浅谈高层建筑钢筋混凝土结构设计

浅谈高层建筑钢筋混凝土结构设计

张炜

张炜

（江苏泰州225300）

摘要：我国高层建筑日益增多，建筑工程的结构设计方案和技术水平也随之进步，钢筋混凝土具有较高的安全系数，良好的抗震性能，因此成为现代高层建筑的主要材料，钢筋混凝土的结构设计是一个非常复杂的过程，不能有丝毫错误，否则会造成许多质量问题。本文对高层建筑钢筋混凝土设计要点进行分析。

关键词：高层建筑；钢筋混凝土结构；设计

前言

在高层建筑发展过程中，更加重视对结构设计和技术的应用。高层建筑的体型构造和平面布置的复杂化，为现代高层建筑设计和结构分析带来了更大难度，因此在高层建筑钢筋混凝土结构设计中，必须把握好其中的细节。

1钢筋混凝土设计过程

1.1混凝土设计强度

为了保证钢筋与混凝土之间的强大粘合度，钢筋必须由一定厚度的混凝土进行保护，最重要的一点是钢筋本身是易被腐蚀的，所以为了保护钢筋，我们需要在钢筋四周添加混凝土。根据这个特点，我们能够解释为什么在环境不同的地区，我们需要不同的保护层的厚度。

由于混凝土的抗压强度比抗拉强度高，所以素混凝土结构不能应用于具有强拉力度的梁和板。如果在混凝土梁、板内增加一定量的钢筋，则混凝土出现裂缝之后产生的拉力即可由内部的钢筋来承担，通过此种方法，不仅可以完全发挥混凝土自身的抗压能力，而且可以提高梁的承载能力。在设计初期，因为混凝土与其结构性能有关，设计者不仅需要先明确钢筋混凝土的强度范围、合适的比例，还应当根据自己所掌握的现有技术、现有资金、现有人力物力等来进行分析，从而做出恰当的安排。

1.2钢筋混凝土设计方案

根据热胀冷缩的原理，环境和温度的变化都能使墙面出现裂缝，即使建筑物的受弯作用只发生在一个方向，也必须要在两个方向安放钢筋。在建筑物的设计过程中，常常需要附加保护层厚度，此厚度是由其所用的骨料大小决定的，骨料的性能，能保证保护层的耐火等级。

2高层建筑钢筋混凝土结构中的问题

2.1剪力墙结构

高层建筑剪力墙结构是使用钢筋混凝土铸造，具有良好的稳定性与刚性强度，能够有效的抵抗外界的压力，为高层建筑的建造打下了一定的基础，剪力墙结构的设计使用能够减低施工工程单位的建材成本，剪力墙结构使用钢筋混凝土为原料，价格相对低廉，而且能够满足建筑强度的需要，在一定程度上增加了施工单位的经济效益。由于剪力墙结构代替了传统的建筑承重系统，因此，在建筑物室内中不会出现过多的承重，大大的节省了建筑室内的空间，使室内设计更加美观，降低了楼房建筑的空间局限性。同时，剪力墙结构也存在着一定的弊端，在高层建筑使用过多的剪力墙结构时，会使建筑在遭遇强度大的地震时出现巨大的反震力，使建筑楼体的安全性降低。而且剪力墙结构所需的钢筋混凝土材料大多要求较低，因此，在进行建筑施工时极易出现建筑质量问题，对建筑以及居民的人身财产安全造成了极大的不利影响。

2.2剪重比的把握

合理的剪重比的把握规范中对剪里比有着明确规定：抗震验算时，结构每一层的水平地震剪重比不得低于规范规定的最小值.若是楼层剪重比不达标时，首先要检查有效质量系数是否合格。如果没有达到90%，就要增加计算振型数。若是有效质量系数达标但剪重比不达标时，说明结构的地震反应偏小，不能满足规范最小要求，这时就需要对结构方案进行重新判断，并及时加以调整，直到所有参数都达标为止。虽然有的计算软件可以自动对不满足的情况进行剪力的放大调整，但是如果地震剪力不满足的楼层太多或者调整系数过大的情况下，不可简单地进行地震力调整。尤其是长周期的结构更是要注意。合理的刚度是结构具有良好抗震性能的重要条件之一。

2.3模板工程

按照建筑安装工程质量检验评定标准相关规定，模板分项工程不评定其结构质量等级。监理工程师对隐蔽工程中的模板质量验收检查不够细致，在施工中模板工程也容易出现很多问题。模板安装中具有更多的质量问题，模板安装前技术交底不详细，采用的施工方案不合理，混凝土强度没有达到规定要求就拆除等问

