高层建筑钢筋混凝土结构设计要点解析

袁野

摘    要：当前，我国建筑事业高速发展，工程结构愈加复杂，功能也更加齐全。高层建筑在城市建设中非常普遍。在此背景下，建筑的设计质量一方面影响人们的生活品质，另一方面也对建筑工程历史文化起到传承作用。因此应加强对高层建筑钢筋混凝土结构的设计，本文从其结构设计准则、设计要点方面进行简要的分析和说明。

关键词：高层建筑;钢筋混凝土;设计要点

1  引言

在钢筋混凝土高层建筑整个建造过程中，设计是工程的第一步，结构设计的水平很大的影响了建筑的安全性、经济性、功能性。结构设计是通过不断的探索去找到最优解。高层建筑中的结构设计尤其不能简单的规范加建模计算，而是要在理解规范的基础上，去构思结构体系的受力特征，以概念设计去实现建筑师及业主的目标。

2  高层建筑钢筋混凝土结构设计准则

2.1  可靠性原则

结构设计结合建筑的设计年限来进行，在预设过程中针对安全性、可靠性和耐用性等情况，应用的材料和技术等方面必须具备可靠性和耐用性。当前可能存在豆腐渣工程的现象，多是和材料质量存在关联，材料质量有时候不能达到理想的设计预期标准，因此在后续设计中，需要秉承安全性的原则，在设计过程中进行耐用性分析，提升自身优势。

2.2  适用性原则

高层建筑建成投运后，人始终是其使用者，因此在结构设计期间，一定要全面考虑各种因素和建筑使用功能之间的相关性。例如，在结构设计实践中，应对室内布局的进行合理规划，结合空间特征有针对性地选择合理的结构体系，在布置梁柱时，应全面分析其是否影响室内使用面积及结构功能的发挥。只有结构设计具备良好的适用性和使用性，才能促进高层建筑自身效能的有效发挥，协助施工单位获得良好的经济效益和社会效益。

2.3  安全性准则

在高層建筑钢筋混凝土结构的质量设计中，必须引起重视，进行安全性分析。预设前期，落实以人为本的原则，只有确保安全性能，才能保证建筑本身有价值和意义。在实际设计阶段，设计师需要确保安全设计，符合规范需求，在行业安全以及标准化掌握的过程中，只有保证目标符合要求，才能实现合理设计。

3  高层建筑钢筋混凝土结构设计要点

3.1  概念设计

（1）高宽比。高层建筑结构高宽比的规定是对结构整体刚度、抗倾覆能力、整体稳定、承载能力以及经济合理性的宏观控制指标，是长期工程经验的总结，从目前大多数A级高度高层建筑来看，这一限值是比较实用、比较经济合理的。实际上对侧向位移、结构稳定、抗倾覆能力、承载能力等性能的规定也体现了对结构高宽比的要求。

（2）合理地布置抗侧力构件。在一个独立的结构单元内，应避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位;避免在凹角和端部设置楼、电梯间;减少地震作用下的扭转效应。竖向体型尽量避免外挑，内收也不宜过多、过急，结构刚度、承载力沿房屋高度方向宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱的部位。应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载力。

（3）嵌固端设置。高层建筑在进行结构分析计算之前必须首先确定结构嵌固端的所在位置，而嵌固端的选取却面临着各种不同情况，一般有地下室的高层结构会把一层顶板设置为嵌固端。在这个问题上，结构设计工程师需要注意如下几个方面：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。

（4）短肢剪力墙设置。对大部分墙肢截面高厚比为4～8的墙定义为短肢剪力墙结构，且根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙结构在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙结构，尤其是设防烈度为8[°]且房屋层数较多时，要慎重使用短肢剪力墙结构。

（5）立面设计。立面是高层建筑中的非常重要的一部分，其设计的优劣直接关系到了建筑的安全性与稳定性，最终决定着建筑的品质。在设计立面时，需要让建筑整体最好呈下部大上部小逐渐变化的模式，这样可以让建筑更好的保证重心稳定，且竖向需要较为规整、均匀，不易出现较大的内收与外挑。为保证建筑整体的稳定性和抗震能力，当竖向结构呈现内收时，该层的侧向刚度不应小于相邻上一层的70%，同时不应小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%。在进行设计时，楼层质量需要沿着高度进行均匀布置，楼层质量不宜大于相邻下部楼层质量的1.5倍，A级与B级高度的高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力与其相邻上一层受剪承载力之间的关系不相同，前者为不宜小于其相邻上一层楼层受剪承载力的80%，不应小于其相邻上一层楼层受剪承载力的65%，后者为不应小于75%。

3.2  结构体系选择

根据抗侧力构件的不同，钢筋混凝土结构体系主要有框架、剪力墙、框架-剪力墙、框架-核心筒、筒中筒结构等，结构工程师应根据工程的实际情况来选择合适的结构体系。

（1）框架结构的特点是建筑平面布置灵活，可做成较大空间的会议室、餐厅、办公室及实验室等，加隔墙后，也可以做成小房间。如果采用轻质隔墙，则可以减轻建筑物重量。高层住宅中较少使用框架结构，主要原因是柱截面较大，以致柱脚突出墙面，影响家具放置。并且框架结构没有多道防线，抗震能力低，所以高层建筑尽量避免采用纯框架结构。

（2）剪力墙结构是利用建筑物的分隔墙，作为竖向承重和抵抗侧力的结构，其特点是结构整体性好，可以使用大模板等先进施工方法，缩短工期，节省人力。剪力墙具有多道防线，在遭遇地震时，连梁是第一道防线，在中震情况下，它首先出现弯曲屈服，消耗一部分地震能量，在大震作用下，连梁会产生剪切破坏。因此连梁的延性大小对结构的安全至关重要，连梁配筋应符合最大配筋率要求，才能既经济又保证结构整体的安全。

（3）框架-剪力墙结构是把框架和剪力墙结合在一起，共同抵抗竖向和水平荷载的一种体系，它通过平面内刚度很大的楼盖的连接来完成框架与剪力墙协同工作，在底部楼层，剪力墙限制框架的侧移，在上部楼层，框架限制剪力墙的侧移。并且框剪结构具有多道抗震防线，经验显示这是一种抗震性能很好的结构体系。并且由于它只在部分位置上有剪力墙，又保持了框架结构具有较大的灵活空间的优点，弥补了剪力墙结构开间过小的缺点，既可使建筑物平面布置灵活，又能对结构提供足够的抗侧刚度。

3.3  耐久性设计

耐久性设计是直接影响高层建筑建设质量与使用寿命的主要因素之一，在实践期间，在环境温度、技术等多种因素的作用下可能会降低建筑的可靠性，影响高层建筑使用寿命，甚至会诱发安全隐患问题。因此在结构设计过程中，应全面分析楼房结构功能预设，提前设定相关标准，加强对成本的控制，提升对材料的有效利用率，加强对耐久性的预设计。

4  结语

综上可知，在高层建筑钢筋混凝结构设计过程中，其结构的功能特性是较为复杂。因此，在设计过程中，应严格遵循相关规范、规定，合理地控制建筑钢筋混凝土结构的设计强度及相关构件布设数量。从而在保证高层建筑抗震目标达成的基础上，最大可能性地降低建筑钢筋混凝土结构风险因素，从而确保后期高层建筑钢筋混凝土结构建设工作得以顺利开展。

参考文献：

[1] 冯永胜.高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计分析[J].河南建材，2019（2）：34～35.

[2] 黄航裕.浅谈高层建筑钢筋混凝土结构设计应注意的事项[J].绿色环保建材，2019（2）：94～97.