试析钢筋混凝土高层结构设计常见问题及对策

吴抒闻

（福州精业建筑工程设计咨询有限公司，福建 福州 350000）

1 概念设计与结构选型

1.1 高宽比的规定

在高层建筑结构中高宽比合理控制至关重要，主要是对结构整体稳定性、刚度值、抗倾覆能力、承载性、经济性等从宏观角度进行控制的目标，是各类高层项目建设发展的经验汇总。从当前诸多A 级高度建筑发展来看，此项限制应用实效性较高。在《混凝土结构设计规范》、《建筑抗震设计规范》、《高层建筑混凝土结构技术规程》中对结构稳定性、侧向位移、承载能力、抗倾覆能力规定中也集中展示了对结构高宽比提出的各项要求。高宽比各项规定并不是一定要满足的条件，也不是对高层建筑抗震性能进行针对性审查的重要指标。目前我国已有的项目中存在诸多超出高宽比限制的实例。比如深圳地王大厦81 层320m，为8.8,上海金茂大厦420m，为7.6。当项目超出限制要求之后，要对结构受力状态进行精确化计算[1]。

1.2 合理布置抗侧力构件

在高层结构中针对部分独立性单元，要避开应力过于集中的缩颈位置与凹角，不能在端部位置布设楼电梯间，要对地震等地质灾害发生之后的扭转效应进行分析。针对竖向构件严禁外挑，实际内敛不能过多，承载力要根据建筑高度方向进行控制，不能布设在结构疲软与脆性较大部位。有部分构件发生损坏之后导致完整的结构抗震以及承载能力降低。当前要依照具体情况，在不同结构单元组成中选取对应的分离与紧固措施，针对当前高层建筑结构单元需采取加强连接控制措施[2]。

1.3 嵌固端设置问题

目前对高层建筑结构进行分析要整合结构嵌固端实际位置，此类位置在选取过程中会受到多方面因素影响。如果未设置地下室或是项目基础埋设较大，基础形式差异性较大等。综合各项因素确定嵌固端位置，在结构设计计算中进行提前预判，其中涉及到不同构件内力分布情况，对结构侧移也会有较大影响。针对此类问题，相关设计人员要重视以下方面内容。针对嵌固端楼板设计、上下部分抗震等级设定、刚度比控制等，要注重各个方面操作，避免后续设计阶段要重复修改，也会产生较大的安全隐患[3]。

1.4 短肢剪力墙设置问题

在《混凝土结构设计规范》明确提出，如果墙体墙肢截面厚度比为5 至8 则此墙体属于短肢剪力墙，结合相应的设计实验以及数据规定要求。目前在高层建筑设计中全面选用短肢剪力墙具有诸多限制性条件，所以现阶段在高层建筑设计过程中，结构设计人员要尽量降低或是不选用短肢剪力墙。

1.5 柱体轴压比与短柱问题

在钢筋混凝土高层结构设计中，在优化柱轴压比中会导致柱体截面扩大，其中柱体中纵向钢筋是构造配比。有部分技术人员会应用强度较高的混凝土进行补充，但是柱断面尺寸不能最大程度降低。限制柱轴压比是对柱体偏压状态进行调整，避免混凝土压碎未达到屈服强度的钢筋。柱塑性变形能力较小，对结构延性会产生影响。当外部环境作用力增大，结构能吸收消散的能量较少，会导致结构发生不同程度损坏。在结构中要控制强柱弱梁设计，提升梁体延性，这样能对柱子屈服进行控制，适度降低轴压比限定值。目前诸多高层建筑底层柱的长细比要低于4，但是不能将其直接定义为短柱。在高层建筑抗震规范中要融入较高轴压比，对轴压比限定值进行合理控制[4]。

1.6 地基与基础设计

地基与基础设计在高层结构设计中占有重要位置，从阶段设计对项目后续设计会产生较大影响概，其次对项目整体造价也至关重要。此阶段发生各项问题会产生较多无法预估的损失。在现阶段高层建筑基础设计过程中，要对建筑项目施工所在区域地质现况进行整合，分析项目建设应用功能。掌握水位、上部结构属性、相邻建筑影响等，这样能避免建筑物产生较大倾斜与不均匀沉降。对相邻建筑物标高与位置进行测量，确保高层建筑基础施工中安全性有效提升。我国地域辽阔，各个地区地质条件相对复杂，在地基基础类型选取与设计方法应用中要参考地方性“地基基础设计规范”要求，整合各项经验，在地基设计中要深入分析地方规范，避免对后续结构设计产生较大影响。

3 结构计算与分析

3.1 结构整体计算软件应用

近些年我国各项技术全面发展，在对高层建筑结构分析中大多都是应用计算机软件，但是计算机软件应用并不能完善代表设计人员一直遵循的设计理念。计算机技术应用前后，要对软件基本计算原理与应用范围进行分析。在结构精确化计算与分析中，要对工程内力进行设计与处理，是提升项目设计质量的重点。现阶段在建筑行业中应用较多的计算软件有SAP、TAT、SATWE、TBSA 等。但是应用软件不同其计算模型也具有相应差异，对计算成果也具有较大影响。所以当前在项目结构计算中要对结构类型与计算软件模型特征进行分析，提升结构计算效率，控制安全隐患[5]。

3.2 周期折减系数

高层结构中大多要布设非结构砌体填充墙，在结构精确化计算过程中要分析其对主体结构产生的各项影响。周期折减中要分析门口洞口设置的各项影响。填充墙数量与结构差异性对周期折减系数基本取值具有较大影响。

3.3 振型数目判定

振型数和结构层数之间联系紧密，在《建筑抗震设计规范》、《高层建筑混凝土结构技术规程》中对振型基本取值具有具体要求。在计算与分析过程中要依照规定要求分析计算结果，判定振型数目调整要求。

3.4 多塔之间地震周期干扰

目前多塔楼、大底盘高层建筑大量出现，对此类高层建筑进行分析计算，要将结构作为完整整体通过多塔类型或是人为划分计算是设计人员要探究的重点问题。当多塔间刚度值差距较大，这样会出现塔楼地震力计算误差问题，对结构设计整体安全性具有较大负面影响[6]。

3.5 非结构构件计算和设计

高层建筑设计中由于外部美观要求或是应用功能要求，存在较多非结构构件。对于此部分内容，在高层结构屋顶中较为突出，对于此部分装饰构件优化设计。由于高层建筑结构与常见建筑相比在风荷载与地震作用要求较高，所以要通过规范中非结构构件结算之后进行设计。

4 结语

综合上述，在现代化建筑行业发展中钢筋混凝土高层结构是建筑行业发展基本形式，能全面提升建筑行业发展速率。在高层结构设计优化过程中，要全面控制建筑应用功能与外部表现成效，确定设计安全问题，提升设计稳定性。本文分析了目前高层建筑混凝土高层结构设计中的各项问题，从选型设计、地基设计和结构设计中落实各项操作，优化结构计算，保障钢筋混凝土高层结构设计水平全面提升。