关于高层建筑钢筋混凝土结构设计的探讨

何坤林

（克州诚鑫建设工程有限公司 845350）

关于高层建筑钢筋混凝土结构设计的探讨

何坤林

（克州诚鑫建设工程有限公司 845350）

随着我国经济的快速发展，国内各个行业都得到了巨大的发展，其中，建筑行业的整体水平发展较快，这与国家的投入和支持存在较大的关系，同时也与社会发展的客观需求有关。在实际的工作中，混凝土结构的设计需要将理论与实践结合起来，注意设计的重点与细节，同时，还需要总结实践经验，严格按照相关规范对钢筋混凝土结构进行设计，不断改进和完善。本文对高层建筑钢筋混凝土结构设计进行了讨论，希望能够为相关工作提供一定的参考和借鉴。

高层建筑；钢筋混凝土结构；设计

1 高层建筑钢筋混凝土结构设计内涵

钢筋混凝土结构以其独特的优势，在现代高层建筑中得到了越来越广泛应用，为了满足高层建筑钢筋混凝土结构设计的相关要求，必须遵循相关规范中的设计原则，确保高层建筑钢筋混凝土结构的质量。高层建筑钢筋混凝土结构的设计主要需要遵循以下三点原则[1]：

（1）安全性。高层建筑的钢筋混凝土结构在设计可使用年限内，必须能够承担各种可能出现的突发情况，而且在一些特定的情况下，建筑物的结构必须保持较高的稳定性。

（2）耐久性。高层建筑的钢筋混凝土结构在设计可使用年限内，具有较高的耐久性。

（3）适用性。高层建筑的钢筋混凝土结构在设计可使用年限内，高层建筑钢筋混凝土结构的设计需要满足常规使用需求，并且具有较强的抗震、抗裂和抗变形能力。

2 高层建筑钢筋混凝土结构设计特点

相对于多层建筑钢筋混凝土的结构来说，高层建筑的钢筋混凝土结构设计需要考虑更多的影响因素，设计过程中所涉及的各类问题更加复杂，设计难度也更高。这主要是由于高层建筑本身自重增加，对地基基础的何在及强度要求大幅度增加。同时，还需要保证其各类结构构件的承载能力、抗震能力满足使用需求，只有这样才能保证建筑结构的稳定性及使用的安全性。高层建筑钢筋混凝土结构设计的特点主要体现如下[2]：

（1）水平侧向力是影响高层建筑钢筋混凝土结构设计中关于变形设计的关键因素。高层建筑所受的水平侧向力主要为风荷载以及地震荷载作用下所产生水平地震里。相对于多层建筑来说，水平侧向力对高层建筑的影响更大，当水平侧向力相同时，高层建筑产生的水平位移比多层建筑更大，对建筑结构的稳定性和舒适性的影响也越大，因此，在高层建筑钢筋混凝土结构设计的过程中需要重点考虑水平侧向力的影响。

（2）需要根据实际需求布置结构刚度。有部分人认为在建筑钢筋混凝土结构设计的过程中，结构刚度越大则具有更强的承载能力和抗震性能。其实事实并非如此，当高层建筑的钢筋混凝土结构刚度越大时，对地震力的吸引越强，造价也会大幅增加。因此，高层建筑钢筋混凝土结构在具备一定刚度的同时，还需要具备一定的柔性，从而增大结构的抗震性能，确保在外力作用下，不会因为刚度和脆性过大而发生倒塌事故。因此，在高层建筑钢筋混凝土结构设计的过程中，应该将结构刚度控制在一定的范围内，在保证满足建筑承载能力和抗震性能要求的同时，具备一定的延性，提高结构的稳定性。

（3）根据相关规范以及弹性分析结构判断高层建筑钢筋混凝土结构是否超限，如果结构发生超限则应制定相应的措施性控制，同时通过具体的计算和论证分析，对结构的实际超限情况进行审查，保证结构抗震性能。

3 高层建筑钢筋混凝土结构选型问题

3.1 短肢剪力墙设置

短肢剪力墙的使用虽然具备一定的作用，但是需要按照相关规范对使用数量进行严格控制，不能设置过大。同时，在满足结构抗震性能的前提下，设计人员应该尽量减少这类结构的使用，避免后期产生不必要的麻烦。

3.2 结构体系的选择

在高层钢筋混凝土结构设计的过程中，结构体系的选择至关重要，部分地基相对稳固的区域，在上部结构满足变形限值的条件下，尽可能的降低结构刚度，使建筑的更加美观。相关规范中确定了转换层上下刚度比的公式宜改为控制上下层转角的比值保持在1左右较为合理。对定点位移和层间位移的限制也不够合理，可以而通过采取一定的措施突破限制。水平加强层的设计虽然能够使结构的侧向刚度提升，但是会导致外柱剪力增加，在设计过程中应该慎重选择。

