浅谈高层建筑钢筋混凝土设计有关问题

浅谈高层建筑钢筋混凝土设计有关问题随着我国现代化建设的高速发展和城市化进程的不断加快，城市人口数量激增，城市建设的规模和数量正在逐年增加，房地产业已成为当今社会经济的重要支柱产业之一。我国是人口大国，土地资源非常宝贵，这就要求我们要高效的利用土地资源。高层建筑凭借自身的特点在现代建筑设计中得到迅速发展。做好高层建筑钢筋混凝土结构设计，就必须要熟悉并掌握高层钢筋混凝土结构的设计特点及其结构体系，从而达到安全适用、经济合理、施工方便的设计原则。

关键字：高层建筑混凝土结构设计

TU375文献标识码：A文章编号：

一、高层建筑钢筋混凝土结构设计原则

钢筋混凝土结构平面设计要尽量使平面规则、简单、对称、长宽比适当，这样可以使平面刚度、承载力、质量分布均匀，质量中心与刚度中心接近重合，提高钢筋混凝土结构的抗震能力。具体应遵循以下原则：尽量采用规则的高层建筑结构，保证建筑平面、立面及结构布置对抗震有利；具备合理的传力途径，使作用在上部结构的水平力和竖向力能够直接、不间断地传递到基础，避免中断和迂回；具有整体的可靠性和牢固性，当高层建筑结构受到作用力使部分结构构件损坏造成局部倒塌时，不能导致整体的承载力丧失致使整个结构的倒塌；确定构件与构件之间、结构与结构之间，该彻底分离的绝不似分非分，该牢固连接的绝不似接非接；处理好结构单元与结构构件承载能力之间的关系，尽量设置多道抗震防线，增强结构的抗震能力。

二、高层建筑钢筋混凝土结构选型

1、结构体系的选择问题

高层结构设计过程中，“无论采用何种结构体系，都应使结构具有合理的刚度和承载能力，避免产生软弱层或薄弱层，保证结构的稳定和抗倾覆能力，使结构具有多道防线，提高结构和构件的延性，增强其抗震能力。”选择一种结构体系，需要通过工程的实际情况来进行核定。

2、嵌固端的设置问题

嵌固端设置在地下室顶板或人防顶板等位置的情况一般是发生在带有两层或两层以上地下室或人防的高层建筑上，因此，在嵌固端的设置方面，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等在工程设计时需要注意的问题往往容易被忽略，而一旦任何一个方面被忽略，都将为后期的工作造成麻烦甚至埋下安全隐患。

3、抗震性能的问题

对结构体系来说足够的承载能力和变形能力是两个同时需要满足的条件。结合概念设计的理念，对上述两种结构体系进行对比分析，电算程序可以采用中国建筑科学研究院编制的结构空间有限元分析软件SATWE。在结构设计中，不仅要求结构具有足够的承载能力，还要求其有适当的刚度。高层结构的使用功能和安全与其侧移的大小密切相关，过大的侧向变形会使隔墙、维护墙及其饰面材料出现裂缝或损坏。结构分别按考虑5%的偶然偏心和双向地震力作用的不利情况计算出各结构体系层间位移角，剪力墙结构小于框剪结构，但均小于规范要求，且富裕量较大，说明两种结构体系满足刚度要求。

三、多高层建筑钢筋混凝土结构设计重要性

多高层钢筋混凝土结构设计的主要目的即是为了抵抗水平力的作用，防止扭转，为有效的抵抗水平力作用，平面上两个正交方向的尺寸宜尽量接近，目的是保证这两个方向上的“惯性矩”相等，以防止一个方向强度（稳定性）储备太大，而另一个方向较弱，因此，抗侧力结构（柱、剪力墙）宜设置在四周，以增大整体的抗侧刚度及抗扭惯性矩，同时，应加大梁或楼层的刚度，使柱（或剪力墙）能承担较大的整体弯矩，这就是“转换层”的概念。防止扭转的目的，是因为在扭转发生时，各柱节点水平位移不等，距扭转中心较远的角柱剪力很大，而中柱剪力较小，破坏由外向里，先外后里。为防止扭转，抗侧力结构应对称布置，宜设在结构两端，紧靠四周设置，以增大抗扭惯性矩。因此，高层或超高层建筑中，尽管角柱轴压比较小，但其在抗扭过程中作用却很大（若角柱先坏，整个结构的扭转刚度或强度下降，中柱必定依次破坏），同时，在水平力的作用下，角柱轴力的变化幅度也会很大，这样势必要求角柱有较大的变形能力。由于角柱的上述作用，角柱设计时在承载力和变形能力上都应有较多考虑，如加大配箍，采用密排箍筋柱、钢管混凝土柱。

四、做好高层建筑钢筋混凝土结构的几个要点

1、有效提高建筑工程中结构重要部位的延性

要使高层建筑在遭遇强烈地震时具有很强的抗倒塌能力，最理想的办法是使结构中所有的构件都具有很高的延性。然而在实际工程中很难完全做到这一点，比较经济的办法是有选择有重点的提高结构中重要构件或某些构件中关键部位的延性。在结构竖向，对于刚度沿高度均匀分布的、体形较简单的高层建筑，应着重提高底层构件的延性;对于大底盘高层建筑，应着重提高主楼与裙房顶面相衔接的楼层中构件的延性;对于不规则立面的高层建筑，应着重加强体形突变处楼层构件的延性;对框支结构，应着重提高底层或底部几层框架的延性。在结构平面位置上，应该着重提高房屋周边转角处、平面突变处以及复杂平面各翼相接处构件的延性;对偏心结构，应加大房屋周边特别是刚度较弱一侧构件的延性;对具有多道抗震防线抗侧力构件，应着重提高第一道抗震防线构件的延性。

2、注重并注意工程中高大建筑的整体稳定性

对高层建筑来说，在抗震设计中，房屋的高宽比是一个需慎重考虑的问题。近年来出现了许多板式高层住宅，其立面高度很大而房屋进深尺寸有限，即高宽比超过了规范限值。建筑物的高宽比愈大，也就是说建筑愈瘦高，在地震作用下的侧移就愈大，地震引起的倾覆作用就愈严重，巨大的倾覆力矩在柱中和基础中引起的拉力和压力比较难处理。这就要求加大建筑物下部几层的宽度，使其满足规范高宽比的限值；使基础有足够的埋置深度。

五、结语

高层建筑钢筋混凝土结构设计是―个复杂且又循环往复的过程，任何在这个过程中的遗漏或错误都可能导致整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在安全隐患，为了保障质量安全，这就要求设计者严格按照设计规范进行设计。建筑结构设计质量密切关系到人民生命财产的安全，结构设计人员必须在工作中，不断地学习、总结，不断的进步与完善。

参考文献

[1]苏赐钦.高层建筑混凝土结构的优化设计探析[J].黑龙江科技信息.2010.(10).

[2]刘利峰