鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設計中的常見問題及解決方法

鄧遠潔

摘 要：我國經(jīng)濟的騰飛促使房地產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，而建筑物修建的越來越高，已經(jīng)成為一大趨勢。這也致使高層建筑對于結(jié)構(gòu)工程師的設計工作提出了更高要求。本文以鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設計的工程實踐為依據(jù)，首先介紹了鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設計的概念設計，然后對高層結(jié)構(gòu)設計的常見問題進行分析，并為之找出相應的解決方法。

關鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設計；鋼筋混凝土

1.前言

我國施工建設的建筑高度不斷提升，隨之而來的是高層樓房建筑類型和功能日趨復雜，這必然對鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設計提出了更高的要求。通過查閱大量的資料以及本人設計實踐發(fā)覺，在設計鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)時，難免就會造成設計失誤或者遺漏設計的狀況發(fā)生。為了能夠在很大程度上避免這種失誤和漏洞的產(chǎn)生，展開鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設計分析有重要的意義。

2.概念設計

確保結(jié)構(gòu)抗震性優(yōu)越的一種設計方法即概念結(jié)構(gòu)設計。選取結(jié)構(gòu)方案應當有助于高層建筑防震，在對外延結(jié)構(gòu)以及構(gòu)件進行設計時應當考慮到，采取何種舉措來規(guī)避薄弱環(huán)節(jié)受到損害，即使有局部被破壞的現(xiàn)象發(fā)生，怎樣降低對建筑物整體的影響力；在對靜定結(jié)構(gòu)進行設計時，應當采取兩道防線的舉措等每個設計環(huán)節(jié)中都應將概念設計融入其中。因此概念結(jié)構(gòu)設計在整個結(jié)構(gòu)設計中起著非常重要的作用，設計師和建筑師應當注重概念設計中的各項規(guī)定，這樣才能夠確保整個設計方向的正確性。因此在概念結(jié)構(gòu)設計上應當考慮以下幾個因素：

2.1結(jié)構(gòu)體系因素

在構(gòu)建結(jié)構(gòu)體系時一定要注重選擇有規(guī)則的立面和平面，選擇的結(jié)構(gòu)體系要抗風性和抗震性強，且具有經(jīng)濟可行性。同時，要保證結(jié)構(gòu)體系的設計簡圖明確，設計的地震傳送路徑具與結(jié)構(gòu)設計相適應。

2.2概念設計中的彈性設計

在大部分建筑施工中，彈性設計只是針對小級別的地震，而概念設計下的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，是以“大震不倒，中震可補”為原則。不過至今沒有得到驗證，所以概念設計的這一原則是否有效，沒有得到實踐性檢驗。為了能夠滿足這一原則，有關專家提出了系統(tǒng)的設計標準：大地震或者中級地震的彈性設計標準；大地震或者中級地震不屈服設計的標準；要求施工單位要確保“三水準”設計標準。

2.3設計的個性化

在概念設計中提出的結(jié)構(gòu)設計應當使建筑物具有個性化，即在保證建筑物設計具有抗震性的基礎上，將建筑物結(jié)構(gòu)設計從宏觀定向目標過渡到多樣化設計目標中。在設計時，設計者可以根據(jù)業(yè)主的要求來選擇不同抗震級別設計，根據(jù)業(yè)主防震抗震需求來運用“彈性設計”和“不屈服設計”。

3.高層結(jié)構(gòu)設計中的常見問題及解決辦法

3.1結(jié)構(gòu)選型的常見問題以及解決辦法

（1）結(jié)構(gòu)選型中的結(jié)構(gòu)體系問題的解決辦法

有較好地基的高層建筑，在保證上部結(jié)構(gòu)不變形的情況下，應使剛度盡可能減弱。這時寬高比例，可以利用合適的結(jié)構(gòu)設計和基礎來實現(xiàn)。同時為了確保上下層剛度勻?qū)崳梢詫⑺情L剪力墻用輕型墻隔開成為斷肢墻來分擔剛度。在規(guī)范中明確規(guī)定對上下層進行調(diào)控轉(zhuǎn)角比例為1時，可以替代轉(zhuǎn)換層上下兩層剛度的比例值公式。增加水平加強層的側(cè)邊剛度時，會給予外柱較大的剪力，所以不宜使用。