3.3 结构超高

在高层建筑钢筋混凝土结构设计规范中，对赶紧混凝土结构的超高进行了相应的规定，尤其是抗震设计规范中，对建筑物结构的高度提出了非常严格的控制要求。而在新的规范中，在原有对建筑高度限制的基础上，新增了高度限制等级，形成A、B两级，建筑在设计过程中需要按照高度等级规范进行设计，一旦超过等级限制，无论是设计还是施工均需要重新进行设定。

4 高层建筑钢筋混凝土结构设计建议

4.1 高层建筑钢筋混凝土结构抗震设计

抗震性能对高层建筑整体的安全性具有较大影响，在进行工程图纸设计的过程中，首先应根据先应规范中的抗震等级分类要求对建筑结构的抗震等级进行确定。通常情况下，高层建筑结构层数较大，且结构刚度存在较大的突变系数，对此，振型数需要取较大的值，通常取12以上的数，但是最大取值需要控制在建筑总层数的3倍以内[3]。

4.2 加强高强混凝土和高强钢筋的合理设计

为了降低基本设施实施的难度并实现对工程总体造价的合理控制，在高层建筑钢筋混凝土结构的设计过程中，需要对高强度混凝土以及高强度钢筋的使用进行合理控制。高层建筑的工程总造价通常包括基础物料、施工及材料等方面的费用，其中对总体以造价影响较大的是构筑件截面积以及钢筋的用量。因此，为了实现对工程造价的有效控制，可以通过在设计过程中合理使用高强度钢筋和高强度混凝土来降低钢筋的用量，从而降低工程总体造价。当高层建筑堤基为较厚的软土地基时，由于地基上部所承受的竖向荷载较大，所以应该通过合理的选用高强度混凝土和高强度钢筋实现对构件截面积的优化，降低结构的总质量，通过这样的方式，能够使基本设施的实时难度和造价大幅度降低，在保证结构安全性的同时，实现较好的经济效果。

4.3 加强对高层建筑构造周期性折减系数的设计

在框架结构的建筑中，构造周期性折减系数通常根据墙体填充物的类型进行取值，当墙体填充物为砌体时，其取值通常为0.6～0.7；当墙体填充物为轻质的砌块或者墙体较少时，其取值通常为0.7～0.8；当采用轻质墙板作为墙体时，其取值通常为0.9。除了无墙的框架结构，其余情况下都需要进行一定的折减。在进行框架结构和顶盖结构的设计过程中，填充墙体会使结构的实际刚度超过设计刚度，因此，会导致计算周期远远超过结构的实际周期。在这种条件下，所计算出的结构剪力较小，无法保证建筑结构的整体安全性，对此，需要适当折减建筑结构的计算周期，从而确保建筑的安全性。

4.4 提高高层建筑的耐久性

在高层建筑钢筋混凝土结构的设计过程中，如果主要目标时实现对整体结构的优化设计，则应该根据相关规范对设计中的问题进行主次划分，通过单目标与多目标的共同优化实现总体优化目标。在进行优化的过程中，建筑耐久性的设计尤为重要，在原有的钢筋混凝土结构设计方案中，设计人员往往忽视了结构耐久性设计的重要性。在实际高层建筑钢筋混凝土结构设计的过程中，大多数设计方案难以在建筑的合理使用年限内完全保证用户的各种使用需求，出现这种情况的主要原因是由于设计人员在进行结构设计的过程中，未将建筑物实际使用的环境以及其它影响因素考虑到设计中，导致建筑在使用过程中可靠性不足。因此，在进行普通高层建筑钢筋混凝土结构设计时，优先考虑造价和用料因素，在保证建筑结构稳定性的基础上，造价低、材料少的结构设计方案往往更能获得人们的青睐。随着人们生活水平的不断提高，对工程质量的要求也不断提高，因此，当建筑物存在特殊使用要求或者技术要求与经济指标存在矛盾时，应该优先考虑特殊要求和技术要求，确保建筑结构的稳定性和安全性。

5 结束语

综合本文的分析来看，随着现代城市化进程的不断推进，各类高层建筑如雨后春笋般的不断涌现出来。钢筋混凝土结构是现代高层建筑所采用的主要结构，其具有整体性好、刚度大、位移小等多方面的优势，高层建筑钢筋混凝土结构的设计工作是现代建筑设计最主要的研究领域之一，同时也是现代设计的主要难点之一。对此，在高层建筑钢筋混凝土结构设计过程中，需要充分发挥材料的力学特性，加强对设计过程的优化，结合实际情况设计出结构安全可靠的建筑，保证建筑后期的使用品质，推动现代建筑行业的不断发展。

[1]张大鹏.高层建筑钢筋混凝土结构设计问题探讨[J].科技与企业，2014 （05）：194.

[2]杜建霞，张全贞.高层建筑钢筋混凝土结构抗震概念设计浅谈[J].建筑结构，2011（S2）：51～53.

[3]张浩.浅谈高层建筑钢筋混凝土结构设计应注意的事项[J].河南建材，2012（01）：80～81.

TU755

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1673-0038（2015）37-0069-02

2015-8-26