钢筋混凝土高层建筑中若干问题的探讨

钢筋混凝土高层建筑中若干问题的探讨【摘要】近年来我国的高层建筑如雨后春笋般耸立在各个大小型城市，越来越多的设计人员在设计中面临高层建筑的设计。熟悉高层建筑中常见的问题及其应对方法是当务之急，笔者通过多年设计实践，对高层建筑结构中常出现的问题进行了探讨与总结。

【关键词】高层建筑结构选型体系

正文

1 结构选型

结构是一个建筑的骨架，也是主体，对于高层建筑，结构的选型更是重中之重，结构工程师应该注意下列几个方面：

1.1 结构的规则性问题。在新旧规范这方面的内容有了很大的改动，新规范在强化了这方面的内容，增加了许多新的限制条件。例如：嵌固端上下层的刚度比信息、平面规则性信息等，并且，新规范新增了一条强制性条文规定（建筑不采用严重不规则设计方案）。所以，对于结构工程师在设计高层建筑时必须严格遵守这些新的改动，避免后期工作的失误。

1.2 结构的超高问题。抗震规范中，对结构的总高度都着相当严格的限制，特别是在规范中更是强化了这一点，不仅将原来的限制高度定为a级高度建筑外，还增设了b级高度的建筑，现在的建筑商有时为了利益最大化，对高度的限定都是马马虎虎，有时结构为b级高度建筑甚至超过，但是设计方法和处理措施没有发生改变，导致施工出现严重的问题。因此，必须对结构该项的控制因素严格

注意。

1.3 短肢剪力墙设置问题。新规范中，将墙肢截面高厚比为5～8的墙体定义为短肢剪力墙，并对短肢剪力墙特别是在高层建筑中应用增加很多的限制，所以设计人员在高层建筑中应尽量避免采用短肢剪力墙，减少后期设计的麻烦。

1.4 嵌固端设置问题。现在的高层建筑一般都有一层或一层以上的地下室和人防通道，所以嵌固端有可能设置人防顶板等位置，也有可能设置在在地下室顶板，因此，设计工程师往往忽略了由嵌固端的设置带来的一系列要考虑的问题，例如：嵌固端上下层刚度比限制、嵌固端楼板设计、结构整体计算嵌固端设置、结构抗震缝的设置和嵌固端位置协调、嵌固端上下层抗震等级一致性等等，任意忽略其中一个问题都有可能带来不可估量的安全隐患，甚至导致整个结构的返工。

2 结构体系

2.1 结构刚度。高层建筑结构的抗震性与抗侧刚度有很大的关系。设计的建筑物是偏刚性还是偏柔性，因人而异。这样就导致各结构物经济指标有很大的区别，目前的建筑设计的都比较偏于刚性．高层建筑中，剪力墙较多，而且墙普遍较厚，计算出最大的相对侧移值只有1／3000～1／5000，有的甚至更小。但是根据常年的经验，在那些土质好，基岩埋置也比较浅的地区，且高层建筑采用桩基的时候，地基特征值较小，所以高层建筑的抗侧刚度可以设计得柔些。把结构的极限变形能力作为控制值。如果满足变形的限值，

结构刚度尽可能设计的小些。这样，不仅减低地震作用，也降低场地与建筑物发生共振的可能性，还有可以满足经济要求。

2.2 侧向位移的限值。高层建筑结构的水平位移与建筑物的高度成正相关。为了防止位移过大，建筑规范对顶点位移和每一层的位移都有一定的限制。控制位移的主要目的是满足人们的居住需要，并且使人在工作的时候有舒适感和满足抗震需要。人的舒适感主要与结构的顶点的加速度和自振周期有关。另外，控制位移是保证结构遭遇强烈地震不发生倒塌的关键因素。控制层间位移的主要目的是防止装饰物，填充墙等非结构构件的开裂与损坏。弯曲产生的变形以及剪切产生的变形对构件内力的影响也是不相同的。