题都是较为常见的，这些问题容易造成模板系统达不到规定刚度、强度或稳定性，使混凝土构件产生变形、开裂，严重的还会使整个模板系统垮塌。在模板组装过程中，因工人技术水平不高或没有对质量严格把关，就容易发生构件截面尺寸与设计要求不符、模板没有严密拼缝等一些质量问题。

3高层建筑钢筋混凝土结构设计方法

3.1高强砼和高强钢筋

在高层建筑钢筋混凝土结构设计中，高强度混凝土和高强度钢筋必须合理使用，这样能够有效降低工程造价。高层建筑总造价主要包括材料费用、施工费用和基础物料费用等，而构筑件用钢量和截面积对高层建筑造价影响最大，为尽量减少用钢量，在建筑设计中要合理使用高强度混凝土和高强度钢筋，能减少建筑成本。对于厚软的地基而言，因为地基要承受巨大的负载，所以高强度混凝土和

高强度钢筋的合理使用，能够优化构件的截面积，降低结构重量，从而有效减少工程造价，并降低基本设施实施难度。

3.2增强高层建筑耐久功能

高层建筑钢筋混凝土的结构设计优化过程中，应该严格按照设计规范解决重点技术问题，明确工程的重难点，充分发挥多种目标和单一目标的综合利用效果，促进设计的科学性和合理性，实现设计方案的优化应该注重对高层建筑的耐久性设计，这是传统的混凝土结构设计理念容易忽视的问题，混凝土结构对高层建筑起着支撑和关键的作用，必须提升其耐久性，在建筑规定的使用年限里，能保证建筑的各项性能满足客户的正常使用要求，但工程实践表明，许多结构设计都不能符合这些要求，主要的制约因素就是设计理念不全面，高层建筑物在投入使用后可能受到周围环境、条件的影响，使建筑物的稳定指数下降，设计人员缺乏对这个后果的合理预期，以往对常规的高层建筑混凝土结构设计时，技术人员主要考虑到造价和材料因素，设计时体现节约造价和材料的原则，在提倡高质量工程标准和居住环境的今天，建筑物设计不应仅考虑经济指标，还要提高综合使用效果。

3.3抗震构造设计

因为我国建筑物抗震标准不高，对抗震结构而言，很难处理好其结构设计和抗震烈度间的关系，所以在高层建筑抗震结构设计中，抗震结构设计要有一定弹性，这样的高层建筑结构设计更加稳定和安全。我国建筑构造规定的安全度和抗震计算方法很低，同时在轴压比!配筋率和梁柱承载力匹配程度等抗震延性上，缺少严格的规定。因此需要重视建筑整体投资中结构设计造价，并且在高强度区域要有严格的构造措施和抗震方法，以提高建筑结构的安全性和稳定性。

3.4框架梁设计

在高层建筑钢筋混凝土结构设计中，必须解决好框架柱与剪力墙相连的框架梁设计问题。对高层建筑结构的截面设计来说，如果竖向变形差过大，一般会造成和框架柱与剪力墙相连的框架梁出现超筋现象，从而对框架梁截面设计带来不利影响。钢筋混凝土框架柱与剪力墙的限值如下表所示：

表1钢筋混凝土框架柱与剪力墙的限值

3.5重视概念设计

概念设计涵盖了建筑结构受力和变形特性、建筑物外观设计等概念，因为建筑物与普通商品有明显不同，特别是高层建筑，其规模大，比较醒目，许多高层建筑发挥着地理标志性作用，因此必须注重个性化和新颖化设计，避免因为过于雷同或相似而造成审美疲劳。在概念设计方面，建筑设计师可以选择现代化新式的建筑样式，同时兼顾抗震、抗风、节能、环保、低碳等性能，高层建筑设计不能过分求新求异，结构设计上必须体现科学的规则，无论平面还是立体设计都要如此，而且应该体现正确的价值观和健康的审美理念。高层建筑的弹性设计方面，要争取满足延伸性的建筑需要，增强建筑的实效性。

4结语

钢筋混凝土结构设计是一个复杂的过程，结构设计人员必须掌握结构设计的特点，注重结构概念设计，采取合理的计算模型，对关键部位和重要问题采取针对性措施，减少设计过程中的遗漏或错误.不断地进行优化设计，最终实现安全、适用、经济和耐久的目的。

参考文献：

[1]靳金豹．钢筋混凝土高层结构设计常见问题探讨[J]．城市建筑，2013（24）

[2]钟涛，张东辉．试析高层建筑钢筋混凝土结构设计问题[J]．科技创新与应用，2014（19）