对钢筋混凝土高层建筑结构设计问题的分析与探讨

　　【摘要】本文首先简单介绍了钢筋混凝土高层建筑结构优化设计；其次，分析探讨了钢筋混凝土高层建筑结构设计问题；最后，对全文进行了总结。
　　【关键词】钢筋混凝土高层建筑结构优化设计；问题；总结
　　
　　随着我国高层建筑不断地迅速发展，建筑高度日益增加、建筑功能和类型日益复杂，且其结构体系也日益多样化，为了减少甚至避免钢筋混凝土高层建筑结构设计问题的出现，笔者结合实际工作实践，分析探讨了钢筋混凝土高层建筑结构设计问题。
　　1.钢筋混凝土高层建筑结构优化设计
　　（1）钢筋混凝土高层建筑结构设计不仅要满足相关要求规定与现行规范,还要遵循结构优化设计的原则。首先，要保证结构的正常使用与安全性；其次，应该有效的核减可以减小的结构构件；最后，要求结构具有合适的刚度,在特殊部位应该局部加强。
　　（2）要进行钢筋混凝土高层建筑框架结构的优化设计，要分析完结构整体内力后,按照梁柱各构件的控制内力，对截面进行优化设计,对满足荷载效应水平要求的各结构构件的几何特征的配筋量的进行优化，并确定优化结果,这些会造成原结构的荷载特征与几何特征变化,在现荷载作用下，优化结构内力分布特征有了改变,各个控制截面的控制内力随之有了相应改变,按照这些进行下一步的优化设计。所以结构优化是一个渐进的过程，是一个不断迭代的寻优过程。
　　（3）应该进行框架——剪力墙结构的优化设计，结构延性与结构刚度的最佳组合就是剪力墙结构的设计，保持承载力能力的前提下的变形能力是结构延性对结构的主要影响,结构的侧向位移与自振周期是结构刚度对结构的影响,所以能够利用结构整体的侧向位移量进行结构延性与结构刚度的协调,根据规范要求，按照层间位移量与顶点位移总侧移的限值，进行结构的延性与刚度设计。结构优化的原则就是框架结构优化设计的原则,根据一次性完成的结构构件,对各个构件进行逐步优化，能够保证结构受力合理,同时也节约投资。
　　2.钢筋混凝土高层建筑结构设计问题
　　（1）第一就是结构选型问题。首先是结构的规则性问题，在新的规范要求中，结构选型增加了许多限制条件，嵌固端上下层刚度比信息与平面规则性信息等就是这些限制条件，所以结构工程师必须注意这些限制条件；其次是结构的超高问题，在抗震规范要求中，严格的限制结构总高度，特别是新规范要求就以前的超高问题，把原来的限制高度设置为A级高度的建筑的同时，还进行了B级高度的建筑的增加，所以应该严格注意结构的这项控制因素，如果结构是B级高度建筑或者超过B级高度时，它的处理措施与设计方法会有比较大的变化；最后是短肢剪力墙的设置问题，新规范要求把墙肢截面高厚比是5—8的墙定义成为短肢剪力墙，同时按照实际经验与实验数据，就短肢剪力墙在高层建筑中的应用进行了许多限制条件的增加，所以在高层建筑结构设计中，结构工程师应该尽量少采用短肢剪力墙，避免为后期设计工作带来麻烦。
　　（2）第二就是地基和基础设计中的问题。首先在柱下独立基础带梁板式的地下室底板设计中，往往忽视建筑物沉降带来的附加应力的影响，在实际中，柱下独立基础和整个地下室底板通过上部荷载作用，会一起产生沉降变形以及共同受力，如果没有考虑其产生的附加应力，使底板偏于不安全，可能会由于不足的地下室底板承载能力而导致其开裂，在采用天然地基状况下，会带来更为显著的影响。在总沉降量比较小的工程中，综合考虑另外的因素，在地下室底板和持力层之间,可以采用褥垫处理手段措施。同时在地下水位季节性变化比较大的地区内，还要就高低两种水位为地下室底板带来的不同影响进行考虑，据此求出包络图并做出配筋设计。
