高层建筑钢筋混凝土结构设计

本文先简要介绍了高层建筑中的钢筋混凝土结构设计内涵，探讨了高层建筑钢筋混凝土结构选型的问题，并提出了设计规范及相应的措施。

改革开放以来，我国国民经济迅速发展，国内各行业都取得了巨大的发展，整体的行业水平稳步提高，其中建筑行业的提升水平是较快的，这不仅与国家在基础建设方面投入的大量资金有关，而且与人民群众的客观需求有关。在实际的工作中建筑混凝土结构设计，一定要将理论与实践相结合，多注意结构设计中的重点与细节。同时，还应该总结在实践中积累的经验，严格按照国家规范规定要求进行设计，不断地改进理论知识，只有这样做才可以更好地完善建筑混凝土结构设计。

1高层建筑中的钢筋混凝土结构设计内涵

随着钢筋混凝土结构越来越广泛地应用于高层建筑，要想保证高层建筑混凝土结构设计达到规范规定的标准，就必须遵循一定的原则，加强高层的建筑结构的使用维护、施工及设计。其原则需求主要表现在：第一，安全性。在设计的合理的使用年限以内的高层建筑的结构时应该可以承担各种可能发生的突发情况。而且在发生了偶然事件以后，建筑物的结构必须要保持一定的稳定特性。第二，耐久性。在设计的可以使用的年限以内，高层建筑的结构应该具有一定的耐久性。第三，适用性。在它能够合理使用的年限以内，高层建筑结构的设计应该可以满足使用的要求，具有较好的抗振、抗裂缝或者抗变形的性能。

2关于高层建筑钢筋混凝土的结构选型问题

（1）设置短肢剪力墙

短肢剪力墙的使用虽然具有一定的作用，但是在使用数量上一定要严格参照规范，不可设置过多。而且，在抗震达到要求的情况下，建筑设计师可以尽量少采用这种结构，尽量减少后面处理的麻烦。

（2）如何选择结构体系

结构体系的选择是高层建筑钢筋混凝土设计的重点之一，在一些地基基础比较稳固的地方，在上部结构能够满足变形限值的前提下，考虑到建筑的外观问题，可以尽量减小刚度。规范中确定转换层上下刚度比的公式宜改为控制上下层转角的比值在1左右较为合理。规范中顶点位移和层间位移限值不尽合理，可以通过采取措施来突破这些限值。水平加强层在增加侧向刚度的同时，会使外柱的剪力有较大增加，应慎重设计。

（3）结构的超高问题

高层建筑钢筋混凝土结构设计对于结构超高具有一定的规定，尤其是在抗震规范中，建筑物的高度控制是非常严格的，而在新规范中对这一点重新进行了界定，除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑。因此，所以在进行设计的时候一定不可以超越其应属范围，B级建筑物就应该控制在B级规定范围之内，一旦超过了，那么无论是设计还是施工都要全部进行重新设定。在现实情况中这类问题曾经出现过，结果导致审查时难以通过。

3高层建筑钢筋混凝土结构的设计规范

（1）高层建筑钢筋混凝土结构抗震功能的设计

高层建筑钢筋混凝土的抗震设计是建筑设计中的关键因素之一，在进行工程图纸设计时，房屋的结构按照其抗震的设防进行分类，其中房屋抗震的等级可以依据房屋结构类型、烈度和高度来按照国家抗震规范来确定。高层房屋结构的层数多或者房屋结构的刚度突变系数较大的话，其振型数则应该多取，例如房屋结构中含有多塔结构、顶部有小塔楼、转换层等，其振型数应尽量取≥12的数，但是它的大小依然不可以大于房屋总共层数的3倍，除了含有弹性的楼板，而且在进行总刚性的分析时，它的振型数才可以取得更大些。

