高層建筑鋼筋混凝土結構設計問題分析

李慶

摘 要：高層建筑鋼筋混凝土結構設計是其建設的基礎，只有在優秀設計結構的基礎上開展高層建筑的建設才能夠有效確保建筑施工及后期使用的安全。有鑒于此，本文針對高層建筑鋼筋混凝土的結構設計問題展開論述。

關鍵詞：高層建筑 鋼筋混凝土 結構設計 耐久性

伴隨著我國高層建筑不斷增加，對建筑的結構設計方案的水平要求也隨之提升。高層建筑中，鋼筋混凝土具有較高的安全系數，良好的抗震性能，因此成為現代高層建筑的主要材料，在鋼筋混凝土的結構設計方面，有許多需要關注的工作重點和細節，如果處理不當，將會影響整個工程的使用壽命和質量。

一、高層建筑鋼筋混凝土結構設計概述

要想保證高層建筑混凝土結構設計達到規范規定的標準，就必須遵循一定的原則，加強高層的建筑結構的使用維護、施工及設計。其原則需求主要表現在：第一，安全性。在設計的合理的使用年限以內的高層建筑的結構時應該可以承擔各種可能發生的突發情況。而且在發生了偶然事件以后，建筑物的結構必須要保持一定的穩定特性。第二，耐久性。在設計合理使用年限以內，高層建筑的結構應該具有一定的耐久性。第三，適用性。在它能夠合理使用的年限以內，高層建筑結構的設計應該可以滿足使用的要求，具有較好的抗振、抗裂縫或者抗變形的性能。

二、關于高層建筑鋼筋混凝土的結構選型策略

2.1 設置短肢剪力墻

短肢剪力墻的形式一般可根據建筑要求和分隔交接形式來確定，盡量選用“T”型，“L”型、“十”字型、“z”字型等，要求穩定性高，縱橫剛度大且一致。

2.2結構體系的選擇

結構體系的選擇是高層建筑鋼筋混凝土設計的重點之一，在一些地基基礎比較穩固的地方，在上部結構能夠滿足變形限值的前提下，考慮到建筑的外觀問題，可以盡量減小剛度。規范中確定轉換層上下剛度比的公式宜改為控制上下層轉角的比值在1左右較為合理。規范中頂點位移和層間位移限值不盡合理，可以通過采取措施來突破這些限值。水平加強層在增加側向剛度的同時，會使外柱的剪力有較大增加，應慎重設計。

2.3 結構的超高問題

高層建筑鋼筋混凝土結構設計對于結構超高具有一定的規定，尤其是在抗震規范中，建筑物的高度控制是非常嚴格的，而在新規范中對這一點重新進行了界定，除了將原來的限制高度設定為A 級高度的建筑外，增加了B級高度的建筑。因此，所以在進行設計的時候一定不可以超越其應屬范圍，B級建筑物就應該控制在B級規定范圍之內，一旦超過了，那么設計要全部進行重新設定。在現實情況中這類問題曾經出現過，結果導致審查時難以通過。

三、高層建筑鋼筋混凝土結構的設計策略

3.1 高層建筑鋼筋混凝土結構抗震功能的設計

高層建筑鋼筋混凝土的抗震設計是工程重點項目，在建筑設計中起著關鍵作用。在研究和制定工程的圖紙時，應該根據抗震的設防對房屋的整體結構進行合理分類。按照房屋結構類型、高度、裂度等國家抗震標準將房屋進行抗震等級分類。高層房屋結構的層數越多、房屋結構的剛度突變系數越大，則房屋的振型數應該越多。

3.2 對高強混凝土和高強鋼筋進行合理設計

建筑工程保證安全使用外還要提高經濟效益，必須有效的減少工程成本和基本設施建設的難度系數。高層建筑混凝土結構設計過程中，應該合理選擇和使用高強混凝土和高強度的鋼筋材料。高層建筑的總造價涉及材料較多，主要包括框架結構的基礎物料費用、施工費用、材料費用的，構筑件截面積和用鋼量都對建筑造價產生很大影響。因此，必須在保證工程質量的基礎上，最大限度的減少建筑中的用鋼量，有效節約大量成本。如果高層建筑設計在厚軟地基上時，因為在地基面荷載量非常大，因此可以恰當運用高強混凝土和高強鋼筋對構筑件的截面積進行優化處理，降低對結構的壓力，可以顯著減少基本設施的實施難度，降低房屋造價，提高工程的經濟效益。

3.3 加強對高層建筑構造周期性折減系數設計

在高層建筑的框架結構中，填充墻體采取的是砌體時，計算周期時的折減系數為0.6-0.7；但采取輕質的砌塊或者墻體較少時，計算周期時的折減系數增至0.7-0.8；如果使用輕質的墻板，則計算周期時的折減系數為0.9。除非框架結構沒有設置墻體，否則都要進行相應的折減。當框架結構和頂蓋結構施工時，填充墻會導致結構的實際剛度超出設計剛度范圍，因此可能致使計算周期比結構的實際周期大很多。基于以上原因，計算出的結構剪力相對大時，會增加房屋建筑的結構安全，因此應該合理折減建筑物的結構計算周期，提升高層建筑的使用效果。

3.4 增強高層建筑耐久功能

高層建筑鋼筋混凝土的結構設計優化過程中，應該嚴格按照設計規范解決重點技術問題，明確工程的重難點，充分發揮多種目標和單一目標的綜合利用效果，促進設計的科學性和合理性，實現設計方案的優化。應該注重對高層建筑的耐久性設計，這是傳統的混凝土結構設計理念容易忽視的問題，混凝土結構對高層建筑起著支撐和關鍵的作用，必須提升其耐久性，在建筑規定的使用年限里，能保證建筑的各項性能滿足客戶的正常使用要求。但工程實踐表明，許多結構設計都不能符合這些要求，主要的制約因素就是設計理念不全面，高層建筑物在投入使用后可能受到周圍環境、條件的影響，使建筑物的穩定指數下降，設計人員缺乏對這個后果的合理預期。以往對常規的高層建筑混凝土結構設計時，技術人員主要考慮到造價和材料因素，設計時體現節約造價和材料的原則，在提倡高質量工程標準和居住環境的今天，建筑物設計不應僅考慮經濟指標，還要提高綜合使用效果。

3.5 重視概念設計

概念設計涵蓋了建筑結構受力和變形特性、建筑物外觀設計等概念。因為建筑物與普通商品有明顯不同，特別是高層建筑，其規模大，比較醒目，許多高層建筑發揮著地理標志性作用，因此必須注重個性化和新穎化設計，避免因為過于雷同或相似而造成審美疲勞。在概念設計方面，建筑設計師可以選擇現代化新式的建筑樣式，同時兼顧抗震、抗風、節能、環保、低碳等性能，高層建筑設計不能過分求新求異，結構設計上必須體現科學的規則，無論平面還是立體設計都要如此，而且應該體現正確的價值觀和健康的審美理念。高層建筑的彈性設計方面，要爭取滿足延伸性的建筑需要，增強建筑的實效性。

四、結語

綜上所述，鋼筋混凝土結構的優點很多，例如整體性好，剛度大，穩定性強，舒適度佳等。我國的高層建筑廣泛采取了鋼筋混凝土結構，因此必須注重鋼筋混凝土的結構設計問題。設計者必須明確該項工作的重要性，應該不斷改進技術和工藝，學習國內外先進的設計經驗和理念，嚴格遵照國家相關規范，保證每個設計的細節都能嚴謹、合理，避免出現不必要的質量問題，進行合理的計算和分析，選擇最優方案，促進我國高層建筑的健康發展。

參考文獻

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