钢筋混凝土高层建筑设计中若干问题的探讨

许梦婕

摘要：钢筋混凝土高层建筑已然成为城市建设中的主角，在城市规划中占相当大的比重。本文主要简述了钢筋混凝土高层建筑设计的含义，阐明了钢筋混凝土高层建筑设计中应该遵循的原则，并提出了优化钢筋混凝土高层建筑设计的措施，为改善钢筋混凝土高层建筑设计提供了理论基础。

关键词：钢筋混凝土；高层建筑；优化；原则

引言：随着城市化建设进程的不断深入，高层建筑如雨后春笋般大量出现。钢筋混凝土结构以其位移小、刚度大、整体性好等优越性能逐渐得到建筑界的青睐，并成为高层建筑的主要的结构形式。但钢筋混凝土高层建筑在具体实践中却面临着设计难题，毕竟高层建筑对强度、刚度和稳定性等性能都有极高的要求。因此，探讨并优化钢筋混凝土高层建筑设计意义重大。

一、钢筋混凝土高层建筑设计概念简述

建筑不同于普通商品，尤其是高层建筑，很多因为是地理标志性建筑，所以往往都是有一定个性的，千篇一律的建筑会给人带来枯燥的审美观。在概念设计上，我们应该多选择一些新颖的建筑样式，同时又要注意其抗震设计、抗风设计等基础要素。但是建筑也不能盲目的标新立异，结构上应该选择规则性强一些的，不论是平面或者立体都应该尽量遵循这个原则。而且建筑在弹性设计上，尽量要满足延展性的需求。这种概念设计的强调是对建筑师的必须要求，建筑设计师一定要重视各种规范规定，千万不要陷入只管设计不管计算的误区。高层建筑在平面布置和体型构造上也越来越复杂化，这对现代高层建筑设计和结构分析来说，无疑是一种挑战。而在对钢筋混凝土高层建筑进行结构设计时，其中有许多的重点和细节需要加以注意。

二、钢筋混凝土高层建筑设计遵循原则

现在高层建筑的数量越来越多，相应的钢筋混凝土结构在高层建筑中也得到了广泛的应用。了保证高层建筑钢筋混凝土结构的设计达到相关国家规范、规程规定的条文，我们必须遵循以下原则：

1、高层建筑钢筋混凝土结构的安全性。高层建筑设计钢筋混凝土结构的强度和功能时要以突出安全性为第一要务，要确保在设计年限内高层建筑钢筋混凝土结构在各种负荷和影响下的稳定性和安全性，同时要确保突发事件和偶然事件中高层建筑钢筋混凝土必须的稳定性和结构延性。

2、高层建筑钢筋混凝土结构的耐久性。高层建筑钢筋混凝土结构设计过程中要有年限上的考虑，要在规定的年限上实现高层建筑的稳定以及钢筋混凝土结构的功能连续，形成有益于实现设计目标的耐久性基础。

3、高层建筑钢筋混凝土结构的适用性。通过高层建筑设计工作的突出，要实现钢筋混凝土结构具有在一定时间内功能的实现，这样就可以保证高层建筑整体的使用要求，也可以保障钢筋混凝土结构对于裂缝、撞击、地震、形变等各种影响因素的抵御能力。

三、优化钢筋混凝土高层建筑设计

高层建筑中的混凝土与钢筋使用比例尽量在设计中对其优化，高层建筑建设需要耗费较多的混凝土、钢等材料，若混凝土和钢的强度过大，势必会造成建筑材料总造价过高，同时加大其它构件的造价，从而降低建筑建设的经济效益。因此，混凝土的结构设计人员应当对高强度的混凝土与钢筋的使用进行合理的优化控制。这就需要认真分析高层建筑中的混凝土优化设计的要点。

