论文部分内容阅读
【摘 要】 作为现代建筑普遍采用的结构形式，钢筋混凝土结构具有强度大、稳定性高、耐久性强以及抗震性能好等优点，使其在现代高层建筑结构中得到广泛应用。本文笔者从钢筋混凝土高层结构的发展及结构特点、高层建筑钢筋混凝土结构优化设计、混凝土结构选型、地基与基础设计以及混凝土结构计算与分析等方面对高层建筑钢筋混凝土结构设计进行了探讨，希望对相关从业人员具有借鉴意义。
【关键词】 高层建筑;钢筋混凝土结构;设计;问题
前言：要满足高层建筑中钢筋混凝土结构的实际需求，结构设计是至关重要的。因此，探讨钢筋混凝土高层结构设计中存在的问题，了解设计过程中遇到的难点和重点，并采取科学合理的手段来完善和提高钢筋混凝土高层结构设计，以此提高钢筋混凝土高层结构设计质量。
一、钢筋混凝土高层结构的发展及结构特点
高层建筑的发展历程：高层建筑的发展历史悠久，最早出现应该是古埃及的金子塔和我国古代寺塔建筑等，至今已有几千年的历史。随着社会经济的不断发展，人们对于高层建筑的研究也越来越深入，高层建筑结构体系设计也越来越完善，真正意义上的高层建筑最早出现在19世纪末的美国芝加哥，采用框架式结构建造的11层保险商务大楼，被人们称作是高层建筑结构设计的重要转折点，从此拉开了现代高层建筑的序幕。
钢筋混凝土高层结构的设计不同于一般的中层及以下建筑结构的设计，这两者有本质的区别，高层建筑结构自身水平的荷载因素在设计中占主导地位，因此，在对高层建筑的结构设计和施工中，注意的地方非常多，对技术水平要求也高，随着建筑高度的增加，水平作用力使得建筑结构的好坏和建筑材料的用量都存在很大的不同。
二、高层建筑钢筋混凝土结构优化设计
1.钢筋混凝土结构优化设计原则
高层建筑钢筋混凝土结构进行设计过程中，不但需要符合相关的规范和标准，还应该遵循结构优化设计的原则。在进行优化设计时首先必须保证结构的安全性和使用性能;还要尽量简化结构，有效地减少结构构件;另外，结构需要具备足够的刚度，设计时尤其要注意特殊部分的刚度问题。
2.钢筋混凝土结构设计特点
高层建筑钢筋混凝土框架结构进行优化设计时，首先需要对结构整体的内力进行分析，然后根据梁柱各构件的控制内力来对截面进行优化设计，再对满足荷载效应水平要求的各结构构件的配筋量进行计算分析，最终确定设计结果。设计过程中可能会使原结构的荷载特征与几何特征发生变化，在现荷载的作用下，结构内力分布特征会有所改变，而各控制截面的控制内力也会随之发生变化，优化设计需要依据这种变化进行下一步的设计，因此可以说钢筋混凝土结构设计是一个循序渐进的过程。
3.框架-剪力墙结构设计方法
结构延性与刚度的最佳选择便是剪力墙结构设计，在承载力不变的前提下结构延性对结构影响最大的是变形能力，结构刚度对结构影响最大的是侧向位移和自振周期。因此，可以利用结构的整体侧向位移量，来对结构延性和结构刚度进行调整。结构延性和结构刚度要依据规范按照层间位移量与顶点位移总侧移的限值来进行设计。依据结构优化设计的原则对钢筋混凝土框架结构进行逐步优化设计，不但能够满足结构受力要求，也可以节约成本。
三、混凝土结构选型
1.结构规则性
在结构规则性方面新旧规范内容变动较大，新规范在此增加了较多的限制条件，如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，新规范明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”所以，结构工程师要严格遵守新规范的这些限制条件，避免在后期施工图设计阶段的工作比较被动。
2.结构超高
