摘要：随着城市化进程不断加快，高层建筑得到了迅速发展。相较于普通建筑，高层建筑结构更复杂，设计难度更高。由于高层建筑侧向位移速度较快，因此，在设计时既要确保建筑结构强度，又要确保刚度，不断完善高层建筑混凝土结构。设计师需认真研究影响高层建筑混凝土结构的各类因素，在此基础上对设计方案进行优化完善，确保建筑结构的强度、刚度均达到规范要求，强化建筑结构整体性能，有效延长高层建筑的使用寿命。本文主要探讨高层建筑混凝土结构设计的要点及优化措施。
关键词：高层建筑；混凝土结构；设计要点；优化建议
1高层建筑的混凝土结构设计特点及要点
高层建筑混凝土结构体系中应用最普遍的是框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构，常规的高层建筑这三种结构体系基本都能够满足设计要求；但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，对于超高层建筑、不规则高层建筑往往需要采用框筒结构、束筒结构和筒中筒结构等结构形式。
1.1 高层建筑混凝土结构设计的特点
相比于多层建筑，高层建筑由于其建筑高度大，层数多，其结构的抗震设计、抗侧力构件的布置和构件承载力设计等各方面都有所不同。在结构设计中，需要设计师具有丰富的设计经验，清晰的结构概念，从宏观到微观把握好整体结构的设计思路，从结构的整体指标计算具体到某一个构件的配筋都要认真仔细做好设计。结构侧向力：在多层建筑中，水平地震作用及风荷载相对较小，不是主要控制荷载；但在高层建筑中，侧向水平力随高度增加而逐渐增大；结构的延性：高层建筑由于高度的增加，需要更好的结构延性来消耗及抵抗地震作用，这样整个建筑结构在水平地震作用下，才能具有良好的变形能力和耗能机制，为人们在地震发生时争取更宝贵的逃生时间。结构的刚度：高层建筑的结构高度越大，层数越多，自身质量也就越大，随之而来的就是结构所受水平地震作用也逐渐变大，结构的侧向位移与其所受水平力为线型关系。因此在对高层建筑结构竖向构件设计时，需要合理的布置其数量和位置，使整体结构具有合适的抗侧力刚度，降低结构的侧向位移满足正常使用极限状态的要求，结构刚度不宜过刚或过柔，不宜出现刚度突变等不利因素。
1.2 高层建筑混凝土结构设计的要点
（1）高层建筑结构设计应注重概念设计。传统教育方式使结构工程师对结构总体的方案不够关注，首先考虑细节问题，认为结构设计就是规范+计算，只包括强度和变行的计算，而忽略了结构整体的概念设计，概念设计应该在结构设计中占有重要的地位，是影响后期结构设计、工程造价、结构安全的主要因素，因此应该引起广大工程师的重视。做好结构概念设计，要求设计师应该首先从建筑结构的总体方案设计入手，从宏观上把握好该结构设计的方向及自己想要实现的设计目标，确定好结构所需要的理想承载力、刚度和延性的目标，在总体设计目标的知道下，进行结构方案布置，整体指标计算，构件内力计算等工作，由宏观到微观，由整体到局部的设计方向来完成高层建筑的结构设计。（2）高层建筑结构设计应该刚柔结合，并设置多道防线。结构设计不应一味追求加大结构的整体刚度来抵抗地震作用，这样不仅会造成浪费，而且还可能对结构造成很大危害。结构设计时应考虑使结构具有一定的刚度和承载力来抵抗地震作用及风荷载，在多遇地震下结构应处于弹性工作状态，在第一道防线屈服后，使结构具有足够大弹塑性变形能力和延性来消耗地震作用。然后根据多道设防目标，再从具体的结构整体设计中满足要求。
2高层建筑混凝土结构设计现状
高层建筑混凝土结构的设计问题主要体现在短肢剪力墙、结构体系建设以及结构超高，三个方面。在设置短肢剪力墙结构过程中，设计人员未按照规范要求进行数量控制。这种情况下，就会在一定程度上增加后期处理的难度。结构体系的设计选择，是保证高层建筑混凝土结构作用稳定性的重要组成部分。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆然而，对于地基基础结构环境较为稳定的情况，当建筑上部结构能够保证变形限制后，设计人员应通过减小刚度的设置，来提高建筑物的外观设计效果。