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摘要：文章主要阐述了高层建筑混凝土结构设计原则及特点，在此基础上，针对高层建筑混凝土结构设计中相关问题进行了分析与研究，从中提出了高层建筑混凝土结构的设计的优化措施，以供结构设计人员参考。
关键词：高层建筑；混凝土结构；设计原则；结构问题；措施
1 引言
近年来，随着城市经济的迅速发展，高层建筑在城市中的建设数量不断增多，由于钢筋混凝土具有整体性好、刚度大、位移小等优点，从而在建筑建设中得到了广泛的应用。然而，但在高层建筑的结构设计中，不仅要考虑楼层高低和土地利用率的问题，而且要考虑到高层建筑结构的可行性、安全性以及人们需求性之间如何协调设计，以实现社会效益、经济效益的最大化的问题。因此，如何优化高层建筑混凝土结构的设计具有重要的研究意义。本文主要就高层建筑混凝土结构设计中相关问题及优化措施。
2 高层建筑混凝土结构设计原则及特点
随着高层建筑混凝土结构的广泛应用，要想保证高层建筑混凝土结构设计达到规范规定的标准，就必须遵循一定的原则，加强高层的建筑结构的使用维护、施工及设计。其原则需求主要表现在：一是安全性原则。在设计的合理的使用年限以内的高层建筑的结构时应该可以承担各种可能 发生的突发情况。而且在发生了偶然事件以后，建筑物的结构必须要保持一定的稳定特性；二是耐久性原则。在设计的可以使用的年限以内，高层建筑的结构应该具有一定的耐久性。三是适用性原则。在它能够合理使用的年限以内，高层建筑结构的设计应该可以满足使用的要求，具有较好的抗振、抗裂缝或者抗变形的性能。高层建筑混凝土结构的设计具有以下几个特点：
（1）水平侧向力是影响高层建筑结构设计中关于变形设计的主要影响因素。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。
（2）结构的刚度布置需适宜。有人认为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。其实不然，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。
3 高层建筑混凝土结构设计问题分析
3.1 设置短肢剪力墙
短肢剪力墙的使用虽然具有一定的作用，但是在使用数量上一定要严格参照规范，不可设置过多。而且，在抗震达到要求的情况下，建筑设计师可以尽量少采用这种结构，尽量减少后面处理的麻烦。
3.2 结构体系的选择
结构体系的选择是高层建筑钢筋混凝土设计的重点之一，在一些地基基础比较稳固的地方，在上部结构能够满足变形限值的前提下，考虑到建筑的外观问题，可以尽量减小刚度。规范中确定转换层上下刚度比的公式宜改为控制上下层转角的比值在1左右较为合理。规范中顶点位移和层间位移限值不尽合理，可以通过采取措施来突破这些限值。水平加强层在增加侧向刚度的同时，会使外柱 的剪力有较大增加，应慎重设计。
3.3 结构的超高问题
高层建筑钢筋混凝土结构设计对于结构超高具有一定的规定，尤其是在抗震规范中，建筑物的高度控制是非常严格的，而在新规范中对这一点重新进行了界定，除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑。因此，所以在进行设计的时候一定不可以超越其应属范围，B级建筑物就应该控制在B级规定范围之内，一旦超过了，那么无论是设计还是施工都要全部进行重新设定。在现实情况中这类问题曾经出现过，结果导 致审查时难以通过。
4 高层建筑混凝土结构的设计的优化
4.1 注重混凝土结构抗震功能的设计
