术和施工人员要对建筑物的承载力、刚度等各个方面进行详细的考虑，最重要的是要保证建筑物能够应对突发状况，在出现突发事件时能够保持稳定，不会出现坍塌等较为重大的安全事故。
1.2可靠性
可靠性指的是建筑物在一定的时间所能保证的承载力、强度等性能，确保建筑物在其使用年限内不出现性能大幅度下降的问题。每个建筑都会有其规定的使用年限，当其使用到达其规定的时间后应该停止使用，原因是此时的建筑可靠性已经严重下降，不适宜居住。
2高层建筑混凝土结构优化设计策略
2.1平面布置
在布置高层建筑结构平面图的时候要降低扭转产生的影响，同时要综合在地震等自然灾害的影响之下出现的偶然偏心因素，通过结构软件模拟建筑的方式进行楼层竖向构建层间位移、水平位移的评估分析，在评估过程中要分析建筑结构的层次。在高层建筑为A级的时候，位移量要控制在楼层平均数值的1.2倍范围之内，其最大不得超过1.5倍，在高层建筑属于B级高度以及混合性结构的时候，位移量最大则要避免高于楼层平均值的1.2倍。进行高层建筑结构平面设计过程中，要综合建筑结构的抗震性，保障高层建筑结构布置、平面形状等符合规范要求，根据实际状况进行结构调整。避免出现不规则结构。在一般状况之下高层建筑无须设置防震缝，如果建筑平面的形状结构较为复杂，或者无法调整建筑结构布置以及平面形状，就要根据实际状况合理地进行防震缝的设计分析，通过防震缝隙进行单元结构的划分处理。
2.2地基基础设计
为了保证地基的稳定性，规范规定地基的承载力值应该和上部建筑的压力值相差控制在5%的范围里。因此，应该采取措施控制差值的大小，常见的方法是在地基和主体结构之间增添沉降缝或者增大基础的底面积，以此优化地基的承载能力，也可以采取优化上部结构的方法确保建筑稳定性，比如，增加部分剪力墙以此提高上部结构的刚度、加大梁柱的面积、改善梁柱的使用材料，使得基础底面更加均匀的受力，保证基础的沉降均匀。
2.3嵌固端位置设计
高层建筑一般状况之下会添加人防结构以及地下室结构，在人防顶板以及地下室顶板上设置嵌固端。嵌固端的位置对于高层建筑结构会产生不同程度的影响，在设计过程中如果忽略此问题则会导致高层建筑结构出现细节问题。例如，在嵌固端的上下层刚度设计过程中，要分析限制范围、嵌固端楼板设计以及结构缝位置是否协调，要分析上下层的抗震等级是否一致等问题，加强细节分析与设计，合理的大量结构模型分析，对建筑结构安全进行系统分析，合理设计。
2.4稳定性设计
2.4.1风荷载与多遇地震条件下的稳定设计
2.4.1.1刚重比控制
现行规程指出，无论是结构稳定验算，还是对内力与位移进行计算时，均采用弹性刚度。基于此，刚重比同样考虑的是弹性刚度，以便使计算达到统一。结构刚度和它所处状态有关，在确定控制条件的过程中，需考虑适当的刚度折减。
（1）情况一弯剪型控制条件为：
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若能满足以上条件，则结构受P-△作用后内力增量在5%左右；若考虑折减，则内力增量在7%-10%左右。由于P-△对结构没有太大影响，所以可不予考虑。
（2）情况二
弯剪型控制条件为：
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若能满足以上条件，则结构受P-△作用后内力增量在5%-10%左右；若考虑折减，则内力增量在10%-20%左右。由于P-△对结构有一定影响，所以需要考虑P-△，即对由此产生的位移与内力进行计算；经计算确定的位移应符合其限值，且对构件进行承载力设计时，应采用经计算确定后的内力。在计算过程中，对位移进行计算时需采用弹性刚度，而对内力进行计算时，需采用结构进入屈服状态时对应的刚度，另外对于弹性刚度，还应考虑一定折减系数，一般为0.5。
（3）情况三
对于弯剪型，其刚重比不能小于1.4；对于剪切型，其刚重比不能小于10。若刚重比小于以上数值，则会增加P-△效应，导致刚度柔弱，必须立即调整和加强。
2.4.1.2刚重比和位移限值之间的关系
现行规程针对不同类型的结构体系给出相应的位移限值，用于控制结构刚度，防止其过弱。然而，结构即便满足这一限值，也不代表可以满足稳定设计中刚重比控制值要求。尤其是在水平荷载相对较小的情况中，刚度减小时，经计算确定的位移依然可以达到限值要求；但在稳定设计过程中，刚度控制和水平荷载之间没有任何关系。如果水平荷载相对较小，经计算确定的剪重比在0.015以内，则刚重比即便相对较弱，也可达到位移限值要求，然而无法满足控制值要求。如果结构有很大水平方向荷载，经计算确定的剪重比超过0.035，则结构能达到位移限值的要求，同时满足控制值要求。
可见，对刚重比进行控制是稳定设计重要内容，特别是当结构水平方向荷载相对较小时，若只按照规范的位移限制进行控制，则会使实际刚度较低，难以达到稳定设计要求。
2.4.2罕遇地震条件下的稳定设计
结构受罕遇地震作用后，因有P-△效应存在，所以结构达到屈服状态后，无论是刚度还是承载力均会降低，影响结构耗能，其下降程度和承载力设计与受多遇地震持续作用后P-△影响程度有关。若结构刚重比能达到以上式（1）或式（2）标准，则受罕遇地震作用后，承载力与刚度实际下降将变少，在设计过程中对P-△可不予考虑。若结构刚重比可达到以上式（3）或式（4）的标准，则受罕遇地震作用后，承载力与刚度实际下降变多，在设计过程中必须保证结构具有足够屈服承载力，也就是根据受多遇地震作用后对P-△效应进行分析确定的内力设计确定不同截面的承载力，应注意，若能增加梁承载力，则能直接增加整个结构屈服承载力，使受到罕遇地震作用后发生的刚度与承载力降低得到有效弥补。如果能通过设计增加结构受多遇地震持续作用后的屈服承载力，则能对因受P-△作用后产生的耗能能力降低予以有效弥补。结构在受到罕遇地震作用后，由于有P-△效应的存在，所以结构可能产生失稳。为避免失稳，必须对多遇地震条件下的P-△效应进行有效控制。基于此，确定刚重比最小值是一种有效方法。
结语
总之，在高层建筑混凝土结构设计过程中，想要切实提升设计水平，就需要对整体项目涉及的要点进行研究，从而采取有效的方式将混凝土结构设计水平提高。
参考文献
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论文作者:古丽努尔·巴合提牙尔
论文发表刊物:《建筑实践》2019年 24期
论文发表时间:2020/4/26
标签：结构论文; 刚度论文; 承载力论文; 位移论文; 高层建筑论文; 荷载论文; 建筑结构论文; 《建筑实践》2019年 24期论文;