摘要：现代建筑工程中混凝结构是常见的结构形式，由于混凝土结构的应用，使得建筑质量和性能都得到了极大的提升，为建筑的稳定性和安全性提供了可靠的保障。本文就高层建筑混凝土结构设计方法进行阐述。
关键词：高层建筑；混凝土结构；设计
引言：城市化进程不断加快，高层建筑成为现代建筑的重要标志，高层建筑不仅能够节约用地，而且能够提升城市现代化程度，是现代城市建筑的重要形式。高层建筑混凝土结构容易受到环境因素的影响，产生裂缝病害，因此，要提高设计方案的科学性，充分发挥混凝土结构优势，降低病害的发生机率，降低各方面因素的影响。
一、高层建筑混凝土结构设计原则
高层建筑为人们的生活和工作提供良好的环境，也给城市发展营造了现代化的发展空间。但高层建筑与普通建筑相比，在强度、稳定性、安全性等方面都有更高的要求和标准，所以，在混凝土结构设计时必须满足以下设计原则：
1.安全性原则
安全性是建筑结构设计的首要因素，要将其摆在首位，高层建筑混凝土结构设计过程中要以安全质量为前提，制定科学的设计方案，保障建筑物整体结构安全稳定，同时保障施工技术人员的生命健康安全，提高建筑的安全性能。
2.适用性原则
建筑结构设计方案要确保建筑物各项功能得到最大的发挥，满足人员对于建筑物的需求。所以，适用性原则是混凝土结构设计要满足的基本目标，混凝土结构设计必须满足建筑的功能需求，尽量延长建筑物的使用寿命，提高建筑物的各项性能。
3.可靠性原则
通常情况下，为了保障用户的人身安全，会对建筑主体结构的使用年限有明确的规定，例如，民用高层建筑，一级耐久年限在100年左右，但在过了耐久年限后建筑物不一定会直接拆除或废弃，应经过专业的结构检测后，如果建筑物的结构性能仍然达到技术标准，则可以继续使用。所以，建筑混凝土结构在设计时必须遵循可靠性的原则，优化设计方案，确保结构安全可靠。
二、高层建筑混凝土结构设计要求和内容
1、高层建筑混凝土结构设计要求
在高层建筑的生命周期中，其需要承受水平荷载和竖向荷载双向荷载。而低层建筑结构则主要以竖向荷载为主，水平方向上的地震荷载等荷载基本上不用考虑。但是在高层建筑结构设计中，水平荷载也是不可忽视的关键内容，其需要同竖向荷载共同承受建筑结构的各种荷载。简言之，高层建筑对混凝土结构具有更高的要求，这就要求在设计的过程中全面考虑结构布置及其承载情况。
2、高层建筑混凝土结构设计内容
与普通建筑相比，高层建筑物的安全性要求更高，在高层建筑混凝土结构必须采取科学的设计方案，减少设计误差，注重重点设计内容。
（1）选用最优的结构形式。目前，高层建筑的常用结构主要包括框架结构、框剪结构、剪力墙结构和筒体结构等，其中的框架结构就是单纯地以梁、柱、板所构成的建筑框架，然后后期以实心砖或者其他填充材料进行填充，其一般主要适用于高度低于60m；框剪结构就是在框剪结构中加入一部分剪力墙结构，以实现剪力墙和框架的共同承载，这在一定程度上增加了建筑结构的整体承载力，一般主要适用于那些商品房（上部为住宅，下部位商户的建筑设计中）或者高度低于120m的高层建筑设计中；剪力墙结构则是完成由剪力墙所构成的建筑结构类型，其具有比框剪结构更加复杂的结构体系，相应的承载力性能也更好。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而筒体结构则是现阶段高层建筑中设计标准最高的一种形式，其承载性能和抗震性能均优于其他几种高层结构形式，尤其适用于超高层（>150m）或者摩天大楼中。因此，要根据的实际情况来合理选择结构形式。
（2）要注意结构结构的整体布局和造型。结构设计人员要充分注重概念设计，充分运用自己的建筑设计专业知识，在满足高层建筑结构适用性和美观性的基础上尽可能地优化建筑结构的平面布置和竖向布置工作，确保整体建筑结构的规则性、均匀性和简单性。避免局部建筑部位因突变或者削弱而形成薄弱部位。过大的应力集中问题也会导致相应的变形问题，故而需确保建筑结构截面尺寸设计的合理性。