高层建筑钢筋混凝土的抗震设计是建筑设计中的关键因素之一，在进行工程图纸设计时，房屋的结构按照其抗震的设防进行分类，其中房屋抗震的等级可以依据房屋结构类型、烈度和高度来按照国家抗震规范来确定。高层房屋结构的层数多或者房屋结构的刚度突变系数较大的话，其振型数则应该多取，例如房屋结构中含有多塔结构、顶部有小塔楼、转换层等，其振型数应尽量取≥12的数，但是它的大小依然不可以大于房屋总共层数的3倍，除了含有弹性的楼板，而且在进行总刚性的分析时，它的振型数才可以取得更大些。
4.2 加强对高强砼和高强钢筋的合理设计
为了可以有效地降低基本设施实施的难度与工程造价，在高层建筑混凝土结构设计中，要合理地使用高强混凝土和高强度钢筋。高层建筑的总造价一般包含框架结构的基础物料、施工及材料费用等，其中影响房屋造价比较大的是构筑件截面积和用钢量，所以，为了有效地降低建筑的用钢量，可以在建筑设计的时候合理地使用高强度钢筋和高强混凝土，这样可以大幅度地节约建筑的成本。若高层的建筑设计是在厚软的地基上面的话，由于矗立在地基上面的荷载比较大，所以应该高效合理地使用高强混凝土及高强钢筋来优化构件的截面积，用来减少结构的重量，这样可以明显地降低基本设施的实施难度和工程的造价，用来取得较好的经济效果。
4.3 加强对高层建筑构造周期性折减系数设计
在框架结构中，当采用砌体来填充墙体时，折减系数在计算周期时取0.6～0.7；当采用轻质的砌块或者墙体少时，折减系数在计算周期时取0.7～0.8；当采用轻质的墙板时，折减系数在计算周期时取 0.9。除了没有墙的框架结构，其余都要进行适量的折减。在框架结构与顶盖结构设计中，填充墙会直接使结构的实际刚度大于设计时的刚度，所以这就会导致计算周期远远大于结构的实际周期。因此，计算出的结构剪力比较小时，这就会使房屋建筑的结构不安全，所以要把建筑物的结构计算周期进行适当的折减，只有这样建筑的效果才能有所改善。
4.4 提高高层建筑耐久功能
在高层建筑钢筋混凝土的结构设计中若以优化结构设计为主要目的，则要根据设计规范来处理主要问题，认清主次，通过多种目标与单一目标的优化使设计的效果令人满意。因此，必须加强房屋耐久性设计，在原来的混凝土结构设计方案中，混凝土结构设计的耐久性往往没有得到设计人员充分的考虑，其实就是在规定的使用年限内对于用户的各种正常使用要求均能够满足。在实际情况中，许多方案设计都没有达到这些要求。出现这种情况的主要原因是设计时没有完全考虑建筑物在实际运作中由于环境、条件的影响，从而导致建筑的可靠指数明显降低。因此在对一般的高层建筑混凝土进行设计时，主要都集中在造价、材料上，所以只有造价小、材料少的结构设计才是满意的设计。
4.5 加强概念设计
概念设计广泛说来包括了建筑结构受力与变 形特性的整体概念，同时还包括建筑物的外观设计。由于建筑不同于普通商品，尤其是高层建筑，很多因为是地理标志性建筑，所以往往都是有一定个性的，千篇一律的建筑会给人带来枯燥的审美观。在概念设计上，我们应该多选择一些新颖的建筑样式，同时又要注意其抗震设计、抗风设计等基础要素。但是建筑也不能盲目的标新立异，结构上应该选择规则性强一些的，不论是平面或者立体都应该尽量遵循这个原则。而且建筑在弹性设计上，尽量要满足延展性的需求。这种概念设计的强调是对建筑师的必须要求，建筑设计师一定要重视各种规范规定，千万不要陷入只管设计不管计算的误区。
5 结语
综合上述，根据高层建筑钢筋混凝土的特点分析，在对钢筋混凝土高层建筑进行结构设计时，我们应充分掌握高层建筑的混凝土结构设计难点问题，从而在设计中充分发挥建筑力学材料的特性，加强设计过程的优化，根据实践经验设计出结构稳定的建筑作品，减少今后给人们日常生活带来的影响，从而保证建筑结构稳定性和人们使用安全。
参考文献：
[1]葛斌.浅析钢筋混凝土高层结构设计的常见问题[J].中国高新技术企业，2011（16）.
