论钢筋混凝土高层结构设计的常见问题
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摘要：随着城市化进程的加快，高层建筑已成为现代城市建设中的一种重要的建筑形式。高层建筑结构设计是高层建筑建造的基础，通过合理的设计，使得结构具有足够的承载力、刚度和抗震性能等是设计中的重点。本文就此阐述高层建筑结构设计中的若干问题。
中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：
1、高层建筑结构形式分类
1.1 框架结构体系
框架结构体系采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构，并同时承受水平荷载，适用于多层或高度不大的高层建筑。框架结构的布置要注意对称均匀和传力途径直接。传统的楼盖结构布置采用主次梁的作法为主，逐步向扁梁或无梁楼盖发展。框架柱是框架结构的主要竖向承重和抗侧力构件, 以受压应力为主。
1.2 剪力墙结构体系
剪力墙结构体系是利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构体系。剪力墙的间距受楼板构件跨度的限制，一般为3～8 米。因而剪力墙结构适用于要求小房间的住宅、旅馆等建筑。剪力墙一般采用钢筋混凝土材料，可分为全部为现浇的剪力墙,全部用预制墙板装配而成的剪力墙，内墙为现浇、外墙为预制墙板的剪力墙。
1.3 框架——剪力墙结构体系
框架——剪力墙结构是将框架和剪力墙结合在一起而形成的结构形式。它既有框架结构平面布局灵活、适用性强的优点，又有较好的承受水平荷载的能力, 是高层建筑中应用比较广泛的一种结构形式。
1.4 筒体结构
随着建筑物高度的增加，传统的框架结构体系、框架——剪力墙结构体系已不能很好地满足结构在水平荷载作用下强度和刚度的要求。筒体体系在抵抗水平作用方面具有良好的刚度，并能形成较大的使用空间，筒体是由框架和剪力墙结构发展而成。它是由若干片纵横交接的框架或剪刀墙所围成的筒状封闭骨架。
2、结构概念设计应注意的问题
2.1 在结构体系上，应重视结构的选型和平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。结构应具有明确的计算简图和合理的传递地震力途径，结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。
2.2 一般工程都仅进行小震下的弹性设计，通过概念设计和构造措施保证“中震可修，大震不倒”，但没有验算和证实。对抗震设防烈度较高地区的特别重要建筑和超限建筑，审查专家往往会提出更具体的性能化设计目标：（1）中震或大震不屈服设计；（2）中震或大震弹性设计；（3）要求设计单位确保实现“三水准”的设计目标。
2.3 建筑物是应当有个性的，不应当千面一物。基于性能的抗震设计理念的特点是，使抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡，允许按照业主的要求选择不同层次的抗震性能目标作为设计者的设计依据。
2.4 水平地震作用是双向的，结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用，应使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力；结构刚度选择时，虽可考虑场地特征选择结构刚度以减少地震作用效应，但是也要注意控制结构变形的增大，过大的变形将会因P-Δ效应过大而导致结构破坏；结构除需要满足水平方向刚度和抗震能力外，还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转震动的能力。
2.5 在一个独立的结构单元内，应避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位；避免在凹角和端部设置楼、电梯间；减少地震作用下的扭转效应。竖向体型尽量避免外挑，内收也不宜过多、过急，结构刚度、承载力沿房屋高度方向宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱的部位。应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载力。根据具体情况，结构单元之间应遵守牢固连接或有效分离的方法。3、结构选型中常见的问题
3.1 结构规则性的问题
在建筑结构设计中，对于结构规则性的要求现行规范增加了很多的新的规定。比如平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比较的信息以及竖向规则性信息等，并且在新的规范中，采用强制性的规定，所以在高层建筑物结构设计时，应该遵循设计的规范内容，从而可以有效避免施工中要求设计的改变。
3.2 嵌固端的设计问题
目前很多的高层建筑物都有两层或者两层以上的人防和地下室，所以嵌固端可能设置在人防的顶板位置处，也可能设置在地下室顶板的位置处。在设置嵌固端时，建筑师以及结构设计师很容易忽略嵌固端的设置带来的问题，如：嵌固端上下层的刚度、楼板的设计以及上下层抗震等级的统一性以及结构整体计算时嵌固端的位置等一系列的问题[3]，如果在设计中忽略任何一个问题都可能对高层建筑结构造成安全隐患，所以这就要求建筑师以及结构设计师在钢筋混凝土高层结构设计时，注意嵌固端设置的问题。
3.3 短肢剪力墙设计的问题
在钢筋混凝土高层结构设计的规范中，对短肢剪力墙在高层建筑中应用有很多的限制，所以在高层建筑设计中，建筑师以及结构设计师应该尽量少设置或者不设置短肢剪力墙，从而可以有效避免由于设置短肢剪力墙带来的问题。
3.4 结构超高问题
在钢筋混凝土高层结构设计中，对于高层建筑的总高度在抗震规范中有严格的限制，特别是新规范中，除了将原来的限制高度设置为A级高度，增加了B级建筑物的高度，所以在高层结构设计时，应该严格控制建筑物高度，从而可以减少重新设计以及不符合要求等问题，减少对高层结构设计以及工程工期的影响。
4、地基基础设计
在地基基础设计中要注意满足地方性规程的要求。由于我国幅员辽阔，地质条件差异性大，作为国家标准，仅仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定。因此，作为建立在国家标准之下的地方标准，地方性的“地基基础设计规程”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确。所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规程进行深入地学习，以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。
5、计算与分析
5.1 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。
5.2 抗震等级的确定
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逐层降低一级，但不低于四级，地下室中超出上部主楼相关范围且无上部结构的部分，其抗震等级可根据具体情况采用三级或四级。
5.3 非结构构件的分析计算
在高层建筑结构设计中，很多的建筑由于对建筑物的功能或者美观要求，会布置一些非主体承重体系内的非结构构件，对于这些构件，特别是对于高层建筑物楼顶的装饰构件，由于地震作用的鞭梢效应比较大，所以在进行分析计算时，应该严格遵守规范中的相关规定，并满足相关抗震措施要求。
结束语
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。
参考文献
[1] 王小平. 钢筋混凝土高层结构设计常见问题浅析[J]. 中国高新技术企业. 2009(13)
[2] 厉宽松,徐勤,刘运林. 钢筋混凝土高层结构设计中常见问题探讨[J]. 工程与建设. 2007(05)
[3] 崔立成．钢筋混凝土高层结构设计中的几个问题[J]．中国新技术新产品，2010，(1)．