（2）加强对高强砼和高强钢筋的合理设计

为了可以有效地降低基本设施实施的难度与工程造价，在高层建筑混凝土结构设计中，要合理地使用高强混凝土和高强度钢筋。高层建筑的总造价一般包含框架结构的基础物料、施工及材料费用等，其中影响房屋造价比较大的是构筑件截面积和用钢量，所以，为了有效地降低建筑的用钢量，可以在建筑设计的时候合理地使用高强度钢筋和高强混凝土，这样可以大幅度地节约建筑的成本。若高层的建筑设计是在厚软的地基上面的话，由于矗立在地基上面的荷载比较大，所以应该高效合理地使用高强混凝土及高强钢筋来优化构件的截面积，用来减少结构的重量，这样可以明显地降低基本设施的实施难度和工程的造价，用来取得较好的经济效果。

（3）加强对高层建筑构造周期性折减系数设计

在框架结构中，当采用砌体来填充墙体时，折减系数在计算周期时取0.6~0.7；当采用轻质的砌块或者墙体少时，折减系数在计算周期时取0.7~0.8；当采用轻质的墙板时，折减系数在计算周期时取0.9。除了没有墙的框架结构，其余都要进行适量的折减。在框架结构与顶盖结构设计中，填充墙会直接使结构的实际刚度大于设计时的刚度，所以这就会导致计算周期远远大于结构的实际周期。因此，计算出的结构剪力比较小时，这就会使房屋建筑的结构不安全，所以要把建筑物的结构计算周期进行适当的折减，只有这样建筑的效果才能有所改善。

（4）提高高层建筑耐久功能

在高层建筑钢筋混凝土的结构设计中若以优化结构设计为主要目的，则要根据设计规范来处理主要问题，认清主次，通过多种目标与单一目标的优化使设计的效果令人满意。因此，必须加强房屋耐久性设计，在原来的混凝土结构设计方案中，混凝土结构设计的耐久性往往没有得到设计人员充分的考虑，其实就是在规定的使用年限内对于用户的各种正常使用要求均能够满足。在实际情况中，许多方案设计都没有达到这些要求。出现这种情况的主要原因是设计时没有完全考虑建筑物在实际运作中由于环境、条件的影响，从而导致建筑的可靠指数明显降低。因此在对一般的高层建筑混凝土进行设计时，主要都集中在造价、材料上，所以只有造价小、材料少的结构设计才是满意的设计。如今人们的生活水平不断地提高，对工程的质量要求也相应地得到提高，所以当建筑物的特殊使用要求或者技术要求与经济成为主要矛盾时，就要果断地放弃经济这个指标。

（5）加强概念设计

概念设计广泛说来包括了建筑结构受力与变形特性的整体概念，同时还包括建筑物的外观设计。由于建筑不同于普通商品，尤其是高层建筑，很多因为是地理标志性建筑，所以往往都是有一定个性的，千篇一律的建筑会给人带来枯燥的审美观。在概念设计上，我们应该多选择一些新颖的建筑样式，同时又要注意其抗震设计、抗风设计等基础要素。但是建筑也不能盲目的标新立异，结构上应该选择规则性强一些的，不论是平面或者立体都应该尽量遵循这个原则。而且建筑在弹性设计上，尽量要满足延展性的需求。这种概念设计的强调是对建筑师的必须要求，建筑设计师一定要重视各种规范规定，千万不要陷入只管设计不管计算的误区。

综上所述，在城市中各种各样的高楼大厦不断涌现，钢筋混凝土高层建筑随处可见。钢筋混凝土具有整体性好、刚度大、位移小等优点，高层建筑的钢筋混凝土结构设计，可以说是现代建筑设计的重点和难点。因此，在对钢筋混凝土高层建筑进行结构设计时，其中有许多的重点和细节需要加以注意，就必须在设计中充分发挥建筑力学材料的特性，加强设计过程的优化，根据实践经验设计出结构稳定的建筑作品，减少今后给人们日常生活带来的影响，从而在保证人们对建筑结构稳定性的信任度的同时，满足建筑的舒适度。

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