高层建筑钢筋混凝土结构设计问题探究

林建文

广东宏图建筑设计有限公司（514000）

0 前言

我国高层建筑施工过程中对钢筋混凝土结构非常重视，依照使用需求形成了系统化、全面化结构设计内容，使我国建筑质量迈上了一个新的台阶。尤其是在稳定性设计、耐久性设计中，从实际性能参数出发对结构体系、横纵布置、短剪力墙进行调整，消除了高层建筑钢筋混凝土结构中的隐蔽风险，使其建筑质量得到了质的飞跃。

1 高层建筑钢筋混凝土结构设计问题

建筑施工过程中通过钢筋、混凝土等形成主体结构，借助大模板浇筑、滑膜等技术形成承重性能高、刚度大、耐久性好的框架，这种框架结构已广泛应用于我国高层建筑中。钢筋混凝土结构对安全系数、耐久系数、适用效果等要求非常严格，需结合实际情况作好有效设计和分析。

1.1 结构体系

我国高层建筑钢筋混凝土结构设计内容非常复杂，需综合考虑各项参数，否则很容易出现结构体系不稳定问题，如地基基础不稳定区域选择较小刚度的上部结构，转换层为减少转角施工难度降低刚性值，顶点位移和层间位移不满足规范值等。这些均会造成结构性能不达标，导致钢筋混凝土耐久性效果欠佳[1]。

1.2 结构超高

超高问题是影响高层建筑钢筋混凝土结构设计效果的关键。依照设计要求，高层建筑限制高度必须满足标高，不可超过对应A级或B级应属范围。但我国高层建筑结构设计中对A级、B级规范指标并不重视，设计超出应属限制高度的问题屡见不鲜，导致高层建筑结构根本无法满足性能需求，严重影响了高层建筑的安全性、可靠性。

1.3 剪力墙

高层建筑剪力墙结构设计时大多以短剪力墙为主，短剪力墙稳定性较差，很容易出现后期施工问题，如短剪力墙截面厚度较小，处理难度较大；短剪力墙使用数量较多，工程量增加，使钢筋混凝土结构性能大打折扣。为此，设计时可结合高层建筑要求进行针对性选取，形成对应的T型、L型、Z型结构，以降低后续施工难度[2]。

2 高层建筑钢筋混凝土结构设计的优化

2.1 优化结构体系，作好设计规划

高层建筑钢筋混凝土结构应依照规则性设计，保证框架体系合理。可依照稳定程度调整结构刚性、形变、位移等，计算框架梁柱轴压、钢筋承载及混凝土强度，保证体系耐久性和稳定性达到设计标准。尤其是在转角设计时应严格把控转换层结构，使侧向刚度和外柱剪力呈正相关，转角比值在1左右。

与此同时，应合理使用高强混凝土和钢筋夯，降低高层建筑混凝土结构成本造价。当地基基础稳定性较差时尽量选择高强钢筋和高强混凝土，控制折减系数在0.6~0.7，降低钢筋混凝土截面承受力，提升建筑稳定性。当地基基础较为稳定时混凝土等级可结合位置状况和使用年限适当选取（见表1）。

表2 高层建筑钢筋混凝土抗震等级

表1 混凝土强度等级及使用年限

框支梁、框支柱及抗震等级为一级的框架梁、柱、节点核心区混凝土强度等级应高于C30。不影响主体结构安全使用的次要构件混凝土强度等级可适当降低，但尽量低于C25等。

2.2 依照建筑等级，规划横竖布置

高层建筑钢筋混凝土结构需满足限高等级，限高等级不能超过设计要求。设计时要严格区分A级和B级建筑，规范其位移量、刚度系数、限高参数等，针对不同等级选取不同设计方案及处理手段，提升设计方案过审的概率。一般，A级建筑位移量与楼层数的比在1.2~1.5，B级建筑位移量与楼层数的比低于1.2。

满足限高等级后应完善横向设计，确保平面形状、功能位置与实际需求一致。平面结构复杂时可依照单元结构设计伸缩缝，提升框架平面防震效果。竖向分布设置时应保证高层建筑的均匀性和稳定性，尽量避免内收、外挑等不规则设计。如必须内收时要控制临近内收楼体侧向刚度超过两侧楼体侧向刚度的70%，内收高度值要低于整体楼层高度值的0.2，且不可出现连续内收[3]。

2.3 调整短剪力墙，作好质量控制

剪力墙设计时应调整短剪力墙的数量，在结构性能需求基础上形成完整的工艺流程，保证剪力墙工艺参数满足各项使用需求。

在高层建筑钢筋混凝土结构设计中可增加大模板支撑刚性结构，减少短剪力墙数量。确定短剪力墙位置后应在图纸上标注，包括高度参数、厚度参数、截面系数等。上述参数需结合高层建筑结构设计要求适当调整，控制其截面厚度小于等于300 mm，高度和厚度比在4~8。注明钢筋混凝土配比，对剪力墙性能参数进行调整，以保证其满足耐久性、安全性使用需求。

2.4 结合临界荷重，增强稳定效果

临界荷重可通过数学算法计算，与钢筋混凝土强度、配筋率等相关。高层建筑钢筋混凝土结构设计时应依照不同区域的永久荷载值、临界荷载值、可变荷载值调整，减少多层大刚度转接、竖向刚度突变等，避免出现荷载薄弱区域。

此外，还需要适当调整高层建筑不同结构的抗震等级，在该指标基础上设计振型数，合理选用构件等，见表2。

3 结语

高层建筑钢筋混凝土结构设计时应综合考虑结构体系、限高等级、剪力墙、结构荷重，结合标准规范作好结构设置，提升高层建筑的安全性。与此同时，还要依照刚度需求、平面布置、抗震性能及耐久性能调整和优化设计方案，保证设计参数与预期效果一致，从根本上改善高层建筑结构设计效果。