论文部分内容阅读
摘要：高层建筑结构的功能要求建筑结构在正常设计、正常施工、正常使用和正常维修条件下的功能要求有安全性、适用性、耐久性。结构可靠度就是要合理地确定结构的可靠度水平，使结构设计符合技术先进、经济合理、安全适用和确保质量的要求。如何才能达到结构的可靠度要求，那就必须是混凝土设计及施工满足要求。高层建筑混凝土结构的设计可以从诸多方面入手，更加合理，有效地节约成本。
关键词：高层建筑；混凝土结构；结构设计；
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
引言：
高层建筑在当下的城市建设中越来越普遍，而作在高层建筑的施工过程中，混凝土的应用已经成为主流。高层建筑混凝土结构的设计也就显得尤为重要，不管是安全性、实用性还是耐久性方面，高层建筑的混凝土结构设计都需要精益求精，在保证设计原则的基础上找出一个最为合适合理的方法。
一、高层建筑结构设计特点
①侧向力(风或水平地震作用)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。高层建筑和低层建筑一样，承受自重、活载、雪载等垂直荷载和风、地震等水平力。在低层结构中，水平荷载产生的内力和位移很小，可以忽略不计：在多层结构中，水平荷载的效应(内力和位移)逐渐增大；在高层建筑中，水平荷载和地震力将成为主要的控制因素。
②结构应具有适宜刚度。随着高度的增加，高层建筑的侧向位移迅速增大。因此设计高层建筑时，不仅要求结构有足够的强度，而且要求结构有适宜的刚度，使结构有合理的自振频率等动力特性，并使水平力作用下的层位移控制在一定范围之内。
③结构应具有良好的延性。相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。建筑结构的耐震主要取决于结构的承载力和变形能力两个因素。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免高层建筑在大震下倒塌，必须在满足，必要强度的前提下，通过优良的概念设计和合理的构造措施，来提高整个结构、特别是薄弱层(部位)的变形能力，来保证结构具有足够的延性。
二、高层建筑结构类型
高层建筑结构通常采用钢筋混凝土结构、钢结构、钢混结构组成，目前国内较为常用的高层建筑结构体系主要有框架—剪力墙、框架-剪力筒、剪力墙结构、筒体结构以及组合结构等。在西方发达国家，大多数高层建筑采用钢结构或型钢-混凝土组合结构设计，这是因为钢结构具有强度高、韧性大、易于预制加工和安装等特点，所以高层建筑钢结构的结构断面均相对较小，普遍具有施工方便工期短，自重轻，抗震性能好等特点。在我国，随着高层建筑结构设计高度的不断攀升，采用钢结构的高层建筑设计也逐渐增多。但是，高层建筑结构因为用钢量巨大，其工程造价一般也比普通的钢筋混凝土结构高出许多。由于采用钢筋混凝土结构和钢结构均具有明显的优点和不足，所以在实际设计中，同时采用型钢和普通钢筋混凝土材料设计成高层组合结构，可以有效使得钢筋混凝土和钢材两种建筑材料互补长短，达到结构类型技术可靠，造价可控的设计效果。
三、加强高层建筑结构设计的措施1、进行合理的概念设计在国外的高层建筑结构设计中，概念设计较为流行，而国内则较少采取此方法。所谓的概念设计是指在通过科学的构想来完善设计工作，促进设计方案更趋合理化、人性化。在我国的高层建筑结构设计中，应用概念设计方法时，必须考虑到结构的平面布置与刚度宜，以保证高层建筑的平面布置简单、规则，减少凸出或凹进等复杂结构。另外，在概念设计中尽量减少扭转对于结构的危害性也是十分重要的，可以从以下两方面入手：进一步增加结构自身抵抗扭轉的性能；尽量减少或控制因地震作用而引起的建筑结构扭转问题。