在关于抗震的有关规范中，最严格的是对结构的总高度的限制，特别是新规范中对于以前的超高问题，不仅将原限制高度设定为A级高度的建筑外，还增加B级高度的建筑，所以，一定要注意在结构设计中严格控制该因素，当结构为B级高度建筑超高，对其采取的设计方法与处理措施就会有很大变化。在实际建筑工程设计中，容易发生因结构类型的变更而忽略此方面的问题，造成施工图在审查时不能通过，就要重新设计或组织专家进行论证等一些情况，严重影响工程工期、造价等整体规划。
3.嵌固端设置
因高层建筑在设计中通常要带有地下室及人防结构，嵌固端大都设置在地下室顶板，也会设置在人防顶板等一些位置，所以，结构设计工程师在此方面容易忽视由嵌固端设置的不同位置而产生的相关需特别注意的问题，例如嵌固端上下层刚度比的限制、楼板设计、在对结构进行整体计算时嵌固端设置、位置协调与结构抗震缝设置等一些问题，上述问题若忽略其中任何一个都可能发生后期设计工作需要大量修改以及造成一定的安全隐患。
4.短肢剪力墙设置
短肢剪力墙在新规范中是指对墙肢截面高厚比为5～8的墙，结合实验数据和经验，在高层建筑中对短肢剪力墙增加了较多限制，所以，结构工程师在高层建筑设计中，要尽量少采用或不用短肢剪力墙，以避免在后期设计工作中增加不必要的麻烦。
四、地基与基础设计
结构工程师通常比较重视地基与基础设计，这是由于该阶段设计质量对后期设计工作具有将直接影响，而且在整个工程造价中地基基础也是决定因素，此阶段也容易出现比较严重的问题，导致出现不可估量的损失。在地基基础设计中要特别注意是否符合地方性规范，因我国地域辽阔，各地区地质条件比较复杂，国家标准不能对各地区地基基础都进行详细规定，所以，地方性地基基础设计规范就可以把地基基础类型和设计处理方法等经验规定得比较详细和准确。在进行地基基础设计时，就要对地方规范深入理解，避免影响整个结构设计工作。
五、混凝土结构计算与分析
准确高效在结构计算与分析阶段进行内力分析并依据规范设计和处理，对于工程设计质量具有决定性作用。因新规范对结构整体计算和分析进行了一定调整和改进，结构设计工程师要认真学习领会。
1.结构整体计算软件
目前常用SATWE、ETABS、SAP等软件用于结构整体计算，但因各软件采用的计算模型具有较大差异，就造成了各软件的计算结果差异也较大。因此，在工程整体结构计算和分析时就要结合实际情况和计算软件模型特点选择适合的计算软件，这是结构设计工程师在设计工作中的首要任务。若选择的计算软件不合适，就会浪费时间和精力，甚至给结构设计造成安全隐患。
2.地震力放大
地震力放大是否需要考虑在于建筑隔墙等对自振周期的影响。新规范中增加了振型参与系数，并明确提出了限值。所以，在计算分析阶段就要结合计算结果中该参数数值确定是否需要对振型数目进行调整，以及是否需要分开计算多塔之间各地震周期的互相干扰。
3.非结构构件计算与设计
高层建筑设计中，通常存在因建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。这需要在高层建筑顶部装饰构件设计中加以考虑，因高层建筑具有较大的地震作用和风荷载，所以，一定要严格按照新规范中关于非结构构件计算处理措施的相关规定进行设计。结语
综上所述，钢筋混凝土高层结构设计作为现代建筑行业的主要结构形式，其优势推动了建筑行业的发展，提高了建筑行业的整体质量。在进行钢筋混凝土高层结构设计时，不仅要保证高层建筑的使用功能和外观效果，还应充分考虑设计安全质量的问题，这也是高层结构设计的重中之重。钢筋混凝土在高层建筑结构设计的任何遗漏或错误都可能会造成非常严重的后果，需要结构设计工程师加强重视，才能设计出更多高质量的高层建筑。
参考文献：
[1]谢文利.土木工程混凝土施工技术探讨[J].产业与科技论坛，2012，1.
