鋼筋混凝土結構在高層建筑中的應用現狀

張帥

摘要：在我國的高層建筑中，鋼筋混凝土結構已經成為了最為常用的高層建筑結構，鋼筋混凝土具有整體性好、剛度大、位移小等優點，高層建筑的鋼筋混凝土結構設計，可以說是現代建筑設計的重點和難點。本文對高層建筑中的鋼筋混凝土結構進行了分析，并且提出了高層建筑鋼筋混凝土結構存在的問題及應用。

關鍵詞：鋼筋混凝土；高層建筑；結構；設計；應用

中圖分類號：TU973.12 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3024（2016）08-175-02

前言

我國國民經濟整體的迅速發展，國內各個行業都得到了巨大的發展，整體的行業水平穩步提高，其中，建筑行業的提升水平是比較快的，鋼筋混凝土結構是建筑中最常用的一種結構體系，與高層建筑相呼應的結構設計形式也變得多樣化。應總結在實踐中積累的經驗，嚴格按照國家規范規定要求進行設計，不斷地改進理論知識，更好的將建筑結構混凝土的設計技術更加完善。

1高層建筑中鋼筋混凝土結構的簡介

隨著鋼筋混凝土結構應用于高層建筑越來越廣泛，要想保證高層建筑混凝土結構設計達到規范規定的標準，就必須遵循一定的原則，加強高層的建筑結構的使用維護、施工及設計。國內常用的鋼筋混凝土高層建筑結構體系有框架結構、剪力墻結構、框架-剪力墻結構和簡體結構，在應用框架結構的基礎上。又發展了板柱-剪力墻結構和巨型結構兩種結構體系。復雜高層建筑結構體系是一些功能更廣泛，相應地結構更復雜的體系。實際工程中還有一些復雜結構，如錯層結構、大底盤多塔樓結構以及不同復雜結構的組合，它包含帶轉換層結構、連體結構、帶加強層結構、豎向收進和懸挑結構和平面不規則結構。鋼筋混凝土高層建筑結構設計不僅要滿足相關要求規定與現行規范，還要遵循結構優化設計的原則。在對鋼筋混凝土高層建筑進行結構設計時，其中有許多的重點和細節需要加以注意，減少針對給人們日常生活帶來的影響，從而保證人們對建筑結構穩定性的信任度的同時，滿足建筑舒適度。

2鋼筋混凝土結構在高層建筑中存在的問題

（1）在設計的合理的使用年限以內的高層建筑的結構時應該可以承擔各種可能發生的突發情況。而且在發生了偶然事件以后，建筑物的結構必須要保持一定的穩定特性。在框架結構與頂蓋結構設計中，填充墻會直接使結構的實際剛度大于設計時的剛度，所以這就會導致計算周期遠遠大于結構的實際周期，必須在設計中充分發揮建筑力學材料的特性，加強設計過程的優化，根據實踐經驗設計出結構穩定的建筑作品。因此，計算出的結構剪力比較小時，這就會使房屋建筑的結構不安全，在柱下獨立基礎帶梁板式的地下室底板設計中，往往忽視建筑物沉降帶來的附加應力的影響。

（2）在高層建筑鋼筋混凝土的結構設計中若以優化結構設計為主要目的，設計時沒有完全考慮建筑物在實際運作中由于環境、條件的影響，從而導致建筑的可靠指數明顯降低。概念設計的強調是對建筑師的必須要求，建筑設計師一定要重視各種規范規定，千萬不要陷入只管設計不管計算的誤區。結構的規則性問題，在新的規范要求中。結構選型增加了許多限制條件，嵌固端上下層剛度比信息與平面規則性信息等就是這些限制條件。在高層建筑中，最常用的結構就是鋼筋混凝土結構。特別是框架一剪力墻結構應用最廣泛，這是因為此結構體系不僅可以靈活布置功能空間，而且也有很大的側向剛度。在設計過程中若考慮不周、疏忽大意，則很容易出現各種問題，對建筑工程造成影響，甚至危及結構的安全性。

（3）高層建筑鋼筋混凝土結構設計對于結構超高具有一定的規定，尤其是在抗震規范中，建筑物的高度控制是非常嚴格的，而在新規范中這一點重新進行了界定，連體結構豎向剛度突變，結構扭轉效應較大，且豎向與水平地震組合作用對連接體及其附近主體結構有不利影響。對于柱下獨立基礎之間的拉梁，其又是首層維護墻的承重梁的情況下，不能單純地按拉梁進行設計，當考慮荷載時，還要對梁上皮之上土擴散角之內的土重進行考慮，帶加強層結構體系對抗風是十分有效的，但是在加強層及其附近樓層，結構的剛度和內力均發生突變，對抗震不利。在結構分析計算過程中，對工程進行準確高效的內力分析，同時根據規范要求進行處理與設計，對工程設計質量好壞有著關鍵影響。

