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摘要：本文对高层建筑结构混凝土设计应用遵循的原则及其具体应用中的几个主要问题进行了初步探讨，供挺好参考。
关键词：高层建筑；混凝土；结构设计；研究
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：
高层建筑的发展，充分显示了科学技术的力量，使设计师从过去强调艺术效果转向重视建筑特有功能与技术因素。建筑结构设计人员要明确自己的责任，从结构方案的确定、结构计算、构造要求等多方面考虑，提高结构设计质量。在高层设计中，建筑和结构是关系最密切的专业。建筑师往往根据建筑的使用功能和美学要求处理建筑体型，包括平面和立面；而结构师则根据受力的合理性进行结构设计，其中结构形式和结构体系的选择，结构总体布置等对结构的受力性能优劣性起决定性作用。结构的总体布置与结构体型密切相关，简单的体型易于得到规则和受力合理的结构总体布置，可使结构具有良好的抗震性能；反之，过于复杂的建筑平面和立面体型，将增加结构设计的困难，造成结构布置的不规则性。因此优秀的设计是建筑和结构的完美结合，需建筑师和结构师密切合作。在方案设计阶段，就应根据建筑物的高度、抗震设防烈度等具体条件合理选用结构形式和结构体系。
1 建筑结构设计的任务
结构设计应根据建筑物的重要性等级、建筑使用功能或生产需要所确定的荷载、抗震要求、设防标准等，对结构基本构件和整体进行设计，以保证基本构件的强度、变形、裂缝满足设计要求，同时保证结构体系的整体安全性、稳定性、变形性能，保证在突发事件发生时，结构保持一定的整体性，使人们的生命安全得以保证；保证合理用材，方便施工，同时尽可能降低建筑造价。总之，结构设计的核心是解决两个问题：一是满足建筑结构功能要求；二是经济问题。
2 高层建筑结构混凝土设计的应用遵循的原则
近几年来，高层建筑在我国得到了迅速发展，其高度不断增加、结构体系更加多样化、功能越来越复杂，这也为高层建筑混凝土结构设计的可靠性提出更高的要求。混凝土结构平面设计要尽量使平面规则、简单、对称、长宽比适当，这样可以使平面剛度、承载力、质量分布均匀，质量中心与刚度中心接近重合，提高混凝土结构的抗震能力。具体应遵循以下原则：尽量采用规则的高层建筑结构，保证建筑平面、立面及结构布置对抗震有利；具备合理的传力途径，使作用在上部结构的水平力和竖向力能够直接、不间断地传递到基础，避免中断和迂回；具有整体的可靠性和牢固性，当高层建筑结构受到作用力丧失致使整个结构的倒塌；确定构件与构件之间、结构与结构之间，该彻底分离的绝不似分非分，该牢固的绝不似接非接；处理好结构单元与结构构件承载力之间的关系，尽量设置多道抗震防线，增强结构的抗震能力。
3 高层建筑结构设计中混凝土的具体应用
3.1 保证高层建筑结构的稳定性
建筑结构的高宽比越大，受地震引起的侧移和颠覆作用就会越大。所以建议高宽比很大的高层建筑尽可能使用配有钢筋的桩基础，因为桩是埋在土中的细长构件，具有较好的抗拔性，抵抗上部结构倾覆的能力较强，从而保证高层建筑结构的稳定性。同时，要增加高层建筑的下部几层宽度，必须控制在规范的高宽比限值内，极力避免大底盘建筑的形成。这时可以采取设置类似扶壁柱的钢筋混凝土构件的方法，增加基础底板的悬挑高度来扩大基础底面积，确保整体建筑结构的稳定性。
3.2 增强混凝土结构重要部位的延性
混凝土结构中重要构件或某些构件的关键部位的延性提高，就可以使高层建筑物在地震时具有良好的抗倒塌能力。根据高层建筑物的不同结构特点，其选择增强构件延性的重点部分也有所不同。
3.3 混凝土剪力墙的设计要求