[2]陈友.探讨钢筋混凝土高层结构设计中存在的问题及对策[J].城市建筑，2012（87）.
关键词：高层建筑；混凝土结构；设计原则；结构问题；措施
1 引言
近年来，随着城市经济的迅速发展，高层建筑在城市中的建设数量不断增多，由于钢筋混凝土具有整体性好、刚度大、位移小等优点，从而在建筑建设中得到了广泛的应用。然而，但在高层建筑的结构设计中，不仅要考虑楼层高低和土地利用率的问题，而且要考虑到高层建筑结构的可行性、安全性以及人们需求性之间如何协调设计，以实现社会效益、经济效益的最大化的问题。因此，如何优化高层建筑混凝土结构的设计具有重要的研究意义。本文主要就高层建筑混凝土结构设计中相关问题及优化措施。
2 高层建筑混凝土结构设计原则及特点
随着高层建筑混凝土结构的广泛应用，要想保证高层建筑混凝土结构设计达到规范规定的标准，就必须遵循一定的原则，加强高层的建筑结构的使用维护、施工及设计。其原则需求主要表现在：一是安全性原则。在设计的合理的使用年限以内的高层建筑的结构时应该可以承担各种可能 发生的突发情况。而且在发生了偶然事件以后，建筑物的结构必须要保持一定的稳定特性；二是耐久性原则。在设计的可以使用的年限以内，高层建筑的结构应该具有一定的耐久性。三是适用性原则。在它能够合理使用的年限以内，高层建筑结构的设计应该可以满足使用的要求，具有较好的抗振、抗裂缝或者抗变形的性能。高层建筑混凝土结构的设计具有以下几个特点：
（1）水平侧向力是影响高层建筑结构设计中关于变形设计的主要影响因素。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。
（2）结构的刚度布置需适宜。有人认为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。其实不然，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。
3 高层建筑混凝土结构设计问题分析
3.1 设置短肢剪力墙
短肢剪力墙的使用虽然具有一定的作用，但是在使用数量上一定要严格参照规范，不可设置过多。而且，在抗震达到要求的情况下，建筑设计师可以尽量少采用这种结构，尽量减少后面处理的麻烦。
3.2 结构体系的选择
结构体系的选择是高层建筑钢筋混凝土设计的重点之一，在一些地基基础比较稳固的地方，在上部结构能够满足变形限值的前提下，考虑到建筑的外观问题，可以尽量减小刚度。规范中确定转换层上下刚度比的公式宜改为控制上下层转角的比值在1左右较为合理。规范中顶点位移和层间位移限值不尽合理，可以通过采取措施来突破这些限值。水平加强层在增加侧向刚度的同时，会使外柱 的剪力有较大增加，应慎重设计。
3.3 结构的超高问题
高层建筑钢筋混凝土结构设计对于结构超高具有一定的规定，尤其是在抗震规范中，建筑物的高度控制是非常严格的，而在新规范中对这一点重新进行了界定，除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑。因此，所以在进行设计的时候一定不可以超越其应属范围，B级建筑物就应该控制在B级规定范围之内，一旦超过了，那么无论是设计还是施工都要全部进行重新设定。在现实情况中这类问题曾经出现过，结果导 致审查时难以通过。
4 高层建筑混凝土结构的设计的优化
4.1 注重混凝土结构抗震功能的设计
高层建筑钢筋混凝土的抗震设计是建筑设计中的关键因素之一，在进行工程图纸设计时，房屋的结构按照其抗震的设防进行分类，其中房屋抗震的等级可以依据房屋结构类型、烈度和高度来按照国家抗震规范来确定。高层房屋结构的层数多或者房屋结构的刚度突变系数较大的话，其振型数则应该多取，例如房屋结构中含有多塔结构、顶部有小塔楼、转换层等，其振型数应尽量取≥12的数，但是它的大小依然不可以大于房屋总共层数的3倍，除了含有弹性的楼板，而且在进行总刚性的分析时，它的振型数才可以取得更大些。
