钢筋混凝土高层结构设计的常见问题及对策

　　摘要：本文对高层建筑钢筋混凝土结构设计中常见的问题及对策进行了分析，供大家参考。

　　关键词：钢筋混凝土;高层;结构设计;常见问题;对策

　　高层建筑钢筋混凝土结构设计要从竖向和平面结构设计、柱和梁板的设计、抗震等级等多个角度进行，严格按照国家相关规定执行，确保高层建筑的质量和使用安全。经济的快速发展，使得高层建筑在中国兴起并发展的如火如荼，其建筑手段和设计也变得科技性更强。建筑工程的质量直接关系到人们的生命财产安全，因此，对于这项复杂而科技含量高的工作，如何通过合理的设计使得高层建筑达到高质量的同时也满足人们居住舒适性需求是每个建筑工作者必须考虑和解决的事情。

　　1独立基础设计荷载取值不当

　　钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础，当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时，不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房，可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。这就是说，在8度以内的地震区，大多数钢筋混凝土多层框架房屋可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。因此，在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中，必须输入风荷载，不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入。

　　2基础结构设计

　　为保证构件延性,按照《无粘结预应力砼结构技术规程》梁内配置适当普通钢筋。耐火极限为两小时,无粘结预应力筋的保护层厚度不小于40mm。目前的短肢剪力墙体系高层由于考虑埋置深度的要求,一般均设置地下室。基础则采用桩筏基础。如何对桩进行合理选型,将对整个地下室设计的经济性产生重要影响。例如某一工程,上部十八层带一地下室,根据勘察报告,采用Φ400预应力管桩,可选桩长有桩长25m,单桩承载力特征值Ra=900kN,桩长 34m,单桩承载力特征值Ra=1300kN。采用25m桩需要290根,采用34m桩需要200根。从桩本身比较两种方案,总的桩延米数量相当,但采用 25m桩为满樘布置,筏板厚需1200mm,而采用34m桩为墙下布置,筏板可减至900mm,经济性明显。因此,基础选型应作方案比较,才能选定经济合理的方案。而对于筏板厚度的取值,则应考虑桩冲切,角桩冲切,墙冲切及板配筋等多方面的因素。另外,筏板长度的设置也须我们研究探讨,由于考虑地下室的使用合理性,常规我们采用设置后浇带来解决底板超长引起的收缩及温度裂缝,后浇带的作用是明显的,但也给施工带来了不少麻烦,甚至由于处理不当而引起后浇带漏水及裂缝。

　　3结构平面设计

　　通常来讲，对于高层建筑，除了特殊的设计需求之外,高层建筑不宜采用特别不规则的平面布置，应该追求形状简单、规则，尽可能的使刚度和承载力分布均匀。对于抗震等级不同的建筑，其平面尺寸及突出部位尺寸的比值都有适宜的范围，同时不宜采用角部重叠的平面图形即细腰型平面。一般在设计时，应该注意:

　　3.1结构平面布置应减少扭转的影响，其中最重要的是在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移，应符合如下规定:A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍;B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。

　　3.2抗震设计时,高层建筑应尽量调整平面形状和结构的布置，避免设置防震缝。当无法避免而必须设置防震缝时，对于框架结构来说，高度不超过 15m时，缝宽不应小于100mm，当超过15m时，应根据不同的烈度每增加不同的高度，宜加宽20mm。在确定防震缝的宽度时，如果缝两侧的房屋高度不同，那么防震缝的宽度应该按照较低的房屋高度确定。

　　3.3在高规中，短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。根据实验数据以及经验数据，对短肢剪力墙在高层建筑中应用增加了相当多的限制。所以在高层建筑钢筋混凝土设计中，结构工程师需要尽可能少采用或者不采用短肢剪力墙。

　　4竖向结构设计

　　由于属于高层建筑，所以竖向结构对于高层建筑来说，显得尤为重要，他直接影响到整体建筑的质量。高层建筑的竖向应该尽可能的规则、均匀，避免有太大的外挑和内收。为了保持重心稳定，整个建筑体的竖向结构应该是下大上小的形状，同时变化也应该是逐渐的。假如竖向结构不是垂直的或者不是正常的下大上小型结构形状，这时需要外加单独的设计来满足建筑物的整体平衡，维持稳定。对于竖向内收型的建筑物，从抗震角度出发，楼层的

