关于高层建筑钢筋混凝土结构设计问题的探讨

2018-02-15杨勤

建材与装饰 2018年46期

关键词：耐久性剪力墙抗震

杨勤

（深圳华森建筑与工程设计顾问有限公司南京分公司江苏南京 210000）

前言

如今，建筑的高度越来越大，且建筑体型日趋复杂，而钢筋混凝土仍是建筑最常用的结构形式，这就对结构设计提出了很高的要求，在实际的设计工作中，必须充分考虑多个方面的影响因素，以此保证设计的合理性、可行性与经济性。

1 高层建筑混凝土结构设计准则

1.1 安全准则

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 适用准则

高层建筑建成后最终是由人来使用它，所以在对其进行结构设计时一定要综合各方面因素考虑建筑的使用功能。比如说，在实际结构设计时，要对室内空间布局有很好的构思，需要什么样的空间就要选用什么样的结构设计模型，在梁柱布置时，要充分考虑到该布局是否影响了室内面积的实用性，是否防碍了某种功能的使用等等。只有在结构设计中保持良好的适用准则，才能使建筑自身的特点充分发挥其作用，更能赢得广大消费者的喜爱，从而使企业实现良好的经济效益。

1.3 可靠准则

一般来说，结构设计会根据建筑的使用年限来进行，以确保建筑的安全、可靠、耐用。古往今来，也出现了许多古建筑的使用年限远远超过了其设计年限依然屹立不倒，这是因为其在结构设计时坚持可靠准则，其所运用的技术及材料都要符合其可靠、耐用性。现今，常常能听到所谓的豆腐渣工程，这是因为其使用年限远不能达到其结构设计标准，发生这种现象的原因有许多，但其在设计时很大程度上与没有注重使用材料的可靠、耐用性能有关。

2 高层建筑钢筋混凝土结构设计现状

高层建筑钢筋混凝土结构的设计问题主要体现在短肢剪力墙、结构体系建设以及结构超高，三个方面。在设置短肢剪力墙结构过程中，设计人员未按照规范要求进行数量控制。这种情况下，就会在一定程度上增加后期处理的难度。结构体系的设计选择，是保证高层建筑钢筋混凝土结构作用稳定性的重要组成部分。然而，对于地基基础结构环境较为稳定的情况，当建筑上部结构能够保证变形限制后，设计人员应通过减小刚度的设置，来提高建筑物的外观设计效果。而规范要求中，对层间位移与顶点位移的限值设置存在一定局限，这就要求结构设计人员须充分结合高层建筑工程的实际情况，来提高结构设计的科学合理性。例如，在增加结构水平加强层的侧向刚度时，外柱剪力会有所增加，而规范设计中并未涉及到这一问题影响。对于结构超高问题，设计人员在进行抗震规范设计应用过程中，存在不同等级的高度要求。而实际设计过程，部分结构设计人员并未将其重视起来，这就导致超高问题难以通过竣工审查。工程项目建设只能通过二次施工设计，才能保证结构作用的问题性。为此，控制上述几方面结构设计应用问题，研究人员应从规范控制节点出发，从而提高高层建筑钢筋混凝土结构设计的科学有效性。

3 高层建筑钢筋混凝土结构设计的优化策略

3.1 强化抗震设计

钢筋混凝土作为高楼主要抗震结构，经过多年研究实践证明具有极高安全性及抗震性。因此，在进行高层建筑设计时必须重点关注钢筋混凝土结构设计中抗震功能。对于高楼大厦建设当中，它的楼层数量与结构刚度突变系数比较大时，要选取它的振型数值。对于高楼当中多塔结构设计、顶部塔楼和转换层等振型数应当大于12，同时它的大小原则上不允许大于楼层总数3倍；特别是在进行弹性楼板建设刚性要求分析时，振型数应该取更大值。因此，为保障高层建筑结构安全，必须做好其钢筋混凝土抗震结构设计。

3.2 加强耐久性

人们生活水平日益提高，对于楼房建设要求越来越高，加强钢筋混凝土耐久性设计，关乎人们使用体验。通常在进行高楼建筑设计时，钢筋混凝土结构耐久性设计往往忽略一些来至于项目周边地质等环境因素，极有可能给项目大楼结构功能带来危害，因此，在钢筋混凝土结构设计时，其建设标准的保障必须是强化建材性能管控，结合有效控制成本造价的前提下，最大化选取具有更好性能的建材，以保障建筑大楼本身耐久性要求。高楼大厦的耐久性直接关系着用户使用体验，保障着人们生命财产安全，因此必须加强钢筋混凝土耐久性设计。

3.3 注重剪力墙设计

剪力墙作为高层建筑钢筋混凝土结构中的关键，是保障高楼大厦本身可靠性重要手段，因此必须注重其设计。在进行剪力墙设计时应当注意在其端部配以边缘构件，好比端柱，它具有约束柱功能，在高楼其楼层间及顶点位移足够大，此时把柱体加大即截面积加大，此状态才能最好发挥约束柱性能。除了做好剪力墙约束柱等设计，还要注重剪力墙抗变能力设计。在进行剪力墙抗变设计时，可采取剪力墙截面部分加设连梁，对于多肢墙变单肢墙，应当把连梁设计降弱一点，如果连梁设置过强会在发生地震时造成墙肢拉伸变形，给高楼带来安全隐患，由此当进行钢筋混凝土抗变形结构设计时，必须科学合理获取剪力墙截面最大允许值，将连梁刚度作必要降低，符合最大值范围内。

3.4 注重基础设计

正所谓“地下基础决定上层建筑”，要想建筑经久不衰，持久耐用，就必须要有良好的地下基础。然而，地下基础结构也和上层建筑一样，同是采用钢筋混凝土结构合成材料制成的；所以，在进行结构设计时一定要注重地下基础设计。这就要求设计人员在进行地下基础设计时一定要亲临施工现场进行实地查看和监督，并与施工人员达成良好的沟通协作关系，共同结合当地抗震要求和稳定性要求有关数据进行探讨，最终确定设计方案，施工人员必须严格按照方案进行施工，确保地下基础的稳固。