鋼筋混凝土結構在高層寫字樓中的應用

董瑩瑩 張祥林 王凱

【摘 要】當前高層寫字樓常用的結構形式是鋼筋混凝土結構，鋼筋混凝土結構強度較大，有較強的穩固性，被廣泛應用。本文對高層寫字樓的鋼筋混凝土結構設計要點進行簡要分析，并分析高層寫字樓鋼筋混凝土結構設計常見的問題，淺析存在問題的原因，在此基礎上提出注意事項和解決措施，切實提高鋼筋混凝土結構的質量。

【關鍵詞】鋼筋混凝土；高層寫字樓；結構設計問題；解決措施

目前，我國各大中小城市建筑行業得到迅速發展，高層建筑物群不斷涌現，其中高層寫字樓更是拔地而起，使得設計理念、建筑材料和施工技術等發生深刻變化。鋼筋混凝土結構是當前建筑物廣泛使用的結構形式，鋼筋混凝土結構強度較大，有較強的穩固性、耐久性和抗震性，被廣泛應用于高層寫字樓的建造。了解高層寫字樓鋼筋混凝土結構的設計要點非常重要，在此基礎上分析目前鋼筋混凝土結構設計中常見的問題，明確設計過程中所遇到的重難點，對此采取科學的方式來加強和完善鋼筋混凝土結構設計，切實提高高層寫字樓鋼筋混凝土結構的質量。

一、高層寫字樓的鋼筋混凝土結構設計要點

（一）鋼筋混凝土結構設計的控制因素：水平荷載

水平荷載逐漸成為鋼筋混凝土結構設計的控制因素原因有二：首先，高層寫字樓的高度與其自身的重量和樓層荷載在豎直方向上引起的彎矩和軸力成正比例關系，水平荷載在豎直方向上的軸力和傾覆力矩與建筑高度的平方成正比例關系。其次，對于高度一定的高層寫字樓，豎向荷載是一定的，然而水平荷載卻是不定值，原因在于水平荷載是風荷載和地震荷載，風荷載和地震荷載是不確定的，它們的數值隨著結構動力的不同而變動。

（二）鋼筋混凝土結構設計的重要因素：軸向變形

首先，對高層寫字樓來說，相較水平荷載，豎向荷載較大，豎向荷載在結構柱中更能產生軸向變形，使得連續的屋梁中間支座的負彎矩值減小，跨中的正彎矩值和支座的負彎矩值隨之增大，會對連續梁產生巨大影響。其次，下料長度也隨著發生變化，必須依據軸向變形計算數值，以此對下料長度進行調整和改變。最后，軸向變形對構件的側移和剪力也產生重大影響，要確保所計算的結果安全可靠。

（三）鋼筋混凝土結構設計的控制指標：側移

在高層寫字樓結構設計中，側移是高層寫字樓結構設計中的重要控制指標。隨著高層寫字樓高度的增高，結構側移在水平荷載下的數值會隨之不斷增大，因此，結構側移必須在水平荷載下控制在規定的范圍之內。

（四）鋼筋混凝土結構設計的重要指標：結構延性

隨著高層寫字樓的高度增大，寫字樓的柔性變強，當地震發生時的變形程度也變大。高層寫字樓在經過塑形后，變形能力會相應的降低，因此必須采取必要的措施改進變形能力，提高延性，避免地震發生時產生坍塌。

二、高層寫字樓鋼筋混凝土結構設計常見問題分析

（一）結構設計中出現的問題

在進行高層寫字樓結構抗震設計過程中，務必要憑借剪力墻的底部加強部位確定墻體的厚度，務必采取構造邊緣構件等措施，避免剪切薄弱處時造成破損，以此達到抗震的良好效果，提高高層寫字樓整體的抗震性能。為解決這一問題，需嚴格遵照《高層建筑混凝土結構技術規程》進行結構設計，不僅根據規定數值確定墻體厚度，而且依照工程的實際情況和抗震等級確定墻體厚度，切實保證高層寫字樓的安全性能和穩定性。

