张丽娟
八冶建设集团有限公司设计院 甘肃金昌 737100
摘要：随着我国市场经济的全面发展，城市化进程逐步加快，给建筑行业带来了新的发展契机。为了进一步缓解土地资源紧缺的问题，高层建筑应运而生。混凝土作为建筑工程施工的重要材料之一，在高层建筑结构设计中起着至关重要的作用，直接决定了高层建筑的稳定性和安全性，因此相关人员要做好高层建筑混凝土结构优化设计，明确高层建筑混凝土结构设计基本原则，做好高层建筑混凝土结构的设计与分析，力求为我国建筑行业的长远发展提供有力支持
关键词：高层建筑；混凝土结构设计；优化设计；策略
引言
众所周知，与其他材料相比，混凝土材料具有更高的结构强度和刚度，在高层建筑施工中优势显著。但是由于受到混凝土化学和物理性质的影响，在实际施工过程中，混凝土容易出现裂缝等质量问题，所以，施工人员要针对混凝土的结构进行不断的调整和优化，尽可能的降低环境因素对混凝土结构的影响，使混凝土结构充分发挥出应有的功能和作用，降低裂缝等质量问题发生概率，提升高层建筑使用安全性，为人们提供更为温馨、舒适的居住环境。
1、高层建筑中混凝土结构设计的原则和要求
1.1高层建筑混凝土结构设计的主要原则
在进行混凝土结构设计过程中，遵循设计原则是为了能够更好地提升结构的稳定性和牢固性，从而确保高层建筑经久耐用。混凝土的结构设计原则主要遵循以下几点：首先是适用性原则，混凝土的结构设计和高层建筑的整体结构能够相辅相成，适用于高层建筑的整体施工，在提升结构安全性的基础上，有效延长高层建筑的使用年限；其次是持久耐用性原则，高层建筑的使用年限与其他建筑相比较长，因此，混凝土结构的持久耐用性要达到理想年限，这对高层建筑的施工质量也有了更高的要求；再者是安全性原则，高层建筑的施工要重点考虑施工的安全性，这不仅关系到施工人员的人身安全，同时也会影响后期高层建筑中居民的生命健康，因此，在进行混凝土结构设计过程中要重视安全性的实际效果，采用科学配比的方式来降低混凝土出现裂缝问题的机率；最后是可靠性原则，这要求高层建筑的结构设计必须满足稳定性、安全性、持久耐用性原则，保证建筑施工的顺利进行，充分发挥出混凝土结构设计的优势，大大提升了高层建筑的整体施工质量。
1.2混凝土结构设计的具体要求
混凝土的结构设计工作要考虑到延展性、侧向力以及刚度三个设计要点。首先是延展性，若是遭遇地震等自然灾害时，混凝土结构设计的延展性能够缓解灾害带来的负面效应，降低高层建筑结构坍塌的危险系数，增加高层建筑的结构稳定性和整体承载力。其次是侧向力，建筑物的楼层数越多，其侧向力发生的变化越大，因此，在进行高层建筑结构设计过程中，要考虑到地震反应、自然环境以及外部结构等多方因素的综合影响，对结构发生内力变形的问题加以重视，及时调整混凝土的结构设计，使结构设计变得更加科学合理。最后是刚度特点，在水平作用力的影响下，建筑物在使用过程中极易发生侧向位移的情况，为了提升建筑物的使用年限，要对混凝土的结构强度重点考虑，明确混凝土的刚度变化情况，对混凝土自振频率进行合理化分析，对各项数据进行整体衡量，将水平位移的变化程度进行控制，保证混凝土结构设计能够符合设计的具体要求。
2、高层建筑混凝土结构设计要点
2.1高层建筑结构选型优化
在高层建筑结构选型优化过程中，施工人员应当从以下几方面入手。首先，应当设置规则的建筑结构，由于新建的高层建筑项目与老旧的建筑项目相比有很多不同，尤其是在结构规则性方面，不论是在嵌固端上下层的刚度，还是平面的规则性方面，新老高层建筑项目都有很大的区别，容易受到各种条件的制约和限制。同时，按照我国建筑设计规范条例，在进行建筑设计时不能采用严重不规则的设计方案，所以，设计人员在进行高层建筑结构设计时，必须采用规则的建筑结构，尽可能地排除各种安全隐患，为工程后续施工的顺利进行打好基础。其次，对高层建筑的高度要进行合理的控制，不能一味的追求越高越好，应当设置一定的高度限制，根据我国高层建筑设计规范，高层建筑分为A级限制高度和B级限制高度，如果在实际施工过程中高层建筑的总高度已经达到或超出了B级限制高度，那么就应当及时调整高层建筑结构设计方案,进一步提升高层建筑结构稳定性。
