简析高层建筑工程建设的混凝土结构设计

简析高层建筑工程建设的混凝土结构设计

刘杨阳

华诚博远（北京）建筑规划设计有限公司哈尔滨分公司黑龙江省哈尔滨市150000

摘要：如今高层建筑数量及规模不断扩张，并成为城市建设的重要标志。与低层建筑相比，高层建筑结构设计更加复杂，其中，混凝土结构设计在诸多方面均表现出独特优势。。在实际的建筑工程中，设计人员的工作内容是至关重要的，设计工作需要完全符合高层建筑建设的标准，如果设计工作不到位，必然会直接影响到以后的工作环节。高层建筑多以混凝土施工材料为主，主要是由于这种材料的强度和耐腐蚀性都比较高。

关键词：混凝土；高层建筑；结构设计

随着现代经济社会的快速发展，越来越多的高层建筑拔地而起。高层建筑的混凝土结构施工设计具有特殊性，为了避免一些高层建筑可能发生的问题，需要对高层建筑的实际设计水平进行特点化的分析，对高层建筑的相关工程结构和设计质量水平进行提升，促进高层混凝土结构设计的整体应用效果合理化。

一、混凝土结构设计的特征

当下，高层建筑在日常生活中随处可见，而如何推广应用混凝土结构则成为工程建设单位在新时期发展背景下致力研讨的新课题。高层建筑对地基基础结构的承载负荷强度有较高的要求，其结构设计具有如下方面基本特征：

1、水平侧向力：针对高层建筑结构设计来说，水平侧向力与变形设计存在紧密关联。建筑物的水平侧向力主要包括风力水平荷载与地震波产生的水平拉应力。若高层建筑受到较大的水平荷载力，其结构内力体系变化与位移程度要远超过低层建筑，进而影响建筑结构的安全稳定性。

2、刚度设计：高层建筑要具备动力特征，如自振频率等。为此，在高层建筑结构设计过程中，要综合考量结构刚度与强度，并将由水平荷载产生的位移变化系数控制在合理范围内。

二、高层建筑混凝土结构设计要求

由于高层建筑和其他形式的建筑结构相比，特殊性比较突出。不仅对建筑结构的稳定性提出了较高的要求，建筑的抗震性也应该受到高度重视。混凝土结构本身所具有的特性就可以充分地满足建筑的需求。

1、混凝土结构的安全性。在建筑工程设计工作中，混凝土材料本身的承载作用较高，在实际的设计工作中，温度和湿度对混凝土材料的影响不大。而且，在实际应用的过程中，混凝土结构还可以抵制一定的撞击力，提升建筑结构本身的稳定性。应用混凝土材料可以使得建筑结构达到一种相对比较稳定的状态。

2、混凝土结构的持久性。众所周知，混凝土材料本身具有较强的抗腐蚀能力，可以对外界环境进行抵制。在建筑工程中应用混凝土材料主要是基于混凝土材料的这一特点。在建筑设计中，设计人员可以根据混凝土材料本身的特点来对材料的特点进行优化，提升材料本身的持久性。

3、混凝土结构的实用性。从混凝土性能上看，其在应用的过程中如果施工方式或者是养护方法不科学就很容易出现严重地裂缝现象。因此，在实际的建筑工程设计的过程中，工作人员应该将混凝土材料的性能放置到研究的首位，以提升建筑结构的坚韧度为基础，另外，和其他的建筑材料相比，混凝土材料的实用性比较突出，不仅应用范围相对较广，在实际的建筑工程中造价水平也相对较低。

