混凝土结构设计特点论文

摘要：随着高层建筑的发展，充分证明了科学和技术的力量，这样的艺术效果，过去强调对施工因素的功能和技术的重点设计师。建筑结构设计人员明确了自己的责任，从结构方案，进行结构计算，构造要求等方面考虑，以提高设计质量。

前言

随着我国高层建筑的迅速发展，人们对建筑物功能和使用要求逐步提高，使得建筑结构技术难度也随之增加。现今，大部分高层建筑采用钢筋混凝土结构形式，这种结构设计满足了高层建筑物对强度、荷载能力和抗震性技术的要求。

1高层建筑混凝土结构的设计特点

在现代化城市中，建设高层建筑工程是获取更大建筑空间和建筑结构的主要形式之一，也是目前工程项目中的主要发展目标。高层建筑对地基基础的荷载与强度有较高的要求，同时要保障自身的结构的承载能力和抗震能力。因此，高层建筑混凝土结构的设计具有以下几个特点：

1.1高层建筑结构设计中的变形设计主要影响因素是水平侧向力。高层建筑受到的水平力主要为日常的风荷载及地震荷载作用下产生的水平地震力。与普通多层建筑相比，高层建筑的结构中更需要考虑到侧向力对建筑结构的影响，这是因为高层建筑受到水平荷载会产生较大的水平位移，影响到建筑结构的整体稳定性和舒适性。因此在结构设计中要尤其注意考虑到这一点。

1.2结构设计的刚度布置需适宜。在建筑结构的设计中，结构的刚度越大则其承载能力越强，抗震性能就越好。其实，高层建筑的结构并非是刚度越大越好，刚度及质量越大，吸引的地震力也越大，同时造价也会提高，所以高层建筑结构需同时具备一定的柔性，这样才能增大其抗震性能，保证其在外力作用下，不会因刚度和脆性过大而发生倒塌。因此在设计中应该将建筑的刚度控制在适宜的范围内，不可过大，也不可过小。这也就要求高层建筑应当具备一定的延性，同时满足建筑的承载能力和抗震能力。

2设计步骤 3地基基础设计

地基基础是保证高层建筑安全稳定的根本，若地基基础的设计存在缺陷，那将会对后期的建筑使用带来严重影响与危害。一般情况下，高层建筑的地基基础设计最应当注意的问题就是基础的沉降问题。为此，在基础设计中应当尤其注意沉降计算，以下我们来分析两种常见的地基设计方案：

3.1设置沉降缝。为避免不均匀沉降对建筑物带来的灾害，对于较长的建筑物，在建筑平面的转折部位、建筑物高度差异较大处以及地基土压缩性存在明显差异处设置沉降缝，沉降缝能够将建筑物分割成相对独立的结构单元，从而使各单元产生的沉降互不影响，因此也就避免了不均匀沉降对建筑物带来的损坏。

3.2地基基础处理。高层建筑由于其传给基础的荷载往往较大，使得很多的地基承载力不能满足其采用天然地基的承载要求，当基础

底面压力设计值与地基承载力设计值相当或超过不超过5%时，可采用提高上部结构刚度，如框架结构可在建筑的正负0.00m标高附近加设拉梁，适当加大梁柱截面，适当加大框架梁的通长配筋，加强抵抗不均匀沉降能力的措施。当超过5%及以上或预估结构沉降值超过规范限值时，可采取放大基础底面积、对地基进行加固处理或减少上部荷载等措施。近年来，越来越多的高层建筑采用地基处理的方法，针对高层建筑不同的结构类型、对地基的承载力要求及不同的地质情况，采用不同的地基处理方法。

4上部结构设计

除了要做好高层建筑结构的基础设计之外，还需要对其上部结构设计进行全面的优化设计，尤其是对主要受力构件，特别是竖向受力结构等主体结构的设计，更应当严格控制设计质量，不断完善优化设计方案，保证高层建筑的设计质量。