2、选择合理的结构体系总结国内的高层建筑工程实践经验不难发现：在高层建筑结构设计中，如果结构体系的选择不合理，而仅是依靠所谓的先进理论和计算方法进行设计，难以保证建筑结构的安全性、经济性与可靠性，而且会留下较多的安全和质量隐患。由此可见，在高层建筑结构设计中，选择合理的结构体系是至关重要的，而且设计师应该重点分析的问题之一。目前，国内的高层建筑中主要采用：抗震墙结构、框架结构、简体结构、板柱-抗震墙结构、框架-抗震墙结构，以及部分框支抗震墙结构等，每一种结构体系都具有其自身的优点的缺点，适用的环境也有一定的差异，所以设计师一定要结合工程项目的实际要求进行合理的结构体系选型。3、科学进行计算在高层建筑结构设计中，科学进行各类数据的计算是设计师必须掌握的专业技能。根据高层建筑结构的实际情况，设计师要选取相应的计算模型。在进行概念设计时，要注意简化计算流程，以保证设计工作的时效性。目前，在国内高层建筑结构设计的计算中，各种专业的计算机软件和工具已经得到了广泛的应用，设计师仅需将各种实地测量数据输入到系统中，就可以在短时间内获取所需的各种专业数据，大大提高了设计师的工作效率和设计方案的准确性。
四、优化高层建筑中混凝土结构的具体方法
1．高强砼和高强钢筋的合理使用建筑的总造价包括上部结构的材料、基础及施工等费用，构件的截面尺寸和用钢量对造价的影响很大，设计中合理使用高强钢筋(如梁、板筋采用三级钢)可有效降低用钢量，节约成本。如果高层建筑位于深厚软弱地基上，由于作用于地基上的荷载很大，合理使用高强砼和高强钢筋优化构件截面尺寸，减轻结构自重，将会降低基础施工的难度和造价，取得显著的经济效果。同时，对于地震区的高楼，地震作用的大小几乎与建筑自重成正比，减轻自莺能够减小结构的地震荷载，有利于提高结构的安全度。在设计中合理的使用高强砼和高强钢筋，能快速、有效的减少墙、柱、粱、板等构件的截面尺寸，降低用钢量，减轻建筑自重，最终达到降低造价的目的。
2．确保建筑结构设计均匀在高层建筑的一个独屯结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀，平面长度不宜过长，突出部分长度不宜过大；高层建筑的竖向体型宜规则均匀，避免有过大的外挑和内收，结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的结构。相信大部分的结构工程师都曾遇过类似情况：当一幢高层建筑的结构平面布置和竖向布置简单、规则、均匀，那么其各项指标的校验验算会很容易满足规范的要求，反之，则需花一番苦功才能令各项指标勉强满足规范要求。
结果可能是墙柱截面尺寸大得惊人，单位面积重量严重超标，不仅造价上去了，而且还影响部分建筑功能的使用。结构设计人员一定要注重概念设计，在建筑方案阶段就应积极介入，运用自己的专业知识提出建议，在满足美观、适用的前提下，尽可建筑结构的平面布置和竖向布置简单、规则和均匀。
这样一来，结构体系就会具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中。只有这样，到扩初设计和施工图设计阶段的截面尺寸优化才会有实质性的意义。
结束语：
高层混凝土结构设计没有绝对最佳的标准模式，只有通过不断地探索、比较，去寻求相对的最优方式。才能逐渐的完善我们的设计，才能使我们的行业不断地追求尽善尽美的设计思想，不只盲目照搬规范和依赖计算机程序作设计，用自己的结构设计概念、经验、判断力和创造力为业主和社会设计出更好的建筑。
参考文献：
[1]陈阳显．浅析高层建筑中混凝土结构的优化设计【J】．价值工程，2010，(27)
[2]林和．高层建筑中混凝土结构裂缝成因与控制措施的探讨们．经营管理者，2010
