摘要：高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)體系較為復(fù)雜，其設(shè)計(jì)工作的經(jīng)驗(yàn)、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(jì)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。

關(guān)鍵詞：高層建筑;混凝土結(jié)構(gòu);基本原則;優(yōu)化設(shè)計(jì)

一、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的意義

傳統(tǒng)的高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，受到一些因素的影響，經(jīng)常會出現(xiàn)穩(wěn)定性與強(qiáng)度問題，不能確保各方面工作效果。而在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的工作中，可以按照具體的穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)、強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)等執(zhí)行工作任務(wù)，改善當(dāng)前的工作現(xiàn)狀，提升結(jié)構(gòu)的抗震性能、承載能力，具有重要意義。

二、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原則

（一）從根本上有效滿足高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的功能要求

在針對高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中，要充分確保相應(yīng)的功能要求得到充分的滿足，這是基本原則。對功能的要求，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，充分確保整體結(jié)構(gòu)的安全性，這在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中是必須著重考慮的首要問題，要確保在全生命周期內(nèi)可以有效抵抗各種外來因素的影響和干擾，確保整體混凝土結(jié)構(gòu)更安全穩(wěn)定，可以經(jīng)受外力的影響而始終保持應(yīng)有的性能和質(zhì)量。其次，要確保高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的適用性全面增強(qiáng)，使整體結(jié)構(gòu)在既定的全生命周期內(nèi)充分滿足使用性要求。經(jīng)過時(shí)間的積累，整體結(jié)構(gòu)的變形程度、墻體裂縫等相關(guān)性能都可以保持在優(yōu)良的狀態(tài)，具備應(yīng)有的安全性和穩(wěn)定性，不會超過限定標(biāo)準(zhǔn)。最后，要以充分確保混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性顯著增強(qiáng)為基準(zhǔn)，使整體結(jié)構(gòu)在既定的范圍內(nèi)不會削弱其耐久性，符合相對應(yīng)的設(shè)計(jì)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從根本上有效規(guī)避結(jié)構(gòu)因?yàn)橥饨缫蛩氐挠绊懚霈F(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕問題等。

（二）從根本上有效提升高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的可靠性

高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的可靠性主要指的是，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)能夠在標(biāo)準(zhǔn)的條件和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，充分呈現(xiàn)出應(yīng)該具備的預(yù)定功能和相關(guān)性能。該可靠性體現(xiàn)在高層建筑在具體年限范圍內(nèi)滿足相對應(yīng)的使用需求，通過相對應(yīng)的技術(shù)手段進(jìn)行加固處理和翻新，仍然可以使此類高層建筑有效應(yīng)用并呈現(xiàn)出應(yīng)有的價(jià)值。

三、高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

（一）合理布置建筑平面結(jié)構(gòu)

高層建筑平面布局結(jié)構(gòu)會對建筑抗震性能產(chǎn)生較大影響，而抗震性能是所有建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須重點(diǎn)關(guān)注的基礎(chǔ)性工作。在具體設(shè)計(jì)工作中，要按照高層建筑抗震設(shè)計(jì)原則、要求、標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行設(shè)計(jì)，關(guān)注混凝土結(jié)構(gòu)材料對建筑抗震性能的影響，根據(jù)建筑樓層高度選擇合理的抗震等級。一般情況下，簡單、對稱、規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)能夠提升建筑整體的抗震能力，并且消耗地震釋放的部分能量，能夠很好地弱化地震的延伸作用，降低地震對高層建筑的破壞。而對于多塔結(jié)構(gòu)、頂部塔樓結(jié)構(gòu)等要掌握其振型數(shù)，合理控制其大小，做好設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)核算，嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范設(shè)計(jì)要求，遵循抗震設(shè)計(jì)理念開展工作，在滿足建筑建設(shè)要求的基礎(chǔ)上，盡量選擇規(guī)則性較強(qiáng)的平面結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提升高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能。

（二）選擇有效的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)形式

高層建筑抗側(cè)力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)能夠提升建筑水平抗震性能。日?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要綜合建筑功能性、高度、結(jié)構(gòu)等要素進(jìn)行考慮，選擇有效的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)形式。若建筑高度小于50米，且內(nèi)部空間要求標(biāo)準(zhǔn)高，可以選擇框架結(jié)構(gòu)作為混凝土結(jié)構(gòu)抗震體系，以便充分利用框架結(jié)構(gòu)的靈活空間;若建筑高度在100米左右，可以選擇剪力墻結(jié)構(gòu)，確保高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)剛度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，且結(jié)構(gòu)水平位移較小;對于建筑空間、結(jié)構(gòu)類型都要求較高的建筑，可以選擇框剪結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)等進(jìn)行設(shè)計(jì)，在滿足高層建筑功能性要求的同時(shí)保障結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度達(dá)標(biāo)。

（三）關(guān)注薄弱層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作

高層建筑薄弱層的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。這主要是由于薄弱層會在外部強(qiáng)烈的地震作用下，出現(xiàn)屈服形變問題，給混凝土結(jié)構(gòu)帶來較為嚴(yán)重的安全影響。因此，在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間需要對結(jié)構(gòu)薄弱層進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，選擇有效的設(shè)計(jì)方法提升整體結(jié)構(gòu)安全性。若高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)豎向結(jié)構(gòu)剛度不連續(xù)，而樓層剛度比低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，就出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)薄弱層。此時(shí)，在設(shè)計(jì)過程中，需要借助放大調(diào)整系數(shù)調(diào)整結(jié)構(gòu)薄弱層的構(gòu)件設(shè)計(jì)，確保薄弱層安全標(biāo)準(zhǔn)滿足規(guī)范要求，提升整個(gè)高層建筑抗震能力。

（四）優(yōu)化轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(jìn)而出現(xiàn)抗震不利的薄弱點(diǎn)，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)換層上下兩部分的剛度來說，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(gè)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(jì)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。

四、結(jié)語

在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，對其進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善有著至關(guān)重要的作用。在實(shí)踐的過程中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員要充分把握客戶的具體需求，從實(shí)際出發(fā)，通過不斷的實(shí)踐和積累，提升自身的專業(yè)技術(shù)水平，從根本上有效做好高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，使設(shè)計(jì)效果得到充分的優(yōu)化，進(jìn)一步提升整體結(jié)構(gòu)的安全性、牢固性，以此使高層建筑呈現(xiàn)出應(yīng)有的效益。

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作者簡介： 李洪亮，天津天咨拓維建筑設(shè)計(jì)有限公司。