高层建筑混凝土结构优化设计分析研究

2019-11-28陈树建

建材发展导向 2019年21期

陈树建

（上海开艺设计集团有限公司泰安分公司，山东泰安 271000）

1 关于混凝土的详细阐述

混凝土材料广泛应用于各项社会工程建设，这是由其突出的优势决定的。目前市场上的混凝土材料价格较低，同时又具备耐性强、抗压水平高等优点，这是众多施工单位青睐这一施工材料的原因。在建筑工程的建设中，同样大量地应用到这一材料。建筑工程作为一项社会性、民生性的基础工程，影响着人们生产生活的方方面面，其质量是否符合标准，很大程度上取决于施工材料的使用技术。除此以外，作为整个过程的基础和支撑，混凝土的施工不容忽视。因此，施工单位要对建筑工程中混凝土的使用技术引起足够的重视，施工以前对混凝土的相关特性进行掌握，以便施工的顺利开展。

2 高层建筑混凝土结构概述分析

在开展高层建筑工程混凝土结构施工前，必须要对整个项目的实际情况能有一个大致的了解，具体表现在以下几点内容：其一，要对建筑混凝土结构进行详细的分析，建筑混凝土结构主要包含了四个部分即建筑墙体结构、建筑混凝土结构以及建筑空间和建筑承重结构。在开展实际的建筑混凝土结构施工时，应当对每一种结构的特征以及具体的应用和相互之间的联系等有一个详细的了解。其二，在开展建筑混凝土结构设计时务必要多加注意以下几点事项：第一，注重其设计的整体性；第二，混凝土结构中各个部位的比例必须要能够相互协调。

3 高层建筑混凝土结构类型分析

高层建筑混凝土结构主要可以分为钢筋混凝土结构、组合结构以及新型结构、智能建筑结构几种不同的类型。

3.1 钢筋混凝土结构

钢筋混凝土结构主要通过钢筋以及混凝土构成，通过钢筋混凝土建造主要包括了大模板现浇结构以及薄壳结构、应用滑模、升板等相关构造的钢筋混凝土结构，是主要的承重构件。此种类型的结构整体性良好，具有耐高温、位移较小，成本较低以及刚度较大的特征。随着混凝土增强材料技术在不断的发展，钢筋混凝土以及钢混凝土等高强度的混凝土技术手段在不断的发展，在多数的高层建筑结构中广泛地应用了钢筋混凝土结构。

3.2 组合结构

组合结构就是钢筋混凝土组合结构与组合砌体结构构件构成。组合结构与钢筋混凝土结构具有一定的差异性。相对于混凝土结构来说，可以有效地节约建筑施工需要的成本，其科技含量较高，组合结构中将混凝土填充在结构之中，可以有效地提升整体的承载能力，可以节省钢材。组合结构应用范围较为广泛，在高层建筑结构等诸多行业中广泛应用。

3.3 新型结构

高层建筑结构体系中剪力墙体系以及框架体系是较为常见的类型。新型的结构体系可以分为筒中筒体系、框筒体系以及束筒体系三种类型。相对于传统的单片平面结构体系，新型的结构体系中具有较强的抗侧刚度，其承载力更大。在高层建筑结构中应用功能较为全面，应用范围较为广泛。

3.4 智能建筑结构

智能化建筑结构在高层建筑中应用相对较少，是一种融合高新技术产品的建筑结构。在社会经济发展过程中，人们的生活水平在不断地提高，这些建筑结构在不断地完善，建筑系统、结构体系以及服务管理在不断地完善优化，为建筑结构设计提供了有效的技术支持。

4 优化高层建筑混凝土结构方案的建议

在构设高层钢筋混凝土的结构的过程中，为使结构受力性能的改进得以实现，结构的稳定性与安全性得以增强：1）选择强度高的施工材料。高层建筑工程的整体质量和成本直接受混凝土和钢筋等施工原材料的质量影响，若能合理使用部分强度高的施工材料，既有益于建筑构件的改进，又非常便于建筑结构的整体重量的减轻，还能够大幅度缩小构件大小，尽量不让材料用量与施工成本出现不必要的浪费。除此以外，在易发地震高发区的高层建筑要尽量使用高强度的钢筋材质与高强度的混凝土，进而让强化设计更加安全有效。2）使抗弯结构体系能够得到真正的扩宽。对应有关的科学计算，在其他因素始终不出现变化的状态下，侧移将根据每加宽三次方的比例缩小。由此可见，加宽能有效增大抵抗力臂，减小抗倾覆力。设计人员可以通过有效扩宽抗弯结构体系，实现整个结构的抗侧强度。3）优化住宅结构平面。高层建筑的整体性能直接受住宅结构平面的质量影响。通常来讲，住宅结构平面形状的规则性、简单性与对称性的维持，既能简化对应的每类指标校核与检验，又能够均匀分布住宅结构所担负的承载力与刚度等荷载，进而使住宅结构的每一项功能得到更好的发挥。同时，结构设计者需完全关注概念设计，减少施工缝的创建，降低住宅局部区域因不可预测的变故而产生漏洞的概率。4）选用的倒塌机制要更加有益。在高层建筑结构产生某一类的塑性铰后，全部的结构会改成机构，然而，机构很难稳固地支撑住外荷载作用，从而不具备担负能力，最终只能出现可持续变形，较为严重时还会崩塌。基于此，设计者务必遵照实际的结构类型加以适当布置、塑性铰等倒塌机制的设立，以使结构负载能力可以保持基本的平衡，能不断变形却不会倒塌。