钢筋混凝土高层结构设计的常见问题概论

陈正权

摘 要 钢筋砼（混凝土）结构有着很好的延展性、强度大和整体性很强等特征，在高层建筑中得到了广泛使用。近几年，建筑行业的发展领域不断扩大，工程建设过程钢筋砼结构会出现一些问题，设计师对此必须引起高度重视。基于此，文章针对钢筋砼高层结构设计中存在的不足，详细阐述了几点有效的处理方法。

关键词 钢筋砼；高层结构；设计问题；处理方法

21世纪背景下，我国综合国力不断提高，由此促进了高层工程的繁荣发展。当前，建筑行业开始向着结构烦琐化、结构高层化趋势发展，工程技术、建筑模式和工程材料均有了较大改变。其中所用材料最频繁的是钢筋砼，钢筋砼具有良好的耐久性以及安全性。针对钢筋砼高层结构而言，其结构设计属于十分重要的问题，直接关系到建筑物的质量，已在高层结构中得到广泛使用。通过科学设计钢筋砼高层结构，可以确保钢筋砼材料获得充分利用，提高高层工程的稳固性。

1 钢筋砼高层项目设计中常见的不足

1.1 結构体系不规范

若设计师选用的结构体系不规范，会在很大程度上下降结构的稳固性。在设计钢筋砼高层结构体系时，设计师要根据高层结构特征，并结合本地抗震预防等级与风荷载等因素，选用规范的结构体系[1]。若钢筋砼高层项目结构体系不规范，则高层建筑物的性能将会下降，若设计师选用的设计指标不合理，就会减小钢筋砼高层建筑的可靠性，引发各种质量故障，甚至产生安全事故。

1.2 地基及基础设计不当

单独地基地下室设计问题。在设计高层结构的单独基础地下室结构时，设计师往往会忽略建筑结构由于某些原因而出现沉降，进而引起的附加应力对建筑总体质量的影响。在高层结构中，在结构顶部荷载的应用下，单独基础地下室总体会出现变化、沉降，该环节若忽视沉降引起的附加应力，地下室结构将会由于压力太大而出现裂缝。

地下水位现象。在设计钢筋砼高层结构时，要重点思考地下高水位现行。地下水位较高时，高层结构需要规划地下室时，要在地下室外边地坪之下的外墙展开围护设计，为方便开展防水施工工作，围护模式的设计要尽量简单[2]。针对高层结构，有柱下承台和地梁基槽地模状态错综烦琐，且存在许多阴阳角及放坡现象，会造成防水施工时间延长、难度大、投资高，而且无法保障建设质量。

自然独立地基问题。自然独立地基设计过程，采取椎体模式，其斜坡比超过1：3，导致砼振捣过程出现不密实现象 ，通过人工处理之后，砼的各种指标依旧难以满足设计需要。

1.3 裂缝现象

裂缝现象主要包含如下几种：其一，结构开裂。在砼浇筑时，构件间存在不同的刚度，导致结构内产生刚度很弱的区域，该区域就极易产生裂缝，主要表现在楼板板端与墙角部位；其二，构造开裂。其主要的原因是，砼配备时水灰比不合理，浇筑过程振捣不彻底、模板移动等，此外，脱模太早，养护不当等都会引起砼裂缝；其三，温度裂缝[3]。受到外部环境温差的极大影响，混凝土出现热胀冷缩情况，使得在施工中产生裂缝，在施工过程温度裂缝的出现频率最大。

砼裂缝现象的处理，要在易出现裂缝的位置，采取预应力浇筑方法；而且，用支架加固预埋管线，如此可以减少裂缝问题的产生，进而提升高层结构的整体质量及可靠性。

1.4 顶部结构规划不合理

（1）框架-剪力墙与连梁问题。①框架-剪力墙设计问题。在设计钢筋砼高层结构时，剪力墙的布置应均匀，防止剪力墙单肢强度太大，进而造成应力集中，损坏整个结构的安全性与可靠性。此外，布置不均匀也会造成其连梁设计的困难性提高。刚度很大的一级剪力墙，它的支数最少是4支。结构设计大多数是以抗震型开展设计的，要根据多道设防原理进行。优先思考第一等级的剪力墙，而且采用低等级的剪力墙管理结构的变化，提高高层结构的抗震性和稳固性。②连梁问题。连梁属于相邻剪力墙在出现地震问题时，承担剪力墙受力的构件。在框剪构造的连梁构件设计中，是根据剪力墙的布置状况处理的。在设计连梁时，要适当提高连梁刚度，而且，连梁上不能够安装关键的框架梁。

（2）梁支架。针对结构中梁支架的规划，很多设计师将梁和柱间的梁支架设计成固定无法旋转的形式，在实际建筑中有时是不科学的。例如，剪力墙和框架的架梁是正相交的，并且对梁的限制很弱时，就无须梁支架了。

