江门市江海规划建筑设计院有限公司529000
摘要：钢筋混凝土结构是建筑结构设计中常见的力学和功能结构，由于钢筋混凝土结构具有良好的刚度、抗剪性、整体性和经济性，在各种类型的高层建筑设计和施工中得到了广泛的应用。本文介绍了高层混凝土结构的类型，结合高层建筑设计的原则，研究了高层建筑混凝土结构设计要点。
关键词：高层建筑；混凝土；结构设计
引言：
随着人类生活水平的不断提高，他们对自己的居住环境有了更高的要求，促进了高层建筑物的发展。高层建筑物的发展使城市面貌焕然一新，建筑物功能的多样化和复杂化也给高层建筑物设计者带来了严峻的挑战。高层建筑物的发展，更好的促进了混凝土结构的发展，但是由于建筑物的设计越来越复杂，体积变得越来越大，工期变得越来越短，这样就要求设计者对建筑物的特点和结构进行细致的分析，并采取有效的措施进行解决。
一、高层混凝土结构的类型
1.钢筋混凝土结构
钢筋混凝土结构具有耐高温性强、抗腐蚀强、刚度大、整体性较好、位移不大、舒适度较好、维护方便和成本低等特点，这些都是钢结构无法比拟的。另外，我国混凝土增强材料技术（如新型预应力钢棒和非金属配筋等）不断地得到发展，且型钢混凝土、钢管混凝土、轻混凝土和高强混凝土等方面的理论技术已经达到了成熟水平。因此，钢筋混凝土材料重新得到了重视，钢筋混凝土现浇结构也应用于我国绝大多数的高层建筑中。
2.组合结构
组合结构除了具有钢筋混凝土结构的优点外，还具有静、动力工作性能优异、科技含量高、对环境污染少、大量节约钢材、降低成本和施工进程快等优点，其中节约钢材的特点是由于其混凝土在钢管内的三轴受压状态可提高自身承载力的结果。因而，组合结构在某些情况下可以取代钢结构和钢筋混凝土结构，应用与更高的建筑中，并且在电力、造船、交通和冶金等方面也已得到广泛的应用。
3.新型结构
以往高层建筑的结构体系有框架体系、剪力墙体系和框架-剪力墙体系三种类型，而我们新型的结构体系主要是根据筒体的组成方式来区分的，主要有框筒体系、筒中筒体系和多束筒体系三种。新型结构体系中的筒体与传统的单片平面结构不同，其在水平力作用下可以看成固定于基础上的箱型悬臂结构，具有更大的承载力和抗侧刚度。目前，这种新型的筒体结构体系在层数较多、功能较多、用途较多的高层建筑中已得到广泛的应用。
二、高层建筑设计的原则
高层建筑与低层建筑有所不同，它的结构设计比低层结构设计更加复杂，建筑特征也更加明显。高层建筑混凝土结构在设计时需要遵循以下几点要求：安全性、适用性、耐久性和可靠性。
①安全性。安全性包括两个方面，一是建筑设计施工时的安全；二是建筑物使用期间的安全。在设计阶段着重考虑的是建筑物使用期间的安全。实际设计时，设计人员应当对建筑结构作用承受力、整体稳定性等因素进行考虑，要保证偶然性、突发性事件发生后，建筑结构还能保持必需的稳定，不会在事件中及事件后发生倒塌。
②适用性。适用性是指在建筑物的功能必须要满足居住者的适用要求，结构本身要具备良好的工作性能，在使用过程中不要发生变形、裂缝等问题；不可避免的是，随着使用时间的增加，建筑结构难免会出现一些裂缝、变形问题，但只要保证建筑裂缝、变形程度不会超出固定值，建筑整体结构就不会受到大影响。
③耐久性。耐久性是指建筑物本身要耐用，使用时间能尽量延长。
④可靠性。建筑结构可靠度是指建筑在规定的使用时间内能充分发挥出预定功能的一种能力。这些预定功能包括结构承载力、结构刚度、强度，整体稳定性、耐久耐用性等等。值得提及的是，一般情况下，当建筑结构达到了它的预定使用年限之后，建筑就应该报废，不再使用。这是因为达到预定时间之后，建筑各方面性能都会下降，若继续使用，很容易引起安全事故。
三、高层建筑混凝土结构设计要点
1.结构平面布置
