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关于高层建筑结构混凝土设计的研究

发表时间：2021/5/10 来源：《建筑科技》2021年2月下作者：全华文

[导读] 随着我国的高层建筑快速的发展，现如今，我国的高层建筑在高度和结构体系方面已经发生了巨大的改变，并且其功能也逐渐向多样化方向发展，这也给我国的高层建筑企业的混凝土设计提出了较高的要求，使得高层建筑企业面临巨大的设计压力。

广东省广州市华南理工大学建筑设计研究院有限公司全华文 510000

摘要：随着我国的高层建筑快速的发展，现如今，我国的高层建筑在高度和结构体系方面已经发生了巨大的改变，并且其功能也逐渐向多样化方向发展，这也给我国的高层建筑企业的混凝土设计提出了较高的要求，使得高层建筑企业面临巨大的设计压力。该篇文章对高层建筑混凝土结构设计方面作了全面的分析和研究，并且就混凝土结构设计要点展开了大篇幅的讨论，希望可以帮助到高层建筑企业和相关的研究人员。
关键词：高层建筑；混凝土；结构设计
        前言
        近些年来，我国高层建筑的数量逐年的增加，使得一线城市的用地面积面临紧缺的窘境，为了解决这一尴尬的情况，相关的高层建筑设计人员应该认真的务实自身的工作，并且结合高层建筑的实际情况，对混凝土结构设计工作进行完善，使得高层建筑混凝土结构在稳定性和耐久性方面达到预期标准，确保高层建筑足够的安全可靠。
        1、高层建筑混凝土结构的现状分析
        距今，我国实行改革开放已有30年，在这30年期间，我国的混凝土结构技术已经取得了较好的成绩，并且越来越多的部门和企业也都使用了混凝土结构技术，无论是高层建筑，还是大型的海洋工程等，这些工程几乎都用到了混凝土结构技术。近些年来，我国逐渐提出了钢结构技术，该技术能够进一步的提高工程的稳定性和耐久性，但是，由于我国在技术方面依然存在一些问题，导致绝大多数的工程在使用钢结构技术的时候，这些工程经常会出现一些施工和钢结构设计方面的问题，从而给这些工程带来了巨大的经济损失，因此，我国绝大部分的工程还是采用了混凝土结构技术。许多的高层建筑企业在使用混凝土结构技术的时候，他们在结构设计工作方面还是存在问题，此外，相关的技术人员对技术使用还不够熟练，从而影响整个的混凝土结构设计工作。许多的高层建筑在这些方面出现问题，导致完工后的高层建筑在设计合理性和质量方面经常不能达到预期标准，从而产生了所谓的“豆腐渣”工作，使得高层建筑企业蒙受了巨大的人力、财力和物力等方面的损失。为了确保我国和高层建筑的经济收益，高层建筑和设计人员应该尽可能的保障工程的安全性，使得混凝土结构技术更加完善，从而更好的服务于我国和高层建筑企业。
        2、高层建筑混凝土结构的特点
        2.1、结构应具有适宜刚度
        由于高层建筑的高度非常高，导致高层建筑的侧向位移越来越大，而当侧向位移达到一定大小的时候，高层建筑就可能出现坍塌的情况，因此，设计人员应该结合高层建筑的实际高度，对混凝土结构的刚性进行设计，并且充分的结合高层建筑的动态特性，使得高层建筑在稳定性方面得到保障。
        2.2、结构应具有良好的延性
        随着高层建筑高度逐渐的增加，高层建筑的延性是非常关键，一旦高层建筑的延性达不到预期标准的话，当高层建筑遇到地震的时候，高层建筑就容易发生坍塌的情况，从而给高层建筑企业带来巨大的经济损失，因此，设计人员应该充分的考虑高层建筑延性，并且结合耐震的特性，对建筑结构的承载力和抗变形能力进行合理的设计，使得高层建筑的结构具有较好的延性。