剪力墙的平面布置直接关系到高层建筑结构的抵抗水平风力和抗震的程度，所以在进行高层建筑混凝土剪力墙设计时，应满足以下几点要求：
3.3.1 剪力墙的基本要求
剪力墙的厚度设计要根据不同的抗震等级和抗震位置而确定。例如，非抗震剪力墙的设计，其截面厚度必须大于层高或剪力墙的1/25，并且不应小于140mm；按一、二级抗震等级设计的剪力墙，其底部加强的墙厚度应大于层高的1/16，并且不小于200mm，其他部分的厚度应大于层高的1/20，并且不小于160mm。
3.3.2 剪力墙的结构设计
剪力墙的结构是在利用建筑物墙体的竖向承载基础上，发挥其抗水平力的一种结构体。结构设计时要做到：剪力墙要全部承受剪力墙结构中的竖向力和水平力，其沿竖向应贯通建筑物的全高，并且尽量做到拉通对直以增加抗震承受能力；对于截面较长的剪力墙，应该利用洞口将其均匀分为采用弱梁连接的墙段，每个墙段的高宽比不小于2，这样可以避免剪切破坏从而提高抗震墙的变形能力；高层建筑结构设计不应全部采用短肢剪力墙的结构，设计短肢剪力墙的要尽量设计翼缘，并且避免洞口与洞口、洞口与墙边形成小墙肢；不能让楼面的主梁直接支撑在剪力墙之间的连梁上。
3.3.3 剪力墙的截面高度与厚度要求
对于标准层来说，剪力墙的厚度设计为200mm就可以满足稳定性和轴压比的要求，其截面高度为1650mm时，即可成为一般剪力墙；对于底部层高较大的楼层，在保证剪力墙的厚度能够满足稳定性的基础上，增加剪力墙的长度，使1/2以上面积的剪力墙截面高厚比不小于8。
3.3.4 对于钢筋混凝土全墙结构的设计
在钢筋混凝土全墙结构中，选用大开间剪力墙结构与小开间剪力墙相比有以下优点：由于墙体的数量少，可以节省混凝土的用量，减少墙体的约束构件，所以剪力墙结构的整体重量轻；与小开间剪力墙相比，其抗推刚度小、自振周期长、受水平地震的作用力小；当发生地震时，由于墙体的配筋率适当使其增加了结构的延性，所以能够使墙体构件。
3.4 控制超长结构混凝土的干缩裂缝
造成混凝土干缩裂缝有两个原因，一是现浇混凝土在凝固硬化时会产生收缩应力，结构越长对其造成的干缩裂缝越大；二是高层建筑结构在投入使用期间，经过一年四季的温差变化会使结构承受热胀冷缩的作用，从而造成温度裂缝，并且结构越长、温差越大对结构造成的影响也越大。为了有效地控制超长结构混凝土的干缩裂缝现象，可采用设置混凝土后浇带的方法，将较大的楼板面积划分为较小的区格，区格与区格之间设置有预留带。先对小的区格进行混凝土的浇筑，待其干缩变形完成后，再对预留带进行浇筑。这种方法能有效地减少现浇混凝土的干缩裂缝问题，却不能控制温度裂缝。
4 结束语
混凝土的结构设计是一项复杂工作，设计人员要掌握足够的理论知识与实际经验、通过合理、科学地调整混凝土结构设计，来提高整体高层建筑结构设计的可靠性。随着经济技术和城市化进程的快速发展，高层建筑也随着增多，带来了最大化的建筑空间，缓解了城市用地紧张与人口不断增加的矛盾，体现着城市的繁荣和社会的进步。所以高层建筑结构的安全性、可靠性和耐久性成为了社会共同关注的问题，而混凝土结构的设计及应用直接关系到高层建筑结构的整体使用性能，必须得到工程师的高度重视。
参考文献：
[1] 苏赐钦.高层建筑混凝土结构的优化设计探析［J］.黑龙江科技信息，2011，（10）.
[2] 苏光能.高层建筑结构设计中混凝土的应用［J］.中国新技术新产品，2009，（02）.
[3] 刘利峰.完善高层建筑结构设计的探析［J］.科技创新导报，2010，（06）.
[4] 徐银夫.关于高层建筑结构设计的研究［J］.科技经济市场,2011，(02).
[5] 闵小双.概念设计在建筑结构设计中的意义［J］.科技咨询导报,2012，(02).