[2]王晋.浅议土木工程混凝土施工技术的应用[J].商品混凝土，2012，8.
[3]梁汉金，欧庆军.混凝土施工质量控制[J].法制与经济，2011，9.
【关键词】 高层建筑;钢筋混凝土结构;设计;问题
前言：要满足高层建筑中钢筋混凝土结构的实际需求，结构设计是至关重要的。因此，探讨钢筋混凝土高层结构设计中存在的问题，了解设计过程中遇到的难点和重点，并采取科学合理的手段来完善和提高钢筋混凝土高层结构设计，以此提高钢筋混凝土高层结构设计质量。
一、钢筋混凝土高层结构的发展及结构特点
高层建筑的发展历程：高层建筑的发展历史悠久，最早出现应该是古埃及的金子塔和我国古代寺塔建筑等，至今已有几千年的历史。随着社会经济的不断发展，人们对于高层建筑的研究也越来越深入，高层建筑结构体系设计也越来越完善，真正意义上的高层建筑最早出现在19世纪末的美国芝加哥，采用框架式结构建造的11层保险商务大楼，被人们称作是高层建筑结构设计的重要转折点，从此拉开了现代高层建筑的序幕。
钢筋混凝土高层结构的设计不同于一般的中层及以下建筑结构的设计，这两者有本质的区别，高层建筑结构自身水平的荷载因素在设计中占主导地位，因此，在对高层建筑的结构设计和施工中，注意的地方非常多，对技术水平要求也高，随着建筑高度的增加，水平作用力使得建筑结构的好坏和建筑材料的用量都存在很大的不同。
二、高层建筑钢筋混凝土结构优化设计
1.钢筋混凝土结构优化设计原则
高层建筑钢筋混凝土结构进行设计过程中，不但需要符合相关的规范和标准，还应该遵循结构优化设计的原则。在进行优化设计时首先必须保证结构的安全性和使用性能;还要尽量简化结构，有效地减少结构构件;另外，结构需要具备足够的刚度，设计时尤其要注意特殊部分的刚度问题。
2.钢筋混凝土结构设计特点
高层建筑钢筋混凝土框架结构进行优化设计时，首先需要对结构整体的内力进行分析，然后根据梁柱各构件的控制内力来对截面进行优化设计，再对满足荷载效应水平要求的各结构构件的配筋量进行计算分析，最终确定设计结果。设计过程中可能会使原结构的荷载特征与几何特征发生变化，在现荷载的作用下，结构内力分布特征会有所改变，而各控制截面的控制内力也会随之发生变化，优化设计需要依据这种变化进行下一步的设计，因此可以说钢筋混凝土结构设计是一个循序渐进的过程。
3.框架-剪力墙结构设计方法
结构延性与刚度的最佳选择便是剪力墙结构设计，在承载力不变的前提下结构延性对结构影响最大的是变形能力，结构刚度对结构影响最大的是侧向位移和自振周期。因此，可以利用结构的整体侧向位移量，来对结构延性和结构刚度进行调整。结构延性和结构刚度要依据规范按照层间位移量与顶点位移总侧移的限值来进行设计。依据结构优化设计的原则对钢筋混凝土框架结构进行逐步优化设计，不但能够满足结构受力要求，也可以节约成本。
三、混凝土结构选型
1.结构规则性
在结构规则性方面新旧规范内容变动较大，新规范在此增加了较多的限制条件，如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，新规范明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”所以，结构工程师要严格遵守新规范的这些限制条件，避免在后期施工图设计阶段的工作比较被动。
2.结构超高
在关于抗震的有关规范中，最严格的是对结构的总高度的限制，特别是新规范中对于以前的超高问题，不仅将原限制高度设定为A级高度的建筑外，还增加B级高度的建筑，所以，一定要注意在结构设计中严格控制该因素，当结构为B级高度建筑超高，对其采取的设计方法与处理措施就会有很大变化。在实际建筑工程设计中，容易发生因结构类型的变更而忽略此方面的问题，造成施工图在审查时不能通过，就要重新设计或组织专家进行论证等一些情况，严重影响工程工期、造价等整体规划。
