對高層建筑鋼筋混凝土結構設計問題的探析

王際雄遼寧工程技術大學建筑工程學院

對高層建筑鋼筋混凝土結構設計問題的探析

王際雄
遼寧工程技術大學建筑工程學院

隨著我國經濟的快速發展，高層建筑數量不斷增多，而且建筑類型和功能也逐漸復雜化，這給高層建筑鋼筋混凝土結構設計帶來了新的挑戰。因此，深入分析和探究高層建筑鋼筋混凝土結構設計問題，對于提升我國高層建筑設計水平與工程質量都具有重要意義。本文從高層建筑鋼筋混凝土結構設計原則入手，分析了結構設計中的常見問題，并在此基礎上對結構設計要點進行了探究。

高層建筑；鋼筋混凝土；結構設計

1 引言

近些年，隨著我國經濟的高速發展，城鎮化速度越來越快，高層建筑數量不斷增多，并且高層建筑的類型和功能也越來越復雜，這給高層建筑的設計帶來了新的挑戰。高層建筑鋼筋混凝土結構設計作為高層建筑設計的基礎，是確保高層建筑結構穩定性、抗震性和耐久性的關鍵，但目前我國在高層建筑鋼筋混凝土結構設計方面還存在一些不足，因此，深入探究高層建筑鋼筋混凝土結構設計的常見問題，對于提升我國高層建筑設計水平，提高高層建筑的結構穩定性、抗震性和耐久性等都具有重要的現實意義。

2 高層建筑鋼筋混凝土結構設計原則

（1）安全性原則

安全性是指高層建筑在設計的合理使用年限內，其結構應可以經受各種類型的突發情況，且在遭遇偶然事件之后其結構必須能夠保持較高的穩定性。在高層建筑設計中，鋼筋混凝土結構設計直接影響著結構穩定性，是安全性保障的關鍵。因此，在高層建筑鋼筋混凝土結構設計中，所有施工方案和技術都要以安全性為第一要務，結構穩定性是必須滿足的硬性要求。

（2）耐久性原則

耐久性是指高層建筑在設計的合理使用年限內，其結構的穩定以及鋼筋混凝土結構的功能連續應當具備一定的耐久性，可承受結構自重。作為高層建筑的結構主體，鋼筋混凝土結構的耐久性直接影響著高層建筑的使用壽命[1]。因此，在高層建筑鋼筋混凝土結構設計中，不斷提高鋼筋混凝土結構的耐久性，也是高層建筑工程建設的主要目標和工作重點。

（3）適用性原則

適用性是指高層建筑在設計的合理使用年限內，其結構能夠滿足高層建筑整體的各項使用需求和功能要求，并且具有較好的抗震、抗裂和抗變形能力。作為高層建筑的結構主體，鋼筋混凝土結構的設計還直接影響著高層建筑功能的實現。因此，在高層建筑鋼筋混凝土結構設計中，還必須針對用戶使用要求進行合理設計，以保證功能性需求，并且充分考慮地震、裂縫和形變等影響因素，為用戶提供一個舒適、安全的建筑環境。

3 高層建筑鋼筋混凝土結構設計問題及要點

3.1 高層建筑鋼筋混凝土結構設計問題分析

（1）結構體系的選擇

在高層建筑鋼筋混凝土設計中，合理選擇結構體系是設計重點之一。高層建筑對鋼筋混凝土的結構要求比傳統建筑要高，因此必須在保證混凝土結構剛度的前提下，對鋼筋混凝土內、外部結構進行優化，以保證結構對強度和形變的范圍要求[2]。如果建筑地基比較穩固且上部結構能夠滿足變形限值，則可重點考慮外觀，而盡量減小結構剛度。如果結構頂點位移和層間位移限值不夠合理，則可通過一定措施來突破限值，但要注意側向剛度增加會使外柱剪力增加，轉換層上下剛度比應保持在1左右較為合理。

（2）短肢剪力墻的設計

短肢剪力墻是指截面厚度小于300mm，且各短肢截面高度與厚度比介于4與8之間的剪力墻。在高層建筑鋼筋混凝土結構中，短肢剪力墻具有很強的功能性，其設計直接關系到建筑結構的可靠性、穩定性和抗震性。但是，在高層建筑鋼筋混凝土結構設計時，切忌頻繁使用短肢剪力墻，應在確保高層建筑抗震目標達成范圍內，盡量減少短肢剪力墻數量，從而降低高層建筑鋼筋混凝土結構的后續施工和處理難度，優化建設過程。

（3）結構高度的控制

在高層建筑鋼筋混凝土結構設計中必須做好高度控制，如果發生超高問題，將直接影響高層建筑的抗震性能。為了保證抗震性符合要求，不同高度需要遵循不同的設計規范，因此，當高度變化時，尤其是超高時，必須重新進行結構設計工作，從而避免出現問題。另外，在高層建筑抗震設計規范中，對結構的總高度也是有嚴格限制的，在新規范中，將原限制高度設定為A級，并新增了B級高度。所以，設計時必須予以區分，一旦超過等級限制，設計和施工都必須重新進行。

3.2 高層建筑鋼筋混凝土結構設計要點探究

（1）結構抗震性能的設計

結構抗震性能設計是高層建筑鋼筋混凝土設計的重要內容和關鍵因素，必須格外重視，要在成本控制的前提下，不斷強化建筑的抗震性能。因此，在高層建筑鋼筋混凝土結構設計中，要根據國家抗震標準規范確定建筑結構的抗震等級。通常情況下，建筑層數越多，其結構剛度突變系數越大，則其振型數就應該取的更大[3]，比如在包含多塔結構或頂部有轉換層、小塔樓的建筑結構中，其振型數應至少大于12，但其上限必須控制在建筑總層數的3倍以內（除了含有彈性的樓板）。

（2）高強混凝土的應用

高強混凝土是指硬化后強度等級不低于C60的混凝土，其具有密度大、抗壓強度高、孔隙率低以及抗形變能力強等特點。在高層建筑混凝土結構中，應用高強混凝土可以有效降低建筑用鋼量，從而降低建筑成本和施工難度。但在高層建筑鋼筋混凝土結構設計中，要注意合理選擇和應用高強混凝土，比如在保障安全的前提下，運用高強鋼筋和混凝土優化處理構筑件的截面積，可有效降低對結構的壓力。

（3）結構耐久性能的設計

耐久性能設計是傳統混凝土結構設計中最容易被忽視的問題，在高層建筑鋼筋混凝土結構設計中，則必須予以重視。高層建筑工程的質量要求較傳統建筑工程高出很多，而且高層建筑物在投入使用后更易受到周圍環境和條件的影響，使其穩定指數下降，因此，只有加強高層建筑鋼筋混凝土結構耐久性能設計，才能保證在建筑的使用年限內完全滿足用戶的各種使用需求。

4 結束語

綜上所述，鋼筋混凝土結構作為高層建筑的基礎，其設計質量直接關系著高層建筑的安全性、耐久性和適用性，因此在高層建筑工程中必須充分重視鋼筋混凝土結構設計問題，嚴格遵照國家相關規范，結合實際情況不斷優化每個設計細節，努力提高結構穩定性、抗震性和使用壽命，從而促進我國現代建筑行業的健康發展。

[1]韓喜娟.高層建筑鋼筋混凝土結構設計問題初探[J].城市建設理論研究，2015（05）.

[2]陳文龍.談高層建筑設計中鋼筋混凝土結構加固的設計要點[J].江西建材，2016（23）.

[3]孟凡偉.高層建筑鋼筋混凝土結構抗震概念設計淺談[J].門窗，2016（06）.