　　其次，在有地下室的高层建筑设计中，在地下水位比较高的情况下，应该使室外地坪下面的结构部分外轮廓形状简洁，有助于建筑防水的施工。特别在柱下承台的形式中，因为柱下承台的影响，有着很复杂的基槽地模形状，产生许多的放坡与阴阳角，使防水施工的难度增大，使施工时间增长，这些不利于质量保证，还使工程造价增加，在此情况下，笔者建议大家考虑并采用反承台法，此方法就是保持地下室底板及承台的下皮标高统一相同，承台需要加厚部分向上作，随后地下室内部作覆土与滤水层的地面。该做法使基槽地模形状十分简单，能够保证施工质量，内部的覆土重量抵消了作用于底板上面的部分水浮力，使配筋减小，该种自相平衡的思路最科学合理，也使高层建筑物的抗倾覆能力提高。
　　最后，在进行地下室底板以及外墙配筋计算时，实际情况和假设条件往往不相符合，在进行地下室外墙配筋计算中，一些工程外墙配筋计算时，对于带扶壁柱的外墙，不进行扶壁柱尺寸大小的区分，完全按照双向板进行配筋的计算，然而扶壁柱按照地下室结构整体对结果配筋进行分析计算，没有按照外墙双向板传递荷载进行扶壁柱配筋的验算。根据外墙和扶壁柱变形协调的原理进行分析，它的外墙竖向受力筋没有足够的配筋，扶壁柱配筋不多，同时外墙的水平分布筋有富余量。笔者建议，垂直于外墙方向有钢筋砼内隔墙相连的外墙板块按双向板进行配筋的计算，外墙扶壁柱截面尺寸较大之间外墙板块也按双向板进行配筋的计算，比如：高层建筑外框架柱之间的外墙板块可以按双向板计算配筋。另外的外墙应该按竖向单向板进行配筋的计算。同时，对于柱下独立基础之间的拉梁，其又是首层维护墙的承重梁的情况下，不能单纯地按拉梁进行设计，当考虑荷载时，还要对梁上皮之上土扩散角之内的土重进行考虑。
　　（3）第三就是结构分析计算的问题。在结构分析计算过程中,对工程进行准确高效的内力分析，同时根据规范要求进行处理与设计,对工程设计质量好坏有着关键影响。
　　第一，在进行结构整体计算的软件选择时，因为各个软件所采用的计算模型有着一定程度的差异,所以造成了各个软件的计算结果有不同程度的差异。应该根据结构类型以及计算软件模型的特点进行计算软件的合理选择，以保证钢筋混凝土高层建筑整体结构分析计算的合理性，同时及时判断计算结果的可靠性与合理性是相当重要的。
　　第二，在钢筋混凝土高层建筑结构设计中,由于功能要求或者建筑美观并且不是主体承重骨架体系以内的一些非结构构件常常出现，特别是对高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时,因为高层建筑的风荷载与地震作用都比较大,所以务必严格按照规范要求中的非结构构件的计算处理措施进行非结构构件的设计。
　　第三，竖向承重构件——柱与剪力墙等的合理布置是高层建筑结构设计的难点,能够通过以下几个参数来控制布置的是否合理：控制结构竖向规则性,减少甚至避免产生刚度突变的刚度比；控制结构扭转效应的周期比；控制结构平面规则性,避免扭转长生的位移比，位移比是刚心和质心的偏离程度的反映，平面布置应该对称、规则,保证刚心与质心重合。
　　3.总结
　　为了减少甚至避免钢筋混凝土高层建筑结构设计问题的出现，应该对钢筋混凝土高层建筑结构设计中的问题进行积极的分析和探讨。
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