3高層建筑中鋼筋混凝土結構的控制措施

（1）在實際的工作中設計建筑結構混凝土，一定要在設計建筑結構混凝土時將理論與實踐相互結合，多注意結構設計中的重點與細節進行把握，在設計的可以使用的年限以內，高層建筑的結構應該具有一定的耐久性，結構體系的選擇是高層建筑鋼筋混凝土設計的重點之一，為了可以有效的降低基本設施實施的難度與工程造價，在高層建筑混凝土結構設計中，要合理的使用高強混凝土和高強度鋼筋，設計人員在進行結構設計時。一定要充分重視以上提出的問題，并逐個解決落實，從而使結構設計質量得到有效保障。

（2）要進行鋼筋混凝土高層建筑框架結構的優化設計，要分析完結構整體內力后，按照梁柱各構件的控制內力，對截面進行優化設計對滿足荷載效應水平要求的各結構構件的幾何特征的配筋量的進行優化，并確定優化結果。在一些地基基礎比較穩固的地方，在上部結構能夠滿足變形限值的前提下，考慮到建筑的外觀問題，可以盡量減小剛度。加強結構剛度，提高整體抗裂能力。在強約束區提高配筋，減小鋼筋間距和鋼筋直徑，提高混凝土與鋼筋的協同作用，提高抗裂能力，為了減少甚至避免鋼筋混凝土高層建筑結構設計問題的出現，應該對鋼筋混凝土高層建筑結構設計中的問題進行積極的分析和探討。

（3）在確定加強層結構方案時，需重點研究加強層的數量、伸臂結構形式和剛度以及周邊帶狀桁架的設置等問題，高層建筑鋼筋混凝土的抗震設計是建筑設計中的關鍵因素之一。結構優化的原則就是框架結構優化設計的原則，根據一次性完成的結構構件，對各個構件進行逐步優化，能夠保證結構受力合理。同時也節約投資，在概念設計上，我們應該多選擇一些新穎的建筑樣式，同時又要注意其抗震設計、抗風設計等基礎要素，加強施工，做好混凝土的養護工作，盡可能提高混凝土的實際強度，而且建筑在彈性設計上，盡量要滿足延展性的需求。嚴格掌握后澆帶的封堵時間，使混凝土有充分應力的時間等。

4鋼筋混凝土結構在高層建筑中的應用

（1）我國的高層建筑也得到了迅速發展，導致人們生活水平得到了進一步提升。人們對于住宅建筑的要求也更加嚴格，其建筑住宅的設計思路也得到了不斷更新和變化。住宅建筑一般考慮采用剪力墻結構，因為住宅本身要求很多的分隔墻，特別是對高層建筑屋頂處的裝飾構件進行設計時。因為高層建筑的風荷載與地震作用都比較大，所以務必嚴格按照規范要求中的非結構構件的計算處理措施進行非結構構件的設計，采用剪力墻結構可以兼作非承重隔墻，用鋼量包比框剪結構少，而且室內無外露梁柱，用戶比較歡迎，某些情況下也可以用框架一剪力墻結構。在能夠合理使用的年限以內，高層建筑結構的設計應該可以滿足使用的要求，具有較好的抗振、抗裂縫或者抗變形的性能。

（2）目前，國內高層建筑大體上可分為住宅、旅館、公共性建筑和部分工業建筑，按不同用途選擇結構體系。高層建筑混合結構體系是指結構中除了采用鋼筋混凝土構件以外，還包括型鋼混凝土構件、鋼管混凝土構件和鋼結構構件的結構體系。框架結構布置靈活、使用方便，適應于非地震區的多層和層數不多的高層建筑。要把建筑物的結構計算周期進行適當的折減，只有這樣建筑的效果才能有所改善。在進行結構整體計算的軟件選擇時，應該根據結構類型以及計算軟件模型的特點進行計算軟件的合理選擇，以保證鋼筋混凝土高層建筑整體結構分析計算的合理性，同時及時判斷計算結果的可靠性與合理性是相當重要的。

（3）框架-剪力墻結構既具有框架結構在使用上的靈活性，又具有較強的抗震能力和較好剛度，因而在公共建筑和旅館建筑中得到了廣泛的應用。剪力墻結構剛度大。空間整體l生好，用鋼量較省，還可以避免在室內露出梁柱，便于房間使用。在進行工程圖紙設計時，房屋的結構按照其抗震的設防進行分類，其中房屋抗震的等級可以依據房屋結構類型、烈度和高度來按照國家抗震規范來確定。在鋼筋混凝土高層建筑結構設計中，由于功能要求或者建筑美觀并且不是主體承重骨架體系以內的一些非結構構件常常出現，應該高效合理的使用高強混凝土及高強鋼筋來優化構件的截面積，用來減少結構的重量，這樣可以明顯的降低基本設施的實施難度和工程的造價，用來取得較好的經濟效果。

5結束語

我國的高層建筑發展得十分迅速，高層建筑的設計思路不斷更新和變化。高層建筑的結構和體系正在向著多樣化好實用化來發展，選擇何種體系結構也是一個重要的環節，任何不成熟的選擇都會造成不安全的因素，甚至造成重大事故，所以高層鋼筋混凝土建筑結構體系的發展和選擇需要更多設計人去努力和完善。