[3]董良风．浅谈高层建筑混凝土结构的优化设计【J】．福建建筑，2010，(01)
[4]康为江，鄢世平．高层建筑中竖向结构的选型与布置探讨啪．建筑技术，2005
[5]晏育松．高层建筑结构设计中的若干问题研究．南昌大学，2010
关键词：高层建筑；混凝土结构；结构设计；
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
引言：
高层建筑在当下的城市建设中越来越普遍，而作在高层建筑的施工过程中，混凝土的应用已经成为主流。高层建筑混凝土结构的设计也就显得尤为重要，不管是安全性、实用性还是耐久性方面，高层建筑的混凝土结构设计都需要精益求精，在保证设计原则的基础上找出一个最为合适合理的方法。
一、高层建筑结构设计特点
①侧向力(风或水平地震作用)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。高层建筑和低层建筑一样，承受自重、活载、雪载等垂直荷载和风、地震等水平力。在低层结构中，水平荷载产生的内力和位移很小，可以忽略不计：在多层结构中，水平荷载的效应(内力和位移)逐渐增大；在高层建筑中，水平荷载和地震力将成为主要的控制因素。
②结构应具有适宜刚度。随着高度的增加，高层建筑的侧向位移迅速增大。因此设计高层建筑时，不仅要求结构有足够的强度，而且要求结构有适宜的刚度，使结构有合理的自振频率等动力特性，并使水平力作用下的层位移控制在一定范围之内。
③结构应具有良好的延性。相对于较低楼房而言，高楼结构更柔一些，在地震作用下的变形更大一些。建筑结构的耐震主要取决于结构的承载力和变形能力两个因素。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力，避免高层建筑在大震下倒塌，必须在满足，必要强度的前提下，通过优良的概念设计和合理的构造措施，来提高整个结构、特别是薄弱层(部位)的变形能力，来保证结构具有足够的延性。
二、高层建筑结构类型
高层建筑结构通常采用钢筋混凝土结构、钢结构、钢混结构组成，目前国内较为常用的高层建筑结构体系主要有框架—剪力墙、框架-剪力筒、剪力墙结构、筒体结构以及组合结构等。在西方发达国家，大多数高层建筑采用钢结构或型钢-混凝土组合结构设计，这是因为钢结构具有强度高、韧性大、易于预制加工和安装等特点，所以高层建筑钢结构的结构断面均相对较小，普遍具有施工方便工期短，自重轻，抗震性能好等特点。在我国，随着高层建筑结构设计高度的不断攀升，采用钢结构的高层建筑设计也逐渐增多。但是，高层建筑结构因为用钢量巨大，其工程造价一般也比普通的钢筋混凝土结构高出许多。由于采用钢筋混凝土结构和钢结构均具有明显的优点和不足，所以在实际设计中，同时采用型钢和普通钢筋混凝土材料设计成高层组合结构，可以有效使得钢筋混凝土和钢材两种建筑材料互补长短，达到结构类型技术可靠，造价可控的设计效果。
三、加强高层建筑结构设计的措施1、进行合理的概念设计在国外的高层建筑结构设计中，概念设计较为流行，而国内则较少采取此方法。所谓的概念设计是指在通过科学的构想来完善设计工作，促进设计方案更趋合理化、人性化。在我国的高层建筑结构设计中，应用概念设计方法时，必须考虑到结构的平面布置与刚度宜，以保证高层建筑的平面布置简单、规则，减少凸出或凹进等复杂结构。另外，在概念设计中尽量减少扭转对于结构的危害性也是十分重要的，可以从以下两方面入手：进一步增加结构自身抵抗扭轉的性能；尽量减少或控制因地震作用而引起的建筑结构扭转问题。2、选择合理的结构体系总结国内的高层建筑工程实践经验不难发现：在高层建筑结构设计中，如果结构体系的选择不合理，而仅是依靠所谓的先进理论和计算方法进行设计，难以保证建筑结构的安全性、经济性与可靠性，而且会留下较多的安全和质量隐患。