[6] 康为江,郦世平.高层建筑中竖向结构的选型与布置探讨［J］.建筑技术,2010,(11).
关键词：高层建筑；混凝土；结构设计；研究
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：
高层建筑的发展，充分显示了科学技术的力量，使设计师从过去强调艺术效果转向重视建筑特有功能与技术因素。建筑结构设计人员要明确自己的责任，从结构方案的确定、结构计算、构造要求等多方面考虑，提高结构设计质量。在高层设计中，建筑和结构是关系最密切的专业。建筑师往往根据建筑的使用功能和美学要求处理建筑体型，包括平面和立面；而结构师则根据受力的合理性进行结构设计，其中结构形式和结构体系的选择，结构总体布置等对结构的受力性能优劣性起决定性作用。结构的总体布置与结构体型密切相关，简单的体型易于得到规则和受力合理的结构总体布置，可使结构具有良好的抗震性能；反之，过于复杂的建筑平面和立面体型，将增加结构设计的困难，造成结构布置的不规则性。因此优秀的设计是建筑和结构的完美结合，需建筑师和结构师密切合作。在方案设计阶段，就应根据建筑物的高度、抗震设防烈度等具体条件合理选用结构形式和结构体系。
1 建筑结构设计的任务
结构设计应根据建筑物的重要性等级、建筑使用功能或生产需要所确定的荷载、抗震要求、设防标准等，对结构基本构件和整体进行设计，以保证基本构件的强度、变形、裂缝满足设计要求，同时保证结构体系的整体安全性、稳定性、变形性能，保证在突发事件发生时，结构保持一定的整体性，使人们的生命安全得以保证；保证合理用材，方便施工，同时尽可能降低建筑造价。总之，结构设计的核心是解决两个问题：一是满足建筑结构功能要求；二是经济问题。
2 高层建筑结构混凝土设计的应用遵循的原则
近几年来，高层建筑在我国得到了迅速发展，其高度不断增加、结构体系更加多样化、功能越来越复杂，这也为高层建筑混凝土结构设计的可靠性提出更高的要求。混凝土结构平面设计要尽量使平面规则、简单、对称、长宽比适当，这样可以使平面剛度、承载力、质量分布均匀，质量中心与刚度中心接近重合，提高混凝土结构的抗震能力。具体应遵循以下原则：尽量采用规则的高层建筑结构，保证建筑平面、立面及结构布置对抗震有利；具备合理的传力途径，使作用在上部结构的水平力和竖向力能够直接、不间断地传递到基础，避免中断和迂回；具有整体的可靠性和牢固性，当高层建筑结构受到作用力丧失致使整个结构的倒塌；确定构件与构件之间、结构与结构之间，该彻底分离的绝不似分非分，该牢固的绝不似接非接；处理好结构单元与结构构件承载力之间的关系，尽量设置多道抗震防线，增强结构的抗震能力。
3 高层建筑结构设计中混凝土的具体应用
3.1 保证高层建筑结构的稳定性
建筑结构的高宽比越大，受地震引起的侧移和颠覆作用就会越大。所以建议高宽比很大的高层建筑尽可能使用配有钢筋的桩基础，因为桩是埋在土中的细长构件，具有较好的抗拔性，抵抗上部结构倾覆的能力较强，从而保证高层建筑结构的稳定性。同时，要增加高层建筑的下部几层宽度，必须控制在规范的高宽比限值内，极力避免大底盘建筑的形成。这时可以采取设置类似扶壁柱的钢筋混凝土构件的方法，增加基础底板的悬挑高度来扩大基础底面积，确保整体建筑结构的稳定性。
3.2 增强混凝土结构重要部位的延性
混凝土结构中重要构件或某些构件的关键部位的延性提高，就可以使高层建筑物在地震时具有良好的抗倒塌能力。根据高层建筑物的不同结构特点，其选择增强构件延性的重点部分也有所不同。
3.3 混凝土剪力墙的设计要求
剪力墙的平面布置直接关系到高层建筑结构的抵抗水平风力和抗震的程度，所以在进行高层建筑混凝土剪力墙设计时，应满足以下几点要求：