而规范要求中，对层间位移与顶点位移的限值设置存在一定局限，这就要求结构设计人员须充分结合高层建筑工程的实际情况，来提高结构设计的科学合理性。例如，在增加结构水平加强层的侧向刚度时，外柱剪力会有所增加，而规范设计中并未涉及到这一问题影响。对于结构超高问题，设计人员在进行抗震规范设计应用过程中，存在不同等级的高度要求。而实际设计过程，部分结构设计人员并未将其重视起来，这就导致超高问题难以通过竣工审查。工程项目建设只能通过二次施工设计，才能保证结构作用的问题性。为此，控制上述几方面结构设计应用问题，研究人员应从规范控制节点出发，从而提高高层建筑混凝土结构设计的科学有效性。
3 高层建筑混凝土结构设计的优化
（1）优化建筑整体结构的方案布置，合理布置结构抗侧力构件的平面位置、构件截面尺寸、避免出现结构的偏心、扭转、刚度突变等情况，最大限度的发挥结构构件的承载能力和抗震延性，不宜出现部分构件承载力接近极限，部分构件还未充分发挥承载力得情况。对于剪力墙的布置，可以采取周边、均匀、对称的原则来布置，在竖向上宜尽量连续，避免出现承载力和刚度的突变。
（2）把握好建筑整体结构的延性设计，充分发挥结构的耗能能力，避免结构出现脆性、瞬时的破坏。在遭遇罕遇地震和较强的水平风荷载时，高层建筑由于自身高度较大的因素，结构就需要足够的抗侧刚度和良好的延性来抵抗水平荷载。允许结构部分构件首先出现塑性铰，这样就可以不断的消耗掉地震的能量，避免重要构件发生破坏，造成严重后果。在设计过程中，一定要把握好关键结构构件的延性设计，如竖向抗侧力构件、传递水平力构件。把握好结构的延性设计，不仅能在地震下保证结构安全，也能减少工程造价。
（3）加强耐久性人们生活水平日益提高，对于楼房建设要求越来越高，加强混凝土耐久性设计，关乎人们使用体验。通常在进行高楼建筑设计时，混凝土结构耐久性设计往往忽略一些来至于项目周边地质等环境因素，极有可能给项目大楼结构功能带来危害，因此，在混凝土结构设计时，其建设标准的保障必须是强化建材性能管控，结合有效控制成本造价的前提下，最大化选取具有更好性能的建材，以保障建筑大楼本身耐久性要求。高楼大厦的耐久性直接关系着用户使用体验，保障着人们生命财产安全，因此必须加强混凝土耐久性设计。
（4）注重剪力墙设计，剪力墙作为高层建筑混凝土结构中的关键，是保障高楼大厦本身可靠性重要手段，因此必须注重其设计。在进行剪力墙设计时应当注意在其端部配以边缘构件，好比端柱，它具有约束柱功能，在高楼其楼层间及顶点位移足够大，此时把柱体加大即截面积加大，此状态才能最好发挥约束柱性能。除了做好剪力墙约束柱等设计，还要注重剪力墙抗变能力设计。在进行剪力墙抗变设计时，可采取剪力墙截面部分加设连梁，对于多肢墙变单肢墙，应当把连梁设计降弱一点，如果连梁设置过强会在发生地震时造成墙肢拉伸变形，给高楼带来安全隐患，由此当进行混凝土抗变形结构设计时，必须科学合理获取剪力墙截面最大允许值，将连梁刚度作必要降低，符合最大值范围内。
结束语
综上所述，社会经济的发展带动了建筑行业的发展。当前，受城市用地规模限制，高层建筑在数量与规模上均有显著提升。结构设计是建筑工程设计的重要组成和关键部分，建筑结构设计水平不仅关系到建筑质量安全，而且影响建筑的使用寿命，而混凝土结构又是高层建筑最常见的结构之一。因此，设计人员必须高度重视高层建筑混凝土的结构设计，把握设计要点。在确保建筑结构质量安全的基础上，利用先进的技术手段、构造措施等优化设计方案，不断提高高层建筑混凝土结构的设计水平。同时，还要注重新工艺、新材料的应用，根据实际情况选择最佳方案，为后期施工提供科学指导，推动建筑行业健康、稳定地发展。
参考文献
[1]梁海峰.高层建筑混凝土结构抗震设计探讨[J].建材与装饰，2018（36）：103.
[2]陈同舟.分析高层建筑钢筋混凝土结构设计问题[J].建材与装饰，2018（31）：101.
论文作者:柳守涛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/25
标签：结构论文; 高层建筑论文; 结构设计论文; 刚度论文; 构件论文; 延性论文; 混凝土论文; 《基层建设》2019年第7期论文;