淺析高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

淺析高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本文先簡要介紹了高層建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)涵，探討了高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)選型的問題，并提出了設(shè)計(jì)規(guī)范及相應(yīng)的措施。

TU97文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

前言

改革開放以來，我國國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，國內(nèi)各行業(yè)都取得了巨大的發(fā)展，整體的行業(yè)水平穩(wěn)步提高，其中建筑行業(yè)的提升水平是較快的，這不僅與國家在基礎(chǔ)建設(shè)方面投入的大量資金有關(guān)，而且與人民群眾的客觀需求有關(guān)。在實(shí)際的工作中建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一定要將理論與實(shí)踐相結(jié)合，多注意結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)與細(xì)節(jié)。同時(shí)，還應(yīng)該總結(jié)在實(shí)踐中積累的經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格按照國家規(guī)范規(guī)定要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，不斷地改進(jìn)理論知識(shí)，只有這樣做才可以更好地完善建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1高層建筑中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)涵

隨著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)越來越廣泛地應(yīng)用于高層建筑，要想保證高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，就必須遵循一定的原則，加強(qiáng)高層的建筑結(jié)構(gòu)的使用維護(hù)、施工及設(shè)計(jì)。其原則需求主要表現(xiàn)在：第一，安全性。在設(shè)計(jì)的合理的使用年限以內(nèi)的高層建筑的結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)該可以承擔(dān)各種可能發(fā)生的突發(fā)情況。而且在發(fā)生了偶然事件以后，建筑物的結(jié)構(gòu)必須要保持一定的穩(wěn)定特性。第二，耐久性。在設(shè)計(jì)的可以使用的年限以內(nèi)，高層建筑的結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有一定的耐久性。第三，適用性。在它能夠合理使用的年限以內(nèi)，高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)該可以滿足使用的要求，具有較好的抗振、抗裂縫或者抗變形的性能。

2關(guān)于高層建筑鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)選型問題

（1）設(shè)置短肢剪力墻

短肢剪力墻的使用雖然具有一定的作用，但是在使用數(shù)量上一定要嚴(yán)格參照規(guī)范，不可設(shè)置過多。而且，在抗震達(dá)到要求的情況下，建筑設(shè)計(jì)師可以盡量少采用這種結(jié)構(gòu)，盡量減少后面處理的麻煩。

（2）如何選擇結(jié)構(gòu)體系

結(jié)構(gòu)體系的選擇是高層建筑鋼筋混凝土設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，在一些地基基礎(chǔ)比較穩(wěn)固的地方，在上部結(jié)構(gòu)能夠滿足變形限值的前提下，考慮到建筑的外觀問題，可以盡量減小剛度。規(guī)范中確定轉(zhuǎn)換層上下剛度比的公式宜改為控制上下層轉(zhuǎn)角的比值在1左右較為合理。規(guī)范中頂點(diǎn)位移和層間位移限值不盡合理，可以通過采取措施來突破這些限值。水平加強(qiáng)層在增加側(cè)向剛度的同時(shí)，會(huì)使外柱的剪力有較大增加，應(yīng)慎重設(shè)計(jì)。

（3）結(jié)構(gòu)的超高問題

高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于結(jié)構(gòu)超高具有一定的規(guī)定，尤其是在抗震規(guī)范中，建筑物的高度控制是非常嚴(yán)格的，而在新規(guī)范中對(duì)這一點(diǎn)重新進(jìn)行了界定，除了將原來的限制高度設(shè)定為A級(jí)高度的建筑外，增加了B級(jí)高度的建筑。因此，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候一定不可以超越其應(yīng)屬范圍，B級(jí)建筑物就應(yīng)該控制在B級(jí)規(guī)定范圍之內(nèi)，一旦超過了，那么無論是設(shè)計(jì)還是施工都要全部進(jìn)行重新設(shè)定。在現(xiàn)實(shí)情況中這類問題曾經(jīng)出現(xiàn)過，結(jié)果導(dǎo)致審查時(shí)難以通過。

3高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范

（1）高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震功能的設(shè)計(jì)

高層建筑鋼筋混凝土的抗震設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素之一，在進(jìn)行工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)，房屋的結(jié)構(gòu)按照其抗震的設(shè)防進(jìn)行分類，其中房屋抗震的等級(jí)可以依據(jù)房屋結(jié)構(gòu)類型、烈度和高度來按照國家抗震規(guī)范來確定。高層房屋結(jié)構(gòu)的層數(shù)多或者房屋結(jié)構(gòu)的剛度突變系數(shù)較大的話，其振型數(shù)則應(yīng)該多取，例如房屋結(jié)構(gòu)中含有多塔結(jié)構(gòu)、頂部有小塔樓、轉(zhuǎn)換層等，其振型數(shù)應(yīng)盡量取≥12的數(shù)，但是它的大小依然不可以大于房屋總共層數(shù)的3倍，除了含有彈性的樓板，而且在進(jìn)行總剛性的分析時(shí)，它的振型數(shù)才可以取得更大些。

（2）加強(qiáng)對(duì)高強(qiáng)砼和高強(qiáng)鋼筋的合理設(shè)計(jì)

