鋼筋混凝土高層建筑中若干問題的探討

【摘 要】 近年來我國的高層建筑如雨后春筍般聳立在各個大小型城市，越來越多的設計人員在設計中面臨高層建筑的設計。熟悉高層建筑中常見的問題及其應對方法是當務之急，筆者通過多年設計實踐，對高層建筑結構中常出現的問題進行了探討與總結。

【關鍵詞】 高層建筑 結構選型 體系

正文

1 結構選型

結構是一個建筑的骨架，也是主體，對于高層建筑，結構的選型更是重中之重，結構工程師應該注意下列幾個方面：

1.1 結構的規則性問題。在新舊規范這方面的內容有了很大的改動，新規范在強化了這方面的內容，增加了許多新的限制條件。例如：嵌固端上下層的剛度比信息、平面規則性信息等，并且，新規范新增了一條強制性條文規定（建筑不采用嚴重不規則設計方案） 。所以，對于結構工程師在設計高層建筑時必須嚴格遵守這些新的改動，避免后期工作的失誤。

1.2 結構的超高問題?？拐鹨幏吨?，對結構的總高度都著相當嚴格的限制，特別是在規范中更是強化了這一點，不僅將原來的限制高度定為A級高度建筑外，還增設了B級高度的建筑，現在的建筑商有時為了利益最大化，對高度的限定都是馬馬虎虎，有時結構為B級高度建筑甚至超過，但是設計方法和處理措施沒有發生改變，導致施工出現嚴重的問題。因此，必須對結構該項的控制因素嚴格注意。

1.3 短肢剪力墻設置問題。新規范中，將墻肢截面高厚比為5～8的墻體定義為短肢剪力墻，并對短肢剪力墻特別是在高層建筑中應用增加很多的限制，所以設計人員在高層建筑中應盡量避免采用短肢剪力墻，減少后期設計的麻煩。

1.4 嵌固端設置問題?，F在的高層建筑一般都有一層或一層以上的地下室和人防通道，所以嵌固端有可能設置人防頂板等位置，也有可能設置在在地下室頂板，因此，設計工程師往往忽略了由嵌固端的設置帶來的一系列要考慮的問題，例如：嵌固端上下層剛度比限制、嵌固端樓板設計、結構整體計算嵌固端設置、結構抗震縫的設置和嵌固端位置協調、嵌固端上下層抗震等級一致性等等，任意忽略其中一個問題都有可能帶來不可估量的安全隱患，甚至導致整個結構的返工。

2 結構體系

2.1 結構剛度。高層建筑結構的抗震性與抗側剛度有很大的關系。設計的建筑物是偏剛性還是偏柔性，因人而異。這樣就導致各結構物經濟指標有很大的區別，目前的建筑設計的都比較偏于剛性．高層建筑中，剪力墻較多，而且墻普遍較厚，計算出最大的相對側移值只有1／3000～1／5000，有的甚至更小。但是根據常年的經驗，在那些土質好，基巖埋置也比較淺的地區，且高層建筑采用樁基的時候，地基特征值較小，所以高層建筑的抗側剛度可以設計得柔些。把結構的極限變形能力作為控制值。如果滿足變形的限值，結構剛度盡可能設計的小些。這樣，不僅減低地震作用，也降低場地與建筑物發生共振的可能性，還有可以滿足經濟要求。

2.2 側向位移的限值。高層建筑結構的水平位移與建筑物的高度成正相關。為了防止位移過大，建筑規范對頂點位移和每一層的位移都有一定的限制?？刂莆灰频闹饕康氖菨M足人們的居住需要，并且使人在工作的時候有舒適感和滿足抗震需要。人的舒適感主要與結構的頂點的加速度和自振周期有關。另外，控制位移是保證結構遭遇強烈地震不發生倒塌的關鍵因素?？刂茖娱g位移的主要目的是防止裝飾物，填充墻等非結構構件的開裂與損壞。彎曲產生的變形以及剪切產生的變形對構件內力的影響也是不相同的。