2 钢筋砼高层结构设计缺陷处理办法

2.1 优化高层结构体系

信息化时代下，各种计算机系统在建筑项目结构设计中得到了广泛使用。在钢筋砼高层结构规划中，能够充分利用BIM技术，建立健全的建筑信息模型，根据建筑模型的基本特征，进一步完善高层结构设计计划，确保结构设计计划得到贯彻执行。针对设计师而言，需要科学计算和分析高层结构，采用多种计算方式，综合比较计算结果，进一步提高钢筋砼高层结果规划方案的科学性。

经各种比较，科学规划钢筋砼高层项目结构体系，可以有效提高高层结构的抗震能力，避免施工资源的大量消耗[4]。钢筋砼高层结构设计师在设计过程，要采用科学的设计指标，并根据本地及建筑工程的实况，进一步完善高层项目结构体系规划方案，逐渐降低外部环境对钢筋砼高层结构建设质量的影响。

2.2 科学设计地基及基础

为确保钢筋砼高层结构设计计划获得贯彻实行，设计师需要科学设计结构地基及基础。通过全面分析场地地质环境，科学选取基础方案，确保结构安全。若钢筋砼高层结构的地质环境很好，就能够采取天然地基单独基础+防渗板+防浮锚杆模式，并合理设计每个基础之间的拉梁构造，加大基础配筋，不断提高单独基础的可靠性。若高层结构处在地下，为避免地下室地板产生大范围开裂，就需要在各个持力层之间实施褥垫施工方案，提升地基和基础结构的稳定性。

通过科学设计地基及基础，可以帮助设计师详细掌握钢筋砼高层结构地基和基础结构特征。随着国内高层结构数量的不断增加，地基和基础设计任务逐渐重要，结构设计师在实际操作中，要结合地下水位浮动状况，制作包络图，并根据高层工程地基和基础结构特征，建立适当的防渗计划。另外，设计师还要处理好配筋工作，精准算出地基和基础配筋量，确保高层结构地基和基础结构的稳定性得到提高。

2.3 科学设计顶部结构

钢筋砼高层结构设计师通过科学设计顶部结构，可以提高高层项目结构的抵抗能力，增强荷载性能与结构可靠性。比如，设计师在规划框架-剪力墙时，要根据框架-剪力墙的分布状况，做好相关防护工作，确保框架-剪力墙的刚度满足标准规定，避免应力集中情况的出现。此外，在设计梁柱时，设计师要遵循“强柱弱梁”的原则，并精准算出高层结构梁柱的節点应力，提升高层结构的抗震水平[5]。设计师在设计过程要注意如下几点问题：其一，不能随便加大高层结构顶部结构荷载，确保高层结构连梁位置更为稳定。其二，认真遵循相关设计标准，防止在高层结构连梁顶部建立框架梁。通过科学设计钢筋砼高层顶部结构，可以有效提高设计方案的合理性，避免施工资源的耗费。

2.4 选择计算模式

针对常规结构，能够采取楼板总体平面中无限刚假设模型；针对多塔和错层结构，能够采取楼板分块平面中无限刚模型；针对楼板局部开大口、塔和塔之间顶部连接的多塔结构等，能够采取楼板分块平面中无限刚，并含有弹性衔接板带模型；但针对楼板开大口涉及中庭等共享区域的独特楼板结构，以及需要研究精度大的高层结构，就能够采取弹性楼板模型。在实际应用中能够结合工程经验及工程具体情况灵活使用，以最低的计算量得到预期的分析精度标准，不仅不能不分情况盲目采取刚性楼板模型，导致小墙肢计算值过小，不安全；也不需要全都采取弹性楼板模型，增多不必要的计算量。

3 结束语

通过上文的分析发现，随着国内城市化进程的推进，高层建筑数量日益增多，对其结构设计及建设质量提出了更高的标准。本文以高层结构设计为研究对象，对其设计中常见的问题展开分析，通过分析发现，唯有采用科学的结构设计方案，根据结构实际状况计算，方可保证设计的完整性，并确保高层结构后续建设的安全性及可靠性，不断提高高层结构质量。

参考文献

[1] 张锐.在钢筋混凝土高层结构设计中常见问题的分析[J].建材与装饰，2018，（38）：86-87.

[2] 邱冬冬，秦媛媛.建筑工程中钢筋混凝土结构设计中的常见问题[J].居舍，2017，（28）：82.

[3] 杜贺龙.钢筋混凝土高层结构设计中存在的若干问题探析[J].科技创新与应用，2015，（36）：266.

[4] 金世海.浅谈钢筋混凝土结构设计中的常见问题及对策分析[J].科技与企业，2015，（13）：127.

[5] 彭煜.钢筋混凝土结构设计中的常见问题及优化措施[J].中华民居（下旬刊），2014，（08）：137.