（3）优化构件截面。在满足高层建筑混凝土结构设计安全性的前提下，要尽量选用成本性价比较强的构件截面，但并不是越简单、价格越低的就越好，如果盲目选择过小的构件截面，虽然能够降低成本投入，但却增加了结构设计的风险，影响设计质量，所以，应对经济、技术、安全等方面综合考虑，选择最合适的构件截面。
（4）设置合理的沉降缝和转换层等。其中的沉降缝是高层建筑结构中常见的一类变形缝，其是为了避免相邻高层建筑物之间或者裙楼中各建筑高度存在过大差异而引发的地基承载变形问题。而控制转换层则主要出现在框剪结构中，具体就是上部框架结构和下层剪力墙结构的交接部位，具体就是通过采用加固措施来防范相应的承载力突变问题，以全面确保其结构质量。
三、高层建筑混凝土结构设计
1、地基基础处理
高层建筑由于其传给基础的荷载往往较大，使得很多的地基承载力不能满足其采用天然地基的承载要求，当基础底面压力设计值与地基承载力设计值相当或超过不超过时，可采用提高上部结构刚度，如框架结构可在建筑的正负米标高附近加设拉梁，适当加大梁柱截面，适当加大框架梁的通长配筋，加强抵抗不均匀沉降能力的措施。当超过及以上或预估结构沉降值超过规范限值时，可采取放大基础底面积、对地基进行加固处理或减少上部荷载等措施。近年来，越来越多的高层建筑采用地基处理的方法，针对高层建筑不同的结构类型、对地基的承载力要求及不同的地质情况，采用不同的地基处理方法。如近期在内蒙古呼和浩特市、包头市等地的百米高层剪力墙结构，多采用桩加筏板的基础形式，桩即水泥粉煤灰碎石桩，由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，用各种成桩机械制成的低强度桩。
2、剪力墙的布置
高层建筑中很多涉及剪力墙的布置问题，无论是框架一剪力墙结构中的剪力墙，还是纯剪力墙结构中的剪力墙，亦或框架一核心筒和筒中筒结构中的剪力墙，都存在如何布置的问题，这也是高层混凝土结构设计需要首先面对的一个问题。为保证高层建筑较好的空间工作性能，剪力墙均应双向布置，遵循均匀、对称、强边角的布置原则，尽可能使剪力墙的刚度分布均匀。在设计框架一剪力墙结构时，若剪力墙布置不均匀，使刚度偏置，就会导致结构单元扭转效应明显，有时，即使加大柱截面和框架梁截面，也难以保证结构的第一周期为平动周期。另一方面，对于剪力墙的轴压比超过一定限值时，需要设置底部加强区域，设置约束边缘构件，从而使截面的塑性变形能力大大提高。另外设计中一定要提高对短肢剪力墙的重视程度，尽量避免布置短肢剪力墙，如果因条件限制不能完全实现，就需要控制短肢剪力墙的出现位置及数量，采取加强措施。
3、框架短柱的设计
地震作用下，框架短柱刚度大，吸收较大的地震力，尤其要注意楼层局部出现短柱的部位，极易产生剪切破坏而形成结构抗震薄弱部位。如在框架结构中双跑楼梯与平台板连接的框架柱，三跑和四跑楼梯的楼梯四角的框架柱，都可能成为框架短柱，对此类框架短柱应采取下列措施：一是采用复合箍筋沿柱全高加密间距100mm，同时保证短柱的纵向钢筋对称布置，且每侧的纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%；二是通过提高构件受剪承载力和受压承载力的方法来改善短柱的抗震性能，从而防止构件在大剪压比的情况下发生剪切破坏。
参考文献：
[1] 熊航.当前高层建筑结构设计中的问题及其优化措施分析[J]. 四川水泥. 2017（10）
[2] 董朝旭，吴伸杰.高层建筑钢筋混凝土结构设计问题探讨[J]. 中华建设. 2013（07）
论文作者:王嘉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/15
标签：结构论文; 高层建筑论文; 荷载论文; 剪力墙论文; 结构设计论文; 截面论文; 混凝土论文; 《基层建设》2018年第1期论文;