高層建筑鋼筋混凝土結構分析與設計要點

宋孝國

廣州新現代建筑設計顧問有限公司

高層建筑鋼筋混凝土結構分析與設計要點

宋孝國

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本文從建筑結構設計的基本特征出發，對高層建筑鋼筋混凝土結構進行了簡單分析，重點探討了高層建筑中鋼筋混凝土的結構設計要點，以供參考。

高層建筑；鋼筋混凝結構；設計要點

前言

隨著我國人口的不斷增長，高層建筑數量也在不斷增加，這使人們對居住的環境要求提高，不但要求居住環境舒適，還要求居住環境具有較強的抗震性能、較長的使用壽命和較強的穩定等，使高層建筑鋼筋混凝土結構設計要求越來越高。

1 建筑結構設計的基本特征

結構設計要結合整體建筑形式來考慮，并不是單一的工作任務，建筑結構投入到使用中會受到風力的影響，結構越高影響作用也越明顯，設計時要準確的計算出結構抗風能力，分析水平與豎直方向的受力情況。如果是高層建筑工程，設計時還要考慮施工材料問題，盡量減小對基層的壓力，將結構自重控制在安全范圍內。結構還要有一個良好的廷性。相對一些較低的樓房來說，高層建筑的結構會更加柔和一點，在實際地震作用下其變形就會更大一點。其實影響建筑結構的耐震性的主要因素是結構的變形能力和承載力，所以為了讓結構進入塑性的變形階段之后還能有著較強的實際變形能力，預防高層建筑在一些大地震中倒塌，必須注意結構的變形能力和承載力。

2 高層建筑鋼筋混凝土結構分析

2.1 結構高度的控制分析

高層建筑中常出現超高的鋼筋混凝土結構，在一定程度上降低了高層建筑的抗震性能，并且不同的高層建筑且相應的鋼筋混凝土結構設計措施也不一樣，所以要對鋼筋混凝土結構的高度進行控，如果在建造過程中的高層建筑出現在鋼筋混凝土結構超高現象，則需要重新選用鋼筋混凝土結構體系。

2.2 結構體系的選擇分析

現代高層建筑與傳統建筑相比，其外形建設要求沒有傳統建筑嚴格，但對于鋼筋混凝土的內外部結構要求則比傳統建筑要求高，以保證高層建筑的強度及穩定性，而鋼筋混凝土結構體系的優質性決定高層建筑強度和穩定性。所以必須對鋼筋混凝土內外部結構進行優化，以保證高層建筑項目工程的施工質量。

3 高層建筑中鋼筋混凝土的結構設計要點

3.1 抗震功能的加強設計

高層建筑在居住使用過程中，其抗震功能非常重要，可以對于諸如地震類的自然災害有一定的抵抗能力，而高層建筑的抗震功能主要是依靠鋼筋混凝土結構來實現的，因此在進行高層建筑鋼筋混凝土結構設計時要將抗震性能設計作為其主要的影響因素和關健環節。而高層建筑在建設過程中若是其層數和結構剛度的突變系數較大，則應該多取其振型數，比如高層建筑房屋結構中所包含的多塔結構，頂部小塔樓以及轉換層等，在取其振型數時應選大于12 的數，但是其大小仍然不能超過房屋總層數的三倍，而且對于具有彈性的樓板建筑在分析剛性要求時，其振型數的選取還要更大些。

3.2 耐久性設計

高層建筑鋼筋混凝土結構在設計時還要加強其耐久性，通常在高層建筑鋼筋混凝土結構的設計方案中，由于沒有考慮到建筑周圍的環境影響因素，影響到了建筑本身鋼筋混凝土結構性能的可靠性，因此在進行高層建筑鋼筋混凝土結構的設計時，要在鋼筋混凝土材料的造價與材料性能上進行集中控制，只有這些條件符合標準要求，才能保證設計出來的鋼筋混凝土結構其耐久性達到規定要求。再加上現在人們的生活水平逐漸提高，對高層建筑的居住要求也提高了起來，因此鋼筋混凝土結構的耐久性設計極其重要，這直接關系到居住人們的使用條件。

3.3 加強新概念設計

高層建筑鋼筋混凝土的結構設計還要加強新概念設計，也就是說要設計一些樣式新穎的建筑出來，同時還要保持其抗震性能和抗風性能等基礎抵抗性能，而且加強高層建筑的新概念設計，可以在滿足高層建筑鋼筋混凝土的彈性要求上盡量設計出其延展性，這不僅能保證高層建筑更符合居住人們的實際需求，同時也是未來高層建筑鋼筋混凝土結構設計的發展趨勢。

3.4 地下結構設計

高層建筑除了地上部分之外，地下部分的鋼筋混凝土結構設計也非常重要，而在進行地下結構設計時同樣需要注意其抗震性能，其對于高層建筑的穩定性非常重要，因此在進行地下結構抗震設計時，要根據地下結構的實際情況進行具體的抗震性能分析，再根據分析結果設計出符合高層建筑地下部分抗震性能要求的地下鋼筋混凝土結構，同時還要注意的是嵌固端位置不同所造成的影響。對于高層建筑的地下部分，其埋置深度都有一個標準要求，在具體的設計圖紙上，高層建筑從地上部分到地下部分之間是用變形縫進行分開，這就使得高層建筑的地下部分埋深出現問題，或者其地下部分直接沒有進行埋深，在這種情況下一旦發生地震等自然災害時，建筑物本身就會發生滑移，傾斜等現象。另外對于高寬較大的高層建筑，其地下部分要盡可能進行深埋，通常情況下都是采用鋼筋混凝土樁體作為其地下部分的結構支撐，其錨固長度也要盡量往大且長的方向進行設計，這樣不僅有利于增加樁體的抗拔性能，還可以有效防止高層建筑發生傾覆事故。

3.5 剪力墻設計

剪力墻的設計也是高層建筑鋼筋混凝土結構設計中的重要一環，首先在剪力墻的端部位置應設置相應的邊緣構件，比如端柱等，其主要起到約束柱的作用，當高層建筑的層間位移和頂點位移較大時，可加大柱體的截面積，這時約束柱就可發揮其真正的作用，而當剪力墻的截面和樓層的面積比值較大，但房屋高度較小的情況下，這時約束柱所起到的作用就幾乎可以忽略不計。

另外對于剪力墻的抗變形性能的設計，可通過在剪力墻的截面設置連梁，但是針對多肢墻必單肢墻時，其連梁的設置不能太強，否則在地震作用下墻肢會出現拉伸，容易出現安全事故，而連梁一旦設置太弱，則墻肢就會變成單肢墻，其巖性相對就會減弱，其抗震防線就會相應地減少，房屋的可靠性就會降低，因此在具體進行其抗變形性能設計時，其連染的剛度應進行一定程度的折減，避免其超過截面的允許值。

4 結束語

總之，鋼筋混凝土結構與高層建筑是部分與整體的關系，兩者在實現過程中是相互影響和相符關聯的關系。所以要通過合理設計鋼筋混凝土結構來實現高層建筑抗震性能、穩定性及可靠性的提高。

[1]錢祝.鋼筋混凝土高層建筑結構設計中的要點探析[J].中華民居(下旬刊) ，2014(05)：96－97.

[2]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.