4.2 加强对高强砼和高强钢筋的合理设计
为了可以有效地降低基本设施实施的难度与工程造价，在高层建筑混凝土结构设计中，要合理地使用高强混凝土和高强度钢筋。高层建筑的总造价一般包含框架结构的基础物料、施工及材料费用等，其中影响房屋造价比较大的是构筑件截面积和用钢量，所以，为了有效地降低建筑的用钢量，可以在建筑设计的时候合理地使用高强度钢筋和高强混凝土，这样可以大幅度地节约建筑的成本。若高层的建筑设计是在厚软的地基上面的话，由于矗立在地基上面的荷载比较大，所以应该高效合理地使用高强混凝土及高强钢筋来优化构件的截面积，用来减少结构的重量，这样可以明显地降低基本设施的实施难度和工程的造价，用来取得较好的经济效果。
4.3 加强对高层建筑构造周期性折减系数设计
在框架结构中，当采用砌体来填充墙体时，折减系数在计算周期时取0.6～0.7；当采用轻质的砌块或者墙体少时，折减系数在计算周期时取0.7～0.8；当采用轻质的墙板时，折减系数在计算周期时取 0.9。除了没有墙的框架结构，其余都要进行适量的折减。在框架结构与顶盖结构设计中，填充墙会直接使结构的实际刚度大于设计时的刚度，所以这就会导致计算周期远远大于结构的实际周期。因此，计算出的结构剪力比较小时，这就会使房屋建筑的结构不安全，所以要把建筑物的结构计算周期进行适当的折减，只有这样建筑的效果才能有所改善。
4.4 提高高层建筑耐久功能
在高层建筑钢筋混凝土的结构设计中若以优化结构设计为主要目的，则要根据设计规范来处理主要问题，认清主次，通过多种目标与单一目标的优化使设计的效果令人满意。因此，必须加强房屋耐久性设计，在原来的混凝土结构设计方案中，混凝土结构设计的耐久性往往没有得到设计人员充分的考虑，其实就是在规定的使用年限内对于用户的各种正常使用要求均能够满足。在实际情况中，许多方案设计都没有达到这些要求。出现这种情况的主要原因是设计时没有完全考虑建筑物在实际运作中由于环境、条件的影响，从而导致建筑的可靠指数明显降低。因此在对一般的高层建筑混凝土进行设计时，主要都集中在造价、材料上，所以只有造价小、材料少的结构设计才是满意的设计。
4.5 加强概念设计
概念设计广泛说来包括了建筑结构受力与变 形特性的整体概念，同时还包括建筑物的外观设计。由于建筑不同于普通商品，尤其是高层建筑，很多因为是地理标志性建筑，所以往往都是有一定个性的，千篇一律的建筑会给人带来枯燥的审美观。在概念设计上，我们应该多选择一些新颖的建筑样式，同时又要注意其抗震设计、抗风设计等基础要素。但是建筑也不能盲目的标新立异，结构上应该选择规则性强一些的，不论是平面或者立体都应该尽量遵循这个原则。而且建筑在弹性设计上，尽量要满足延展性的需求。这种概念设计的强调是对建筑师的必须要求，建筑设计师一定要重视各种规范规定，千万不要陷入只管设计不管计算的误区。
5 结语
综合上述，根据高层建筑钢筋混凝土的特点分析，在对钢筋混凝土高层建筑进行结构设计时，我们应充分掌握高层建筑的混凝土结构设计难点问题，从而在设计中充分发挥建筑力学材料的特性，加强设计过程的优化，根据实践经验设计出结构稳定的建筑作品，减少今后给人们日常生活带来的影响，从而保证建筑结构稳定性和人们使用安全。
参考文献：
[1]葛斌.浅析钢筋混凝土高层结构设计的常见问题[J].中国高新技术企业，2011（16）.
[2]陈友.探讨钢筋混凝土高层结构设计中存在的问题及对策[J].城市建筑，2012（87）.