浅谈高层建筑中钢筋结构设计
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摘要：随着我国社会经济的发展，在我国的城市化建设进程中，大量的人口涌入城市，给城市造成了一定的空间压力。而为了缓解城市空间压力，城市的建筑逐渐向高层和超高层发展。而在当前这些高层建筑建设过程中，通常会应用到钢筋混凝结构。应用钢筋混凝土结构能够有效地提高建筑的质量和性能，从而使得现代建筑的水平向前迈出了一大步。然而就目前高层建筑中钢筋结构设计的实际情况而言，由于目前还没有形成一个统一全面的设计方法，因此在进行钢筋结构设计时，经常会出现配筋率过大以及钢筋锚固不够等问题。为了提高高层建筑的质量和性能，加大对高层建筑中钢筋结构设计的研究力度不仅意义重大，而且迫在眉睫。本文分析了高层建筑钢筋的结构设计，详细探讨了结构设计的要点，便于以后同类建筑的需要。
关键词:高层建筑；钢筋结构；设计；探讨
中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A 文章编号：
随着建筑行业的发展，在当前的城市中一栋栋高楼大厦拔地而起。在这些高层建筑的建设过程中，钢筋混凝土结构是这些高层建筑主要的结构形式。应用钢筋混凝土结构能够有效地提高建筑的质量和性能，从而使得现代建筑的水平向前迈出了一大步。在应用钢筋混凝土结构时，如果钢筋结构设计不合理，不仅会严重的影响建筑的质量和性能，甚至还会对人们的生命财产安全产生威胁。因此加大对高层建筑中钢筋结构设计的分析研究力度就显得尤为重要。然而就目前高层建筑中钢筋结构设计的实际情况而言，由于目前还没有形成一个统一全面的设计方法，因此在进行钢筋结构设计时，经常会出现配筋率过大和钢筋锚固不够等问题。本文从高层建筑钢筋混凝土框架结构的破坏形式出发，对高层建筑中钢筋结构设计进行探讨，希望能够起到抛砖引玉的效果，使同行相互探讨共同提高，进而为我国今后的高层建筑钢筋结构设计起到一定的参考作用。
1 高层建筑钢筋混凝土框架结构的破坏形式
当前随着科学技术的日新月异，建筑行业的发展速度也随之加快，在现代的高层建筑工程中已经广泛的应用到钢筋混凝土框架结构。然而高层建筑在一些外在因素的作用下，往往会产生如下一些形式的破坏，如剪切破坏和框架柱的压弯破坏以及弯曲裂缝等。在现代的建筑工冲，造成这些因素的主要原因就是建筑施工管理的不规范不合格。就目前建筑施工管理的实际情况而言，虽然施工单位对建筑的材料进行了严格控制，然而在实际的施工过程中，却没有对钢筋混凝结构精心设计，从而难以使钢筋混凝土结构满足建筑的要求，从而导致了一系列的破坏。而为了提高建筑的质量和性能，就必须要对其引起高度重视，并在工程建设过程中对其进行精心的设计，从而确保建筑的质量和性能。
2 梁柱受力主筋设计
当框架梁的截面宽度与框架柱的边长相等或者框架梁的一条边与框架柱相重合时，框架柱与框架梁的受力主筋的位置将会发生冲突。因此，在设计时必须进行仔细的考虑，采取科学合理的措施，予以处理。
我们在进行框架结构设计时应遵循“强剪弱弯、强柱弱梁”的设计原则。首先必须要保证框架柱的受力主筋位置，节点设计的原则：框架结构设计的原则是“强剪弱弯、强柱弱梁”,因此，首先必须要保证框架柱受力主筋的位置，而对框架梁的受力主筋位置进行适当调整。
通常，可以通过以下两种办法来解决这个问题：一是让框架梁的受力主筋从框架柱的内侧通过。二是可以在框架梁靠近框架柱位置的四角增设4 根钢筋，不但能解决问题还能保证框架梁的截面尺寸。这两种方法不但可以很好的解决框架梁受力主筋与框架柱受力主筋位置冲突的问题，又不影响结构受力，还方便施工。
3 墙梁节点钢筋设计
在框架－剪力墙结构中,框架梁或者次梁直接搁置在核心筒墙体暗梁或过梁上,当框架梁的截面尺寸与暗梁或者过梁的高度相同时，就会导致框架梁的主筋与核心筒或者暗梁的主筋位置产生冲突。
