戚磊

摘 要： 近年來，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，高層建筑越來越多，改善了我國土地利用緊張的問題。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性與人民群眾的生命、財產(chǎn)安全息息相關(guān)，受到多方關(guān)注。而混凝土結(jié)構(gòu)作為當(dāng)前較為重要的高層建筑結(jié)構(gòu)形式，其建設(shè)成本低、結(jié)構(gòu)形式多樣、整體性能較好，廣泛用于各類高層建設(shè)工程中。

關(guān)鍵詞： 高層混凝土;結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

【中圖分類號】TU97 ? ? 【文獻標(biāo)識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）04-0139-01

引言：我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展推動我國各行業(yè)發(fā)展迅速，同時給予了各行業(yè)更大的發(fā)展空間。隨著我國國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，人們對于高層建筑的質(zhì)量和性能也有更高的要求，在這樣的情況下，需要著重針對混凝土結(jié)構(gòu)進行不斷的優(yōu)化，在設(shè)計方面進行不斷的創(chuàng)新，使結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的核心價值得到充分的體現(xiàn)，以此滿足社會對于高品質(zhì)設(shè)計的內(nèi)在需求。

1 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本原則

①安全性，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中需要將結(jié)構(gòu)安全問題擺在首位。在進行結(jié)構(gòu)預(yù)設(shè)工作前，要堅持以人為本的原則，以混凝土結(jié)構(gòu)安全性標(biāo)準(zhǔn)為指導(dǎo)，保證建筑的安全設(shè)計，滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，確保設(shè)計高效、合理。②適用性，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計需要綜合內(nèi)外多種因素進行建筑的功能性分析，對高層建筑內(nèi)部空間進行構(gòu)思，綜合分析建筑整體功能性需求，保持建筑良好的適用性，充分發(fā)揮高層建筑自身特點，以便獲取良好的結(jié)構(gòu)性能。③可靠性，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限需要結(jié)合材料、技術(shù)、工藝等要素進行綜合控制，在預(yù)設(shè)過程中針對高層建筑可靠性、安全性、耐用性進行選擇及提升，都需要考慮以上要素的影響。

2 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析

2.1 結(jié)合實際情況更有針對性的設(shè)計原材料選用方案。在高層建筑的混凝土結(jié)構(gòu)中，所涉及的原材料質(zhì)量對于整體結(jié)構(gòu)的質(zhì)量都有著至關(guān)重要的直接影響，是最為關(guān)鍵的因素之一。通常情況下，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)所涉及的原材料主要包括混凝土和鋼筋，其中鋼筋用量多少和鋼筋質(zhì)量如何，對于整體工程造價有著關(guān)鍵性的影響，為了使整體結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，質(zhì)量顯著提升，就要盡可能選用高強度的鋼筋，以此作為優(yōu)先考慮的材料。同時為了降低施工難度，在優(yōu)先選用高強度鋼筋的同時，要在最大程度上選用高強度的混凝土。與此同時，要充分確保鋼筋混凝土構(gòu)件的界面尺寸能夠得到及時有效的優(yōu)化，在實踐的過程中科學(xué)合理的應(yīng)用。從實踐中可以看出，地震對于高層建筑所造成的危害，往往取決于建筑物自重的大小，所以要盡可能有效降低建筑物的自重，這樣才能切實有效的起到減震效果，使建筑本身的安全性得到顯著提升。針對這樣的情況，在設(shè)計高強度混凝土和高強度鋼筋的時候，必須根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有效操作，在更大程度上有效減少各構(gòu)件截面尺寸，使鋼筋用量進一步減少，降低建筑物的重量，以此在減少工程造價的同時，使建筑物的安全性得到顯著提升。

2.2 樁基礎(chǔ)及樁筏基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)和樁筏均屬于深基礎(chǔ)范圍，高層結(jié)構(gòu)主要的基礎(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)，樁的承載力特征值確定有兩種方式：一是根據(jù)地勘報告的參數(shù)計算，由于地勘參數(shù)取值都除以安全系數(shù)，所得值相對保守;二是現(xiàn)場進行試樁，根據(jù)試樁結(jié)果確定樁的承載力特征值?，F(xiàn)場一般采用破壞性試樁，根據(jù)試樁承載力確定的特征值一般比計算特征值大，一般重要性工程均采用此種辦法確定樁承載力。布樁的原則是沿著墻下布樁，減少樁與墻之間的距離，墻下布樁可以使承臺處于受壓狀態(tài)，減少彎矩即減少配筋。當(dāng)樁的承載力較高時，選用樁數(shù)較少時，可采用承臺加防水板的基礎(chǔ)形式;當(dāng)布樁較多，可采用樁筏的基礎(chǔ)形式。采用樁筏能協(xié)調(diào)樁的承載力，對其沉降有明顯的協(xié)調(diào)作用。筏板的厚度取值一般根據(jù)配筋確定，應(yīng)滿足筏板區(qū)域大部分為構(gòu)造配筋，少許部分為計算配筋的原則。

