高层建筑混凝土结构设计探索

随着工业化、商业化、城市化在我国的迅速展开，以及改革开放和人口迁徙等因素，人口适宜居住和土地合理使用等问题越发突出，对于建筑形式提出了更高的要求，所以高层建筑逐渐进入人们的视野。由于建筑的高度发生变化，建筑的功能和类型也逐渐多样，导致其结构设计也随之日益复杂，其中混凝土结构设计更是最容易出现遗漏和错误的环节，也是整个建筑施工过程的基础。

一、高层建筑的混凝土结构的设计形式和设计特点

（1）设计形式的概述在高层建筑刚发展的时候，混凝土结构体系最常用的是框架、剪力墙和框架-剪力墙三种传统体系结构；但伴随着建筑技术和建筑材料的发展，以及建筑层数的不断增加，现今最常用的是框筒、多束筒和筒中筒三种类型体系结构。

1.1框架结构体系：这种体系是过去低层建筑中最常用的房屋结构，一般仅适用于10层及10层以下的低层建筑。整个结构体系是以框架梁、框架柱为骨架的刚性一体式连接结构，具有抗震性强、自身结构完整、重量轻和强度高等优点。但当框架结构的房屋高度增加时，框架结构的侧向力作用也随高度而增加，其自身水平负载所产生的内力也远超于竖向负载所产生的内力；而框架结构本身又存在抗侧向位移刚度小、支座不均衡沉降敏感等结构问题，所以很容易是整个建筑结构发生侧向位移等情况。

1.2剪力墙结构体系：这种结构体系相对于框架结构体系是一种更优的发展体系，一般适用于25~30层的房屋建筑结构。整个结构体系是由横向和纵向所组成的一体化钢筋混凝土墙结构，具有侧向位移刚度大、整体性好、水平力作用下侧向位移小，以及没有梁和柱等构件外露的优点，并且对房屋有围护和分割作用，以及能够有效的抵抗水平负载和竖向负载。但由于剪力墙的结构性延展性差，导致建筑内部划分的空间较狭窄，仅适用于宾馆和住宅等建筑。

1.3框架-剪力墙结构体系：这种结构体系是综合了前两种结构体系的优点所产生的，一般适用于10~25层的房屋建筑结构。整个结构体系是由框架和剪力墙共同组成的，把各种负载压力分流到各种承载物上；一般的水平负载是由剪力墙结构所承担的，一般的竖向负载是由框架结构所承担的。这样的分流可以大幅度减少柱梁的截面和增加建筑空间的灵活度，以及增强侧向位移的刚度，是一种非常实用的结构体系。

1.4框筒结构体系：这是一组合式的结构体系，一般适用于30~80层的高层建筑。整个结构体系是由钢筋混凝土围成侧向位移刚度较大，并在房屋中央安置剪力墙薄壁筒，和在周围布置大柱距的一般框架的结构，具有抗扭刚度大、抗侧移刚度大等优点。

1.5筒中筒结构体系：这种结构体系是由两部分组合而成，即内筒和外筒组合而成的，具有良好的抗风性、抗震性和空间整体性。

1.6多束筒结构体系：这种结构体系是在平面结构内设置多个剪力墙和薄壁筒体，一般适用于平面形状较为复杂的房屋建筑。（2）设计特点概述高层建筑与中低层建筑相比，其自身的抗震性能、抗侧刚度和承载力等各方面都不相同。不同结构体系的选择将直接影响到整体建筑施工的效果，所以需要通过更加优良的设计概念和合理的构造措施，以及更加专业的相关知识来对整个设计体系进行考虑和选择。

2.1考虑侧向力：在低层建筑中，侧向位移力十分之小，可以忽略不计；在高层建筑中，侧向位移力随高度增加而逐渐增大；2.2考虑负载性：由于土质、建筑材料等各种因素影响，在不同的地基或桩基上施工时，要依据情况的不同来采用不同的处理措施，并且需要使地基基础的负载力与上层结构的重力相一致

2.3考虑延展性：高层建筑由于高度的增加，需要更好的延展性，以及薄弱层的结构需要更加柔软，使整个建筑能够在地震作用下，有更大程度上的变形能力。

2.4考虑刚度强：由于建筑高度的不断增加，高层建筑的侧向位移也相应增大。所以在对高层建筑进行相关设计时，需要考虑整体结构的强度和刚度，使整体结构能够有合理的自振频率和位移控制2.5考虑抗震性：在选择施工地段时，要选择地质坚硬密实的开阔平坦地段。并且要考虑整体结构的负载力和变形能力两个因素。

二、高层建筑混凝土结构设计的注意事项

由于高层建筑和低层建筑在许多方面都不同，所以在对高层建筑混凝土结构的设计当中，需要注意几个重要问题：1.规范问题：由于建筑行业的迅速发展。过去的规范文件并不适合现今的高层建筑；现在的新规范在内容上发生了很大的变化，增添了更多的限制条件和一些强制性规则，所以设计师在对高层建筑混凝土结构进行相关设计时，必须严格按照规范要求，遵守相关限制条件和强制性规则，避免影响整个施工过程的顺利进行。2.高度问题：高层建筑最明显的特点，就是高度；虽然过高的高度能够增加更多的居住空间和提高土地的利用率，但是为了应对相应的自然灾害（地震、台风等）来袭，建筑物的高度就需要进行严格的限制。3.嵌固端的问题：由于嵌固的稳固性会影响整体的稳固性，所以在对整体的稳固性进行设计和计算时，需要注意嵌固的设置合理性。

三、高层建筑混凝土结构设计的优化措施

1.增加建筑整体结构的延展性当遭遇高强度地震和台风时，高层建筑由于自身高度的影响，需要很强的抗倾斜能力和良好的延展性来应对可能产生的严重后果。但由于经济方面等因素，只需要对一些关键构件提高其延展性。同时对于不同构造的高层建筑，也需要依据其自身特点，来选择相应的构件进行加强。2.增强建筑整体的弹塑性状态除了良好的延展性外，还可以通过结构的良好弹塑性，即改变建筑材料，来吸收地震能量和其他相关自然力量，形成强梁、强柱和强杆件的结构状态。3.优化建筑整体结构的布置整个建筑体系中最主要的两部分，一般是框架和剪力墙。其中对于剪力墙可以采取顺序周边均匀的原则，来进行平面布置的优化；对于框架要采取硬件结构一体化的原则，同时还可以注意下结构美观的问题。

由于现在人口、经济等各方面因素的影响，为了提高土地利用率和满足人口居住需求，高层建筑是社会发展所必然出现的产物。现在的大多数建筑结构都是混凝土结构，但由于高层建筑出现的时间较短，现有的各方面相关经验和措施都较少，所以需要对于混凝土结构设计的优化进一步讨论和发展，来获取更高的经济效益和社会效益。

相信经过以上的介绍，大家对高层建筑混凝土结构设计探索也是有了一定的认识。欢迎登陆鲁班乐标，查询更多相关信息。