胡林
摘要：随着我国经济快速发展，高层建筑工程越来越多，混凝土结构作为高层建筑中最基本的建筑结构，得到越来越广的应用。本文主要对高层建筑混凝土结构设计探析。
关键词：高层建筑；混凝土；主体结构设计
1 高层建筑混凝土结构设计要点
1.1水平侧向力
水平侧向力在高层建筑中的作用是非常重要的，是影响高层建筑变形设计的关键因素。高层建筑由于自身的结构特点，在日常使用中，会受到风荷载和地震荷载作用下的水平地震力，因此在对其进行结构设计的过程中，需要充分考虑侧向力对于建筑物产生的影响，以保证建筑结构的稳定性和可靠性。
1.2结构刚度
对于高层建筑而言，需要切实做好结构的刚度布置。虽然一般情况下，刚度越大，建筑自身的承载能力和抗震性能也相对越强。但是相对来说，过大的刚度不仅会导致造价的提升，而且吸引的地震力也越大。因此高层建筑的设计中不仅需要具备适宜的刚度，还需要有一定的柔性，以提高建筑主体的抗震性能，避免因刚度和脆性过大导致建筑在外力作用下出现倒塌。这就要求在对高层建筑混凝土的结构进行设计时，需要对刚度进行合理布置确保建筑结构具备一定的延性，可以同时满足建筑的承载能力和抗震能力。
1.3结构选型
（1）结构规则性
首先结构的竖向和水平布置需要具备合理的承载力和刚度分布，避免质量隐患的存在；其次要确保建筑主体以及抗侧力结构在平面布置方面的规则性，侧向刚度要均匀变化，而竖向的抗侧力构件的截面尺寸和材料强度应该从下到上逐渐减小，避免抗侧力结构中侧向刚度和承载力的突然变化；然后，一个规则的平面结构，需要能够有效抵抗水平和竖向荷载，受力明确且传力直接、均匀，减少扭转的影响，同时还必须简单、对称减少水平地震力的影响。
（2）嵌固端的设置
高层建筑一般都有两层或是两层以上的地下室或是人防地下室，那么选择其结构的嵌固端是结构计算模式中的重要假定，嵌固端设计要均衡的分配某构件的内力，同时还要考虑到其经济性。
2 高层建筑混凝土结构设计中的结构计算
2.1地震作用及结构振动特性
《抗震规范》规定了规则结构不进行扭转藕连计算时，平行于地震作用方向的两个边榀各构件，其地震作用效应应乘以增大系数。《高规》规定，对于质量和刚度不对称、不均匀的结构或是建筑高度超过一百米的结构要考虑扭转藕连振动影响的振型分解反应谱法。任何空间结构分许都可以考虑到扭转藕连计算，SATWE软件不论结构是否规则总进行扭转藕连计算，因此不必考虑结构边榀地震作用效应增大，只需根据结构设计方案选择“规则”或“不规则”即可。
2.2结构基本自振周期
程序中给出的结构基本自振周期都是近似的计算，计算出结构基本自振周期后要重新代回计算，需要注意的是，结构扭转为主的第一自振周期T t与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑和B级高度高层建筑的比是不一样的，前者不应大于0.9，后者不应大于0.85。为了减小震害，高层建筑结构设计需要扭转为主的震型不应靠前。
2.3有效质量系数与计算振型
通常单塔楼多层结构计算振型数应≥9；复杂结构应≥15；N个塔楼时为N×9。若震型数取太多会使结构出现异常。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆计算之后要检查X和Y两个方向的有效质量系数是否大于0.9；大于0.9说明地震剪力误差小，可以满足计算震型的要求。
2.4楼层最小剪重比（地震剪力系数值）
楼层的剪重比要达到质量系数的90%，若达到质量系数不能满足建筑需要，结构刚度和质量之间的分布可能不合理，要对结构方案进行分析进行调整。结构的底部总震力不能满足要求，要对每个结构的楼层的剪力进行调整。
2.5结构的位移
（1）层间位移角：最大层间位移与层高之间比△U/h是作为刚度控制指标的重要比，抗震设计可以不考虑偏心的影响。
（2）位移比：如果考虑到偏心影响水平地震力的作用，那么要取楼层最大弹性水平位移与该楼层两端弹性水平位移的平均值。作为控制结构扭转系数的位移比，若不能满足建筑结构的要求，要人工改变结构，减小结构刚性与形心的偏心距，直到符合要求。
