钢筋混凝土在高层建筑结构设计中的应用

林方文

摘要：随着中国经济的不断发展，建筑业发展迅速，人们对建筑工程的设计要求也越来越高。钢筋混凝土直接关系到高层建筑物的安全性和可靠性，并具有良好的强度和延展度。本文讲述了钢筋混凝土的结构特点以及结构选型，并提出了钢筋混凝土在高层建筑结构设计中的应用。

关键词：钢筋混凝土；建筑设计；结构选型

0 引言

简单的混凝土结构不足以完全满足建筑物的安全要求，采用钢筋混凝土和混凝土有效的补救缺陷。施工前，需要详细的建筑结构、稳定的设计是非常重要的，以确保施工质量。用于钢筋混凝土建筑结构的设计中，有效地提高了建筑物的结构强度，以保证抗压强度和建筑物的抗张强度。

1 钢筋混凝土的原理和结构特点

1.1 钢筋混凝土结构原理

混凝土的抗压能力较强，而抗拉能力却很弱。钢筋的抗拉和抗压能力都很强。为了提高结构承载能力，把这两种材料结合在一起共同工作，充分发挥了混凝土的抗压性能和钢筋的抗拉性能。我们把凡是由钢筋和混凝土组成的结构构件统称为钢筋混凝土结构。钢筋混凝土结构除了结构强度较大，防火性能较好外，工程造价也相对较低，在现代建筑中的使用较为广泛。

1.2 钢筋混凝土结构优点

1.2.1就地取材。钢筋混凝土结构中，砂和石料所占比例很大，水泥和钢筋所占比例较小，砂和石料一般都可以由建筑工地附近提供。

1.2.2节约钢材。钢筋混凝土结构的承载力较高，大多数情况下可用来代替钢结构，因而节约钢材。

1.2.3耐久、耐火。钢筋埋放在混凝土中，经混凝土保护不易发生锈蚀，因而提高了结构的耐久性。当火灾发生时，钢筋混凝土结构不会像木结构那样被燃烧，也不会像钢结构那样很快达到软化温度而破坏。

1.2.4可模性好。钢筋混凝土结构可以根据需要浇捣成任意形状。

1.2.5现浇式或装配整体式钢筋混凝土结构的整体性好，刚度大。

2 钢筋混凝土在高层结构中的结构选型

2.1 结构规则性

在结构规则性方面新旧规范内容变动较大，新规范在此增加了较多的限制条件，如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，新规范明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”所以，结构工程师要严格遵守新规范的这些限制条件，避免在后期施工图设计阶段

的工作比较被动。

2.2 结构超高

在关于抗震的有关规范中， 最严格的是对结构的总高度的限制，特别是新规范中对于以前的超高问题， 不仅将原限制高度设定为A级高度的建筑外，还增加B 级高度的建筑，所以，一定要注意在结构设计中严格控制该因素，当结构为B 级高度建筑超高，对其采取的设计方法与处理措施就会有很大变化。在实际建筑工程设计中，容易发生因结构类型的变更而忽略此方面的问题，造成施工图在审查时不能通过，就要重新设计或组织专家进行论证等一些情况，严重影响工程工期、造价等整体规划。

2.3 嵌固端设置

因高层建筑在设计中通常要带有地下室及人防结构，嵌固端大都设置在地下室顶板，也会设置在人防顶板等一些位置，所以，结构设计工程师在此方面容易忽视由嵌固端设置的不同位置而产生的相关需特别注意的问题，例如嵌固端上下层刚度比的限制、楼板设计、在对结构进行整体计算时嵌固端设置、位置协调与结构抗震缝设置等一些问题，上述问题若忽略其中任何一个都可能发生后期设计工作需要大量修改以及造成一定的安全隐患。

2.4 短肢剪力墙设置

短肢剪力墙在新规范中是指对墙肢截面高厚比为5～8 的墙，结合实验数据和经验，在高层建筑中对短肢剪力墙增加了较多限制，所以，结构工程师在高层建筑设计中， 要尽量少采用或不用短肢剪力墙，以避免在后期设计工作中增加不必要的麻烦。

3 钢筋混凝土在高层建筑结构设计中的应用。

3.1 选择钢筋混凝土的结构

在高层建筑结构设计的过程中，由于受到地理环境、风俗习惯等因素的影响，建筑设计的风格会有所区别。所以在建筑设计之前，要求设计人员能够充分了解当地的风俗习惯和建筑特点，科学合理的设计建筑。例如钢筋混凝土框架剪力墙是我国目前使用较为广泛的建筑设计方式，其优点在于成本低、施工方便、占地面积小，而且具有良好的结构强度和降噪效果。

3.2 对混凝土结构刚度的处理

随着社会经济的不断发展，建筑行业也发生了翻天覆地的变化。高层建筑的出现有效缓解了城市发展中的土地压力，促进了社会的和谐和经济的发展。高层建筑的建筑安全受到越来

越多的重视，建筑的稳定性是建筑安全的重要保障。为了确保建筑的结构强度，就需要提高建筑的竖向负载能力。目前，我国建筑设计中，对剪力墙的使用过于频繁。虽然剪力墙能够有效提高建筑的结构强度，但是过多的剪力墙设计在地质条件良好的地区也是一种资源浪费。因此，建筑的设计应该在充分满足位移要求的基础上，适当减少剪力墙的使用，降低建筑成本。

3.3 加固方法的应用

加固法是钢筋混凝土结构在建筑使用的方法之一，主要的加固方法有两种，一种是采用碳纤维加固法，另一种是预应力加固法。

3.3.1 碳纤维加固法

采用环氧树脂胶粘剂将具有极强抗拉性的碳纤维粘贴到建筑结构上去，有效提高混凝土结构的抗拉能力，增强其结构强度。碳纤维加固法的加固效果较好，但是如果使用和维护不当，容易造成火灾，不利于建筑安全。而且碳纤维加固法的能够使用的环境非常有限，因此，这种加固法使用并不广泛。

3.3.2 预应力加固法

预应力加固法就是充分利用预应力的作用，强制性的加固后加拉杆，提高建筑的结构强度。这种加固方式在一定程度上改变了混凝土的内部结构，有效解决了原有混凝土结构中应力不足的现象，这种方法在大跨度的混凝土建筑施工中使用较为

广泛，在重型结构的混凝土结构中也得到了长足的应用。

3.4 混凝土的节约化

在满足建筑物结构强度要求，符合建筑质量规范的基础上，节约成本，降低工程造价，不仅是企业自身发展的需求，更是国家发展战略的要求。在我国建筑设计中，针对建筑不同部分的不同作用，采用的混凝土也有一定的区别，比如梁和柱往往就会采用不同强度等级的混凝土。如果梁和柱采用了不同等级的混凝土时，在设计时应该强调强柱弱梁的理念，也就是说在梁、柱的节点处，柱采用的混凝土等级应该高于梁。混凝土浇筑施工中，必须要严格按照设计图纸进行，施工过程严格按照规范。梁、柱周边的固定方式也有一定的要求，一般采用钢丝网固定，有时也会采用小板固定。梁柱的浇筑顺序也有严格的要求，一般来说首先浇筑的是接头处的混凝土，然后才能对梁板进行浇筑施工。这种浇筑方式施工较為复杂，因此，在现实的施工过程中，应该在充分考虑实际情况的基础上，选择最合适的建筑方式。

4 结语；

以上这些设计问题的研究有助于施工人员解决施工中出现的问题，提高工程项目的安全性和功能性。任何遗漏或错误都可能会造成非常严重的后果， 需要结构设计工程师加强重视，才能设计出更多高质量的高层建筑。

【参考文献】

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