高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設計的要點與策略

蘇瑜

中海文旅設計研究(大連)有限公司 遼寧大連 116000

混凝土結(jié)構(gòu)設計是否科學合理，決定了高層建筑工程項目的整體質(zhì)量及施工安全，因此有關(guān)企業(yè)及設計人員應注重并優(yōu)化高層建筑項目的混凝土結(jié)構(gòu)設計方案，促進建筑產(chǎn)業(yè)健康、穩(wěn)定發(fā)展。

1 高層建筑工程項目的混凝土結(jié)構(gòu)設計的要點分析

1.1 混凝土結(jié)構(gòu)的類型

高層建筑工程項目具有安全風險大、施工難度高、工程規(guī)模龐大復雜的特點，設計師應結(jié)合建筑工程項目的具體情況，分析不同類型混凝土結(jié)構(gòu)設計的優(yōu)勢與特點，選擇最佳的結(jié)構(gòu)設計方案。首先是框架結(jié)構(gòu)，顧名思義就是高層建筑的大體框架結(jié)構(gòu)，一般包括建筑物的梁、柱、板設計，其主要適用于高度低于60米的建筑施工；其次，框剪結(jié)構(gòu)，其實就是框架結(jié)構(gòu)與剪力墻結(jié)構(gòu)的組合，主要是為了加強高層建筑工程的承載力，其主要適用于高度低于120米的建筑工程中；最后，筒體結(jié)構(gòu)則是現(xiàn)階段高層建筑中設計標準最高的一種形式，其承載性能和抗震性能均優(yōu)于其他幾種高層結(jié)構(gòu)形式，尤其適用于超高層（＞150m）或者摩天大樓中[1]。

1.2 混凝土結(jié)構(gòu)的造型與布局設計要點

結(jié)構(gòu)設計人員要充分注重概念設計，充分運用自己的建筑設計專業(yè)知識，在滿足高層建筑結(jié)構(gòu)適用性和美觀性的基礎(chǔ)上，保證高層建筑工程結(jié)構(gòu)的整體布局和造型，比如模型控制：結(jié)構(gòu)平面宜簡單、規(guī)則，質(zhì)量、剛度和承載力分布宜均勻；剪力墻布置時盡量減少暗柱數(shù)量；模型計算時考慮混凝土矩形梁轉(zhuǎn)化為T型；模型計算考慮梁柱重疊部分轉(zhuǎn)化為剛域；在截面尺寸的設計上，要保證其合理性、科學性，嚴格按照國家規(guī)定的建筑結(jié)構(gòu)設計規(guī)范進行設計。

1.3 混凝土結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面設計要點

選用合理的構(gòu)建截面是保證混凝土結(jié)構(gòu)設計安全性的重要保證。樓板厚控制原則：樓板厚度的取值大于等于樓板凈跨的1/40，且居住空間現(xiàn)澆樓板設計厚度≥100mm，廚房、衛(wèi)生間、陽臺板≥90mm。局部樓板厚度：坡屋頂采用120厚，平屋頂采用120厚；多、高層地下室頂板厚度取160mm，當為嵌固部位時頂板厚度取180mm。梁配筋控制原則：主梁面筋貫通筋盡量選用小直徑鋼筋，支座附加，連續(xù)梁各跨底筋盡量采用相同直徑和不同根數(shù)配置，但要滿足拉通鋼筋的截面面積等構(gòu)造要求和支座錨固寬度限制。底筋亦應盡量減少鋼筋排數(shù)。剪力墻配筋控制原則：剪力墻約束邊緣構(gòu)件的設置應對底部加強部位范圍內(nèi)的各層各部位核對軸壓比，判定是否需要設置約束邊緣構(gòu)件[2]。

2 高層建筑工程項目的混凝土結(jié)構(gòu)設計的策略建議

2.1 選擇強度高的施工材料

施工材料的選擇對整體工程的順利實施起著關(guān)鍵性作用，混凝土、鋼筋是高層建筑工程中經(jīng)常用到的建筑材料，也是其主要建筑材料。高強施工材料的應用可以降低企業(yè)施工成本，提高企業(yè)效益，同時又可以提升高層建筑工程的抗震能力。首先，要保證高層建筑工程的質(zhì)量就必須保證建筑材料的用量，高層建筑其質(zhì)量要求更高，一旦某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，將會對整個工程項目造成嚴重的影響，所以，在建筑材料的用量上一定要按照國家標準執(zhí)行。高強施工材料可以有效地縮減構(gòu)件的尺寸，降低鋼筋和混凝土等的用量，縮減施工成本；其次，合理運用鋼筋和混凝土等高強原材料，有利于優(yōu)化建筑構(gòu)件，減輕建筑結(jié)構(gòu)的整體重量，減輕自重可以減輕相應的地震荷載，從而可以達到提升高層建筑結(jié)構(gòu)安全度的目的[3]。

2.2 不斷調(diào)整并優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)設計的方案

在具體施工過程中，施工單位要根據(jù)施工工程的建筑高度以及經(jīng)濟承受能力來選擇最佳的混凝土結(jié)構(gòu)設計，以保證工程的順利進行。合理確定結(jié)構(gòu)形式和基礎(chǔ)選型，有利于保證工程質(zhì)量和工程進度，一旦出現(xiàn)決策失誤，半路更改方案會給企業(yè)帶來巨大的困難，所以施工方一定要根據(jù)實際情況做出正確的選擇。此外，在方案的選擇上可以多方進行討論，參考不同建議，最后進行方案模擬整合，這樣有利于決策的合理性，避免失誤。

2.3 降低施工縫的設置數(shù)量

通過降低施工縫的設置數(shù)量，起到優(yōu)化混凝土結(jié)構(gòu)承重性能，提高高層建筑工程項目安全性及整體質(zhì)量的作用。作為設計單位與設計人員應結(jié)合工程項目具體情況，樹立正確的結(jié)構(gòu)設計意識理念，掌握并科學應用結(jié)構(gòu)設計的專業(yè)知識，盡可能避免施工縫在設計方案中的出現(xiàn)，以保證高層建筑工程項目的豎向、橫向結(jié)構(gòu)規(guī)則、受力均勻，一方面提升高層建筑工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及耐久性，另一方面確保高層建筑項目的設計合理、造型美觀[4]。

2.4 剪力墻的優(yōu)化設計

在高層建筑工程項目剪力墻設計過程中，設計師首先應確保高層建筑內(nèi)部框架結(jié)構(gòu)的均衡、平整，假設內(nèi)部框架結(jié)構(gòu)的形狀在受力后變形，則需要重新設置剪力墻結(jié)構(gòu)，根據(jù)情況相應提高剪力墻結(jié)構(gòu)的耐久性和承重性。設計師還應當注重提高剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能，避免使用單向的剪力墻結(jié)構(gòu)設計方法，采用雙向、沿結(jié)構(gòu)主軸的剪力墻設計方案[5]。

3 結(jié)語

綜上所述，隨著全球市場經(jīng)濟的蓬勃快速發(fā)展，城市現(xiàn)代化建設的步伐加快，各地的高層建筑工程項目數(shù)量越來越多，作為有關(guān)設計單位及其設計人員應樹立科學的設計理念，堅持人性化的設計原則，從實踐中總結(jié)經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)設計的不足與問題，提出優(yōu)化、改進高層建筑工程項目混凝土結(jié)構(gòu)設計的策略建議，促進建筑產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展。