①结构平面布置应减少扭转的影响。首先考虑地震作用下的偶然偏心因素，其中最重要的是评估楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移。具体规定是，A级高度的高层建筑，其位移值不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度的高层建筑、混合结构高层建筑以及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。
②抗震设计时的高层结构平面布置。高层建筑宜调整平面形状和结构布置，避免结构不规则，不设防震缝。然而当建筑物平面形状复杂，我们又无法通过简单的办法将其平面形状和结构布置调整，从而形成较规则的结构时，这时我们就应该设置防震缝，以便将其划分为几个较简单的结构单元。
2.结构竖向布置
高层建筑的竖向结构更加重要，直接影响到整体建筑的质量。高层建筑的竖向体型宜规则、均匀，如无特殊的设计需要，则应力求避免有过大的外挑和内收。出于重心和稳定的考虑，整体建筑的竖向结构应该下大上小，侧向应该是逐渐均匀变化，例如世界上第一高的建筑迪拜塔就很好地证明了这一点。如果是竖向结构不是直的，或者不是下大上小，出现严重不规则的结构，例如央视大楼，那就需要特殊的结构设计，否则为会整体建筑结构的稳定性带来隐患。
3.合理使用高强钢筋和高强砼
在建筑物的施工过程中，总造价在一定程度上受到了用钢量的影响，因此，为了有效的降低建筑物的用钢量，节约成本，降低建筑物的总造价，在对建筑物进行设计时尽可能的使用高强钢筋。如果高层建筑物位于软弱地基上时，高强钢筋和强砼的合理使用将会有效的减轻地基的荷载，缩短建筑物的总造价，具有非常直观的经济效果。地震对于建筑物的破坏程度是与建筑物的自重呈正比的，建筑物的自重越大，地震发生时造成的破坏性就越大。因此，有效的减轻建筑物的自重，将会有效的降低地震对建筑物造成的破坏，更好的保障建筑物的安全。因此，高强钢筋和高强砼在建筑物中，可以有效的减轻建筑物自重，降低建筑物的总造价。
4.地下室的混凝土结构设计
高层建筑都是有地下室的，当高层建筑把地下室顶层作为其嵌固端时，这时地下室的搞震强度就应该与整体结构完全相同，否则仍然会对整体建筑有着较大的影响。如果不是这样，那么地下室的搞震等级可以稍微降低一下需求，根据每个地区的具体情况采用三级或四级。抗震等级为特一级的高层建筑结构中，其钢筋混凝土框架柱宜采用型钢混凝土柱或钢管混凝土柱，底部加强部位及其上一层的弯矩设计值应按墙底截面组合弯矩计算值的1.1倍采用。另外，对于高层建筑物混凝土的质量也要有较高的要求，我们要增加一定的添加剂到水泥和石灰中，用来增强混凝土的配筋率。同时还要高湿度的养护，以保障混凝土部件的不变形。
四、结语
高层混凝土结构受力复杂，然而习惯性的传统设计往往会给结构工程师造成一种错觉，以为结构设计就是规范+计算机程序计算，忽略了对结构整体方案的把握。一个合格的结构工程师应具有清楚的结构设计概念，丰富的实际经验，正确的判断力，而规范和计算机程序只是实现设计的技术手段。一个结构工程师在每一项设计开始时，就应凭借自身拥有的对结构体系及其受力、变形特性的整体概念和判断力，用概念设计去帮助建筑师实现业主所需要的建筑空间。在设计过程中，利用自己的力学概念，通过合理、有效地不断调整构件设计，提高结构设计安全度，提高经济效益及设计效率。
参考文献：
[1]陈凤莲.关于高层建筑混凝土结构设计的几点论述[J].城市建设理论研究（电子版），2012，8（10）.
[2]邱海军，倪国葳.浅谈高层建筑混凝土结构设计[J].科技创新导报，2010，16（5）.
[3]金振道.高层建筑混凝土结构设计剖析[J].城市建设理论研究（电子版），2012，4（12）.