高层混凝土建筑结构设计问题思考

          高层混凝土建筑结构设计问题思考

孔成林

晋陵设计（江苏）有限公司 江苏 常州 213000

摘要：社会经济的不断提升带动了建筑工程的发展，人们对于建筑的结构性能提出了越来越高的要求，对建筑结构设计质量也更加的关注。建筑结构设计是一项重要工作，该环节是建筑工程施工的重要前提和基础保障，直接影响到建筑物投入使用后的安全性。本文分析了混凝土建筑结构设计常见问题，并提出了相关措施。

关键词：高层混凝土；结构设计； 抗震； 安全

前言：

随着经济的发展人们的物质生活水平也有了很大的提升，对建筑结构的质量也提出了更高的要求，从某种角度来说，增加了建筑结构设计复杂程度。需要专业的人员进行更深层次的研究，探究出及时有效的解决办法，确保建筑结构各方面性能的发挥，在提升建筑结构质量的同时也能够促进建筑行业结构设计的进一步发展。

1、建筑结构设计重要性

随着经济的发展人们的物质生活水平也有了很大的提升，对建筑结构的质量也提出了更高的要求，但是当前建筑结构的设计工作还有很多问题，需要专业的人员进行更深层次的研究，探究出及时有效的解决办法。由于建筑工程项目的复杂程度比较高，结构也较为繁琐， 很可能会提高建筑结构设计困难程度。需要在增强相关人员整体实力的同时，合理调整建筑结构， 从而增强建筑结构设计效果。设计工作当中需要既对工程的要点进行有针对性的控制，综合各方面的影响因素如环境等等，考虑可能出现的各种问题与风险，制定风险预案，同时还要从实际出发，实事求是，具体工作中要有一定的灵活性，贯彻落实动态性原则，全面提高建筑结构设计工作的科学性。为了提高建筑结构的安全性，使其处在稳定状态下，就必须要加大力度开展前期设计，这对于建筑结构设计有了更高要求， 需要 确保建筑结构设计的科学性和可行性，从而为后续施工的顺利开展提供参考， 确保建筑物处在安全状态下对于建筑结构组成分析发现，其不但包含地上建筑结构体系，还包含基础结构， 会对于建筑工程项目 产生较为直观影响，只有确保建筑结构体系是稳定的，才能够提高建 筑工程项目整体质量 。需要注意的是，由于建筑工程项目自身 的特殊性，在不同区域中对于建筑结构设计的要求存在一定差距，很难运用统一的建筑结构设计方案，需要设计人员因地制宜，有针对性 的使用建筑结构设计手段，并严格遵循相关标准，提高建筑结构应用效果。同时，在建筑结构发展过程中需要结合计算机行业进行设计,通过建筑结构设计和计算机编程人员合作，联合开发设计软件,并且能够快速有效的完成建筑结构设计工作,还能保证建筑结构设计的安全性。

2、高层混凝土建筑抗震结构设计要点

高层建筑混凝土结构具有足够的强度，可以承受侧向力，在风或者水平地震作用下的侧向力主要影响结构变形、内力与建筑构建方面。一般情况下，高层建筑物体都需要承受垂直荷载、风和地震等水平力。在地震作用下，由于地面发生了移动，高层混凝土结构更易承受水平力的作用，从而导致结构发生横向变形和崩塌，高层混凝土结构的抗震结构是由其自身的横向刚度决定的。高层建筑物结构设计过程中不但对结构强度有要求，而且对结构的适宜刚度也有要求，以便高层建筑结构具有科学的自振频率等动力特性，使某些范畴内受水平力作用的层位移被很好的控制。高层建筑在水平方向荷载时会发生弯矩，而其内部则会受到水平荷载。轴力是由下面产生的，它所产生的轴力，会直接与大楼的高度、轴力、剪力以及建筑的一次高度有关。加强对高层建筑物体形与整体结构的重视， 并保证建筑物的平面形状对称、均匀 及规则，使建筑物长宽比的设计在合理范围内，防止建筑物出现一定的扭 曲效应，对其整体稳定性产生不利影响。同时，在高层混凝土结构的设计中，应确保其足够的刚度和强度，以防止其发生侧向变形。对于建筑物结构的侧向刚度来说，在变化过程 中需要保持一定的均匀性，同时在竖向的抗侧力构件上，包括构件实际截 面尺寸、材料强度等需要满足从上至下逐渐减小的趋势，并使构件承载力 及构件刚度符合要求。高层以及超高层建筑日益增多，建筑体型也越来越复杂化、多样化，对结构安全、抗震设计也提出了更高了要求。复杂的高层建筑中往往存在一些薄弱部位，比如Y 型、十字型布局的核心连接部位，连体结构的连体部位及相应楼层，错层转换层、大悬挑结构等，这些薄弱部位往往地震效应较大，容易被破坏，从而导致整个结构丧失抗震能力，因此设计时应注重对薄弱部位的计算分析及加强设计。设计时应加强薄弱部位构件的承载力，增加其强度，同时应注意与整体结构刚度的协调，防止局部刚度相对过大。薄弱部位的关键构件应采用多模型、多软件对薄弱部位的承载力、变形、稳定性等进行精细分析，增加其承载力及赘余度，提高其抗震性能。

