高层建筑钢筋混凝土结构设计问题分析

李庆

摘 要：高层建筑钢筋混凝土结构设计是其建设的基础，只有在优秀设计结构的基础上开展高层建筑的建设才能够有效确保建筑施工及后期使用的安全。有鉴于此，本文针对高层建筑钢筋混凝土的结构设计问题展开论述。

关键词：高层建筑 钢筋混凝土 结构设计 耐久性

伴随着我国高层建筑不断增加，对建筑的结构设计方案的水平要求也随之提升。高层建筑中，钢筋混凝土具有较高的安全系数，良好的抗震性能，因此成为现代高层建筑的主要材料，在钢筋混凝土的结构设计方面，有许多需要关注的工作重点和细节，如果处理不当，将会影响整个工程的使用寿命和质量。

一、高层建筑钢筋混凝土结构设计概述

要想保证高层建筑混凝土结构设计达到规范规定的标准，就必须遵循一定的原则，加强高层的建筑结构的使用维护、施工及设计。其原则需求主要表现在：第一，安全性。在设计的合理的使用年限以内的高层建筑的结构时应该可以承担各种可能发生的突发情况。而且在发生了偶然事件以后，建筑物的结构必须要保持一定的稳定特性。第二，耐久性。在设计合理使用年限以内，高层建筑的结构应该具有一定的耐久性。第三，适用性。在它能够合理使用的年限以内，高层建筑结构的设计应该可以满足使用的要求，具有较好的抗振、抗裂缝或者抗变形的性能。

二、关于高层建筑钢筋混凝土的结构选型策略

2.1 设置短肢剪力墙

短肢剪力墙的形式一般可根据建筑要求和分隔交接形式来确定，尽量选用“T”型，“L”型、“十”字型、“z”字型等，要求稳定性高，纵横刚度大且一致。

2.2结构体系的选择

结构体系的选择是高层建筑钢筋混凝土设计的重点之一，在一些地基基础比较稳固的地方，在上部结构能够满足变形限值的前提下，考虑到建筑的外观问题，可以尽量减小刚度。规范中确定转换层上下刚度比的公式宜改为控制上下层转角的比值在1左右较为合理。规范中顶点位移和层间位移限值不尽合理，可以通过采取措施来突破这些限值。水平加强层在增加侧向刚度的同时，会使外柱的剪力有较大增加，应慎重设计。

2.3 结构的超高问题

高层建筑钢筋混凝土结构设计对于结构超高具有一定的规定，尤其是在抗震规范中，建筑物的高度控制是非常严格的，而在新规范中对这一点重新进行了界定，除了将原来的限制高度设定为A 级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑。因此，所以在进行设计的时候一定不可以超越其应属范围，B级建筑物就应该控制在B级规定范围之内，一旦超过了，那么设计要全部进行重新设定。在现实情况中这类问题曾经出现过，结果导致审查时难以通过。

三、高层建筑钢筋混凝土结构的设计策略

3.1 高层建筑钢筋混凝土结构抗震功能的设计

高层建筑钢筋混凝土的抗震设计是工程重点项目，在建筑设计中起着关键作用。在研究和制定工程的图纸时，应该根据抗震的设防对房屋的整体结构进行合理分类。按照房屋结构类型、高度、裂度等国家抗震标准将房屋进行抗震等级分类。高层房屋结构的层数越多、房屋结构的刚度突变系数越大，则房屋的振型数应该越多。

3.2 对高强混凝土和高强钢筋进行合理设计

建筑工程保证安全使用外还要提高经济效益，必须有效的减少工程成本和基本设施建设的难度系数。高层建筑混凝土结构设计过程中，应该合理选择和使用高强混凝土和高强度的钢筋材料。高层建筑的总造价涉及材料较多，主要包括框架结构的基础物料费用、施工费用、材料费用的，构筑件截面积和用钢量都对建筑造价产生很大影响。因此，必须在保证工程质量的基础上，最大限度的减少建筑中的用钢量，有效节约大量成本。如果高层建筑设计在厚软地基上时，因为在地基面荷载量非常大，因此可以恰当运用高强混凝土和高强钢筋对构筑件的截面积进行优化处理，降低对结构的压力，可以显著减少基本设施的实施难度，降低房屋造价，提高工程的经济效益。

3.3 加强对高层建筑构造周期性折减系数设计

在高层建筑的框架结构中，填充墙体采取的是砌体时，计算周期时的折减系数为0.6-0.7；但采取轻质的砌块或者墙体较少时，计算周期时的折减系数增至0.7-0.8；如果使用轻质的墙板，则计算周期时的折减系数为0.9。除非框架结构没有设置墙体，否则都要进行相应的折减。当框架结构和顶盖结构施工时，填充墙会导致结构的实际刚度超出设计刚度范围，因此可能致使计算周期比结构的实际周期大很多。基于以上原因，计算出的结构剪力相对大时，会增加房屋建筑的结构安全，因此应该合理折减建筑物的结构计算周期，提升高層建筑的使用效果。

3.4 增强高层建筑耐久功能

高层建筑钢筋混凝土的结构设计优化过程中，应该严格按照设计规范解决重点技术问题，明确工程的重难点，充分发挥多种目标和单一目标的综合利用效果，促进设计的科学性和合理性，实现设计方案的优化。应该注重对高层建筑的耐久性设计，这是传统的混凝土结构设计理念容易忽视的问题，混凝土结构对高层建筑起着支撑和关键的作用，必须提升其耐久性，在建筑规定的使用年限里，能保证建筑的各项性能满足客户的正常使用要求。但工程实践表明，许多结构设计都不能符合这些要求，主要的制约因素就是设计理念不全面，高层建筑物在投入使用后可能受到周围环境、条件的影响，使建筑物的稳定指数下降，设计人员缺乏对这个后果的合理预期。以往对常规的高层建筑混凝土结构设计时，技术人员主要考虑到造价和材料因素，设计时体现节约造价和材料的原则，在提倡高质量工程标准和居住环境的今天，建筑物设计不应仅考虑经济指标，还要提高综合使用效果。

3.5 重视概念设计

概念设计涵盖了建筑结构受力和变形特性、建筑物外观设计等概念。因为建筑物与普通商品有明显不同，特别是高层建筑，其规模大，比较醒目，许多高层建筑发挥着地理标志性作用，因此必须注重个性化和新颖化设计，避免因为过于雷同或相似而造成审美疲劳。在概念设计方面，建筑设计师可以选择现代化新式的建筑样式，同时兼顾抗震、抗风、节能、环保、低碳等性能，高层建筑设计不能过分求新求异，结构设计上必须体现科学的规则，无论平面还是立体设计都要如此，而且应该体现正确的价值观和健康的审美理念。高层建筑的弹性设计方面，要争取满足延伸性的建筑需要，增强建筑的实效性。

四、结语

综上所述，钢筋混凝土结构的优点很多，例如整体性好，刚度大，稳定性强，舒适度佳等。我国的高层建筑广泛采取了钢筋混凝土结构，因此必须注重钢筋混凝土的结构设计问题。设计者必须明确该项工作的重要性，应该不断改进技术和工艺，学习国内外先进的设计经验和理念，严格遵照国家相关规范，保证每个设计的细节都能严谨、合理，避免出现不必要的质量问题，进行合理的计算和分析，选择最优方案，促进我国高层建筑的健康发展。

参考文献

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