1、加强框架、剪力墙结构设计。要加强结构刚度和延性的最佳选择便是剪力墙结构设计，变形能力对结构的影响最大，而结构刚度的结构延性自振周期和侧向位移对结构影响是最大的，但前提是承载力不变。我国钢筋混凝土结构及混合结构在高层建筑中占了90%。混合结构的钢筋混凝土内筒往往要承受80%以上的地震作用剪力，有的高达90%以上。高层建筑设计短肢剪力墙具有强烈的功能性，但是，短肢剪力墙的设置需要遵照一定的规范，切不可在设计中频繁采用。因此，可以利用结构的整体侧向位移量，来对结构延性和结构刚进行调整。结构延性和结构刚度要依据规范按照层间位移量与顶点位移总侧移的限值来进行设计。在确保高层建筑抗震目标达到的范围内，尽量降低短肢剪力墙的设计数量，这与基底弯矩所占比例有直接的关系。一旦框架刚度处于最小值时，其基底弯矩则会占到百分之八十上下，因此需要设置相应的抗震等级，并采取相应的措施进行减震和抗震。

2、加强抗震功能。在对结构的抗震设计中！除要考虑概念设计，结构抗震验算外、历次地震后人们在限制建筑高度、提高结构延性、限制结构类型和结构材料使用等方面总结的抗震经验一直是各国规范重视的问题。现下，在抗震设计中！从概念设计！抗震验算及构造措施等三方面入手。在将抗震与消震结构延性结合的基础上，建立设计地震力与结构延性要求相互影响的双重设计指标和方法。直至进一步通过一些结构措施、隔震措施、消能减震措施来减震，即减小结构上的地震使得建筑在地震中有良好而经济的抗震性能是当代抗震设计规范发展的方向。

3、提高耐久性。必须加强高层建筑钢筋混凝土结构的耐久性设计，在原来的混凝土结构设计方案中，没有完全考虑建筑物在实际运作中由于环境、条件的影响，从而导致建筑的可靠指数明显降低。设计人员应当在保证混凝上材料的质量与基本性能的基础上，重点从结构的稳定性能、抗侵入性能、抗裂性能等几个方面入手，选择坚固、耐久、洁净的骨料，含碱量与水化热反应较低的水泥，减少对于硅酸盐水泥与用水量的应用，并适当地将矿物掺合料加入到材料中。因此在对一般的高层建筑混凝土进行设计时，主要都集中在造价、材料上，所以只有造价小、材料少的结构设计才是满意的设计。如今人们的生活水平不断地提高，对工程的质量要求也相应地得到提高，所以当建筑物的特殊使用要求或者技术要求与经济成为主要矛盾时，就要果断地放弃经济这个指标。高层建筑中的混凝上结构普遍包括多个构件，每一个构件所处的环境存在显著的差别，这就决定了不同构件具备的耐久性寿命存在差异，因此，设计人员要根据实际的使用环境，明确建筑中不同结构构件的使用界限与注意事项。

4、结构计算方法的优化。钢筋混凝土结构计算分析方法是结构设计优化的关键。首先通过确定经济合理的结构型式、柱网尺寸和剪力墙布置来对结构体系选择进行优化；在已确定结构布置和结构体系的前提下，对结构构件进行优化，确定经济合理的构件截面尺寸、混凝土强度等级、钢筋强度等級和配筋量。在传统设计中，构件截面尺寸和结构体系的确定是凭经验假定进行的分析计算，校核是否满足规范要求，是一种被动的设计方法。优化设计也需要先进行假设，随着假设目的不同应采用的分析方法也不同，优化设计在初始假设后，需按一定的方法通过多次调整和分析，从而获得最佳的设计方案。

四、结束语

钢筋混凝土高层建筑设计是一个长期性、复杂性的系统工程，建筑设计质量不仅关系着国家建筑领域的成就，更与亿万人民群众的生命财产安全息息相关。“千里之堤毁于蚁穴”，任何一个细节出现细小的错漏都有可能使高层建筑设计变得更加繁复或存在诸多不安全因素。因此，钢筋混凝土高层建筑设计的全过程，我们是始终要严格遵守规范要求，注重细节，保证建筑工程顺利完成。

参考文献

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[3]张岚 .对高层建筑钢筋混凝土结构设计实践的分析[J].广东科技 .2009年1月.91～92