钢筋混凝土高层结构设计中的常见问题及解决方法

邓远洁

摘 要：我国经济的腾飞促使房地产业迅猛发展，而建筑物修建的越来越高，已经成为一大趋势。这也致使高层建筑对于结构工程师的设计工作提出了更高要求。本文以钢筋混凝土高层结构设计的工程实践为依据，首先介绍了钢筋混凝土高层结构设计的概念设计，然后对高层结构设计的常见问题进行分析，并为之找出相应的解决方法。

关键词：高层建筑；结构设计；钢筋混凝土

1.前言

我国施工建设的建筑高度不断提升，随之而来的是高层楼房建筑类型和功能日趋复杂，这必然对钢筋混凝土高层结构设计提出了更高的要求。通过查阅大量的资料以及本人设计实践发觉，在设计钢筋混凝土高层结构时，难免就会造成设计失误或者遗漏设计的状况发生。为了能够在很大程度上避免这种失误和漏洞的产生，展开钢筋混凝土高层结构设计分析有重要的意义。

2.概念设计

确保结构抗震性优越的一种设计方法即概念结构设计。选取结构方案应当有助于高层建筑防震，在对外延结构以及构件进行设计时应当考虑到，采取何种举措来规避薄弱环节受到损害，即使有局部被破坏的现象发生，怎样降低对建筑物整体的影响力；在对静定结构进行设计时，应当采取两道防线的举措等每个设计环节中都应将概念设计融入其中。因此概念结构设计在整个结构设计中起着非常重要的作用，设计师和建筑师应当注重概念设计中的各项规定，这样才能够确保整个设计方向的正确性。因此在概念结构设计上应当考虑以下几个因素：

2.1结构体系因素

在构建结构体系时一定要注重选择有规则的立面和平面，选择的结构体系要抗风性和抗震性强，且具有经济可行性。同时，要保证结构体系的设计简图明确，设计的地震传送路径具与结构设计相适应。

2.2概念设计中的弹性设计

在大部分建筑施工中，弹性设计只是针对小级别的地震，而概念设计下的结构构造，是以“大震不倒，中震可补”为原则。不过至今没有得到验证，所以概念设计的这一原则是否有效，没有得到实践性检验。为了能够满足这一原则，有关专家提出了系统的设计标准：大地震或者中级地震的弹性设计标准；大地震或者中级地震不屈服设计的标准；要求施工单位要确保“三水准”设计标准。

2.3设计的个性化

在概念设计中提出的结构设计应当使建筑物具有个性化，即在保证建筑物设计具有抗震性的基础上，将建筑物结构设计从宏观定向目标过渡到多样化设计目标中。在设计时，设计者可以根据业主的要求来选择不同抗震级别设计，根据业主防震抗震需求来运用“弹性设计”和“不屈服设计”。

3.高层结构设计中的常见问题及解决办法

3.1结构选型的常见问题以及解决办法

（1）结构选型中的结构体系问题的解决办法

有较好地基的高层建筑，在保证上部结构不变形的情况下，应使刚度尽可能减弱。这时宽高比例，可以利用合适的结构设计和基础来实现。同时为了确保上下层刚度匀实，可以将塔楼长剪力墙用轻型墙隔开成为断肢墙来分担刚度。在规范中明确规定对上下层进行调控转角比例为1时，可以替代转换层上下两层刚度的比例值公式。增加水平加强层的侧边刚度时，会给予外柱较大的剪力，所以不宜使用。

（2）结构超高问题的解决办法

在设计抗震级别越高的高层建筑时，楼层的限制高度的级别也就越高。特别是新规实施以来，对超高问题有了明确的限定，当下不但设置有A级高度建筑物，而且还添设了B级别高度的建筑物。所以，高度是结构设计中应当严格把关超高这一环节，特别是在进行B级建筑物进行设计时，一旦超高，设计方案和处置手段会发生巨大改变。在现实工程设计时，由于高度级别变化之后没有重新修改结构类型，而导致结构设计图无法被审批。因此高度问题是结构设计中一项重大问题，需要设计师和建筑师的重视。

（3）设定短肢剪力墙问题的解决办法

剪力墙是指两根连梁之间的横截面高度和厚度的比例是5-8的墙。在高层建筑中设置断肢剪力墙，增添了较多的限制条件。所以设计高层建筑结构时，工程师为确保工程的顺利进行，只有在不得已的条件下才会设计短肢剪力墙。

3.2地基基础设计的常见问题及解决办法

地基基础设计的设计好坏直接关系到下一个设计环节能否顺利进行，所以结构工程师比较注重该环节的设计。同时地基基础设计还关系着工程造价的问题，所以在该阶段如若出现问题，会造成巨大的亏损。

地方性规范重要性的问题是地基基础设计关键问题，我国国土面积大，地质状况千奇百怪，一本国家出台的《地基基础设计规范》，并不能满足全国每个地方对地基与基础的具体规定。所以，在以国家标准地基基础设计规范为基础的前提下，每个地区都有符合个区域性具体、系统的地基基础设计方法和经验，使得设计的地基基础更加精确和详尽。因此在设计地基基础时，必须要深入的学习地方性地基基础规范，这样才能够使设计出来的地基基础符合工程设计需要，为保证下面环节顺利设计奠定基础。

3.3结构计算与分析中的问题以及解决办法

基于建筑房屋建设施工中的新规不断下发，使得各类计算软件的版本也在不断更新。然而更新后的计算软件会时常出问题，究其原因有软件本身的问题，也有工程师对软件的规范不能了解所致。所以，工程设计师只有准确的使用计算机软件来确保内力分析更加精确和高效，同时按着设计要求来处理，才能够保证工程设计质量达标。下面就开始对结构计算分析中的问题进行探讨。

（1）计算模型的选取

针对普通结构设计，采取的模型应当是楼板整体平面内无限刚假设模型；楼板分块平面内的无限刚模型，则可以运用在错层和多塔结构中；既能选择弹性连接板模型，也能应用楼板分块无限刚模型的结构有在楼塔上面相连接的多塔型结构、楼板个别部位有大洞的结构等几种。在运用各个模型时，不是死板硬套而是从实际出发，来灵活运动各个模型。不过在选择计算模型时应当以极少的计算量来使预期分析的精度需求达标为原则，选用模型时要审时度势，分清状况来选择合适的模型，如果只是一味的使用刚性楼板，就会导致计算墙肢的值偏小，施工时就极有可能引起事故。同时弹性楼板的采用也要根据实际情况来，以免计算量过大，浪费人力物力。

（2）抗震等级确定的问题即解决办法

《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定了普通的高层建筑的抗震等级。规定中指出主楼连接的整个楼群抗震级别要高于主楼的抗震级别；对于较复杂的高层建筑物，除了以上的要求之外，还应当满足第十章的要求。针对地下室的结构设计，地下室的上部结构牢固点即地下室天花板，进行抗震级别设计時，负一层的抗震等级应当与上部结构级别相同。负一层以下的抗震级别视情况而定，一般是设置为抗震级别三级，也可以设置更低的抗震级别。

4.结论

想要做好高层建筑结构设计这项非常复杂的工作，使工程技术员明确设计规范，将计算机软件合理运用起来，在最大程度上避免设计过程中错误或者遗漏的发生，降低结构设计中的不确定因素，是本文分析钢筋混凝土高层结构设计中的常见问题的初衷，希望通过本文分析能够给予相关人员以借鉴。