芻議高層建筑鋼筋混凝土結構設計

馬榮華

（山西八建集團有限公司，山西 太原 030024）

0 引言

隨著社會的進步與科學技術的高速發展，我國的建筑施工水平也在不斷提高。但是由于現代建筑愈加智能化，高層建筑在施工過程中也對鋼筋混凝土結構提出更高要求，需要設計人員能夠不斷優化結構布局，進一步提高高層建筑的抗震性與安全性，不斷提高鋼筋混凝土結構設計水平。

1 高層建筑鋼筋混凝土結構的設計原則分析

1.1 安全性原則

鋼筋混凝土結構是高層建筑的重要組成部分，若想進一步提高高層建筑的施工質量，那么在設計鋼筋混凝土結構時，就一定要以保障建筑結構的安全性為第一原則，確保建筑規劃與施工方案科學合理。鋼筋混凝土結構的安全性主要表現為在使用期限內，可以妥善應對各種突發情況，能夠利用鋼筋混凝土的延展性和剛性特點，確保整個高層建筑結構穩定。

1.2 適用性原則

鋼筋混凝土結構質量在一定程度上直接決定高層建筑的施工質量，所以施工技術人員一定要保證鋼筋混凝土具有良好的適用性，能夠結合建筑的具體需求進行功能性設計，確保鋼筋混凝土結構符合建筑的施工要求。鋼筋混凝土的適用性，也可以為用戶帶來更好的居住與使用體驗，同時利用鋼筋混凝土結構的抗震、抗壓、抗變形特征，也能有效提高高層建筑的安全性與穩定性。

1.3 耐久性原則

高層建筑在施工過程中具有施工成本高、施工周期長的特點，鋼筋混凝土結構作為高層建筑的結構主體，其結構的耐久性直接影響高層建筑的使用壽命。所以技術人員在設計鋼筋混凝土結構時，一定要在遵守安全性和適用性原則的基礎上，進一步提高鋼筋混凝土結構的耐久性，并且能夠使資源得到最大限度利用，在合理控制施工成本的基礎上有效延長建筑工程的使用壽命。若想進一步提高鋼筋混凝土結構的耐久性，那么在高層建筑的設計初期就一定要保障建筑的穩定性以及功能的連續性，不斷提高高層建筑的施工質量。

2 高層建筑鋼筋混凝土結構設計的有關問題分析

鋼筋混凝土結構設計需要建立在對高層建筑施工圖紙全面分析的基礎上，但是現階段的高層建筑鋼筋混凝土結構設計往往存在一些問題急需解決：例如，在設計短肢剪力墻結構時，沒有嚴格按照行業規定控制剪力墻數量，因為剪力墻是高層建筑結構主體的主要承載部位，能夠有效保證建筑結構的穩定性和承載力，短肢剪力墻在鋼筋混凝土結構中有十分重要的作用，所以要求設計人員要嚴格進行剪力墻設計，通常情況來說在高層建筑中剪力墻的墻面厚度要不大于300mm，高度和厚度比在4～8之間，但是短肢剪力墻在后續處理過程中難度相對較大，因此在保證鋼筋混凝土結構穩定性的前提下要合理控制其數量，避免給后續施工帶來難度。

除此之外，在實際施工過程中，高層建筑的地基結構大多相對穩固，而為了保證鋼筋混凝土的上部結構滿足高層建筑的外觀需求，技術人員在保證結構形變在極限范圍之內，通常會選擇降低鋼筋混凝土的剛度，這會在一定程度上影響鋼筋混凝土結構的穩定性，進而對高層建筑結構主體產生一定影響。

3 高層建筑鋼筋混凝土結構設計的優化措施

3.1 提高結構的抗震性

如今隨著全球自然災害的不斷涌現，人們對高層建筑的抗震性也提出更高要求，要求高層建筑必須具備更高等級的抗震功能。評估建筑物的抗震等級主要是依據鋼筋混凝土結構類型與建筑物高度來進行具體劃分，如果鋼筋混凝土結構具有較大的剛度驟變系數或者是樓層相對較高，就需要多次取振型數。如果在高層建筑頂部存在塔樓結構與轉換層，那么要保證建筑的振型數大于12，并且振型總數一定要小于建筑總層數的三倍。

除此之外，在對鋼筋混凝土結構進行設計時，一定要增強評估結構的抗震性與安全性，特別是在高層建筑的重點區段，一定要做好科學的預處理。例如，在工程施工之前，設計人員一定要對樓層數目、鋼筋型號與混凝土標號、結構剛度等參數進行全面評估，確保各項數據全部符合施工的具體要求，同時加強對建設剛性與彈性樓板的整體分析，在做好充足評估的前提下，最大限度保證鋼筋混凝土結構的抗震性。

