高層建筑鋼筋混凝土結構分析與設計要點

周東東

摘 要：經濟不但在很大程度上促進了城市化發展，還促進人民生活水平的提高，并且隨著人口的增加高層建筑數量也在不斷增加，使人們對居住的環境要求提高，不但要求居住環境舒適，還要求居住環境具有較強的抗震性能、較長的使用壽命和較強的穩定等，使高層建筑鋼筋混凝土結構設計要求越來越高。所以，本文就高層建筑鋼筋混凝土結構中存在的不足，分別對高層建筑鋼筋混凝土結構及其設計要點進行了詳細分析。

關鍵詞：高層建筑 鋼筋混凝土結構 設計要點

近年來隨著人們對住房的要求越來越高，居民高層建筑的結構設計也是越來越復雜，而鋼筋混凝土作為高層建筑的靈魂所在，其結構設計工作是高層建筑建設過程中的重中之重，一旦其結構出現問題，將直接威脅到居住人們的人身財產安全，因此作為一個高層建筑結構設計工作者，應該本著可實行性的原則進行實地考察，在充分吸取前人經驗教訓的情況下，結合現代高科技設計出符合人們實切需求的高層建筑。

1、高層建筑鋼筋混凝土結構中所存在的缺點

在高層建筑建設過程中，鋼筋混凝土是其主要的建筑材料，而鋼筋混凝土的結構性能又很容易受到天氣自然災害的影響，比如暴雪，臺風，暴雨以及洪澇干旱等，而且經過這些多方面因素的影響，鋼筋混凝土材料的結構性能將會發生不同程度的改變，主要體現在具體的施工過程中，同時其變化非常具有隨機性和不確定性，直接影響到工程建筑的施工質量。另外高層建筑由于工程較大，工期長，施工工人在施工過程中難免會出現紕漏，而且還要埋下安全隱患，等到發現這些安全隱患時或許事故早已發生，這些在高層建筑的建設過程中是切實存在的，直接影響到高層建筑的建設安全，嚴重者將直接威脅到居住者和使用者的人身財產安全，因此對于高層建筑的鋼筋混凝土結構在設計時就必須要仔細嚴謹，在資料收集充分的情況結合工程實際設計出安全穩定的鋼筋混凝土結構，并且還要利用固定技術對其結構進行加固。

2、結構分析

經濟及建筑行業的發展使建筑方案越來越趨向于多樣化，這對鋼筋混凝土結構的要求也越來越高，要使鋼筋混凝土結構滿足高層建筑的施工要求，就必須根據高層建筑工程項目實際情況及具體要求，對鋼筋混凝土的結構進行改造和完善，以最大限度的適應高層建筑要求，盡可能避免不必要浪費的發生。前文已經提到鋼筋混凝土在遇到強大的外力擠壓時會發生結構上的變化，所以進行結構完善時要盡可能增加變形極限值和減少剛度。在設計完善之前要詳細分析鋼筋混凝土結構，具體結構分析如下。

2.1 結構高度的控制分析

高層建筑中常出現超高的鋼筋混凝土結構，在一定程度上降低了高層建筑的抗震性能，并且不同的高層建筑且相應的鋼筋混凝土結構設計措施也不一樣，所以要對鋼筋混凝土結構的高度進行控制，如果在建造過程中的高層建筑出現在鋼筋混凝土結構超高現象，則需要重新選用鋼筋混凝土結構體系。

2.2 結構體系的選擇分析

現代高層建筑與傳統建筑相比，其外形建設要求沒有傳統建筑嚴格，但對于鋼筋混凝土的內外部結構要求則比傳統建筑要求高，以保證高層建筑的強度及穩定性，而鋼筋混凝土結構體系的優質性決定高層建筑強度和穩定性。所以必須對鋼筋混凝土內外部結構進行優化，以保證高層建筑項目工程的施工質量。