由此可见，在高层建筑结构设计中，选择合理的结构体系是至关重要的，而且设计师应该重点分析的问题之一。目前，国内的高层建筑中主要采用：抗震墙结构、框架结构、简体结构、板柱-抗震墙结构、框架-抗震墙结构，以及部分框支抗震墙结构等，每一种结构体系都具有其自身的优点的缺点，适用的环境也有一定的差异，所以设计师一定要结合工程项目的实际要求进行合理的结构体系选型。3、科学进行计算在高层建筑结构设计中，科学进行各类数据的计算是设计师必须掌握的专业技能。根据高层建筑结构的实际情况，设计师要选取相应的计算模型。在进行概念设计时，要注意简化计算流程，以保证设计工作的时效性。目前，在国内高层建筑结构设计的计算中，各种专业的计算机软件和工具已经得到了广泛的应用，设计师仅需将各种实地测量数据输入到系统中，就可以在短时间内获取所需的各种专业数据，大大提高了设计师的工作效率和设计方案的准确性。
四、优化高层建筑中混凝土结构的具体方法
1．高强砼和高强钢筋的合理使用建筑的总造价包括上部结构的材料、基础及施工等费用，构件的截面尺寸和用钢量对造价的影响很大，设计中合理使用高强钢筋(如梁、板筋采用三级钢)可有效降低用钢量，节约成本。如果高层建筑位于深厚软弱地基上，由于作用于地基上的荷载很大，合理使用高强砼和高强钢筋优化构件截面尺寸，减轻结构自重，将会降低基础施工的难度和造价，取得显著的经济效果。同时，对于地震区的高楼，地震作用的大小几乎与建筑自重成正比，减轻自莺能够减小结构的地震荷载，有利于提高结构的安全度。在设计中合理的使用高强砼和高强钢筋，能快速、有效的减少墙、柱、粱、板等构件的截面尺寸，降低用钢量，减轻建筑自重，最终达到降低造价的目的。
2．确保建筑结构设计均匀在高层建筑的一个独屯结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀，平面长度不宜过长，突出部分长度不宜过大；高层建筑的竖向体型宜规则均匀，避免有过大的外挑和内收，结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的结构。相信大部分的结构工程师都曾遇过类似情况：当一幢高层建筑的结构平面布置和竖向布置简单、规则、均匀，那么其各项指标的校验验算会很容易满足规范的要求，反之，则需花一番苦功才能令各项指标勉强满足规范要求。
结果可能是墙柱截面尺寸大得惊人，单位面积重量严重超标，不仅造价上去了，而且还影响部分建筑功能的使用。结构设计人员一定要注重概念设计，在建筑方案阶段就应积极介入，运用自己的专业知识提出建议，在满足美观、适用的前提下，尽可建筑结构的平面布置和竖向布置简单、规则和均匀。
这样一来，结构体系就会具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中。只有这样，到扩初设计和施工图设计阶段的截面尺寸优化才会有实质性的意义。
结束语：
高层混凝土结构设计没有绝对最佳的标准模式，只有通过不断地探索、比较，去寻求相对的最优方式。才能逐渐的完善我们的设计，才能使我们的行业不断地追求尽善尽美的设计思想，不只盲目照搬规范和依赖计算机程序作设计，用自己的结构设计概念、经验、判断力和创造力为业主和社会设计出更好的建筑。
参考文献：
[1]陈阳显．浅析高层建筑中混凝土结构的优化设计【J】．价值工程，2010，(27)
[2]林和．高层建筑中混凝土结构裂缝成因与控制措施的探讨们．经营管理者，2010
[3]董良风．浅谈高层建筑混凝土结构的优化设计【J】．福建建筑，2010，(01)
[4]康为江，鄢世平．高层建筑中竖向结构的选型与布置探讨啪．建筑技术，2005
[5]晏育松．高层建筑结构设计中的若干问题研究．南昌大学，2010