苏世圩
广东博意建筑设计院有限公司 528312
摘要：混凝土结构在高层建筑中占据较大比例，该结构的设计水平可对整体建筑的功能发挥效果和质量产生直接影响，所以应针对高层建筑特点和设计建筑要求，构建一套比较完善的混凝土结构设计体系，应用可靠科学的设计方法使混凝土结构更加稳定可靠。在结构设计中，设计人员需要遵循设计原则和要求，需要注意相关事项，还需要将具体设计方法落实到结构的细节处。
关键词：高层建筑；混凝土结构；设计方法；
混凝土结构设计项目综合性和专业性较强，需要面面俱到，在设计时，需要由小及大，既考虑其他局部结构的设计内容和要求，又要考虑整体建筑功能要求。还要将结构应用材料和技术体系等纳入到设计体系中，使该结构与高层建筑整体的匹配度最高。在结构设计后，还要借助模型，验证结构设计可靠性。本文主要针对高层建筑混凝土结构设计方法进行探讨。
一、混凝土结构设计要求
1、侧向力
侧向力与高层建筑水平作用力大小有关，后者与楼层高度有关，在高层建筑中，楼层高度是逐渐增大的，所以侧向力最终也是逐渐变大的。侧向力的变化会对结构内容及外形产生影响，为了防止结构变形或内力突变问题，还应调整侧向力，主要从高层建筑承受的水平荷载和地震力方面入手，降低这些力，结构稳定性会提升[1]。
2、结构刚度
高层建筑受水平作用力影响甚大，所以其在应用中很容易产生水平位移，在设计混凝土结构时，应提高其设计强度，使其能抵抗水平作用力，还要使其刚度和自振频率受控，如此即使结构发生位移，位移范围也在可控范围内。
3、结构延性
延展性良好的结构在地质灾害期间，能留有变形空间和应对大面积质损问题的余地，如此即使发生地震等灾害，建筑结构整体框架也能避免坍塌问题[2]。所以还应保证混凝土结构良好的延展性，对于建筑薄弱部分处，更应使结构延展性适宜。
二、混凝土结构设计注意事项
主要包括两方面，其一在混凝土结构设计中，需要涉及到抗震设计，在该设计方面，设计人员需要参考准确的地震力数值来确定结构刚度或延展性等。振型分解反应谱法是常用的计算方法，在该种方法中，需要对质点体系运动产生的微分方程组进行解耦，从而获得地震作用力参数和作用效应理论[3]。每一振型的作用效应不同，综合所有振型，借助开方及平方等方面，可得出总作用效果，该参数才是混凝土结构抗震设计的重要参考依据。
其二概念设计很重要，设计人员应做好混凝土结构的全面设计，使结构的美观性、功能性等要求同时得到满足。此外还要对结构平面、竖向等不同方向或维度进行布置，使其符合简单化、规范标准化要求。融合概念设计的建筑结构体系刚度和承载能力等更适应整体建筑。在概念设设计中，还要注意去除薄弱部分，避免局部变弱问题。在结构力设计中，更要减少集中应力的出现。
三、高层建筑混凝土结构设计方法
1、完善单元结构布局设计
高层建筑中的混凝土结构有多种类型，其各自属于不同的单元，设计人员需要对其进行独立设计，使其满足平面或竖向设计要求。在设计时，平面结构不可能完全棱角分明，尺寸精准，所以还需要修整突出部分，使其长度或其他方向尺寸受控，如此整个结构受力才能均匀，结构稳定性会更强。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆竖向结构设计也要满足均衡性、规则化要求，使其在应用中，不会对建筑内外其他结构造成影响，反而会控制相关问题，使建筑结构整体可靠[4]。在正式设计时，针对不同的单元结构，设计独立的方案。做好概念设计、深化设计，使其呈现出专业化、规范化特点。如此混凝土结构设计水平才能得到提升。每个单元结构在不同方向上的强度、承载能力等都要分布均匀，均衡布置在应用中不易失衡。
2、提高钢筋与混凝土应用效率