3.3.1 剪力墙的基本要求
剪力墙的厚度设计要根据不同的抗震等级和抗震位置而确定。例如，非抗震剪力墙的设计，其截面厚度必须大于层高或剪力墙的1/25，并且不应小于140mm；按一、二级抗震等级设计的剪力墙，其底部加强的墙厚度应大于层高的1/16，并且不小于200mm，其他部分的厚度应大于层高的1/20，并且不小于160mm。
3.3.2 剪力墙的结构设计
剪力墙的结构是在利用建筑物墙体的竖向承载基础上，发挥其抗水平力的一种结构体。结构设计时要做到：剪力墙要全部承受剪力墙结构中的竖向力和水平力，其沿竖向应贯通建筑物的全高，并且尽量做到拉通对直以增加抗震承受能力；对于截面较长的剪力墙，应该利用洞口将其均匀分为采用弱梁连接的墙段，每个墙段的高宽比不小于2，这样可以避免剪切破坏从而提高抗震墙的变形能力；高层建筑结构设计不应全部采用短肢剪力墙的结构，设计短肢剪力墙的要尽量设计翼缘，并且避免洞口与洞口、洞口与墙边形成小墙肢；不能让楼面的主梁直接支撑在剪力墙之间的连梁上。
3.3.3 剪力墙的截面高度与厚度要求
对于标准层来说，剪力墙的厚度设计为200mm就可以满足稳定性和轴压比的要求，其截面高度为1650mm时，即可成为一般剪力墙；对于底部层高较大的楼层，在保证剪力墙的厚度能够满足稳定性的基础上，增加剪力墙的长度，使1/2以上面积的剪力墙截面高厚比不小于8。
3.3.4 对于钢筋混凝土全墙结构的设计
在钢筋混凝土全墙结构中，选用大开间剪力墙结构与小开间剪力墙相比有以下优点：由于墙体的数量少，可以节省混凝土的用量，减少墙体的约束构件，所以剪力墙结构的整体重量轻；与小开间剪力墙相比，其抗推刚度小、自振周期长、受水平地震的作用力小；当发生地震时，由于墙体的配筋率适当使其增加了结构的延性，所以能够使墙体构件。
3.4 控制超长结构混凝土的干缩裂缝
造成混凝土干缩裂缝有两个原因，一是现浇混凝土在凝固硬化时会产生收缩应力，结构越长对其造成的干缩裂缝越大；二是高层建筑结构在投入使用期间，经过一年四季的温差变化会使结构承受热胀冷缩的作用，从而造成温度裂缝，并且结构越长、温差越大对结构造成的影响也越大。为了有效地控制超长结构混凝土的干缩裂缝现象，可采用设置混凝土后浇带的方法，将较大的楼板面积划分为较小的区格，区格与区格之间设置有预留带。先对小的区格进行混凝土的浇筑，待其干缩变形完成后，再对预留带进行浇筑。这种方法能有效地减少现浇混凝土的干缩裂缝问题，却不能控制温度裂缝。
4 结束语
混凝土的结构设计是一项复杂工作，设计人员要掌握足够的理论知识与实际经验、通过合理、科学地调整混凝土结构设计，来提高整体高层建筑结构设计的可靠性。随着经济技术和城市化进程的快速发展，高层建筑也随着增多，带来了最大化的建筑空间，缓解了城市用地紧张与人口不断增加的矛盾，体现着城市的繁荣和社会的进步。所以高层建筑结构的安全性、可靠性和耐久性成为了社会共同关注的问题，而混凝土结构的设计及应用直接关系到高层建筑结构的整体使用性能，必须得到工程师的高度重视。
参考文献：
[1] 苏赐钦.高层建筑混凝土结构的优化设计探析［J］.黑龙江科技信息，2011，（10）.
[2] 苏光能.高层建筑结构设计中混凝土的应用［J］.中国新技术新产品，2009，（02）.
[3] 刘利峰.完善高层建筑结构设计的探析［J］.科技创新导报，2010，（06）.
[4] 徐银夫.关于高层建筑结构设计的研究［J］.科技经济市场,2011，(02).
[5] 闵小双.概念设计在建筑结构设计中的意义［J］.科技咨询导报,2012，(02).
[6] 康为江,郦世平.高层建筑中竖向结构的选型与布置探讨［J］.建筑技术,2010,(11).