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摘要：目前高层建筑主要都采用钢筋混凝土结构，这种结构有着较高的强度以及荷载能力，可以保证高层建筑的结构稳定。高层建筑混凝土结构设计是当今建筑业的一项重要工作，在设计过程中，需要提高设计人员的专业素质，才能建造出高质量高标准的建筑，从而促进我国城市化进程的发展。本文结合高层建筑混凝土结构设计的要求及原则，分析了高层建筑混凝土结构设计的难点及措施。
关键词：高层建筑；混凝土；结构
引言：随着城市化的发展和土地资源的日渐减少，高层建筑成为城市发展的象征，其在城市中所占的地位也越来越重要。然而，由于高层建筑的建筑高度较高，即便是最常见的混凝土结构，其结构也很复杂。从设计到施工，不论是哪个环节出错，都有可能使建筑存在安全隐患，甚至导致建筑结构的崩塌。所以，高层建筑混凝土结构设计人员要严格按照规范执行，谨记自己的职责，心系住户的安全，保证设计质量。
一、高层建筑混凝土结构的特点
1.混凝土结构的规则性
在进行高层建筑物混凝土设计时，采用结构体系必须满足以下几方面要求：
①具有必要的变形能力和承载能力。
②尽量避免由于部分构件、结构的破坏而造成建筑物整体结构部分或完全丧失重力荷载、风荷载、雪荷载的承受能力以及地震作用的能力。
③对建筑物中可能存在的薄弱部位采取有效的措施进行强化。
④在建筑物中需要设置多道抗震防线。
⑤结构的水平和竖向布置需要具有一定的承载力和刚度分布，尽量避免由于结构局部的扭转和突变效应导致混凝土出现局部薄弱部位。
2.平面布置
在进行高层建筑物混凝土结构设计时，其平面布置的抗侧力结构要规则，且建筑物的竖向和立向剖面要规则，混凝土结构的侧向刚度均匀变化，建筑物竖向抗侧力构件的材料强度和截面尺寸自上而下逐渐变小，尽量避免抗侧力结构的承载力和侧向刚度发生突变。
①建筑物的混凝土结构需要有利于抵抗竖向和水平载荷，传力直接，受力明确，力的分布均匀而且对称，尽量减少扭矩的影响。
②在地震的作用下，建筑物钢筋混凝土平面需要简单规则，然而，在风力的作用下，其规则可以适当的放宽。
③对于建筑物中的独立结构单元，应该更好的保持规则、简单，且其承载力和刚度分布比较均匀。
④禁止采用一些严重不规则的平面布置。
二、高层建筑混凝土结构设计的原则
高层建筑与低层建筑有所不同，它的结构设计比低层结构设计更加复杂，建筑特征也更加明显。高层建筑混凝土结构在设计时需要遵循以下几点原则：安全性、适用性、耐久性和可靠性。
①安全性。安全性包括两个方面，一是建筑设计施工时的安全；二是建筑物使用期间的安全。在设计阶段着重考虑的是建筑物使用期间的安全。实际设计时，设计人员应当对建筑结构作用承受力、整体稳定性等因素进行考虑，要保证偶然性、突发性事件发生后，建筑结构还能保持必需的稳定，不会在事件中及事件后发生倒塌。
②适用性。适用性是指在建筑物的功能必须要满足居住者的适用要求，结构本身要具备良好的工作性能，在使用过程中不要发生变形、裂缝等问题；不可避免的是，随着使用时间的增加，建筑结构难免会出现一些裂缝、变形问题，但只要保证建筑裂缝、变形程度不会超出固定值，建筑整体结构就不会受到大影响。
③耐久性。耐久性是指建筑物本身要耐用，使用时间能尽量延长。
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④可靠性。建筑结构可靠度是指建筑在规定的使用时间内能充分发挥出预定功能的一种能力。这些预定功能包括结构承载力、结构刚度、强度，整体稳定性、耐久耐用性等等。值得提及的是，一般情况下，当建筑结构达到了它的预定使用年限之后，建筑就应该报废，不再使用。这是因为达到预定时间之后，建筑各方面性能都会下降，若继续使用，很容易引起安全事故。
三、高层建筑混凝土结构设计的难点及措施分析
1.高度问题
按我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）规定，综合考虑经济与适用的原则，给出了各种常见结构体系的最大适用高度。可实际上，已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制。
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.抗震性能问题
由于国家财力物力有限，我国建筑结构我国现行抗震设防标准比较低，另外具体抗震计算方法和构造规定的安全度也不如国外；在配筋率、轴压比、梁柱承载力匹配等一系列保证抗震延性的要求上，与外国相比，也有异同，其中的8度区，我国就明显不如外国严格。随着社会财富的增长，结构失效带来的损失愈来愈大，加之结构造价在整个投资中的比例下降，
建筑结构的抗震性设计。设计工程图纸的过程中，建筑结构抗震等级也是不可忽略的重点，根据其抗震设防分类，建筑的抗震等级可按照不同房屋高度、烈度与结构类型进行划分。地震震力振型组合数据。计算这一数据时应忽略高层的建筑的耦联扭转；当建筑振型数超过3，计算时应取其整数倍，且该数据应小于建筑物的层数；当建筑的层数<2，我们可认为振型数与房屋层数相同。针对不规则房屋的结构，要考虑扭耦联转，高层的房屋建筑的振型数均应大于9；建筑结构的层数多或其结构刚度变化明显的话，其振型数要适时增加，如建筑结构中含多塔结构、转换层等的情况下，振型数要尽可能取12以上的数，不过其大小依旧要低于建筑总层数的3倍，含有弹性定义楼板除外，其他的一般性建筑的总刚性越大，其振型数也会越大。
3.材料的选用和结构体系问题
在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理是工程技术人员非常重视的问题。混合结构的钢筋混凝土内筒往往要承受80%以上的地震作用剪力，有的高达90%以上。由于结构以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，而且效果不大。
根据高层建筑结构的材料将高层建筑的结构体系分为钢筋混凝土结构体系，钢结构体系，钢-混凝土混合结构体系以及钢-混凝土组合结构系。根据结构形式可以将高层建筑结构分为框架结构体系，剪力墙结构体系，框架-剪力墙结构体系。利用柱，梁等结构体系作为高层建筑竖向承重的结构，并且承受水平荷载，这种结构侧向位移大，框架结构内力大，适于50m高度以下的建筑；通过高层建筑的墙体当做抵抗侧力和竖向承重的结构体系，就是剪力墙结构体系。这种剪力墙结构的刚度大，整体性能好，不易受水平力作用发生变形，适应于高层建筑，但是由于剪力墙的间距小，使得平面的布置不灵活，因此，在公共建筑中不宜使用；利用框架和剪力墙组合的而构成的结构形式就是架-剪力墙结构体系，这种结构形式不但具有实用性强，布局灵活的优点，同时承水平负载的能力更高，在高层建筑中被广泛使用。
四、结语
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]胡海涛，高层建筑混凝土结构设计浅析[J].山西建筑，2011，（03）.
[2]冯阿巧.关于高层建筑混凝土结构设计的探讨[J].建筑规划与设计，2013（6）.
[3]董良凤.浅谈高层建筑混凝土机构的优化设计[J].福建建筑，2010（11）.
论文作者:潘剑坤
论文发表刊物:《基层建设》2016年26期9月中
论文发表时间:2016/12/8
标签：结构论文; 高层建筑论文; 建筑物论文; 建筑论文; 建筑结构论文; 混凝土论文; 刚度论文; 《基层建设》2016年26期9月中论文;