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摘要：随着经济的快速发展，无论是商业建筑还是民用建筑，由于结构形态的多样化，作为设计过程中的关键环节，结构设计需要处理的难题越来越多。一个科学合理的结构设计可以减少建筑建设过程中的资金投入，更重要的是可以提高建筑结构的安全系数。本文结合实践经验，对高层钢筋混凝土结构的特点和影响因素及优化设计进行分析。
关键词：高层建筑；结构设计；优化设计
前言
城市化进程的加快，特别是一线城市土地空间已非常紧缺，高层建筑作为城市化进程中的重要组成部分，需要满足更高的标准及要求。高层房屋建筑结构设计方面存在诸多易忽略的问题，造成设计成果的经济性和合理性难以把握。重视这些问题，并探寻恰当的解决方法，可以有效的促进我国高层房屋建设工作的稳定发展。
一、高层建筑混凝土结构及设计影响因素
（一）高层建筑混凝土结构
高层建筑的结构类型按照承重体系分类包括框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构以及筒体结构等；按照材料分类包括钢结构、钢筋混凝土结构以及组合结构。剪力墙结构刚度很大，空间整体性好，房间内不外露梁、柱棱角，便于室内布置，方便使用，是高层住宅采用最为广泛的一种结构形式。框架-剪力墙结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求。筒体结构主要包括筒中筒体系、框筒体系和束筒体系，这种结构具有抗侧能力强，承载力比较高，功能比较齐全，适合多功能的高层建筑。钢结构是主要由钢制材料组成的结构，因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于超高层等领域，但是防火性能差。钢筋混凝土结构具有整体性高、耐高温、位移小的特点，维护成本低、刚度大等特点。高层建筑中应用的组合结构主要为型钢混凝土结构。型钢、钢筋、混凝土三为一体地工作使型钢混凝土结构具备了比传统的钢筋混凝土结构承载力大、刚度大、抗震性能好的优点。与钢结构相比，具有防火性能好，结构局部和整体稳定性好，节省钢材的优点。同时也是很大部分高层建筑结构类型的首选结构体系。根据建筑功能及建筑环境合理的选择结构类型可以更好的实现结构的安全性、经济性和和合理性要求。
（二）高层建筑混凝土结构设计的影响因素
高层建筑的结构设计当中，安全性是必须考虑的一个重要因素，只有保证高层建筑的安全，才能为高层建筑的使用创造条件。优化高层建筑混凝土结构，提高高层建筑的安全性，是结构设计当中必须考虑的一个问题。在设计的过程中需要考虑的因素有很多，主要有以下几个：第一，水平力，水平力力是指高层建筑建成以后，因为风力、地震力和垂直载荷等原因产生的外力。任何一栋建筑都有侧向力，一般来说随着建筑物高度的增加，水平力随之真大。在所有的影响水平力的因素当中，必须重点考虑风荷载和地震力的影响。对于高层建筑，风荷载的影响尤其显著。第二，刚度，设计中建筑的刚度是通过刚度比以及侧向位移来体现的，合理的刚度比使得结构上下布置均匀，防止刚度突变引起一系列的安全隐患。侧向位移则直接影响到结构的安全性及舒适度。侧移过大不满足规范要求，结构存在安全隐患；侧移偏小，结构刚度过大，结构不经济，浪费资源。总之合理的刚度，适当的位移对结构性能有重大影响。第三，良好的延性，在高层建筑过程中要重点考虑地震活动等对于建筑的影响，地震等作用下高层建筑会产生侧向力作用，很容易导致高层建筑变形，因为高层建筑更具柔性，这就需要在高层建筑混凝土结构设计当中，提高高层建筑整体和局部的变形能力，其中优良的概念设计和合理的构造措施，是提高高层建筑延性的主要措施，这样能够显著的提高高层建筑的抗震性能。
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二、高层建筑混凝土结构优化设计建议
针对高层建筑混凝土结构设计的影响因素，从施工建设的角度来讲，建议在高层建筑混凝土结构设计当中注意以下几点：
（一）科学的使用高强砼和高强钢筋
在高层建筑工程的施工过程中，钢筋量直接影响到项目总造价，通过合理的降低用钢量可以起到降低造价、节约成本的作用，这就要求在混凝土结构设计当中合理的使用高强钢筋。高强度混凝土和高强钢筋可以有效减小构件截面尺寸及中重量。较小的截面尺寸可以更好的满足建筑空间使用要求。在地震当中，地震的破坏力与高层建筑的自重成正比，一般自重越大，破坏力也就越大，减轻自重可以有效的降低地震的破坏力，增强高层建筑的安全性。在高层建筑混凝土结构设计当中，必须科学、合理的使用高强砼和高强钢筋，在保证建筑质量的基础上，减少墙、柱、梁、板等构件的截面面积，有效的降低高层建筑的自重，在降低造价的基础上，增强高增建筑的安全性。
（二）平面结构形状要做好简单和规则
在高层建筑的混凝土结构设计当中，在一个独立结构单元当中，平面的性状、各部分的刚度和承载力是设计过程中必须考虑的三个因素。在设计的过程中，要保证平面结构性状的简单和规则，要合理的控制平面的长度和，也要控制好平面的凸出部分，竖向体型要规则均匀，最大程度的避免外挑和内收。同时，在设计的过程中，平面上的刚度和承载力要均匀分布，禁止出现竖向的严重不规则的设计方案，在设计上保持上小下大、逐渐的均匀变化。当然，在保持合理性的基础上，美观性和实用性也是必须考虑的一个问题，这就要求设计人员在设计的过程中，要重视结构概念设计，并将概念设计贯穿于整个混凝土结构设计的始终。在设计的过程中，要从使用者的角度来设计建筑的实用性，保证建筑内的每一寸空间都能被高效的利用起来，在美观性主要是外部设计的间接性和规则性，只有这样才能保证建筑平面上的刚度和承载路的均匀分布，保证高层建筑的内部稳定性。
（三）做好剪力墙的平面布置设计
剪力墙的设计直接关系到高层建筑的内部结构里的稳定性，在混凝土结构设计的剪力墙的平面布置设计当中，建议设计人员在设计的过程中注意以下几点。第一，在剪力墙的布置当中，严格按照沿周边均匀、相对集中布置的基本原则进行，注意在设计上不能损害建筑原有的使用功能。要重点主义平面当中的楼梯间和电梯间的布置，在平面相撞变化和恒载较大的部位设计当中，要做好间距控制，间距不能过大。第二，剪力墙墙肢截面在设计上要遵守简单和规则的基本要求，在结构上应该具有一定的侧向刚度，但是侧向刚度不能过大，保持剪力墙结构的稳定性。第三，当短肢剪力墙较多的时候，并不会增强联合剪力的作用，在这设计的过程中应该最大程度的避免全部为短肢剪力墙的情况出现。
三、结束语
总之，在高层建筑混凝土结构过程中，设计人员要充分的考虑到影响混凝土结构设计的各种因素，同时考虑高层建筑风和地震力等侧向力的影响，高层建筑自重和地基载荷的影响，在保证建筑设计质量的基础上，保证结构设计有足够的强度和适合的刚度，使竖向设计具有良好的延性。在整个设计的过程中，了解总体系和主要体系间所存在的最佳受力标准，达到结构设计的最优化，提高高层建筑的设计质量。
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论文作者:从蕊
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/9
标签：高层建筑论文; 刚度论文; 结构设计论文; 结构论文; 过程中论文; 建筑论文; 混凝土论文; 《基层建设》2016年11期论文;