3.嵌固端设置
因高层建筑在设计中通常要带有地下室及人防结构，嵌固端大都设置在地下室顶板，也会设置在人防顶板等一些位置，所以，结构设计工程师在此方面容易忽视由嵌固端设置的不同位置而产生的相关需特别注意的问题，例如嵌固端上下层刚度比的限制、楼板设计、在对结构进行整体计算时嵌固端设置、位置协调与结构抗震缝设置等一些问题，上述问题若忽略其中任何一个都可能发生后期设计工作需要大量修改以及造成一定的安全隐患。
4.短肢剪力墙设置
短肢剪力墙在新规范中是指对墙肢截面高厚比为5～8的墙，结合实验数据和经验，在高层建筑中对短肢剪力墙增加了较多限制，所以，结构工程师在高层建筑设计中，要尽量少采用或不用短肢剪力墙，以避免在后期设计工作中增加不必要的麻烦。
四、地基与基础设计
结构工程师通常比较重视地基与基础设计，这是由于该阶段设计质量对后期设计工作具有将直接影响，而且在整个工程造价中地基基础也是决定因素，此阶段也容易出现比较严重的问题，导致出现不可估量的损失。在地基基础设计中要特别注意是否符合地方性规范，因我国地域辽阔，各地区地质条件比较复杂，国家标准不能对各地区地基基础都进行详细规定，所以，地方性地基基础设计规范就可以把地基基础类型和设计处理方法等经验规定得比较详细和准确。在进行地基基础设计时，就要对地方规范深入理解，避免影响整个结构设计工作。
五、混凝土结构计算与分析
准确高效在结构计算与分析阶段进行内力分析并依据规范设计和处理，对于工程设计质量具有决定性作用。因新规范对结构整体计算和分析进行了一定调整和改进，结构设计工程师要认真学习领会。
1.结构整体计算软件
目前常用SATWE、ETABS、SAP等软件用于结构整体计算，但因各软件采用的计算模型具有较大差异，就造成了各软件的计算结果差异也较大。因此，在工程整体结构计算和分析时就要结合实际情况和计算软件模型特点选择适合的计算软件，这是结构设计工程师在设计工作中的首要任务。若选择的计算软件不合适，就会浪费时间和精力，甚至给结构设计造成安全隐患。
2.地震力放大
地震力放大是否需要考虑在于建筑隔墙等对自振周期的影响。新规范中增加了振型参与系数，并明确提出了限值。所以，在计算分析阶段就要结合计算结果中该参数数值确定是否需要对振型数目进行调整，以及是否需要分开计算多塔之间各地震周期的互相干扰。
3.非结构构件计算与设计
高层建筑设计中，通常存在因建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。这需要在高层建筑顶部装饰构件设计中加以考虑，因高层建筑具有较大的地震作用和风荷载，所以，一定要严格按照新规范中关于非结构构件计算处理措施的相关规定进行设计。结语
综上所述，钢筋混凝土高层结构设计作为现代建筑行业的主要结构形式，其优势推动了建筑行业的发展，提高了建筑行业的整体质量。在进行钢筋混凝土高层结构设计时，不仅要保证高层建筑的使用功能和外观效果，还应充分考虑设计安全质量的问题，这也是高层结构设计的重中之重。钢筋混凝土在高层建筑结构设计的任何遗漏或错误都可能会造成非常严重的后果，需要结构设计工程师加强重视，才能设计出更多高质量的高层建筑。
参考文献：
[1]谢文利.土木工程混凝土施工技术探讨[J].产业与科技论坛，2012，1.
[2]王晋.浅议土木工程混凝土施工技术的应用[J].商品混凝土，2012，8.
[3]梁汉金，欧庆军.混凝土施工质量控制[J].法制与经济，2011，9.