（2）結(jié)構(gòu)超高問題的解決辦法

在設計抗震級別越高的高層建筑時，樓層的限制高度的級別也就越高。特別是新規(guī)實施以來，對超高問題有了明確的限定，當下不但設置有A級高度建筑物，而且還添設了B級別高度的建筑物。所以，高度是結(jié)構(gòu)設計中應當嚴格把關超高這一環(huán)節(jié)，特別是在進行B級建筑物進行設計時，一旦超高，設計方案和處置手段會發(fā)生巨大改變。在現(xiàn)實工程設計時，由于高度級別變化之后沒有重新修改結(jié)構(gòu)類型，而導致結(jié)構(gòu)設計圖無法被審批。因此高度問題是結(jié)構(gòu)設計中一項重大問題，需要設計師和建筑師的重視。

（3）設定短肢剪力墻問題的解決辦法

剪力墻是指兩根連梁之間的橫截面高度和厚度的比例是5-8的墻。在高層建筑中設置斷肢剪力墻，增添了較多的限制條件。所以設計高層建筑結(jié)構(gòu)時，工程師為確保工程的順利進行，只有在不得已的條件下才會設計短肢剪力墻。

3.2地基基礎設計的常見問題及解決辦法

地基基礎設計的設計好壞直接關系到下一個設計環(huán)節(jié)能否順利進行，所以結(jié)構(gòu)工程師比較注重該環(huán)節(jié)的設計。同時地基基礎設計還關系著工程造價的問題，所以在該階段如若出現(xiàn)問題，會造成巨大的虧損。

地方性規(guī)范重要性的問題是地基基礎設計關鍵問題，我國國土面積大，地質(zhì)狀況千奇百怪，一本國家出臺的《地基基礎設計規(guī)范》，并不能滿足全國每個地方對地基與基礎的具體規(guī)定。所以，在以國家標準地基基礎設計規(guī)范為基礎的前提下，每個地區(qū)都有符合個區(qū)域性具體、系統(tǒng)的地基基礎設計方法和經(jīng)驗，使得設計的地基基礎更加精確和詳盡。因此在設計地基基礎時，必須要深入的學習地方性地基基礎規(guī)范，這樣才能夠使設計出來的地基基礎符合工程設計需要，為保證下面環(huán)節(jié)順利設計奠定基礎。

3.3結(jié)構(gòu)計算與分析中的問題以及解決辦法

基于建筑房屋建設施工中的新規(guī)不斷下發(fā)，使得各類計算軟件的版本也在不斷更新。然而更新后的計算軟件會時常出問題，究其原因有軟件本身的問題，也有工程師對軟件的規(guī)范不能了解所致。所以，工程設計師只有準確的使用計算機軟件來確保內(nèi)力分析更加精確和高效，同時按著設計要求來處理，才能夠保證工程設計質(zhì)量達標。下面就開始對結(jié)構(gòu)計算分析中的問題進行探討。

（1）計算模型的選取

針對普通結(jié)構(gòu)設計，采取的模型應當是樓板整體平面內(nèi)無限剛假設模型；樓板分塊平面內(nèi)的無限剛模型，則可以運用在錯層和多塔結(jié)構(gòu)中；既能選擇彈性連接板模型，也能應用樓板分塊無限剛模型的結(jié)構(gòu)有在樓塔上面相連接的多塔型結(jié)構(gòu)、樓板個別部位有大洞的結(jié)構(gòu)等幾種。在運用各個模型時，不是死板硬套而是從實際出發(fā)，來靈活運動各個模型。不過在選擇計算模型時應當以極少的計算量來使預期分析的精度需求達標為原則，選用模型時要審時度勢，分清狀況來選擇合適的模型，如果只是一味的使用剛性樓板，就會導致計算墻肢的值偏小，施工時就極有可能引起事故。同時彈性樓板的采用也要根據(jù)實際情況來，以免計算量過大，浪費人力物力。

（2）抗震等級確定的問題即解決辦法

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》中規(guī)定了普通的高層建筑的抗震等級。規(guī)定中指出主樓連接的整個樓群抗震級別要高于主樓的抗震級別；對于較復雜的高層建筑物，除了以上的要求之外，還應當滿足第十章的要求。針對地下室的結(jié)構(gòu)設計，地下室的上部結(jié)構(gòu)牢固點即地下室天花板，進行抗震級別設計時，負一層的抗震等級應當與上部結(jié)構(gòu)級別相同。負一層以下的抗震級別視情況而定，一般是設置為抗震級別三級，也可以設置更低的抗震級別。

4.結(jié)論

想要做好高層建筑結(jié)構(gòu)設計這項非常復雜的工作，使工程技術員明確設計規(guī)范，將計算機軟件合理運用起來，在最大程度上避免設計過程中錯誤或者遺漏的發(fā)生，降低結(jié)構(gòu)設計中的不確定因素，是本文分析鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設計中的常見問題的初衷，希望通過本文分析能夠給予相關人員以借鑒。