3.2 提高結構的耐久性

在對高層建筑進行設計規劃時，設計人員的工作重點大多放在優化建筑結構、優化施工設計上，經常會忽略對結構的耐久性設計，但是設計人員對高層建筑結構的規劃，最主要的目的就是希望鋼筋混凝土結構能夠在使用期限內滿足用戶的各種需求，為用戶帶來更安全、更可靠的居住體驗。這也就說明在高層建筑鋼筋混凝土結構在設計過程中，設計人員必須不斷考慮結構的耐久性問題，并且要貫穿整個設計階段。在具體設計鋼筋混凝土結構時，設計人員一定要抓住主要問題，能夠結合建筑工程的最終用途以及人們的具體需求來設計更加合理的結構方式。而且高層建筑在使用過程中，也會受到環境、溫度、施工技術等多種因素的制約，會使建筑工程的使用質量不斷下降，進而縮短建筑的使用周期，所以設計人員在設計鋼筋混凝土結構時，一定要對建筑工程進行全面分析，并在施工之初就制定相關的結構標準，加強對原材料質量的把控，在保證施工質量的前提下，加強對鋼筋混凝土結構的耐久性設計。

3.3 優化結構選型

高層建筑的鋼筋混凝土結構在設計過程中，設計人員要高度重視結構選型，確保結構體系的選擇能夠高度符合建筑工程的施工要求并且具有極高的可行性，如此可有效控制施工成本，避免因方案變更而導致的損失。設計人員在設計過程中一定要加強剪力墻設計，以新規范為基礎，結合施工現場的實際測量數據和過往的豐富經驗進行科學設計。

3.4 規范鋼筋與混凝土選擇

為了進一步提高高層建筑的抗震性與穩定性，并且在保證施工質量的前提下合理控制施工成本，那么就需要對施工所采用的鋼筋混凝土進行科學選擇，盡量選擇高強鋼筋與混凝土材料。一般情況來說，人工費、材料費、機械費是高層建筑的主要成本支出，筋混凝土作為高層建筑的主要施工材料，因此用鋼數量與質量對工程造價起到決定性影響。所以為了促使建筑企業獲得更大的經濟利益，在保證施工質量的前提下，一定要優化鋼筋混凝土設計，施工企業可以選擇高強度鋼筋與混凝土，用高質量的原材料來降低施工難度，進而控制施工成本。

3.5 優化框架梁的設計

為了促使鋼筋混凝土結構設計更加優化，那么設計人員就一定要優化框架梁設計，如果高層建筑存在過大的縱向形變量，那么就會使框架柱與剪力墻相連的框架梁存在超筋現象，這不利于框架梁截面的設計，所以設計人員在規劃設計鋼筋混凝土抗變形結構時，一定要準確獲取剪力墻橫截面的最大允許范圍，并適當降低連梁強度，確保框架梁設計更加優化。

4 鋼筋混凝土結構在高層建筑施工中的技術應用

4.1 施工前的技術應用

若想要鋼筋混凝土結構在高層建筑施工中發揮最大的應用效果，就一定要加強對混凝土結構施工之前的技術管控工作。首先，在施工之前相關工作人員要做到技術交底，明確鋼筋混凝土結構的標高參數及鋼筋配備情況，絕不遺漏每一個細節，對工程圖紙的變更要在結構圖上及時更新；其次，要根據工程質量要求，編制完善的施工方案，對于混凝土的運輸環節，要做好設計，對于特殊模板，要配有相應的澆筑技術方案。

4.2 施工過程中的技術應用

在鋼筋混凝土澆筑施工過程中，要對鋼筋混凝土施工技術應用進行嚴格管控。

首先、做好鋼筋安裝技術管控。在鋼筋安裝環節，一定要嚴格按照施工圖紙，做好縱向受力鋼筋信息的記錄，例如鋼筋型號、規格和數量等，確保所選鋼筋符合圖紙要求，做好鋼筋的連接方式及接頭位置的標注，同時也要做好箍筋的質量監控。如果所建筑的房屋工程明確規定了抗震性等級，那么鋼筋混凝土結構的箍筋彎鉤，要以135°的角度彎曲，且彎折后部分的長度要大于箍筋直徑的10 倍。所以，要對混凝土鋼筋安裝施工環節做到嚴格把關，從根本上確保房屋質量的安全性。

其次，做好鋼筋混凝土澆筑技術管控。要特別注意鋼筋混凝土澆筑技術的管控工作，在具體的施工作業中，必須要配有專業的技術人員對澆筑環節進行嚴格把關。首先，要對各原材料進行檢驗，確保它們符合標準的配合比，并嚴格按照鋼筋混凝土施工技術要求，從源頭上保證施工材料安全；其次，對攪拌時間以及加料順序進行管控，確保規范作業；再次，制作混凝土試驗塊交由技術監理人員，對其安全性能進行測試；最后，為了有效避免混凝土結構中出現裂縫與孔洞，就一定要對混凝土材料實現充分振搗，要保持與鋼筋模板之間存在一定距離，避免破壞其整體承載能力，對出現裂縫與下沉等現象，要及時采取有效措施，有效保證澆筑質量。

綜上所述，如今高層建筑施工結構已經變得愈加復雜，與之相對應的鋼筋混凝土結構施工技術也需要不斷改良與創新，以適應群眾對房屋建筑物的使用需求。鋼筋混凝土結構由于具有很強的穩定性以及抗壓性，可以有效保證房屋質量，所以在鋼筋混凝土施工作業過程中，一定要對鋼筋混凝土的施工技術做到嚴格把控，發揮鋼筋混凝土結構的最大應用價值，從而有效延長房屋建筑的使用壽命，提高高層建筑的整體性能。