高層建筑中鋼筋結構的設計

付維宏

摘要：本文結合筆者多年的實踐經驗，淺談高層建筑中鋼筋結構的設計中應該考慮到的各種因素以及最佳設計方法。

關鍵詞：高層建筑 鋼筋結構 設計 制造

隨著建筑施工管理的規范化和正規化，高層建筑施工中對于鋼筋的選材、質量、加工和焊接都更加重視和得到提升。但是在我國目前的鋼筋結構設計中，對于鋼筋混凝土結構的鋼筋細部節點設計方面還沒有形成一套系統有效的方案，結果導致鋼筋在實際使用時常常出現配筋率過大或者鋼筋不易錨固的狀況，嚴重影響到結構的穩定性。所以在鋼筋結構的生產設計上要充分考慮到建筑工程操作的實際困難和容易出現的狀況以及采用的鋼筋可能對建筑結構造成的影響等等，力求設計科學合理，結構結實牢固，建筑經久耐用。

1 鋼筋混凝土結構的常見破壞形式

城市高層建筑受到的破壞和沖擊一般來自于地震的牽引力和作用力，遭到破壞后的表現形式主要有以下幾種：鋼筋混凝土框架柱被嚴重壓彎或者受到剪切而破壞、出現多處彎曲和裂縫；鋼筋混凝土框架大梁的截面和錨固都遭到不同程度的受損和破壞；板四角裂縫、和大梁平行的通長出現大面積裂縫；另外，由于鋼筋的配置和設計不合理還常常導致鋼筋框架節點的核芯區遭到破壞。由于鋼筋框架結構的節點設計在建筑施工圖紙上得不到明確的標識和體現，導致節點的鋼筋構造在地震到來時不能經受地震帶來的嚴重沖擊而使得樓房遭到破壞，人民生命財產受到威脅。所以建筑施工單位要重點解決鋼筋混凝土結構鋼筋節點的設計難題，以保證鋼筋設計的合理耐用。

2 鋼筋混凝土結構的框架設計原則

在高層建筑的施工過程中我們常常發現，當鋼筋混凝土結構的框架立柱邊長等于框架橫梁的截面寬度時，或者鋼筋框架立柱的邊和橫梁的邊發生重合時，鋼筋混凝土框架立柱和橫梁受力鋼筋的位置會產生強烈的沖突，因此對鋼筋結構的設計要采取有效措施，按照“強柱弱梁”和“強剪弱彎”的原則，優先保證鋼筋框架立柱受力主筋的正確擺放位置，其次對鋼筋框架橫梁的受力主筋位置進行適當的調整?？尚行赞k法是架設鋼筋時，讓鋼筋框架橫梁的受力鋼筋直接從框架立柱的內側穿過去；或者在鋼筋框架橫梁較為接近框架立柱的位置設置四根鋼筋，分別擺放在四個角的位置，從而保證鋼筋框架橫梁的截面尺寸合乎要求。這種辦法一方面能夠有效解決鋼筋框架立柱和橫梁受力主筋位置相互沖突的問題，另一方面還便于鋼筋和混凝土的施工操作，不影響受力結構，保證了高層建筑的穩定性。

3 鋼筋框架墻梁節點的鋼筋設計方案

在高層建筑鋼筋框架的剪力墻結構中，最重要且最復雜的受力點就是主梁和次梁的鋼筋節點，因此它的設計是否合理就顯得非常關鍵，如果板筋或者次梁上面的鋼筋保護層厚度不夠的話，就會減弱或失去鋼筋結構的抗震性。所以我們常常有意識地把主梁鋼筋擺放在次梁上部鋼筋的下面，而把次梁的主筋擺放在板筋的下面。

在剪力墻結構施工中我們還常常遇到一個問題，當把鋼筋框架的主梁或者次梁直接擺放在核心筒墻體過梁或者暗梁上時，由于墻體過梁或者暗梁的高度和鋼筋框架橫梁的截面尺寸相同，這樣會造成暗梁的主筋位置和鋼筋框架橫梁的主筋位置產生嚴重沖突而使得墻體過梁或者暗梁發生扭曲變形，影響建筑施工質量。所以在鋼筋結構的設計上要保證墻體過梁或者暗梁以及橫梁箍筋完整?？尚行源胧┦窃趬w過梁下面鋪設兩排總數在六根以內的主力鋼筋，在這兩排鋼筋之間擺放框架橫梁的下部鋼筋，將框架橫梁的接頭安裝在框架橫梁的支座附近，墻體過梁的上部鋼筋擺放于框架橫梁的上部鋼筋下面，同時保證框架橫梁主筋的錨固長度符合要求。為了保證樓板鋼筋和框架橫梁鋼筋的保護層厚度，一方面把墻體過梁或者暗梁的截面降低五厘米左右，這樣就能夠把鋼筋框架梁上鐵直接錨固在墻體過梁上，增加了結構的穩定性；另一方面在進行框架橫梁的箍筋加工時減去負誤差，取正誤差值。這樣我們在保證框架墻體過梁箍筋完整性的同時，還有效防止了鋼筋框架橫梁和暗梁的主筋位置嚴重沖突；通過減去負的誤差和保留正的誤差，有效避免了核心混凝土墻根部混凝土嚴重超高的情況出現。

4 鋼筋框架橫梁的主筋錨固方案

近些年來，由于鋼結構在建筑業的廣泛采用和勁性混凝土結構的越來越受歡迎，對于鋼筋框架橫梁的主筋錨固與節點設計方案越發引起人們的重視和關注，因為它的設計是否合理不僅關系鋼筋框架結構的受力情況，還決定著整座高層建筑是否安全穩定和經久耐用。由于受到施工環境和工作條件的限制，在高層建筑的現場施工中，有時候有些構造部分的鋼筋錨固長度達不到樓房施工的規范要求，所以要按照施工條件和現場實際對鋼筋節點進行優化設計，在施工標準和技術要求中明確規定同直徑鋼筋的焊接方式，在施工現場進行彎錨或者采取機械錨固措施。還可以在鋼筋頂端安裝直螺紋連接套筒，增強鋼筋的握裹能力。

5 結語

高層建筑鋼筋結構的施工設計是一個長久而又復雜、漸進的過程，在這個過程中，影響到施工質量的因素有很多，在進行設計時要綜合考慮到施工環境、工作條件和操作細節等每一個方面，把所有影響施工安全和工程質量的因素都計算在內，對于鋼筋結構主梁和次梁節點設計、鋼筋橫梁和立柱節點設計都要精心策劃，找到最佳方案，保證工程順利和建筑穩定。

參考文獻：

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