浅谈钢筋混凝土高层结构设计常见问题

浅谈钢筋混凝土高层结构设计常见问题
随着时代的推移和经济的繁荣，高层建筑也在我国不断的发展起来，建筑高度不断增加，建筑结构的体系也变得更加形式多样，建筑结构功能也越来越复杂，高层建筑结构设计成为结构工程师设计工作的主要重点和难点，本文主要针对当前高层建筑钢筋混凝土高层结构设计中一些常见问题进行简要分析与探讨。

标签：钢筋混凝土高层结构设计结构问题
为了避免在钢筋混凝土高层结构设计过程中经常出现一些纰漏或者错误，笔者通过多年来经验，将一些常常出现的问题总结如下：
一、结构选型
在工程设计的结构选型阶段，需要注意以下几个内容：
第一，是结构体系的选择问题。

高层结构设计过程中，“无论采用何种结构体系，都应使结构具有合理的刚度和承载能力，避免产生软弱层或薄弱层，保证结构的稳定和抗倾覆能力，使结构具有多道防线，提高结构和构件的延性，增强其抗震能力。

” 选择一种结构体系，需要通过工程的实际情况来进行核定。

第二，是结构的规则性和均匀性问题。

结构的设计应当注意规则性与均匀性，建筑造型和结构布置应当注重规则与均匀，切忌采用不规则的结构设计方案，对于结构在竖向某一楼层或极少数楼层出现敏感的薄弱部位应当进行限制；
第三，是结构的超高问题。

在抗震规范与高规中，建筑结构的高度是进行了严格限制的，特别是新规范中针对以前的超高问题，在原有A级高度的基础上增加了B级高度的建筑，这就要求工程设计过程中将B级高度的建筑严格控制在B级高度范围内，否则将会面临较为复杂的改动，处理措施也将有较大的变更，造成巨大的损失和影响，因此，切忌因为采用B级高度的结构就忽略本身存在的高度问题。

第四，是嵌固端的设置问题。

嵌固端设置在地下室顶板或人防顶板等位置的情况一般是发生在带有两层或两层以上地下室或人防的高层建筑上，因此，在嵌固端的设置方面，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在工程设计时需要注意的问题往往容易被忽略，而一旦任何一个方面被忽略，都将为后期的工作造成麻烦甚至埋下安全隐患。

第五，是短肢剪力墙的设置问题。

就实验数据和实际经验来讲，新的关于断肢剪力墙的规范而言，在高层建筑中的应用上，增加了许多限制，容易对后期的设计工作增加麻烦，因此建议结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙。

二、结构计算与分析
在结构计算与分析阶段，决定工程设计质量好坏的关键在于如何准确、高效地对工程进行内力分析并规范地进行设计和处理。

1、随着科学技术的发展，目前高层建筑的结构分析基本上都采用计算机软件进行，但计算机软件无法代替人的设计概念，在这一阶段，首先进行计算机软件选择。

由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果多少会出现偏差。

如果选择了不合适的计算软件，不但会浪费大量的时间和精力，而且有可能使结构有不安全的隐患存在。

因此，在进行工程整体结构计算和分析时必须对计算软件进行合理的筛选，并从不同软件大大小小的不同的计算结果中，判断哪个是最可取的结果，这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。

高层设计的难点在于竖向承重构件的合理布置。

而布置的是否合理，可通过以下几个参数进行控制。

（1）轴压比：控制结构延性；（2）剪重比：控制各楼层最小地震剪力，确保结构安全性。

剪重比过大或者过小都无法满足承重或者抗震需求，因此，剪重比的取值大小要控制在适宜的范围内计算位移；（3）刚度比：控制结构竖向规则性，避免产生刚度突变。

（4）位移比：控制结构平面规则性，以免产生扭转。

（5）周期比：控制结构扭转效应。

2、是否需要地震力放大．考虑建筑隔墙等对自振周期的影响，新的设计规范中，根据大量工程的实测周期，已经明确的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，此处为强制性的规范，需在设计过程中特别注意。

3、振型数目是否足够。

结构设计规范中提出了振型数目的要求，明确了该参数的最小限值，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，并决定是否要对振型数目的取值进行调整。

4、多塔结构和分缝结构的计算分析。

在一段期间内，大底盘，多塔楼的高层建筑类型大量涌现，而在计算分析该类型高层建筑时，是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算，还是将结构人为地分开进行计算，是结构工程师必须注意的重要问题。

如果分开计算，则容易导致下部裙房及基础计算误差较大，无法考虑各塔之间相互影响。

因此，在将各塔分开计算周期的基础上，应当首先进行整体计算。

而与多塔结构不同，对于分缝结构，最好的办法则是将各独立单元分开计算，如一定要合在一起，那么可以按照多塔模型计算，计算周期比时也应同多塔一样分开计算。

对于整体的配筋计算，也与多塔有所不同，多塔应以不切开的模型为准，分缝结构则没有此类限制。

在此基础上，还需注意，在分缝结构按多塔处理时，如果其分缝处不是真正的独立迎风面，将会出现风荷与实际受力状态不符的状况，应注意修正风荷载数值。

5、非结构构件的计算与设计。

在高层建筑中，为了达到建筑美观的效果或基于某种功能性的需求而设计的非主体承重骨架体系中的非结构构件的安全性也不容忽视，在这部分内容中，尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，
必须严格按照规范中的非结构构件的计算处理措施进行设计。

三、关于强柱弱梁的设计
为了达到小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防目标，强柱弱梁的设计理念被提出。

柱破坏了建筑物整个都会倾覆，而梁破坏则仅是某个区域失效，因此，柱较之梁破坏的损害更大，当前我们的经济已高速发展，我们结构设计人员在设计中一定要将这一概念设计贯彻下去。

必须严格控制柱轴压比，对柱断面及配筋设置时应分部位处理；边柱、角柱应适当加强，特别是角柱，建议应全柱加密箍筋，且柱筋品种不宜过多，矩形截面柱尽可能对称配筋。

四、地基与基础设计
由于地基与地基基础设计阶段不仅关系到后期的设计工作，同时也是影响整个工程的决定性因素，这一阶段如果出现了问题，将有可能造成更加严重甚至造成无法估量的损失。

在地基基础设计中要注意地方性规范的重要问题。

我国占地面积较广，地质条件相当复杂。

在进行地基基础设计时，在遵循国家《地基基础设计规范》的同时，还应当重视地方性，因地制宜，一定要对地方规范进行深入的研究与学习，并加以总结，最大程度的避免对后期工作的影响。

结束语：
钢筋混凝土高层结构设计是—个复杂且又循环往复的过程，任何在这个过程中的遗漏或错误都可能导致整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在安全隐患，为了保障质量安全，这就要求设计者严格按照设计规范进行设计。

建筑结构设计质量密切关系到人民生命财产的安全，我们必须在工作中，不断地学习、总结，不断的进步与完善。

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