固定端框架梁支座处上部钢筋承受拉应力，下部钢筋承受压应力，墙体暗梁或者过梁则受扭。因此应该尽量保证暗梁或者框梁箍筋完整。主要的设计措施有：①过梁下部设置两排主筋，钢筋总根数不超过6 根，框架梁的下部钢筋设置于过梁下部两排钢筋之间，并且将框架梁的接头位置设置于靠近支座，框架梁下铁布置在过梁下铁第一排和第二排钢筋之间且框架梁钢筋的接头位置全部位于支座附近，钢筋接头错开50%。②将框架梁的上部钢筋直接放置于过梁的上部钢筋上，但是必须确保框架梁主筋的锚固长度。为了保证过梁及框架梁的保护层厚度，在加工箍筋时应该去负误差，框架梁的箍筋则取正误差。③将过梁或暗梁截面降低或减小5cm，框架梁上铁直接锚固在过梁上，保证框架梁及楼板钢筋的保护层的厚度。通过以上措施，不但保证了过梁箍筋的完整性，又可以避免两种主筋相互冲突。通过合理利用规范允许误差，避免了核心混凝土墙根部混凝土超高的问题，同时也为精装修创造了有利条件。
4 主梁和次梁节点
高层建筑框架剪力墙结构中，最为重要的节点之一便是主梁与次梁的节点，它是整个框架结构中最为关键的受力点，因此主梁与次梁的节点处钢筋结构设计就尤为关键。如果该节点的钢筋设计不合理，将会造成次梁的上部钢筋或者板筋的保护层厚度太小，从而严重影响到结构的抗震性。一般情况是将次梁的上部钢筋放置在主梁的钢筋上面，板筋位于次梁的主筋之上。
5 主梁延伸出的悬挑梁和次梁的关系
从上述内容我们很清楚的知道次梁的上层钢筋通常是设置于主梁的钢筋上面，而由主梁延伸出去的悬挑梁，其上层钢筋当然也就位于次梁钢筋的下面，这样一来就会导致悬挑梁的钢筋包会层厚度太大，悬挑梁结构表面容易出现裂缝，严重影响到悬挑梁的结构受力。若在施工过程中控制不严格、施工人员操作不规范，那么悬挑梁的上层钢筋保护层厚度将会严重超标，保护层厚度越大，悬挑梁结构的有效截面就越小，这对于悬挑梁的结构受力明显是不利的。因此，悬挑梁上部钢筋混凝屯保护层的控制尤为关键。
就现在的建筑施工水平及管理水平来讲，悬挑梁的上部钢筋的保护层厚度控制具有一定的难度，因此在结构设计时应该要考虑到悬挑梁上部钢筋保护层过大而对结构产生的负面影响。另外，在施工过程中也应该严加控制，尽量将保护层厚度控制在设计及规范要求范围以内。
6 结构计算与分析
高层建筑是一个复杂的空间结构。它不仅平面形状多变，立面体型也各种各样，而且结构形式和结构体系各不相同。高层建筑中有框架、剪力墙和筒体等竖向抗侧力结构，又有水平放置的楼板将它们连为整体。这样一种高次超静定、多种结构形式组合在一起的三维空间结构，要进行内力和位移计算，就必须进行计算模型的简化，引入不同程度的计算假定。
6.1计算模型的选取
对于常规结构，可采用楼板整体平面内无限刚假定模型；对于多塔或错层结构，可采用楼板分块平面内无限刚模型；对于楼板局部开大洞、塔与塔之间上部相连的多塔结构等可采用楼板分块平面内无限刚，并带弹性连接板带模型；而对于楼板开大洞有中庭等共享空间的特殊楼板结构或要求分析精度高的高层结构则可采用弹性楼板模型。
6.2抗震等级的确定
抗震等级是设计部门依据国家有关规定，按建筑物重要性分类与设防标准，根据烈度、结构类型和房屋高度等，而采用不同抗震等级进行的具体设计。对常规高层建筑，与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级；对于地下室部分，当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。
6.3振型数目是否足够
振型数的多少与结构的层数有关，对阵型的取值都有较为明确的规定。因此，在计算分析阶段根据规范要求对计算结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。
7 结束语
在当前这些高层建筑建设过程中，通常会应用到钢筋混凝结构。应用钢筋混凝土结构能够有效地提高建筑的质量和性能，从而使得现代建筑的水平向前迈出了一大步。然而就目前高层建筑中钢筋结构设计的实际情况而言，由于目前还没有形成一个统一全面的设计方法，因此在进行钢筋结构设计时，经常会出现配筋率过大和钢筋锚固不够等问题。通过本文对高层建筑中钢筋结构设计的探讨，相信读者对其也有了更深刻的认识，总而言之，在高层建筑钢筋结构的设计中，必须要结合建筑的实际情况，进行精心的设计，才能够确保建筑的质量和性能。