分析我国高层建筑设计现状，大部分高层建筑都会附带人防和地下室，如果不能合理地进行嵌固端设置，那么就会影响高层建筑的整体结构，大大降低了高层建筑结构的安全性和稳定性。由于很多设计图纸没有充分考虑到嵌固端的位置，未能切实按照嵌固端上下层刚度范围进行设计，导致嵌固端上下层抗震等级定义不合理，影响高层建筑物使用安全性。除此之外，对于高层建筑结构中的短肢剪力，设计者们应当尽可能地减少短肢剪力墙的应用，避免设计不符合高层建筑结构设计要求，影响高层建筑的安全性和稳定性。
2.2高层建筑混凝土结构平面布置
对于高层建筑混凝土结构设计而言，平面布置至关重要，因此，设计人员在进行高层建筑混凝土结构平面布置过程中，要尽可能的减少扭转对高层建筑结构稳定性的影响。首先，要结合施工区域地质情况，综合考虑地震等客观环境产生的偶然偏心因素，对楼层纵向方面的层位移和水平位移进行科学的评估。在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍，B级高度高层建筑以及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.9，B级高度高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85。其次，设计者还要综合考虑建筑物的抗震性能，对平面形状进行适当的调整，降低发生不规则结构设计的概率。
2.3高层建筑混凝土结构竖向布置
在进行高层建筑混凝土结构竖向布置时，设计人员要综合考虑施工需求，遵循建筑物整体体型均匀与规则的设计原则，排除建筑物出现过大的内收或外挑的设计问题，特殊需求除外，以便从根本上保证建筑物刚心和质心能尽量重合或其两者的偏心符合相关的规范要求，从而保证建筑结构的稳定性。同时，在进行建筑结构竖向布置时，还要自上而下，从小到大，均匀变化，缓慢过渡，保持竖向结构的稳定性。如果高层建筑设计有特殊需求，需要将建筑物进行不规则结构设计，则要进行慎重考虑，多角度分析，保证建筑结构的稳定性。若需要进行内收结构设计则，要确保楼层侧向刚度不小于临近三层平均值的80%。
3、高层建筑混凝土结构的计算与分析
高层建筑混凝土结构的合理计算与分析是其他工作顺利进行的重要前提和基础。在实际施工过程中，相关人员应当将剪重比、刚度比以及位移比等数据控制在合理范围内。详细的来说，控制剪重比是为了提升建筑物整体结构的安全性，如果剪重比设计不合理，建筑结构底部剪力过小，则会影响建筑物的使用安全，因此，设计人员必须结合高层建筑楼层施工情况，合理控制最小地震剪力。而控制刚度比则是为了降低刚度问题的发生概率，控制位移比则是减少高层建筑出现扭转问题，在实际施工过程中，相关人员在进行设计时应当保证设计的规则性和对称性，使刚心和质心尽量能够完全重合，提高建筑物稳定性，周期则是避免建筑物发生结构扭转效应。近年来，随着我国土地资源日益紧缺，多塔楼大底盘高楼层建筑逐渐成为建筑行业的主流发展趋势，设计人员在对这种类型的高层建筑混凝土结构进行计算与分析时可以将其视作一个整体，对整个建筑物进行整体计算，也可根据需要对整个建筑物进行分区域计算。经过长时间的设计经验表明，在实际工作过程中，运用第二种方法进行计算，容易出现误差，所以通常需要对整个建筑物进行整体计算，再分别计算各塔结构周期比，提高数据计算准确度，更好的为现代建筑施工服务。
结语
综上所述，随着我国经济水平的不断提升，高层建筑的规模和数量日益增长，人们对高层建筑的设计需求愈来愈高。为了进一步提升高层建筑混凝土结构设计稳定性，相关人员在实际设计时必须做好结构选型优化，平面布置以及纵向布置，对结构数据进行精准合理的计算，提升高层建筑混凝土结构设计的科学性，推动我国建筑行业健康、可持续发展。
参考文献
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