　　侧向刚度不宜小于相邻上一层的70%，也不宜小于其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%。A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80%，不应小于其相邻上一层受剪承载力的65%;B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的75%。楼层质量沿高度宜均匀分布，楼层质量不宜大于相邻下部楼层质量的1.5倍。

　　5柱、梁、板的设计

　　高层建筑，如果地上为圆柱时那么地下部分需要改为方柱，这样便于施工的进行。圆柱钢筋的根数最少为8根。纵筋宜采用大直径、大间距，但间距不宜超过200，柱断面不宜小于400×400，混凝土不宜小于C25。对于异型柱的结构，梁纵筋每排的数量不可以太多，柱端部纵筋不宜过于密集，否则会造成节点混凝土浇注困难。柱应该尽量避免使用短柱。除此之外，还要考虑竖向的地震作用，柱子的轴压比及配筋需要留有一定的余地。

　　对于梁的设计，一般梁上有次梁处应该设附加箍筋，附加箍筋一般都要有。当主次梁截面相差不大，次梁负载较大时，需根据计算确定增设附加箍筋和吊筋的数量。当主梁高度高，次梁截面小时，主梁可以不加附加箍筋，所以要根据具体的情况分析之后确定是否需要加附加箍筋。

　　板部分的设计，应该考虑板的钢筋间距。为便于施工钢筋宜采用大直径大间距，但小直径小间距对控制板的裂缝有利,所以应根据实际情况而定。一般受力筋间距取70mm至200mm。对于人防顶板上下钢筋间距宜相等，直径可以不同，这样方便设置拉筋。相连房间的同型号同间距板底钢筋可以相通。

　　6独立基础设计荷载取值不当

　　钢筋混凝土多层框架房屋多采用柱下独立基础，当地基主要受力层范围内不存在软弱粘性土层时，不超过8层且高度在25m以下的一般民用框架房屋或荷载相当的多层框架厂房，可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。这就是说，在8度以内的地震区，大多数钢筋混凝土多层框架房屋可不必进行地基和基础的抗震承载力验算。但这些房屋在基础设计时应考虑风荷载的影响。因此，在钢筋混凝土多层框架房屋的整体计算分析中，必须输入风荷载，不能因为在地震区高层建筑以外的一般建筑风荷载不起控制作用就不输入。

　　7配筋结构设计

　　剪力墙墙体配筋(以200厚墙体为例)一般要求水平钢筋放在外侧,竖向钢筋放在内侧。配筋满足计算及规范建议的最小配筋率即可。笔者建议加强区 Φ10@200,非加强区Φ8@200双层双向即可,双排钢筋之间采用Φ6@600x600拉筋。但地下部分墙体配筋则另当别论。因为地下部分墙体配筋大多由水压力,土压力产生的侧压力控制,而由于简化计算经常由竖向筋控制,此种情况下为增大计算墙体有效高度,可将地下部分墙体的水平筋放在内侧,竖向钢筋放在外侧。

　　8楼盖结构设计

　　高层建筑的楼盖结构，也影响着高层建筑的整体质量。很多公司基于成本控制的考虑，通常选择楼板预制件，这样会加大建筑物抗震风险。国家规定，高层建筑高度大于50m时，框架-剪力墙结构、筒体结构以及复杂高层建筑结构应该采用现浇楼盖结构，剪力墙结构和框架结构宜采用现浇楼盖结构。混凝土强度等级不可以低于C20，但是也不应该高于C40。

　　9抗震等级设计

　　高层建筑更应该重视抗震等级的合理设计，抗震设计时，高层建筑钢筋混凝土结构构件应根据抗震设防分类、烈度、结构类型和房屋高度采用不同的抗震等级,并应符合相应的计算和构造措施要求。

　　10结束语

　　近些年来，随着高层建筑建设的热潮，高层建筑越来越频繁的出现在人们的视野中，有关高层建筑的钢筋混凝土结构设计也成为了研究的热点。对高层建筑钢筋混凝土结构设计进行简要的探讨。

　　参考文献:

　　[1]陈志强.高层建筑结构设计中几个问题的探讨[J].山西建筑,2000,08.

　　[2]付平位.高层建筑钢筋混凝土的结构设计[J].科教纵横,2011,08.

《钢筋混凝土高层结构设计的常见问题及对策》

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