3、高层混凝土抗震结构设计关键要素

3.1重视房屋结构的平面和竖向设计

针对对高层混凝土建筑结构设计的影响因素，需要有关人员严格遵守国家颁布有关的建筑规范制约的法律文件，设计的各个环节都需要做到有法必依。要从房屋建筑的整体和局部入手，依次对其结构进行优化设计，对构成建筑中的每一个组成方面进行结构优化设计，从建筑的整体特点入手，选择合理的设计方案和建筑整体结构体系。在进行具体的工作当中要综合各种情况选择最优的方案，考虑方案的实际可操作性、合理性与安全性，保证建筑工程安全系数的提升，确保基础建筑承载力的提升，这样才能够提升整个工程的设计工作质量与具体施工工作质量。在进行平面设计工作的时候应该严格按照相关规范和要求进行，要根据目前的发展情况和目前的建设项目的不同对结构的抗震性进行适当的调节，保证结构的稳定不会受到外部的冲击，在这一阶段，施工方要利用相关的信息技术对整个工程进行相应的模拟，例如利用BIM技术进行建筑承载力最大限度的估算和分析，从而保证地基的整体稳定。一般情况下，高层建筑物进行竖向设计时，需要尽量使建筑物的体型规则与均匀度得到有效保障，除了一些格外需求，尽可能避免非常大的外挑设计与内收与情况发生。为了使高层建筑物体形成稳固的重心与结构，需要依据上部分小下部分大的准则竖向结构布置高层建筑物体，对于建筑物体侧身改变应该遵循缓慢与匀称的原则；当高层建筑的纵向结构为内收结构的时候，要想高层建筑物体具有很强的耐震性，需要楼层侧向刚度得到保证。

3.2优化建筑方案设计

建筑结构方案的选择对于建筑的施工有着至关重要的影响，关系着建筑工程的施工和质量。在对高层混凝土建筑结构设计方案进行选择时，要根据建筑地点的实际情况以及建筑施工企业的实际情况，选择最为经济合理的结构设计方案。不同的建筑有不同的需求，需要发挥不同的功能，加强对建筑物基础选址工作环节的关注，提高建筑基础最终确定方案的合理性，并对建筑设计地质资料的研究和综合考察，综合掌握各种情况，听取有益的建议，不断优化设计方案，提升方案的可操作性与合理性。在对高层建筑的设计方案进行选择时，要根据建筑地点的实际情况以及建筑施工企业的实际情况，选择最为经济合理的结构设计方案。基于此，建筑工程设计师应该严格依据有关规则要求，在高层建筑物设计过程中优化高层建筑结构，避免工程施工时建筑物体出现任何质量问题。对于高层建筑实际尺寸、建筑整体强度、房屋各部分实际受力情况、满足房屋建筑的构造要求，并借助相关算法进行优化，同时将其编写为相应程序，以提高其科学性、全面性以及综合性。对于结构的规则性、结构高度等的选择必须经过精确的计算和分析，找到高层建筑设计方面存在的问题和产生的原因，并在设计中有针对性地进行解决。此外，建筑物受到荷载的影响产生一定程度的结构形态变化，可以了解 其实际的荷载与形态变化的影响与关系，从而绘制出准确的建筑物结构计 算简图，并按照正确的流程进行建筑物理学模型与数学模型分析，进行地 震模拟，在搭建的建筑模型中了解建筑物的振动情况， 从而确定最佳的建 筑结构设计方案。

4、结语

房屋建筑结构设计是当前我国实现现代化建设的重要保障， 并与国民的生活有着极为密切的联系，有着较为明显的社会应用价值。工作人员在 开展建筑结构优化设计的过程中， 需要依照实际情况进行应用分析，加强高层建筑抗震设计保护措施，不断提高建筑结构设计的合理性，以实现建筑结构的稳定性。

参考文献：

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[2]王锡芳.土木工程建筑中混凝土结构的施工技术要点研究[J].四川水 泥，2021(05)：27-28.