高層建筑鋼筋混凝土結構分析與設計要點

劉同新 王業順 秦鳳艷

（1.中煤科工集團重慶設計研究院有限公司 404100；2.皖西學院 建筑與土木工程學院， 安徽 六安 237012）

0 引言

城鎮化發展使得城鎮的土地資源緊張起來，進而使建筑行業的建設成本也就大幅度增加；人們對生活品質的要求也越來越高，這樣一來也就大大加快了建筑行業的發展。如今在城區內高樓萬象，同時也對建筑結構設計師提出了更高的要求。

1 高層建筑鋼筋混凝土結構中存在問題探討

鋼筋混凝土是房屋建筑中最重要也是使用量最大的合成材料，但是由于鋼筋混凝土結構的密度不夠，極易受自然環境因素影響導致其結構發生變形、開裂等現象，嚴重的可能危害到人們的生命和財產安全。另外，當鋼筋混凝土合成材料遇到某種不可抗的外力碰撞或敲擊時，該結構會受到一定的破壞，使其結構極其不穩定。此外，由于高層建筑工程量大、周期長、工序繁雜、技術要求較多等不定性因素影響，致使施工難度不斷增大。鋼筋混凝土合成材料在房屋建筑中的重要性同時也決定了其結構設計的的重要性，對其設計要求自然也相對較高。但在其實際設計時，大多數設計人員都沒有親臨施工現場進行實地查看和監督，從而導致其結構設計不夠嚴謹，容易出現問題，造成施工安全隱患，甚至對企業經濟效益造成影響。

2 高層建筑混凝土結構設計準則

2.1 安全準則

高層建筑鋼筋混凝土結構的質量直接關系著人們生命和財產安全。因此，在進行混凝土結構設計時，要以安全為設計之根本，只有確保其安全性能，才能使建筑本身富有意義和價值。所以，在實際設計時，設計師要確保結構設計安全的前提下結合有關施工技術、施工安全、行業標準和規范等進行設計，只有這些全部達到要求以后方能追求美觀、大方，甚至追求富有藝術氣息的設計。

2.2 適用準則

高層建筑建成后最終是由人來使用它，所以在對其進行結構設計時一定要綜合各方面因素考慮建筑的使用功能。比如說，在實際結構設計時，要對室內空間布局有很好的構思，需要什么樣的空間就要選用什么樣的結構設計模型，在梁柱布置時，要充分考慮到該布局是否影響了室內面積的實用性，是否防礙了某種功能的使用等等。只有在結構設計中保持良好的適用準則，才能使建筑自身的特點充分發揮其作用，更能贏得廣大消費者的喜愛，從而使企業實現良好的經濟效益。

2.3 可靠準則。

由于建筑有其使用年限要求，因此，建筑結構設計一般會根據設計其本身的用途以及重要程度綜合分析后進行的設計。在設計中，材料的選擇也相當重要，這是因為所有的材料不管它的性質如何均有其本身的使用壽命。一般來說，結構設計會根據建筑的使用年限來進行，以確保建筑的安全、可靠、耐用。古往今來，也出現了許多古建筑的使用年限遠遠超過了其設計年限依然屹立不倒，這是因為其在結構設計時堅持可靠準則，其所運用的技術及材料都要符合其可靠、耐用性?，F今，常常能聽到所謂的豆腐渣工程，這是因為其使用年限遠不能達到其結構設計標準，發生這種現象的原因有許多，但其在設計時很大程度上與沒有注重使用材料的可靠、耐用性能有關。

3 淺析鋼筋混凝土結構設計

3.1 強化抗震設計

城市化進程，促使高層建筑發展，以此滿足人們日益增長的工作生活需求；然而，較之傳統低矮建筑，高層建筑其抗震功能要求更為嚴格，對于高樓大廈有著至關重要作用，特別是就地震等惡劣環境所具有的抵抗能力。鋼筋混凝土作為高樓主要抗震結構，經過多年研究實踐證明具有極高安全性及抗震性。因此，在進行高層建筑設計時必須重點關注鋼筋混凝土結構設計中抗震功能。對于高樓大廈建設當中，它的樓層數量與結構剛度突變系數比較大時，要選取它的振型數值。對于高樓當中多塔結構設計、頂部塔樓和轉換層等振型數應當大于12，同時它的大小原則上不允許大于樓層總數3倍；特別是在進行彈性樓板建設剛性要求分析時，振型數應該取更大值。因此，為保障高層建筑結構安全，必須做好其鋼筋混凝土抗震結構設計。