2.3 后浇带。由于结构水平位移过长，温度变化，受力不均匀等原因，需要设置三缝（抗震缝，伸缩缝，沉降缝）。有些建筑结构对缝的处理比较困难，而建筑规范对此要求有比较高。现在越来越多的设计人员都用后浇带代替结构缝。就是在施工时，先预留800～1000mm左右的缝，等过一段时间再后浇混凝土。用于代替沉降缝的后浇带，一般后浇时间为主体结构完工后开始施工。一般情况，如果基础置于压缩模量较大的土层或砂土上，则在后浇混凝土前建筑物沉降已基本趋于稳定，这种情况利用后浇带代替沉降缝基本是可取的。但是如果建筑基础置于压缩横量较小的土层，建筑沉降需很长的时间，后期沉降量占有一定的比倒，后浇带浇灌之后还会继续沉降，后浇带就不能代替沉降缝了。这就要在结构上理由其它构造措旋来解决。对于代替伸缩缝的后浇带，一般后浇带预留时

间为几个月。此时，采用后浇带，混凝土浇灌时收缩变形一般不产生附加应力，后浇带能起到较好的作用。但在后浇带浇灌后乃至建筑物整个正常使用阶段，由于自然温差引起的伸缩缝仍会产生一定附加应力。此时的情况与不设后浇带是一样的，这种情况需要引起设计人员足够的认识。此外，后浇带处钢筋不可随意切断，不然很难满足锚固长度，特别粱中钢筋较粗，而后浇带的宽一般只有800mm 左右。难满足规范的锚固要求，并且同一截面截断所有钢筋锚固也违反规范要求，如果钢筋不截断，则混凝土伸缩时就会产生附加应力，如果此力与正常受力方向一致，就会降低承载力。因此，不同的情况要具体对待，有的结构不能用后浇带代替结构缝的。

3 圈梁的设置

现在高层建筑基本上都是框架剪力墙结构，在剪力墙结构设计中，为了加强楼层整体性，增强楼层刚度，往往在楼层设置圈梁，特别塔楼更是设置多道圈梁，对于预制大楼板结构及内浇外挂类型结构，设置楼层圈梁是有必要的，而对于现在全浇钢筋混凝土剪力墙来说，作用不是特别大。在楼层处，由于楼板的钢筋和墙体的钢筋纵横交错，已无形成了一个圈梁．此时再设置圈梁就会产生钢筋过密的现象，给施工造成很大的困扰。

4 地基和基础

地基与基础设计是整个结构最基础的部分，也是设计人员最为重视的部分。由于该阶段设计过程的好坏不仅仅将直接影响设计人员后期工作的进行，同时，地基基础也是整个工程造价所占比例最

大的部分，因此，在这一阶段，如果出现问题就有可能产生严重甚至造成无法估量的损失。

中国各个地区的地貌都有很大的区别，所以在地基基础设计中设计人员要特别注意地方性规范。由于我国的形态百异的地貌，作为国家标准，仅仅一本《地基基础设计规范》是无法对全国各地的地基基础都进行全面详细的描述与规定，因此，建立在国家大标准下的地方标准、地方性的地基基础设计规范更具有现实意义，它能够将各地方的地基基础类型与设计处理方法等成熟的经验描述与规定描述得更为详细和准确，所以，在进行地基基础设计时，一定要重视地方性地基基础，要地方规范进行深入细致地学习，避免对整个后期结构设计工作造成重大的影响。

5 梁柱节点箍筋

现在高层梁节点箍筋施工的问题有：节点构造复杂，施工难度大，钢筋分布密集，特别中间柱子的钢筋纵横交错，箍筋绑扎不方便，当采用整体沉梁时节点区下部的箍筋不好绑扎，会使梁柱节点部位不放或少放柱子箍筋，就会留下严重后患。通过多年的实验，笔者认为可以有下述的改进方法：在柱子节点区箍筋现场焊接，以便在纵向短筋上形成整体骨架，再将整体骨架套入柱纵筋，再搁置于楼板模板面上，穿梁钢筋并绑扎。防止附加短筋位置和柱纵筋冲突而造成套箍困难的问题，附加纵向短筋需偏离箍筋角部约5cm。

结语：总之，钢筋混凝土高层结构设计相当麻烦并且需要多方面考虑的工程，任何的失误或者认识不到位都会对结构产生或大或