浅议高层建筑混凝土结构优化设计

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1、浅议高层建筑混凝土结构优化设计　　摘要：近年来，我国高层建筑数量不断增多，在很多地区甚至全部采用高层结构，这也是土地以及人口规模所决定的。对建筑设计者们来说，建造既美观又实用而且安全的建筑是非常必要的，也需要考虑到各种影响因素之间的平衡问题。本文从结构、设计因素、优化方法等多个角度对高层建筑混凝土结构的优化设计进行了分析，希望能为国内的同行提供一定的参考。关键词：高层建筑；混凝土结构；设计中图分类号：TU97文献标识码：A文章编号：引言6近些年来，随着我国社会的不断发展，人们生活水平的不断提高，人们对自己所居住的建筑要求也越来越高，各种高层建筑不断涌现，在提高了土地利用面积的

2、同时，也增强了城市的美观。但是，这些样式多样化的高层建筑并不都是完美的，也有很多存在一定的设计缺陷，给使用者带来不便，或者带来一定的安全隐患，这都是我们不希望看到的。因此，对建筑设计者们来说，建造既美观又实用而且安全的建筑是非常必要的，也需要考虑到各种影响因素之间的平衡问题。曾经在全国各地发生的不良案例已经足够多，像上海出现的“楼倒倒”事件等，我们不希望再次出现，有鉴于此，本文从结构、设计因素、优化方法等多个角度对高层建筑混凝土结构的优化设计进行了分析，希望能为国内的同行提供一定的参考。1高层建筑混凝土结构目前来看，经过多年的发展，高层建筑混凝土结构已经衍生出四种类型，下面对

3、其分别阐述：1.1钢筋混凝土结构这是最早的高层建筑结构，高层建筑的发展也得益于该结构的诞生和使用，该结构的建筑材料主要包括钢筋和混凝土两大部分，利用两者在刚性和延展性的互补实现整体的承重设计。此结构的整体性较能好，且具有耐高温、位移小、维护方便、成本低和刚度大等特点，钢筋混凝土结构的一系列特点，都是钢结构所望尘莫及的。而且随着各种材料学的不断发展，以及冶金工艺的不断进步，相关的技术不断成熟，建筑技术也越来越丰富，此建筑结构是国内应用最广泛的建筑结构型式。1.2组合结构6我国对组合结构的研究与应用虽然起步较晚，但发展较快。目前组合结构可以分成两大块，一是钢筋混凝土组合结构，另一

4、种是组合切体结构。前者是用型钢或钢板焊（或冷压）成钢截面，再在其四周或内部浇灌混凝土，使混凝土与型钢形成整体共同受力，通称钢与混凝土组合结构。钢管混凝土结构在轴向压力下，混凝土受到周围钢管的约束，形成三向压力，抗压强度得到较大提高，故钢管混凝土被广泛地应用到高轴压力的构件中。后者是由砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层组成的组合砖砌体构件，适用于轴向力偏心距，超过0.7y（y为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离），或e较大，无筋砌体承载力不足而截面尺寸又受到限制时的情况。由于组合结构有节约钢材、提高混凝土利用系数，降低造价，抗震性能好，施工方便等优点，在各国建设中得到

5、迅速发展。1.3新型结构新型结构的出现主要是对原有结构体系的重新组合设计来区分的，在材料的使用上没有大的不同。该结构主要是以筒体的组成方式来作为区分标准的。相比于传统的单片平面结构体系，新型结构体系中的筒体则具有更大的抗侧刚度，且承载力更大。1.4智能建筑结构随着信息化时代的来临，建筑的智能化设计也逐渐成为人们关注的焦点，这代表这一种未来的发展趋势。但是目前国内包括国际上在高层建筑中采用智能建筑的还比较少，BAS、OAS和CAS作为智能化系统的三大代表，未来的前途一片光明，在此不作多述。2高层建筑结构设计考虑因素6在高层建筑的结构设计过程中，需要考虑的因素很多，经济性、安全性

6、、高度、外形、荷载、风阻等因素众多，因此需要进行优化设计，最终达到强度足够、刚度适宜、延性良好、设计合理的标准。其中，重点需要考虑的有以下几个因素：(1)侧向力，建筑物在建成以后，会收到风力、地震力、自身荷载以及地陷等各种外力的影响，所有建筑都会存在侧向力，其中尤其以风力产生的作用最为明显，建筑高度越高，受力越大，因此在高层建筑中更应该注意。当然，地震力、水平荷载力等因素也要考虑在其中。(2)适宜的刚度，刚度是指受外力作用的材料、构件或结构抵抗变形的能力。材料的刚度由使其产生单位变形所需的外力值来量度。结构的刚度除取决于组成材料的刚度外，还同其几何形状、边界条件等因素以及外力

7、的作用形式有关。建筑结构也要通过控制刚度以防止发生振动、颤振或失稳。(3)延性良好，延性是指构件和结构屈服后，具有承载力不降低或基本不降低、且有足够塑性变形能力的一种性能，一般用延性比表示延性,即塑性变形能力的大小。当整体结构进入塑性变形阶段仍具有较强的变形能力，在当今的设计技术条件下，通过优良的概念设计和合理的构造措施可以避免高层建筑在大地震作用下而倒坍，确保生命和财产安全。3高层建筑混凝土结构优化设计的具体方法3.1合理使用高强砼和高强钢筋6在设计过程中，有两个因素是必须要考虑到的，一个是建筑物的经