4.1剪力墙结构

单片剪力墙按受力特性的不同可分为整截面剪力墙、整体小开口剪力墙、联肢剪力墙（双肢剪力墙或多肢剪力墙）、壁式框架等各种类型。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构是由一定数量的钢筋混凝土竖向纵、横墙体和楼层（板）组合在一起的空间受力体系。剪力墙结构中的墙体，一般由于门窗设置的需要和设备管道的穿过，都开有一定数量的洞孔，从而形成了各种类型的剪力墙。剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。

4.2剪力墙的布置

高层建筑中很多涉及剪力墙的布置问题，无论是框架―剪力墙结构中的剪力墙，还是纯剪力墙结构中的剪力墙，亦或框架―核心筒和筒中筒结构中的剪力墙，都存在如何布置的问题，这也是高层混凝土结构设计需要首先面对的一个问题。为保证高层建筑较好的空间工作性能，剪力墙均应双向布置，遵循均匀、对称、强边角的布置原则，尽可能使剪力墙的刚度分布均匀。在设计框架一剪力墙结构时，若剪力墙布置不均匀，使刚度偏置，就会导致结构单元扭转效应明显，有时，即使加大柱截面和框架梁截面，也难以保证结构的第一周期为平动周期。另一方面，对于剪力墙的轴压比超过一定限值时，需要设置底部加强区域，设置约束边缘构件，从而使截面的塑性变形能力大大提高。另外设计中一定要提高对短肢剪力墙的重视程度，尽量避免布置短肢剪力墙，如果因条件限制不能完全实现，就需要控制短肢剪力墙的出现位置及数量，采取加强措施。

4.3框架短柱的设计

地震作用下，框架短柱刚度大，吸收较大的地震力，尤其要注意楼层局部出现短柱的部位，极易产生剪切破坏而形成结构抗震薄弱部位。如在框架结构中双跑楼梯与平台板连接的框架柱，三跑和四跑楼梯的楼梯四角的框架柱，都可能成为框架短柱，对此类框架短柱应采取下列措施：一是采用复合箍筋沿柱全高加密间距100mm，同时保证短柱的纵向钢筋对称布置，且每侧的纵向钢筋配筋率不宜大于1.2%；

二是通过提高构件受剪承载力和受压承载力的方法来改善短柱的抗震性能，从而防止构件在大剪压比的情况下发生剪切破坏。

4.4筒体结构。筒体结构设计中应按空间结构计算。空间结构计算方法通常是按空间杆系（含厚壁杆），用矩阵位移法求解，通过程序由计算机实现。另外，在建筑方案设计阶段，也可以用一些简化的计算方法进行估算。这些简化的计算方法如下：第一，空间杆系-薄壁柱矩阵位移法。第二，平面展开矩阵位移法。第三，等效弹性连续体能量法求解。第四，有线条分析法。

4.5框架梁的设计

由于风荷载、地震力等水平荷载的作用，往往使框架梁的梁端负弯距远大于跨中正弯距。因此，为了避免框架梁负筋过多，在设计中我们都将框架粱的负弯距乘以一个0.85的调整系数进行调幅，减少梁端负弯距，并相应增加跨中正弯距。当计算不的人防荷载（需考虑人防作用下构件材料的提高系数），顶板由于与覆土接触，需考虑裂缝，所以一般顶板配筋由裂缝控制。由于地下室面积大，运用slabcad建模时，只建7跨×7跨的标准跨模型，塔楼周边非标准跨模型利用塔楼模型外扩2跨来算，这样能简化很大工作量，且计算精度也能满足设计要求。考虑活荷载不利布置时，需增大框架梁在恒活荷载作用下的跨中正弯矩，此参数一般取1.1～1.2。另外，如果搭在框架梁上的次梁负筋配置过大时，会导致对框架梁的不利影响，此时应减小此处配筋，将其调整加大至次梁跨中或次梁与框架梁按铰接处理。

5结束语

总之，随着高层建筑的发展，充分证明了科学和技术的力量，这样的艺术效果，过去强调对施工因素的功能和技术的重点设计师。建筑结构设计人员明确了自己的责任，从结构方案，进行结构计算，构造要求等方面考虑，以提高设计质量。

参考文献：

[1]JGJ3―2010高层建筑混凝土结构技术规程[S]

[2]苏光能.高层建筑结构设计中混凝土的应用[J].中国新技术新产品，2012（02）