建筑工程中钢筋混凝土结构设计中的常见问题

解守利

摘 要：随着我国经济的飞速发展，城市面貌的日新月异，一栋栋高楼大厦拔地而起。建筑功能的不断丰富，结构体系的多元发展，导致高层建筑结构设计越来越复杂。作为一名长期从事钢筋混凝土结构设计的工程技术人员，笔者结合多年设计实践经验发现在在高层建筑结构设计过程中常常容易忽视一些重要问题。

关键词：建筑工程；钢筋混凝土；结构设计

1、结构选型

1.1短肢剪力墙的设置问题

《高层建筑混凝土结构设计规程》7.1.8条规定短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙，短肢剪力墙结构中应有足够的长肢剪力墙。根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构设计工程师应尽可能减少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。

1.2嵌固端的设置问题

由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，结构设计工程师往往会忽视由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的问题，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作需要大量修改，甚至埋下安全隐患。

1.3结构的超高问题

在抗震规范与《高层建筑混凝土结构设计规程》中，对结构的总高度都有严格限制，尤其是新规范中除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外，还增加了B级高度的建筑，因此，必须严格控制结构的超高因，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将发生很大变化。在实际工程设计中，由于结构类型的变更而忽略结构的超高问题导致施工图纸审查时不予通过则必须重新进行设计或重开专家会议进行工作论证等，这对工程工期、工程造价等整体规划影响相当巨大。

2、结构计算与分析

2.1框架结构分析

注意柱计算长度系数的选取；柱一般按单偏压配筋、双偏压验算为好，因双偏压存在多解，配筋量与形式不一致；梁一柱保护层厚度按规范取，程序自动加12.5；对于大截面的柱，可考虑梁、柱重叠部分为刚域；一般可考虑梁刚度放大，扭矩折减，以考虑楼板的影响；负弯矩向下调幅后，跨中弯矩自动增大。梁跨中弯矩增大系数是不考虑活载不利布置时乘的系数的。

2.2选择结构整体计算软件

目前常用的计算软件有SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等，但由于各软件在采用的计算模型上存在差异，因此导致了各软件的计算结果或大或小有不同。所以，在进行工程整体结构计算和分析时，必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合适的计算软件，并从不同软件相差较大的计算结果中判断哪个合理的、哪个可作参考、哪个意义不大，这将是结构设计工程师在实际工作中首要考虑的工作要义。

2.3地震作用及结构振动特性

是否需要地震力放大要考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。在新规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数。如新规范规定规则结构不进行扭转藕连计算時，平行于地震作用方向的两个边榀其地震作用应乘以放大系数。一般情况下，短边可按1.15采用，长边可按1.05采用；当扭转刚度较小时，宜按不小于1.3采用。当结构质量和刚度分布明显不对称时，应计入双向水平地震作用下的扭转影响。

2.4有效质量系数与计算振型数

新规范中新增一个振型参与系数的概念，并明确提出了该参数的限值。对于一般工程，取3的倍数，不少于9个。但如果结构是2层，最多也就6个，因为每层只有3个自由度，两层就是6个。由于在旧规范设计中并未提出振型参与系数的概念，或即使有该概念该参数的限值也未必符合新规范的要求，因此，在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。如果不能保证这一点，将导致地震作用偏小。按此地震作用设计的结构会存在不安全因素，所以应该增加振型数重算。

3、地基与基础设计

结构设计工程师一直比较重视地基与基础设计方面，不仅由于该阶段设计过程的好坏直接影响后期设计工作的进行，同时也因为地基基础是整个工程造价的决定性因素，这一阶段出现的问题极有可能造成无法估量的经济损失。

在计算地下室底板和外墙配筋时，往往假设条件与实际情况不相符。例如，在有的工程地下室外墙配筋计算中，凡外墙带扶壁柱的，不区别扶壁柱的尺寸大小，一律按双向板计算配筋，而扶壁柱按地下室结构整体计算，分析结果配筋，又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按照外墙与扶壁柱变形协调的原理分析，其外墙竖向受力配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分布筋有富余。因此，笔者建议除了垂直于外墙方向有钢筋混凝土内隔墙相连的外墙板块、或外墙扶壁柱截面尺寸较大之间的外墙板块按双向板计算配筋外，其余的外墙一律按竖向单向板计算配筋为妥。

在地下室底板设计中，最容易忽视因建筑物沉降所引起的附加应力的影响。因为实际上整个地下室底板与柱下独立基础在上部荷载作用下将会一起发生沉降变形，共同受力，如果，没考虑因此产生的附加应力，对地下室底板而言是不安全的，有可能会导致地下室底板承载能力不足而开裂。尤其对于采用天然地基的情况时，其影响更为显著。对于总沉降量较小的工程则可考虑在地下室底板与持力层之间采取褥垫处理措施，具体是否采用还要综合考虑其他因素。另外，对于地下水位季节性变化较大的地区，应从高低两种不同水位考虑对地下室底板的不同影响，求出包络图，再做配筋设计。

对于有地下室的建筑，当地下水位较高时，在室外地坪之下的结构部分，外轮廓形状应尽量简洁，这样有利于建筑防水的施工。尤其对于柱下承台的形式更为明显。此时，由于柱下承台的影响，基槽地模形状很复杂，有很多的阴阳角和放坡，既加大了防水施工的难度，又加长了防水施工的时间，不利于保证质量，并且还增加工程造价。对于这种情况下，笔者建议结构设计工程师考虑反承台法，即统一地下室底板和承台的下皮标高，承台需要加厚部分向上作，然后地下室内部作滤水层和覆土等地面做法。这种做法的优点是基槽地模形状简单，方便施工，利于保证施工质量，同时也缩短施工时间。另外，内部的覆土重量也平衡掉了部分作用在底板上的水浮力，提高了建筑物的抗倾覆能力，这种自相平衡的设计思路最科学。

4、结语

总之，钢筋混凝土高层结构设计本身就是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，建筑结构设计的质量优劣密切关系到人民群众的生命财产安全。随着时代的进步，我们只有在实际工作中不断学习、总结，才能逐渐成长为一名既有深度又有广度的结构设计工程师。

（作者身份证号码：211404198704156059）