2.3 后澆帶。由于結構水平位移過長，溫度變化，受力不均勻等原因，需要設置三縫（抗震縫，伸縮縫，沉降縫）。有些建筑結構對縫的處理比較困難，而建筑規范對此要求有比較高?，F在越來越多的設計人員都用后澆帶代替結構縫。就是在施工時，先預留800～1000mm左右的縫，等過一段時間再后澆混凝土。用于代替沉降縫的后澆帶，一般后澆時間為主體結構完工后開始施工。一般情況，如果基礎置于壓縮模量較大的土層或砂土上，則在后澆混凝土前建筑物沉降已基本趨于穩定，這種情況利用后澆帶代替沉降縫基本是可取的。但是如果建筑基礎置于壓縮橫量較小的土層，建筑沉降需很長的時間，后期沉降量占有一定的比倒，后澆帶澆灌之后還會繼續沉降，后澆帶就不能代替沉降縫了。這就要在結構上理由其它構造措旋來解決。對于代替伸縮縫的后澆帶，一般后澆帶預留時間為幾個月。此時，采用后澆帶，混凝土澆灌時收縮變形一般不產生附加應力，后澆帶能起到較好的作用。但在后澆帶澆灌后乃至建筑物整個正常使用階段，由于自然溫差引起的伸縮縫仍會產生一定附加應力。此時的情況與不設后澆帶是一樣的，這種情況需要引起設計人員足夠的認識。此外，后澆帶處鋼筋不可隨意切斷，不然很難滿足錨固長度，特別粱中鋼筋較粗，而后澆帶的寬一般只有800mm左右。難滿足規范的錨固要求，并且同一截面截斷所有鋼筋錨固也違反規范要求，如果鋼筋不截斷，則混凝土伸縮時就會產生附加應力，如果此力與正常受力方向一致，就會降低承載力。因此，不同的情況要具體對待，有的結構不能用后澆帶代替結構縫的。

3 圈梁的設置

現在高層建筑基本上都是框架剪力墻結構，在剪力墻結構設計中，為了加強樓層整體性，增強樓層剛度，往往在樓層設置圈梁，特別塔樓更是設置多道圈梁，對于預制大樓板結構及內澆外掛類型結構，設置樓層圈梁是有必要的，而對于現在全澆鋼筋混凝土剪力墻來說，作用不是特別大。在樓層處，由于樓板的鋼筋和墻體的鋼筋縱橫交錯，已無形成了一個圈梁．此時再設置圈梁就會產生鋼筋過密的現象，給施工造成很大的困擾。

4 地基和基礎

地基與基礎設計是整個結構最基礎的部分，也是設計人員最為重視的部分。由于該階段設計過程的好壞不僅僅將直接影響設計人員后期工作的進行，同時，地基基礎也是整個工程造價所占比例最大的部分，因此，在這一階段，如果出現問題就有可能產生嚴重甚至造成無法估量的損失。

中國各個地區的地貌都有很大的區別，所以在地基基礎設計中設計人員要特別注意地方性規范。由于我國的形態百異的地貌，作為國家標準，僅僅一本《地基基礎設計規范》是無法對全國各地的地基基礎都進行全面詳細的描述與規定，因此，建立在國家大標準下的地方標準、地方性的地基基礎設計規范更具有現實意義，它能夠將各地方的地基基礎類型與設計處理方法等成熟的經驗描述與規定描述得更為詳細和準確，所以，在進行地基基礎設計時，一定要重視地方性地基基礎，要地方規范進行深入細致地學習，避免對整個后期結構設計工作造成重大的影響。

5 梁柱節點箍筋

現在高層梁節點箍筋施工的問題有：節點構造復雜，施工難度大，鋼筋分布密集，特別中間柱子的鋼筋縱橫交錯，箍筋綁扎不方便，當采用整體沉梁時節點區下部的箍筋不好綁扎，會使梁柱節點部位不放或少放柱子箍筋，就會留下嚴重后患。通過多年的實驗，筆者認為可以有下述的改進方法：在柱子節點區箍筋現場焊接，以便在縱向短筋上形成整體骨架，再將整體骨架套入柱縱筋，再擱置于樓板模板面上，穿梁鋼筋并綁扎。防止附加短筋位置和柱縱筋沖突而造成套箍困難的問題，附加縱向短筋需偏離箍筋角部約5cm。

結語：總之，鋼筋混凝土高層結構設計相當麻煩并且需要多方面考慮的工程，任何的失誤或者認識不到位都會對結構產生或大或小的問題。上述的只是筆者通過多年的經驗總結。高層建筑中還有許多問題需要進一步探討。

參考文獻

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