（二）地基設計中出現的問題

當前，高層寫字樓鋼筋混凝土結構中凡是使用預應力管樁作為地基設計的建筑，出現質量問題和事故的頻率大大降低。首先，預應力管樁具有混凝土強度大、材料多、適應性強、造價低、質量可靠等優點，其次，預應力樁管管樁運輸便捷、裝接方便、長度適當、樁身耐擊，是性價比較高的樁型，能夠加快施工速度，大大提高工作效率。因此，要采用預應力管樁進行地基設計，不僅嚴格遵照國家地基設計相關標準和規定，注重細節的結構設計；同時，根據具體工程項目具體分析，分析具體地區的地質條件進行樁、土的協同作用，根據不同的樁基計算承載力和強度，選擇合理的樁型。

（三）結構計算與分析中出現的問題

高層寫字樓進行結構計算時，可利用樓板整體平面無限剛假定模型進行計算，同時具體問題具體分析、靈活處理；主體結構采用中國建筑科學院設計的PKPM軟件，整體分析利用STAWE軟件；其中抗震設計是高層寫字樓設計的重中之重，應根據高層寫字樓的結構要求，針對不同的抗震等級進行計算與評估工作，以嚴格符合高層寫字樓結構設計的質量標準。

三、高層寫字樓鋼筋混凝土結構設計注意事項

（一）剪力墻和框架的延性設計

剪力墻和框架的延性設計源于對防震抗震的考慮，首先，設計剪力墻應保證剛度均勻，避免承受過度集中的力量時而遭到損壞，產生嚴重后果，也使得對連梁等部件的設計難度變大，一般來說，剪力墻的設計按照剛度大小來劃分，例如第一級別的剪力墻墻肢數需大于等于四肢；其次，當遇到中等級別的地震時，要保證有其他低級別的剪力墻來維持高層寫字樓的形狀，不能產生變形的情況，避免發生意外事故；最后，當遇到高級別的地震時，要盡可能的減弱損壞程度，延長高層寫字樓直立的時間，盡可能的減少人員傷亡和財產損失，具體做法是務必要保證柱子的延性，因此鋼筋混凝土結構中的剪力墻和框架的延性設計意義重大。

（二）剪力墻和框架的連梁設計

高度重視剪力墻和框架的連梁設計，深刻認識到它們的作用和重要性。連梁在遇到中等及以上強度的地震時，能夠首先裂開，以起到降低和緩沖地震破壞力的重要作用，因此要保持高層寫字樓的延性，力求梁的完整性。依照連梁的巨大作用和特殊性能，在設計時我們應做到，第一，不能過度的增加連梁的抗彎能力，使它充分發揮耗能的巨大功能，同時使其他部件免遭損壞；第二，不能在連梁上搭建豎向的承重部件，因為連梁承載著豎向荷載，在遇到地震時會最早裂開，抗剪能力大大降低，造成不可設想的嚴重后果。

（三）構造柱設計

構造柱的功用是平衡挑梁的變形，構造柱被安置在挑梁的兩端，將每一層的挑梁聯合起來設計構造柱。當局部的荷載量過大時，構造柱將力傳送到另外的結構層中，使得所有的結構層共同分擔過大的荷載量，這種設計不僅可以起到保護外墻的功用，而且間接的提高了高層寫字樓的安全性能。

四、結束語

隨著社會經濟的迅猛發展，人們越來越重視工作和住宅建筑的安全性能，鋼筋混凝土結構越來越多的被應用到高層寫字樓中，因而高層寫字樓鋼筋混凝土結構設計質量水平，與人們的人身安全和財產安全息息相關，因此在進行高層寫字樓鋼筋混凝土結構設計時，務必嚴格遵照國家規范和建筑行業標準規范進行，始終將安全擺在首位，不斷開拓創新思路，設計出更加安全性更高、經濟性更強的高層寫字樓。

【參考文獻】

[1]周世航，淺談高層建筑結構設計存在問題及解決對策[J].廣西城鎮建設.2013（05）.

[2]宋廣然，甄艷麗，淺析鋼筋混凝土高層結構設計中應注意的幾個問題[J].中國科技縱橫.2010（14）.

[3] 石世松.工民建施工中鋼筋混凝土構造柱技術的運用[J].建材與裝飾.2018-08-15.

[4] 林向武.建筑施工中鋼筋混凝土結構施工技術探討[J].建材與裝飾.2018-08-15.