高層建筑鋼筋混凝土的結構設計分析

雷小艷

（湖南成益建設集團有限公司 湖南郴州市 423000）

引言

高層建筑建設使用的安全穩定性已經成為地區進行現代化經濟建設水平的重要體現。然而，受高層建筑建設環境復雜、工程量大且技術局限問題的影響，使得鋼筋混凝土結構設計效果未達到規范標準要求。為此，研究人員應從鋼筋混凝土結構設計現有問題出發，通過掌握問題控制的節點，從而提高結構設計的有效性。這是實現地區進行現代化經濟建設可持續目標的關鍵，研究人員應將其重視起來，從而作用于實際高層建筑的建設使用。

1 高層建筑鋼筋混凝土結構設計優化的重要性

目前，隨著我國市場經濟建設水平的不斷加快，高層建筑已經建筑行業高水平發展的重要體現。然而，建筑類型與作用功能的復雜性，據統計，高層建筑應用鋼筋混凝土結構設計已經成為提高建設使用安全穩定性的重要形式。然而，在進行實際結構設計過程中，存在一系列的問題影響，這就降低了其作用于高層建筑的結構效果。針對這一問題，研究人員應在明確其結構設計現狀的情況下，找出具有針對性的設計優化策略。

2 高層建筑鋼筋混凝土結構設計現狀

高層建筑鋼筋混凝土結構的設計問題主要體現在短肢剪力墻、結構體系建設以及結構超高，三個方面。在設置短肢剪力墻結構過程中，設計人員未按照規范要求進行數量控制。這種情況下，就會在一定程度上增加后期處理的難度。結構體系的設計選擇，是保證高層建筑鋼筋混凝土結構作用穩定性的重要組成部分。然而，對于地基基礎結構環境較為穩定的情況，當建筑上部結構能夠保證變形限制后，設計人員應通過減小剛度的設置，來提高建筑物的外觀設計效果。而規范要求中，對層間位移與頂點位移的限值設置存在一定局限，這就要求結構設計人員須充分結合高層建筑工程的實際情況，來提高結構設計的科學合理性。例如，在增加結構水平加強層的側向剛度時，外柱剪力會有所增加，而規范設計中并未涉及到這一問題影響。對于結構超高問題，設計人員在進行抗震規范設計應用過程中，存在不同等級的高度要求。而實際設計過程，部分結構設計人員并未將其重視起來，這就導致超高問題難以通過竣工審查。工程項目建設只能通過二次施工設計，才能保證結構作用的問題性。為此，控制上述幾方面結構設計應用問題，研究人員應從規范控制節點出發，從而提高高層建筑鋼筋混凝土結構設計的科學有效性[1]。

3 優化高層建筑鋼筋混凝土結構設計策略

3.1 抗震結構功能設計

在進行工程圖紙設計過程中，抗震結構的功能性目標，應按照規范要求進行區別設計。即根據建筑物結構類型、高度以及烈度要求，來確定高層建筑的抗震等級。例如，當高層建筑結構處在層數較多或是結構剛度突變系數較大的情況，設計人員應多取振型數，否則就會影響高層建筑結構的抗震效果[2]。如表1所示，高層建筑鋼筋混凝土結構抗震等級。

3.2 強化高強夯與高強鋼筋的結構設計

為達到控制基礎設施建設難度與造價成本目標，結構設計人員應強化高強度混凝土以及高強度鋼筋的作用效果。具體來說，高層建筑造價控制的主要對象包括：框架結構基礎物料、施工以及材料費用等，其中左右造價成本的構筑件為：用鋼量以及截面積大小。因此，結構設計人員因通過合理化高強度鋼筋與高強度混凝土使用。因此，結構設計人員應通過合理選擇高強度混凝土與高強度鋼筋，從而優化構件截面積，以減少地基所受的結構荷載。這是降低工程建設難度，從而實現高層建筑結構設計經濟效益目標的關鍵，設計人員應將其作用于實踐[3]。

表1 高層建筑鋼筋混凝土結構抗震等級

3.3 構造周期性折減系數設計

在對其框架結構加以設計的時候，可以選擇用砌體來填充墻體，那么周期性折減系數的計算應取0.6～0.7；對于輕質砌塊或是墻體較少結構的高層建筑設計，應將折減系數控制在0.7～0.8之間。在采用輕質墻板后，計算周期折減系數的取值應為0.9[4]。如表2所示，為不同構造進行周期性計算的折減系數取值。

表2 不同構造進行周期性計算的折減系數取值

值得注意的是，對于沒有墻體的高層建筑框架結構，設計人員無需對其進行折減系數控制。

4 高層建筑鋼筋混凝土結構設計應用實踐

本次研究選擇某商場辦公區域，其地上結構有三棟高層塔樓與一棟兩層商業裙樓組成。其中一塔樓與兩層裙樓以伸縮縫形式相連，而其他兩座塔樓的連接則以頂部三層樓板相連。該地區地震防裂度為Ⅵ度，剪力墻抗震等級為Ⅲ級、框支柱Ⅱ級、框架為Ⅲ級。為實現高層建筑鋼筋混凝土結構功能，設計人員應將現有的結構設計技術充分利用起來[5]。

由此上述內容可知，該工程項目具有復雜性結構特點，即轉化層為薄弱部位，相關建設人員采取的如下措施來提高轉換結構的抗震效果。具體來說，將框支梁、框支柱以及剪力墻底部加強部位的抗震等級設置為一級，并把薄弱層的地震剪力乘以增大系數1.15，從而調整框支柱的剪切應力作用。此外，由于框支梁所在樓層樓板的厚度屬于雙層雙向配筋構造，因此，設計人員應將樓板厚度增加至180。由于該高層建筑的兩座塔樓需在52m的高空進行連接，為保證連接體結構的安全性，在施工設計時，應在塔樓48m高處搭建一個鋼結構的臨時施工平臺。這樣一來，如果連接體的梁板自重過大，施工建設也不會出現鋼結構平臺造價成本過高或是施工作業較復雜問題。此過程，施工設計要求混凝土應采用分階段澆搗的施工方式，來保證結構強度的穩定性。即通過先澆梁再澆板的方式，使鋼平臺僅承受梁體的自重，而不會受到其他作用力的影響。

值得注意的是，為配合上述連接體結構施工方案的要求，相關人員還要對連接體的設計進行了調整。[6]。

對于連接體結構的抗震效果，因工程屬于Ⅰ類扭轉不規則狀態，這就意味著其受地震災害的影響主要集中在連接體本身結構的破壞，即踏落較多且使主體結構與連接體連接部分受到破壞。針對這一問題，設計人員應將連接體及連接體相鄰的結構構件的抗震等級提高一級，并通過加強連接部位周邊板材的配筋，從而實現水層雙向構造的貫通布置目標[7]。

5 結束語

總體而言，在結構設計中要結合工程建設使用的需求，來進行針對性設計。具體來說，就是在明確短肢剪力墻、結構體系建設以及結構超高問題影響的情況下，找出優化控制的方式方法，從而提高高層建筑建設使用的安全穩定性。事實證明，結構設計的科學合理性會直接影響高層建筑結構的作用穩定性，因此，設計人員應強化高強夯與高強鋼筋的結構設計、抗震結構功能設計以及構造周期性折減系數設計，滿足用戶對建筑工程的基本功能性需求。