3、結構設計要點

3.1 鋼筋混凝土結構的抗震功能進行強化設計

高層建筑最必不可少功能就是抗震功能，以保證其最大限度的免收自然環境的危害，其中鋼筋混凝土的剛度則可以保證建筑的整體抗震性能，因此，在對其進行設計的過程中，需要給予抗震性高度的重視。抗震性能的高低取決于高層建筑層數和房屋建筑結構剛度，如果這兩個數據越大，則振型數就越多，一般而振型數>15，保證有效質量系數大于90%，但不能超過其總層數的三倍。

3.2鋼筋混凝土結構進行耐久性設計

鋼筋混凝土結構的耐久性在高層建筑中占據著重要的位置，其可以延長其使用周期。在對其進行設計的過程中必不可少的內容之一，同時也直接影響著高層建筑的穩定性，是降低安全事故發生率的關鍵，應受到設計人員及施工人員的高度重視。建筑周圍環境是影響鋼筋混凝土結構耐久性及穩定的重要因素，所以進行設計時要根據建筑周圍實際環境，進行鋼筋混凝土材料選擇及材料性能控制，盡可能按照高層建筑施工要求進行設計，以延長高層建筑的使用壽命和提高其耐久性。

3.3 將新概念設計到鋼筋混凝土結構中

不同時代、不同技術基礎、不同經濟水平和不同地域文化下的高層建筑工程項目設計不同，施工要求也不同，有的對抗震性能要求高，有的對使用壽命要求高，有的則對實用性要求高，但不管是什么要求，高層建筑最基本的要求都是具有一定的抗震性能、耐久性和穩定性。所以在進行鋼筋混凝土結構設計時，要不斷將新的概念融入其中，以適應不同地區對鋼筋混凝土結構的需求，同時也適應鋼筋混凝土結構設計不斷完善與革新的趨勢。

3.4 鋼筋混凝土基礎的設計

任何好的建筑物都離不開好的地基，而好的地基則由地下結構決定。鋼筋混凝土基礎同樣是構建地下結構的關鍵，對整個高層建筑的穩定性及抗震性能都起著決定性作用，所以必須對地下部分的鋼筋混凝土結構進行嚴謹的設計。這要求相關結構設計人員及施工人員到施工現場進行實地勘查，分析抗震需求及穩定性需求相關數據，然后根據勘查而來的數據設計鋼筋混凝土結構，在設計過程中對于嵌固端的方位存在著差異，對其導致的影響也是不同的。而高寬相對比較大的高層建筑，應盡可能將地下部分的鋼筋混凝土結構深埋，并利用鋼筋混凝土樁體支撐地下部分的鋼筋混凝土結構，錨固應盡可能向大和長的方向進行，以增加樁體抗拔性能和防止傾覆事故的出現頻率。

3.5 剪力墻設計

剪力墻的設計也是高層建筑鋼筋混凝土結構設計中的重要一環，首先在剪力墻的端部位置應設置相應的邊緣構件，比如端柱等，其主要起到約束柱的作用，當高層建筑的層間位移和頂點位移較大時，可加大柱體的截面積，這時約束柱就可發揮其真正的作用，而當剪力墻的截面和樓層的面積比值較大，但房屋高度較小的情況下，這時約束柱所起到的作用就幾乎可以忽略不計。另外對于剪力墻的抗變形性能的設計，可通過在剪力墻的截面設置連梁，但是針對多肢墻必單肢墻時，其連梁的設置不能太強，否則在地震作用下墻肢會出現拉伸，容易出現安全事故，而連梁一旦設置太弱，則墻肢就會變成單肢墻，其巖性相對就會減弱，因此在具體進行其抗變形性能設計時，其連染的剛度應進行一定程度的折減，避免其超過截面的允許值。

總之，高層建筑項目施工離不開鋼筋混凝土結構，而鋼筋混凝土結構的設計也直接影響著高層建筑的抗震性能、穩定性、耐久性、使用壽命和穩定性，鋼筋混凝土結構與高層建筑是部分與整體的關系，兩者在實現踐過程中是相互影響和相符關聯的關系。所以要通過合理設計鋼筋混凝土結構來實現高層建筑抗震性能、穩定性及可靠性的提高，具體的設計要點包括抗震功能、耐久性、新概念、基礎和剪力墻等設計。

參考文獻

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