三、混凝土材料在高层建筑设计中的应用

1、设计理念。在实际的高层建筑设计工作中可以看出，应用混凝土材料主要是为了提升建筑结构的稳定性和抗震能力。因此，在实际的设计中，工作人员可以通过提升建筑结构的抗扭能力来实现设计。在设计工作中还应该分主次，找重点，对其中比较薄弱的环节进行分析和探讨，同时采取科学合理的措施来进行解决。另外，在实际的设计工作中，应该尽量减少外部环境对建筑结构的影响，这样才能够达到建筑结构的平衡性。对于不同地区的建筑物来说，在进行结构设计的过程中，需要考虑到的抗震性能也有所差异。设计工作应该以专业的设计人员为主。先进的设计理念是促进建筑结构高效稳定，提升工作效率的重点。因此，在实际的设计工作中，工作人员首先应该具有科学的设计理念。

2、混凝土结构的选型。在高层建筑设计工作中，会遇到各种不同类型的建筑结构，不同类型的建筑需要应用不同的混凝土材料。在设计中，混凝土会受到各种不同因素的影响，因此，设计规范的重要性尤为重要。具体来说，主要表现在以下方面：第一，结构超高。高层建筑结构的高度是其主要的特点，这也是影响混凝土结构、整体稳定性的重要因素。因此，在混凝土结构的设计和施工的过程中，需要根据建筑结构的高度来确定设计方案。而且，随着高度的变化，设计工程也会有所改变。只需要在设计工程中，加强对建筑物高度的重视。因为从混凝土建筑工程上来看，施工人员多数都是重视施工的质量和施工的周期，对于限高问题没有明确的意识。第二，短肢剪力墙设置。短肢剪力墙即对墙肢截面高厚比为5-8的墙，就现在高层建筑设计规范来看，对短肢剪力墙进行了很多设置。因此，结构工程师在对高层建筑进行设计时，应尽量少选用短肢剪力墙，避免在后期设计中增加不必要的麻烦。第三，嵌固端设置。高层建筑一般都会存在地下室与人防结构，嵌固端大多设置在地下室顶板。因此在对高层建筑进行混凝土结构设计时，应加强对嵌固端设置位置的重视，避免因为忽略而使得后期设计进行大量修改或者是工程施工造成一定安全隐患。

3、合理选用高强度混凝土材料。在高层建筑混凝土结构设计过程中，应用高强度混凝土是最基础的环节。为控制建筑用钢量，应当优先选择高强度混凝土，合理压缩工程建设成本，不断提升建筑质量的安全等级，强化应用效果。此外，还需加大对概念设计的重视度。高层建筑结构设计人员需秉承与时俱进的基本原则，创新结构设计手段，确保建筑结构综合性能符合现代化工程建设要求。在建筑行业蓬勃发展的大环境背景下，应当深化对概念设计的认知，提高工程设计的延展性与适用性，从而开辟高层建筑设计行业发展的新纪元。

4、混凝土刚度处理。随着高层建筑的逐渐增多，有效的促进了社会经济发展，并缓解了城市发展过程中的土地压力。与之同时高层建筑的安全性与稳定性问题，也更受社会各界的关注。为了确保建筑的结构强度，必须要增强建筑的竖向负载能力。就我国高层建筑建设现状来看，剪力墙应用比较频繁。虽然剪力墙可以更好的提升建筑结构强度，但是过多的应用剪力墙对于大多部分地质条件良好的地区，成为了一种资源浪费。因此，在进行高层建筑结构设计时，需要在满足建筑位移要求的基础上，适当减少对剪力墙的使用，可以有效降低施工成本。

5、混凝土加固。混凝土加固是高层建筑结构设计中比较常用的一种方法，主要包括碳纤维加固与预应力加固两种。碳纤维加固即将具有极强抗拉性的碳纤维用环氧树脂粘剂粘贴到建筑结构上，可以有效提高建筑抗拉能力，增强结构强度。此种加固方法，主要做好维护和管理工作，避免造成火灾。

总之，在高层建筑设计中应用混凝土材料是建筑工程行业发展中一种普遍的现象，混凝土材料的整体性能是影响工程质量的主要因素。在实际的设计工作中，设计人员应该充分地考虑到建筑结构所在地点，气候因素等，对建筑结构的抗震性以及稳定性加强重视。对混凝土结构的应用形式不断优化和完善。

参考文献：

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