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        2.3、侧向力成为影响结构内力、结构变形及建筑物土建造价的主要因素
        高层建筑和底层建筑都需要承受自重和风力等方面的影响，因为低层建筑高度较低，所有设计人员只需要考虑风力和地震等水平力的影响，而对于高层建筑而言，该建筑的高度非常高，因此，高层建筑受到水平力和内力影响非常大，设计人员就需要对高层建筑的侧向力进行深入的分析和研究。
        3、高层建筑混凝土结构设计原则
        对于高层建筑混凝土结构设计原则而言，我们主要将其分为几个部分：（1）高层建筑企业在设计施工方案的时候，他们必须要充分的考虑整个建筑工程的施工安全和施工人员的生命安全；（2）设计人员在设计混凝土结构的时候，他们应该保障整个建筑工程的使用寿命，并且确保整个建筑在使用过程中，各方面的性能和指标达到相关标准；（3）设计人员应该确保整个高层建筑的耐久性，使得高层建筑的功能不会受到影响；（4）混凝土结构设计过程的可靠性也是非常重要的，高层建筑应该结合自身对施工的实际需求，对混凝土结构进行合理的设计，从而高层建筑的使用年限得到保障。只有完成上述的原则之后，高层建筑企业才可以确保整个建筑的可靠性。
        4、高层建筑混凝土结构设计要点
        4.1、结构的规则性
        设计人员在设计结构的时候，他们必须要充分的考虑整个建筑的刚度和承载力，使得这两个指标达到对应的规定，从而让高层建筑整体更加的稳定。
        4.2、规则结构的主要特征
        设计人员需要重点设计高层建筑的结构布局规则，并且分析高层建筑立面和剖面的规则，使得整个建筑抵抗侧力的能力更强。此外，设计人员应该提高构建抵抗垂直剖面的横向力，从而避免整个的高层建筑出现受侧力发生变形的情况。
        4.3、规则平面布置需满足的要求
        设计人员在对规则平面进行布置的时候，他们应该确保规则平面在受到水平和竖向外力的时候，整个规则平面受力更加直接和均匀，从而避免该平面出现扭转的情况。当规则平面受到地震作用的时候，整个的建筑平面的规则应该从简，并且确保建筑平面规则和对称，从而降低地震所带来的危害。
        5、高层建筑混凝土结构设计方法的创新
        现如今，如果一味的使用传统的混凝土结构技术是远远不够的，我们还需要借助计算机技术，从而对高层建筑混凝土结构进行更加高效的分析和计算。当下，我们最为常用的分析和计算方式就是借助三维空间结构分析及计算程序。当然，有些程序会去分析和计算楼板的形变，从而将高层建筑混凝土结构的受力情况更加直观的展现出来。最近几年期间，我国已经对高层建筑的弹塑性进行了分析和研究，并且一些研制出来的程序也被引进到了工程设计工作当中，其中最为突出的就是动力分析模型。随着我国的高层建筑结构不断的复杂化，为了更加成分的了解钢和混凝土组合结构抵抗外力的能力，以及该组合结构的刚性等，我们也就研制出了外钢框架模型试验和风洞实验。
        6、结语
        通过上面大量的分析和研究工作可知，为了满足我国当下高层建筑的实际需求，我国的高层建筑企业应该对高层建筑结构混凝土设计进行更加深入的分析和研究，并且结合自身高层建筑施工过程中的实际情况，对高层建筑结构混凝土设计工作进行完善和创新，从而让高层建筑混凝土结构更加的合理，进而建设出高质量的高层建筑，使得高层建筑企业可以获取更好的经济收益，并且为我国节省更多的建筑资源，从而让我国和高层建筑企业得到更好的发展。
参考文献：
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[2]陈晖．超高层钢—混凝土混合结构若干关键设计技术研究[D]．济南：山东大学，2013：1―125
[3]黄福强．钢筋混凝土在高层建筑结构设计中的应用[J]．科技致富向导，2013（24）