為了可以有效地降低基本設(shè)施實(shí)施的難度與工程造價(jià)，在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要合理地使用高強(qiáng)混凝土和高強(qiáng)度鋼筋。高層建筑的總造價(jià)一般包含框架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)物料、施工及材料費(fèi)用等，其中影響房屋造價(jià)比較大的是構(gòu)筑件截面積和用鋼量，所以，為了有效地降低建筑的用鋼量，可以在建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候合理地使用高強(qiáng)度鋼筋和高強(qiáng)混凝土，這樣可以大幅度地節(jié)約建筑的成本。若高層的建筑設(shè)計(jì)是在厚軟的地基上面的話，由于矗立在地基上面的荷載比較大，所以應(yīng)該高效合理地使用高強(qiáng)混凝土及高強(qiáng)鋼筋來優(yōu)化構(gòu)件的截面積，用來減少結(jié)構(gòu)的重量，這樣可以明顯地降低基本設(shè)施的實(shí)施難度和工程的造價(jià)，用來取得較好的經(jīng)濟(jì)效果。

（3）加強(qiáng)對(duì)高層建筑構(gòu)造周期性折減系數(shù)設(shè)計(jì)

在框架結(jié)構(gòu)中，當(dāng)采用砌體來填充墻體時(shí)，折減系數(shù)在計(jì)算周期時(shí)取0.6~0.7；當(dāng)采用輕質(zhì)的砌塊或者墻體少時(shí)，折減系數(shù)在計(jì)算周期時(shí)取0.7~0.8；當(dāng)采用輕質(zhì)的墻板時(shí)，折減系數(shù)在計(jì)算周期時(shí)取0.9。除了沒有墻的框架結(jié)構(gòu)，其余都要進(jìn)行適量的折減。在框架結(jié)構(gòu)與頂蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，填充墻會(huì)直接使結(jié)構(gòu)的實(shí)際剛度大于設(shè)計(jì)時(shí)的剛度，所以這就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于結(jié)構(gòu)的實(shí)際周期。因此，計(jì)算出的結(jié)構(gòu)剪力比較小時(shí)，這就會(huì)使房屋建筑的結(jié)構(gòu)不安全，所以要把建筑物的結(jié)構(gòu)計(jì)算周期進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼蹨p，只有這樣建筑的效果才能有所改善。

（4）提高高層建筑耐久功能

在高層建筑鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中若以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為主要目的，則要根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范來處理主要問題，認(rèn)清主次，通過多種目標(biāo)與單一目標(biāo)的優(yōu)化使設(shè)計(jì)的效果令人滿意。因此，必須加強(qiáng)房屋耐久性設(shè)計(jì)，在原來的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的耐久性往往沒有得到設(shè)計(jì)人員充分的考慮，其實(shí)就是在規(guī)定的使用年限內(nèi)對(duì)于用戶的各種正常使用要求均能夠滿足。在實(shí)際情況中，許多方案設(shè)計(jì)都沒有達(dá)到這些要求。出現(xiàn)這種情況的主要原因是設(shè)計(jì)時(shí)沒有完全考慮建筑物在實(shí)際運(yùn)作中由于環(huán)境、條件的影響，從而導(dǎo)致建筑的可靠指數(shù)明顯降低。因此在對(duì)一般的高層建筑混凝土進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要都集中在造價(jià)、材料上，所以只有造價(jià)小、材料少的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才是滿意的設(shè)計(jì)。如今人們的生活水平不斷地提高，對(duì)工程的質(zhì)量要求也相應(yīng)地得到提高，所以當(dāng)建筑物的特殊使用要求或者技術(shù)要求與經(jīng)濟(jì)成為主要矛盾時(shí)，就要果斷地放棄經(jīng)濟(jì)這個(gè)指標(biāo)。

（5）加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)

概念設(shè)計(jì)廣泛說來包括了建筑結(jié)構(gòu)受力與變形特性的整體概念，同時(shí)還包括建筑物的外觀設(shè)計(jì)。由于建筑不同于普通商品，尤其是高層建筑，很多因?yàn)槭堑乩順?biāo)志性建筑，所以往往都是有一定個(gè)性的，千篇一律的建筑會(huì)給人帶來枯燥的審美觀。在概念設(shè)計(jì)上，我們應(yīng)該多選擇一些新穎的建筑樣式，同時(shí)又要注意其抗震設(shè)計(jì)、抗風(fēng)設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)要素。但是建筑也不能盲目的標(biāo)新立異，結(jié)構(gòu)上應(yīng)該選擇規(guī)則性強(qiáng)一些的，不論是平面或者立體都應(yīng)該盡量遵循這個(gè)原則。而且建筑在彈性設(shè)計(jì)上，盡量要滿足延展性的需求。這種概念設(shè)計(jì)的強(qiáng)調(diào)是對(duì)建筑師的必須要求，建筑設(shè)計(jì)師一定要重視各種規(guī)范規(guī)定，千萬不要陷入只管設(shè)計(jì)不管計(jì)算的誤區(qū)。

4結(jié)語

綜上所述，在城市中各種各樣的高樓大廈不斷涌現(xiàn)，鋼筋混凝土高層建筑隨處可見。鋼筋混凝土具有整體性好、剛度大、位移小等優(yōu)點(diǎn)，高層建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以說是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因此，在對(duì)鋼筋混凝土高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，其中有許多的重點(diǎn)和細(xì)節(jié)需要加以注意，就必須在設(shè)計(jì)中充分發(fā)揮建筑力學(xué)材料的特性，加強(qiáng)設(shè)計(jì)過程的優(yōu)化，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的建筑作品，減少今后給人們?nèi)粘Ｉ顜淼挠绊?，從而在保證人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的信任度的同時(shí)，滿足建筑的舒適度。

［1］崔立成.鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題［J］.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2