鋼筋混凝土高層建筑設計中若干問題的探討

文/ 仇新義　河南工大設計研究院 450001

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鋼筋混凝土高層建筑設計中若干問題的探討

文/ 仇新義河南工大設計研究院 450001

近幾年來，對國內外地質災害的調查和超過限制高度的建筑物結構和應用的研究，發現其建筑設計中存在諸多的問題。本文通過對我國高層建筑物的設計結構和規范程度進行了研究，分析鋼筋混凝土在高層建筑中設計框架，并探討其存在的問題，最后提出了解決問題的方案。

鋼筋混凝土；高層建筑；問題

前言

隨著我國房地產事業的崛起，土地變得越來越貴，導致高層建筑物迅速發展，因為高層建筑可以節約更多的土地，解決了我國地少人多的問題。高層建筑的工程建設在技術和應用上采用了各種各樣的形式與方法來解決高層建設的難題。高層建筑物因為高度過高往往會導致其結構和布置過于復雜，這些復雜的問題便是建筑設計師們需要面對的挑戰［1］。鋼筋混凝土高層建筑設計中存在著很多的細節和問題，亟需設計師們引起高度的重視。

1.鋼筋混凝土在高層建筑中設計框架分析

近年來我國經濟飛速發展，建筑行業迅速崛起，高層建筑已經成為了總體趨勢。但鋼筋混凝土高層建筑的設計仍然要有重點概念設計。從地理位置上來看，我國處于的地段是太平洋和亞歐板塊之間的邊緣處，因此我國也是一個地質災害頻繁的國家，這一點便是鋼筋混凝土高層建筑設計需要考慮的重點。地質災害隨時隨地隨機都會發生，建筑物的設計要保證在地質災害發生的時候能夠將傷害降到最低，因此鋼筋混凝土高層建筑師在設計的過程中就得分析建筑物的結構、建筑布局、承受災害的力度等等［2］。然而，高層建筑物與多層建筑物在其結構框架、使用的材料以及施工的工藝流程中都有許多的相似之處。但是，多層建筑物的高度遠遠不及高層建筑物，因此高層建筑物在其結構框架設計、材料利用和工藝流程上都會存在諸多的難點。以下就對其設計框架進行分析：

第一，結構框架

對于多層建筑和高度不是很高的建筑物都會采用框架結構體系來進行建筑，建筑物的梁和柱共同組成了建筑物的承重結構體系，建筑物在水平方向上的承重量也是由這一體系來控制的。因此，在分布框架結構的位置時，一定要保持其對稱且均勻?？蚣芙Y構中柱所承受的力主要是壓應力，是豎直方向上所承受重量的主要構件。

第二，剪力墻體系

剪力墻體系是平面剪力墻在形成受力中心時所產生的，剪力墻體系對高層建筑具有極大的作用，剪力墻體系的存在會大大增加建筑物的水平載重量和豎直載重量，使得建筑物的整體結構牢固穩定，但是剪力墻體系會因為其側面的剛度過大和位移容易彎曲的特點導致它不適合在居民樓和酒樓建筑物中存在。

2.鋼筋混凝土高層建筑設計的問題分析

2.1考慮水平載重量

低層建筑物考慮的重點不是水平載重，豎向載重才是其考慮的重點，高層建筑與低層建筑物不同，高層建筑物無論是從技術還是施工上來說其難點都會加大。高層建筑不僅需要考慮豎直載重量，其水平載重量也是重點考慮對象，豎向載重直接影響了鋼筋混凝土的結構框架和上層建筑物的高度。與之不同的是，高層建筑物的水平載重會直接決定此建筑物抵抗地質災害和抗風能力的強弱，因此水平載重的重要性應該占主導地位。

2.2重視軸向的變形力度

框架結構的使用和剪切力墻體系的應用會使得高層建筑物中的結構框架的軸向力遠遠大于柱邊緣的壓力，如此便會導致軸的變形程度也會增加，變形能力也會大于柱邊緣。建筑物的高度每增加一層，其軸向變形程度就會增加一成，變形程度每增加一成都會使得整個建筑的危險增加幾分，最后會導致梁與梁之間的負彎曲矩值逐漸減小使得建筑物危險指數升高［3］。

2.3控制地基基礎設計

建筑物的穩定性主要由地基的穩定性來決定，因此在高層建筑物的設計過程中要著重考慮地基基礎設計。眾所周知，在建筑工程中地基基礎設計是一項極為重要的工程，一方面地基基礎設計的質量好壞會直接影響下一步工程的設計進程與質量，另一方面，工程造價也由地基基礎設計來控制，如果這一過程出現差錯，將會給整個工程帶來不可估量的損失。我國領土遼闊，各個地方的地質條件都有所不同，并非任何一個地方的建筑都能按照國家標準來進行，所以，必須建立一個能適合當地地質條件的地方地基基礎設計規范。這樣適合當地地質條件的地基基礎設計規范能夠收納不同地形的地基基礎設計方案和處理事件的方法，可以為地基基礎設計者提供一些良好的借鑒。

3.鋼筋混凝土高層建筑設計中問題的解決方案

3.1設計者需要重視設計的規范性

建筑行業高速發展，新的建筑方案也層出不窮，建筑設計師們需要不斷的更新自己所學的知識，將新知識與以往的經驗進行相比較相結合，使得自己的設計更加規范，避免細小誤差，以減少安全事故的發生。即使現在有各種計算機作圖軟件，但是如果設計者自己不主動研習不僅不會使自己的設計水平升高，還會為整個設計方案帶來不可估量的損失。

3.2控制框架的柱與軸壓比

軸壓比會影響到高層建筑物在面對地震沖擊的時候其抵抗的沖擊強度，簡單來說就是建筑物對地震的最大承受等級。在地震襲擊的時候，建筑物的柱、梁、地基都會在不同程度上受到損害，它們會因為在各自方向上所承受的力度不同而出現損害程度不同的情況［4］。其中柱梁的邊角會因為彎曲較大而承受的沖擊力更大，最容易受到損壞，因此在設計的時候控制好柱與軸壓比是非常重要的，只有控制好軸壓比，才能使得混凝土高層建筑在受到沖擊的時候，各個部分都會其承受力度的范圍之內而不會受到損壞。

結束語：

在我國經濟飛速發展的帶動下，高層建筑的發展也逐漸步入了正軌，同時又因為土地越來越貴使得建筑物的高度也在逐漸上升，高度增加的同時也帶來了技術的難題，除此之外，人民生活水平的提高，對安全意識的認識也逐漸提高，增加了鋼筋混凝土高層建筑的設計挑戰力度。但面對設計中存在的問題，希望設計時采用合適方法解決，以提高建筑的質量。

［1］鐘聰明，李婉瑩，武濤，豈凡，楊名流，劉允博，劉浩.Jonathan Kerry，北京CBD核心區Z6地塊項目主塔樓結構設計和研究［J］.建筑結構.2015（24）

［2］張建軍，劉瓊祥，劉臣，郭滿良，彭省華，楊德喜，王啟文.深圳大運中心體育場鋼屋蓋結構設計若干關鍵技術研究［J］.建筑結構學報.2011（05）

［3］趙西安，郝銳坤，劉金礪，方鄂華，李國勝.《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規程》JGJ3-91.1997年局部修訂條文［J］.工程建設標準化.1997（04）

［4］張大鵬.高層建筑鋼筋混凝土結構設計問題探討［J］.科技與企業，2014，05：194.