高层建筑中的混凝土结构多为钢混形式，里面涉及的钢筋材料类型和数量也很多，合理布置钢筋，控制每种钢筋的分布数量，可发挥钢筋的最大作用，保证混凝土结构整体的刚度和强度，所以设计人员需要重点设计钢混材料，使其利用率达到最大。在应用材料时，应考虑材料带来的自重问题，使地基结构受力最小。材料组成的构件截面尺寸大小也应受控，避免受力不均问题。另外设计人员应善于组织布置高强度混凝土和高强度钢筋，使其组成的结构能承受地震作用力。
3、剪力墙平面布置
主要包括以下三点，其一剪力墙结构一般应用在平面形状变化较大的部位，楼梯间或电梯间经常会利用剪力墙结构来满足设计标准要求。在布置该结构时，其周围一定处于均匀集中状态，剪力墙之间的间距应适宜，如此其才会对建筑发挥积极作用，使建筑整体功能得到有效发挥[5]。其二剪力墙结构侧向刚度应满足水平作用力的要求，使其在应用中不会发生水平偏移。墙肢截面需要简单化。其三剪力墙类型应保持多元化，避免短肢剪力墙占据所有剪力墙空间的设计。另外短肢剪力墙数量还应受控，应结合其他形式剪力墙，来达到施工要求。
4、结构抗震设计
在混凝土结构设计中，抗震设计属于重点之重。设计人员应事先调查当地地震灾害发生情况，了解地震等级和结构抗震设防等级等信息，然后合理设计混凝土结构，使其能有机会劫后余生。混合结构体系中，混凝土筒体的承载能力和延展性需要得到保证，这可以使结构在地质灾害期间拥有反应时间和空间。在型钢柱设计时，应准确定位，并使其设置方法满足建筑高度要求。建筑高度在130米以下时，混凝土结构的抗震设防等级应控制在7级。如果高层建筑已高达130米以上，则需要利用型钢柱来提升承载能力，将其设置在混凝土筒体结构四角，抗震设防等级可高达9级，在这种设计效果下，还应控制外为框架刚度，使其满足标准要求。外围框架刚度和水平承载能力可通过内部的梁柱结构刚性连接实现，具体设计时，应在合理的位置处设置外伸桁架加强层或将剪力墙结构与外伸桁架有效连接在一起。
四、高层建筑混凝土结构设计方法的创新
在信息技术及软件技术快速发展的今天，混凝土结构设计方法已大有改进，计算机程序应用最为广泛，其可以计算混凝土结构的受力参数。在设计中，设计人员需要对这些计算程序进行分析，以获取最终的参数结果。三维空间结构分析法最为常用。在钢混结构计算时，可利用程序解决结构变形问题，并对该种结构的复杂受力情况进行反应、计算分析。在优化创新中，弹性动力时程分析程序应用逐渐广泛，其会根据结构特点建立层模型，然后以其分析动力时程，在输入地震波参数后，程序会显示结构有可能发生的位移及受到的内力。此外混凝土结构设计方法还会应用到弹塑性分析计算，该计算还扩展了杆模型平面结构动力分析及弹塑性静力分析等，相关程序会对各种混凝土结构的受力情况进行分析。
结语
在高层建筑混凝土结构设计中，需要制定多种设计方案，通过对比、测试等，选出最佳方案，需要借助BIM技术等，不断调整结构设计内容和参数，使结构更加协调可靠。结构设计必须重点关注相关的注意事项，这些事项往往会成为失控点，另外还要将结构设计与后续施工等结合起来，使优化设计后的结构适用于施工环节，如此结构才会与高层建筑浑然一体，构成整体。
参考文献：
[1]黄希川，杨雷.高层建筑混凝土结构的稳定设计[J].住宅与房地产，2018（09）：95.
[2]吴雨奇，周婷.关于高层建筑结构混凝土设计的探讨[J].江西建材，2017（24）：32+37.
[3]李婷婷.浅议当代高层建筑混凝土结构设计的相关问题[J].中国住宅设施，2017（03）：16-17.
[4]龚立琼，吕潜.浅谈高层建筑混凝土结构优化设计[J].建材与装饰，2017（38）：88-89.
[5]杨忠昌.关于高层建筑混凝土结构设计应注意的问题分析[J].建材与装饰，2017（10）：118-119.
论文作者:苏世圩
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第18期
论文发表时间:2019/3/26
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