3 主体结构设计
下面以某住宅小区的居民楼为例，对其主体结构的设计进行分析和探讨。
3.1工程概况
某高层住宅楼，建筑主体为20层，地下1层。为了保证建筑的稳定性，采用深基坑支护技术，框架剪力墙结构，以钢筋混凝土机构为主体支撑结构。
3.2建筑主体混凝土结构设计
在该高层建筑中，由于采用了框架剪力墙的结构，混凝土结构的设计主要包括剪力墙的布置、框架短柱的设计以及框架梁的设计等，这里分别对其进行分析和探讨。
3.2.1剪力墙设计
在该住宅建筑中，剪力墙的布置是十分重要的，关系着建筑的稳定性和安全，这也是高层建筑混凝土结构设计中需要优先进行考虑的问题。在设计过程中考虑到高层建筑自身良好的空间工作性能，剪力墙应该在遵循均匀、对称、强边角原则的基础上，进行双向布置，确保其刚度分布的均匀性。同时，在设计中，需要重视短肢剪力墙，做到能免则免，不能避免的，要对其位置和数量进行控制，并采取相应的加强措施。
3.2.2框架短柱设计
框架短柱的刚度越大，在地震作用下吸收的地震力也就越大，因此，需要尤其注意楼层局部出现框架短柱的部位，这些部位如果设计不好，很容易出现剪切破坏，从而形成抗震薄弱环节。针对这种情况，一方面可以使用复合箍筋，沿柱体全高加密100mm，同时保证短柱纵向钢筋的对称布置；另一方面，可以通过提高结构构件受剪承载力和受压承载力的方式，对短柱的抗震性能进行改善避免剪切破坏的发生。
3.2.3框架梁设计
由于受各种水平荷载的作用，框架梁的梁端弯矩要远远大于跨中正弯矩针对这种情况，为了避免框架梁负筋过多导致成本提高，在设计时，一般都会将其负弯矩进行调整，乘以一个适当的调整系数，以减少负弯矩，并适当增加跨中正弯矩，这里采用0.85。同时如果搭在框架梁上的次梁负筋配置过大，同样会对其造成影响，需要适当减小该部位的配筋，以保证结构的稳定性。
4 高层建筑混凝土结构设计优化
4.1抗震性优化
高层建筑做好抗震设计具有重要意义，设计人员进行棍凝土结构的设计时，一定要重视结构抗震性，结构的选择一般为简单的平面布局，尽量是对称性的，因为不对称的结构稳定性不强，影响高层建筑安全使用。进行科学合理的结构设计，使结构强度和自身重量分布均匀，增强结构的稳定性的同时，增强抗震性。
4.2安全性优化
一般高层建筑的安全性是建筑单位和居住者关注的重要问题，高层建筑因为楼层较多，居住人口的数量较大，一旦出现什么火灾等危害，要比普通建筑产生的危害大很多。设计人员在进行设计的时候，必须要强化高层结构的安全性，一般是在保证建筑整体使用质量的同时，减少混凝土和钢筋的使用数量，同时还要考虑结构稳定性与结构自振性以及环境，计算高层建筑结构承载标准。
4.3耐久性优化
优化混凝土结构的耐久性，首先要从混凝土材料的选择方面着手，选择的材料要符合混凝土施工质量和基础使用性能基础上，尽可能还要满足稳定性以及抗入侵性的一些高性能的材料，同时可以在施工的过程中加入一些外加剂，增强结构的稳定性。其次进行优化结构设计时，混凝土机构的材料选用要充分的考虑不同构件所处的环境差异，结构具有的稳定性可以起到延长建筑使用寿命的作用。最后，合理的设计混凝土结构，设计人员根据建筑使用年限以及环境特点，混凝土的保护层要设计45mm，不仅提高结构的稳定性，同时保护结构不被腐蚀。
5 结束语
现代建筑业的崛起，不仅创造了巨大的经济效益，而且带来了显著的社会效益，但同时也出现了越来越多的质量问题。随着人们生活水平的提高，政府和人民对工程质量的要求越来越高，同行业之间的竟争愈发激烈，政府部门也加大了监管力度，面临着严峻挑战，作为工程设计人员，必须做好工程建设前的准备工作，加强设计方案的研讨，加强部门间的协同作业，以确保整个工程的高水平和高质量。
论文作者:胡林
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/28
标签：结构论文; 刚度论文; 高层建筑论文; 混凝土论文; 建筑论文; 结构设计论文; 稳定性论文; 《基层建设》2016年2期论文;