刍议高层建筑钢筋混凝土结构设计

刘连连

德州中联大坝水泥有限公司

摘要：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。

关键词：高层建筑；混凝土设计；结构

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

一、高层建筑混凝土结构设计准则

1.1 安全性

高层建筑钢筋混凝土结构的质量直接关系着人们生命和财产安全。因此，在进行混凝土结构设计时，要以安全为设计之根本，只有确保其安全性能，才能使建筑本身富有意义和价值。所以，在实际设计时，设计师要确保结构设计安全的前提下结合有关施工技术、施工安全、行业标准和规范等进行设计，只有这些全部达到要求以后方能追求美观、大方，甚至追求富有艺术气息的设计。

1.2 适用性

在高层建筑的建设过程中，不可避免需要用到钢筋混凝土，而钢筋混凝土的质量对其功能有着直接影响，因此，在考虑到钢筋混凝土的安全性问题时还需要保证其适用性，根据用户需求对钢筋混凝土进行功能性设计，使建筑设计符合建筑功能的要求。钢筋混凝土的适用性及其良好的抗震、抗裂缝、变形的性能，可以为住户提供舒适的生活环境。

二、建筑结构设计的基本特征

结构设计应与整体建筑形式相结合。这不是一项单独的任务。建筑结构投入使用后，会受到风力的影响。结构越高，效果越明显。在设计时，必须准确计算结构的抗风能力，分析结构的水平力和垂直力。如果是高层建筑工程，设计中还应考虑建筑材料，尽量减少对地基的压力，将结构重量控制在安全范围内。基层承重结构的设计需要引入建筑物的总高度参数，从而得到更科学合理的施工方案。结构承载力也需要与其他结构相匹配，因此设计人员也应考虑承载力之间的相互作用。

三、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。

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。

四、高层建筑混凝土结构的设计

4.1 提高高层建筑钢筋混凝土结构的抗震性能

高层建筑钢筋混凝土结构的抗震性能是高层建筑性能的关键，在设计过程中必须要提高重视。包括在对建筑物进行规划的时候，就需要充分考虑地基对建筑抗震性能的影响。其次，抗震性能的主要依据在于建筑的高度和构造，在设计的时候，如果高层建筑构造刚度骤变系数比较大，或者高层建筑的层数比较多，就要多取抗震系数。如果建筑的顶部有换层的情况或者有小塔楼，那么在设计的时候建筑物的振型数值会在12以上。但是振型的总数还需要控制在建筑层数的三倍以内，保证抗震设计的合理。

4.2 做好高强钢筋和高强混凝土规划

高层建筑会使用高强度钢筋和高强度混凝土，能够控是建筑的造价是，提高成本控制效果。高层建筑的建设费用包括施工费用、资料费用、框架物料等等，在施工建设时，会大量使用钢材，所以为了能够降低建筑工程的造价，就需要在设计当中减少钢的使用，以及通过使用高强度混凝土来保证建筑的强度，降低建筑的成本。对于地基属于厚软类型的情况，建筑和地基的载荷会比较大，合理使用高强度钢筋和高强度混凝土，实现构件优化的目的，不仅可以让施工的难度降低，同时也能够控制整体成本。

4.3计算分析和构造设计

不同建筑物在体型方面有明显区别，建筑结构往往会存在较多的可选方案，即使相对较为合理的结构方案，在具体的结构设计中还需要进一步分析计算，对其优化完善。通过计算分析所获取各项指标参数需要满足相关规范，将其控制在合理范围。如果周期和位移相对较小，则表明结构偏刚，存在较大的地震反应，同时工程项目建设成本也会有明显增加。在建筑结构设计过程中，需要尽量保证结构自震周期与场地卓越周期之间出现较大偏差。与软土场地结构相比，硬土场地结构偏柔，必须要做好各项扭转指标的控制。另外，可以通过减少质心以及刚心偏离等方式实现对结构扭转的有效控制，实现对结构抗扭刚度的调整，提高整体抗扭转水平，确保高层钢筋混凝土建筑结构设计科学性和合理性，满足人们在建筑方面需要。建筑结构还需要有较好的延性，根据强剪弱弯等原则，对薄弱结构和构件适当加强，注意柱轴压比的控制，同时还需要通过加强构造设计等方式使结构延性得到保证。

4.4加强高层建筑构造周期性折减系数

高层建筑的构造框架中，在墙板使用轻质材料时，折减系数需要取0．9，如果使用的材质为少量的墙体和砌体，那么折减系数应该选择0．7-0．8。进行顶盖构造和框架的设计中，有可能出现核算周期比实际核算周期小的情况，于是建筑物的构造就会有不安全因素。所以，在谁的过程中涉及人员需要对建筑物进行整个构造的核算，以及进行适当的折减改善建筑物的功能。

结语：

结构设计是一个长期、复杂甚至循环的过程。此过程中的任何遗漏或错误都可能使整个设计过程更加复杂或使设计结果不安全。因此，在建筑结构设计过程中，结构设计人员必须合理、周密、多面考虑，保证结构模型的准确性。在保证结构安全的前提下，尽可能做到最合理、最经济、最优化。

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