試論鋼筋混凝土高層結構設計中的幾個常見問題

潘海楠

摘 要：隨著我國經濟的快速發展，人口數量的不斷增多，高層建筑得到了很大的進步。伴隨著建筑高度的增加，建筑難度也越來越大，結構體系呈現出多樣化的特點。所以，高層建筑的結構設計已經成為了建筑企業的重要工作，文章重點闡述了在高層結構設計中經常出現的問題，供大家參考。

關鍵詞：鋼筋混凝土；地基與基礎設計；概念設計

1 概念設計

當前，在高層結構設計中我們通常會使用結構概念設計，這是保證結構具有一定優良抗震性的方法。選擇最佳的抗震結構方案，采取抗扭剛度的措施，對結構進行延性分析，對高層建筑結構薄弱部分采取相應的措施，提高建筑結構的使用年限。在設計時，應該避免靜定結構類型的設計，把整個建筑結構能夠結合起來貫穿結構概念設計。作為工程設計人員應該認識到結構概念設計的重要性，并能夠根據工程建設的需要選擇最佳的設計方案，遵守設計規定，避免進入設計誤區。下面我們就對結構設計中容易出現的問題進行探討。

1.1 結構體系的選擇，應該重視布局的科學性和規范性，選擇抗震性和抗風性能好的結構體系。結構應該有具體的計算簡圖，通過分析了解傳遞地震的途徑，最好是保證結構中的兩個主軸有相近似的動力特性。

1.2 一般的建筑工程都只是采用小震級的設計，而使用概念設計就可以保證建筑結構達到“中震可修，大震不倒”的作用，但是如果在工程設計中，沒有進行驗算和證實，能夠真的實現這種作用嗎，我們還不知道。對于那些重要建筑以及超限建筑，設計人員都會提出具體的設計指標，例如，設計必須全方位考慮建筑的抗震性、要求設計單位能夠實現具體的設計目標，進而保證工程的順利進行。

1.3 我們不僅要考慮到建筑的質量，還要使建筑物有自己的個性，避免出現千篇一律的情況。建筑結構的抗震設計理念應該考慮建筑物自身性能，從具體目標向宏觀目標過渡，施工單位也應該參考業主的要求，選擇滿足建筑結構抗震性能的設計，業主也可以提出更高的抗震要求，設計人員應該根據實際情況盡量滿足，保證建筑在地震時不受到影響，而不僅僅是不倒就可以。

1.4 從物理結構來說，水平方向上的地震是雙向的，在進行結構布置的時候，應該保證結構具有能夠抵抗來自各個方向的地震力，特別是兩個主軸方向上應該具有足夠的抗震能力；在選擇結構剛度的時候，不僅要考慮場地特征方面，還應該注意結構變形問題，如果產生過大的變形，則會導致結構遭到破壞，所以，結構不僅要滿足一定的剛度和抗震性外，還應該具有足夠的抗扭轉剛度的能力，這樣才能夠保證結構的穩定性。

1.5 在一個獨立的結構單元內，應避免應力集中的凹角和狹長的縮頸部位；避免在凹角和端部設置樓、電梯間；減少地震作用下的扭轉效應。豎向體型盡量避免外挑，內收也不宜過多、過急，結構剛度、承載力沿房屋高度方向不宜均勻、連續分布、避免造成結構的軟弱或薄弱的部位。應避免因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或對重力荷載的承載力。根據具體情況，結構單元之間應遵守牢固連接或有效分離的方法。高層建筑的結構單元應采取加強連接的方法。

2 結構選型問題

2.1 結構的規則性問題

通過對新舊規范中該部分內容進行對比，我們發現了在新規范中有了很大變動，添加了很多的限制條件，這就進一步增加了結構設計的難度，而且在新規定當中還強制性的規定了在建筑中不應該使用不規范的設計方案，所以建筑設計師應該在新規定的技術上通過對這些限制條件的了解，避免在今后的設計中發生沖突，影響工程進度。

2.2 結構的超高問題

我國的抗震規范以及高層建筑規范中，對建筑結構的總體高度有著嚴格的控制，特別是新規范中對以前的超高問題有了明確的規定，不僅把原來的限制高度改為了A級高度，而且還新增設了B級高度，所以我們在進行具體的結構設計時，應該嚴格的按照新規定中這方面的內容進行設計，注意該設計內容的控制因素，如果結構高度超過了B級高度的規定，那么相應的具體施工技術和方法都會有所改變。在具體的工程設計中，出現過結構類型變更而被忽略的情況，這就導致施工審核沒有通過，嚴重影響施工進度。

2.3 嵌固端的設置問題

由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此，在這個問題上，結構設計工程師往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的方面，如：嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、嵌固端上下層抗震等級的一致性、在結構整體計算時嵌固端的設置、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導致后期設計工作的大量修改或埋下安全隱患。

3 地基與基礎設計問題

地基與基礎設計一直是結構工程師比較重視的方面，不僅僅由于該階段設計過程的好與壞將直接影響后期設計工作的進行，同時，也是因為地基基礎也是整個工程造價的決定性因素，因此，在這一階段，所出現的問題也有可能更加嚴重甚至造成無法估量的損失。在地基基礎設計中要注意地方性規范的重要性問題。由于我國占地面積較廣，地質條件相當復雜，作為國家標準，僅僅一本《地基基礎設計規范》無法對全國各地的地基基礎都進行詳細的描述和規定，因此，作為建立在國家標準之下的地方標準。地方性的“地基基礎設計規范”能夠將各地方的地基基礎類型和設計處理方法等一些成熟的經驗描述和規定得更為詳細和準確，所以，在進行地基基礎設計時，一定要對地方規范進行深入地學習，以避免對整個結構設計或后期設計工作造成較大的影響。

4 結構計算與分析問題

4.1 結構整體計算的軟件選擇。隨著信息技術的快速發展，計算機軟件在工程結構設計中有了廣泛應用。但是當前來看，有很多軟件只能在相應的計算模式中應用，所以就會產生計算結構各不相同的情況。設計人員在進行結構計算和分析的時候，不僅要考慮結構類型，還要考慮計算機各類軟件的特點，選擇最為合理的計算方式，并比對計算結果，通過技術手段判斷哪個結果更為合理一些，這些是設計人員應該做的工作。否則，就會耗費大量的人力物力，甚至會出現不安全因素。

4.2 是否需要地震力放大，考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。振型數目是否足夠。在新規范中增加一個振型參與系數的概念，并明確提出了該參數的限值。由于在舊規范設計中，并未提出振型參與系數的概念，或即使有該概念，該參數的限值也未必一定符合新規范的要求，因此，在計算分析階段必須對計算結果中該參數的結果進行判斷，并決定是否要調整振型數目的取值。多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開計算。

4.3 非結構構件的計算與設計。在高層建筑當中往往為了美觀而設置一些非結構構建，其并非是主體承重結構，針對這部分構件來說，特別是建筑物頂端的裝飾構件，在設計時為了能夠避免地震作用對該部分的損害，我們應該加強對這部分的重視，嚴格按照相關規定中的計算處理措施進行科學的設計，保證這部分工程的質量。

5 結束語

綜上所述，高層建筑結構設計是一個十分復雜的過程，而是是長期的循環往復的過程。在具體的施工中，如果出現一些問題沒有解決就會到整個設計過程產生影響，所以我們必須認真負責的對待工程中的任何一道工序。

參考文獻

[1]傅龍君.試析高層結構設計[J].知識經濟，2013.

[2]張琳，李晶.淺談超高層結構設計[J].深圳土木與建筑，2008.