2.3 優(yōu)化轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。高層建筑底部各層對建筑空間要求存在多種標(biāo)準(zhǔn)，這就需要在高層建筑當(dāng)中設(shè)計轉(zhuǎn)換層來完成整體的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層設(shè)計需要關(guān)注轉(zhuǎn)換層上下豎向結(jié)構(gòu)設(shè)置是否合理，是否能夠?qū)⒙涞丶袅Π俜直瓤刂圃诤侠矸秶?，并解決建筑豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件剛度突變問題。若無法合理設(shè)置建筑轉(zhuǎn)換層內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式，很容易造成高層建筑豎向剛度突變性轉(zhuǎn)變，進而出現(xiàn)抗震不利的薄弱點，影響高層建筑整體結(jié)構(gòu)安全。對高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層上、下2部分的剛度來說，需要嚴(yán)格控制其剛度比，確保能夠提升建筑豎向構(gòu)件的抗側(cè)力，來降低建筑整體豎向構(gòu)件剛度突變造成的問題。使整個高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)位移比、整體性、剛度比都能滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。另外，還要通過設(shè)計控制高層建筑上部的豎向構(gòu)件數(shù)量，以便降低轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的剛度差值，避免混凝土結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層發(fā)生突變性的剛度轉(zhuǎn)換，保證高層建筑整體結(jié)構(gòu)能夠滿足工程建設(shè)要求。

2.4 對于高程建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能進行切實有效的優(yōu)化。在針對混凝土結(jié)構(gòu)進行抗震優(yōu)化設(shè)計的過程中，要充分確保混凝土筒體的承載力和延性有顯著的增強。高程建筑混凝土結(jié)構(gòu)因為抗震的需求，不同高度的建筑物所涉及的型鋼柱的設(shè)置位置與設(shè)置方法有很大的差異，在具體的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程中，要通過剛性連接外圍框架平面內(nèi)柱與梁的方法，使外圍的框架剛度和水平承載力得到顯著提升。針對具體的措施而言，主要體現(xiàn)在以下三個方面：①有效設(shè)置外伸桁架加強層;②可以有針對性的應(yīng)用分段拼裝外伸桁架與筒體剪力墻的剛接法;③要均勻的分布貫通性的剛接桁架與抗側(cè)力墻體，這樣可以使樓層因為受到水平力的影響出現(xiàn)偏移的問題得到充分規(guī)避。

2.5 高強混凝土與鋼筋的使用。在建筑工程中，總造價包括材料、基礎(chǔ)和施工等部分，構(gòu)件尺寸及用鋼量會對工程造價造成極大影響，在設(shè)計過程中通過對高強鋼筋的合理運用，能有效減少用鋼量，起到節(jié)約成本的重要作用。若該層建筑處在深厚軟基處，因作用在地基表面的荷載極大，此時如果使用強度較高的鋼筋與混凝土對構(gòu)件尺寸進行優(yōu)化，能減輕結(jié)構(gòu)體系的自重，進而減少造價，降低工程難度，保證工程積極效益。除此之外，在地震活動帶，建筑所受地震作用和自重為正比關(guān)系，若能減小建筑的自重，則能降低地震荷載，保證結(jié)構(gòu)體系整體安全性。因此，在設(shè)計過程中通過對高強混凝土與鋼筋的合理使用，能有效減少各構(gòu)件尺寸，降低實際用鋼量，減輕結(jié)構(gòu)體系自重，實現(xiàn)預(yù)期的減少工程造價的目標(biāo)。

結(jié)語：高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)體系較為復(fù)雜，其設(shè)計工作的經(jīng)驗、技術(shù)都有了較大發(fā)展。在此背景下，開展高層建筑混凝土建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要注重其布局，采取有效措施優(yōu)化其結(jié)構(gòu)平面狀況，選擇安全、合理的結(jié)構(gòu)類型，滿足高層建筑建設(shè)整體需求。

參考文獻

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