3.2 加強耐久性

人們生活水平日益提高，對于樓房建設要求越來越高，加強鋼筋混凝土耐久性設計，關乎人們使用體驗。通常在進行高樓建筑設計時，鋼筋混凝土結構耐久性設計往往忽略一些來至于項目周邊地質等環境因素，極有可能給項目大樓結構功能帶來危害，因此，在鋼筋混凝土結構設計時，其建設標準的保障必須是強化建材性能管控，結合有效控制成本造價的前提下，最大化選取具有更好性能的建材，以保障建筑大樓本身耐久性要求。高樓大廈的耐久性直接關系著用戶使用體驗，保障著人們生命財產安全，因此必須加強鋼筋混凝土耐久性設計。

3.3 融入創新設計理念

創新是社會進步永恒動力，對于高樓大廈鋼筋混凝土結構設計也必須融入創新設計思維，為我國建筑事業發展增添動力。在進行高層建筑設計時融入一些創新理念，設計出一個新穎樓層方案，同時能保證鋼筋混凝土結構具有較高抗震、抗風及抗彎等屬性，此類創新設計不僅能很好滿足市場需求提高競爭力，還能就高樓大廈鋼筋混凝土彈性功能達標的前提下，盡可能設計出它的延展性，融入創新設計將是我國高層建筑鋼筋混凝土結構設計發展方向。

3.4 注重剪力墻設計

剪力墻作為高層建筑鋼筋混凝土結構中的關鍵，是保障高樓大廈本身可靠性重要手段，因此必須注重其設計。在進行剪力墻設計時應當注意在其端部配以邊緣構件，好比端柱，它具有約束柱功能，在高樓其樓層間及頂點位移足夠大，此時把柱體加大即截面積加大，此狀態才能最好發揮約束柱性能；反之，在樓房高度不大時，且剪力墻截面積與樓層面積比值大時，其約束柱性能幾乎為零。除了做好剪力墻約束柱等設計，還要注重剪力墻抗變能力設計。在進行剪力墻抗變設計時，可采取剪力墻截面部分加設連梁，對于多肢墻變單肢墻，應當把連梁設計降弱一點，如果連梁設置過強會在發生地震時造成墻肢拉伸變形，給高樓帶來安全隱患；反之當連梁設計不夠強時，就會造成墻肢變為單肢強，把它的巖性及抗震性能等降低。由此當我們進行鋼筋混凝土抗變形結構設計時，必須科學合理獲取剪力墻截面最大允許值，將連梁剛度作必要降低，符合最大值范圍內。

3.5 注重基礎設計

正所謂“地下基礎決定上層建筑”，要想建筑經久不衰，持久耐用，就必須要有良好的地下基礎。然而，地下基礎結構也和上層建筑一樣，同是采用鋼筋混凝土結構合成材料制成的；所以，在進行結構設計時一定要注重地下基礎設計。這就要求設計人員在進行地下基礎設計時一定要親臨施工現場進行實地查看和監督，并與施工人員達成良好的溝通協作關系，共同結合當地抗震要求和穩定性要求有關數據進行探討，最終確定設計方案，施工人員必須嚴格按照方案進行施工，確保地下基礎的穩固。

4 結束語

綜上所述，高層建筑的鋼筋混凝土結構設計是一個復雜且專業性極強的工作，要求我們認真細致全面的做好設計當中的每一個細節，保障高層建筑結構安全可靠，為我國建筑事業的發展做好堅實“基礎”。

[1]劉俊杰, 鄭光松. 試論高層建筑鋼筋混凝土結構分析與設計要點[J]. 工程技術:引文版, 2017(2):00161-00161.

[2]池彬. 高層建筑鋼筋混凝土結構分析與設計要點[J]. 城市建設理論研究(電子版), 2017(24).