孙百青1 陈 亮2
（1.身份证号：371325198210216665）
（2.山东省能源建筑设计院，山东，济南，250000）
【摘 要】随着国民经济与建设技术的不断发展，城市建设也不断扩张，城市的土地资源日益稀缺，高层建筑逐渐成为城市建设的主角。高层建筑结构设计是随着经济发展及人们对建筑物功能要求改变，又随着科技的进步而得以实现和解决。
【关键词】高层建筑；钢筋混凝土结构；设计
一、高层建筑结构设计中钢筋混凝土构造的分析
1．确定混凝土结构的抗震等级
在建筑工程结构设计中，由于不同的建筑类别抗震等级是不同的，所以应按照GB50223-2004中的有关规定对建筑的类别进行确定。
2．确定周期折减系数
由于在混凝土框架结构中一般都会设置填充墙，从而会导致结构的实际刚度往往会比计算刚度要大一些，致使计算周期通常要比实际周期大。因此，为了克服这一因素的影响必须对结构的计算周期进行折减。在进行折减时需注意折减系数的取值不宜过大。对于钢筋混凝土框架结构而言，当其使用砌体填充墙时，折减系数可按填充墙的材料及实际数量进行确定，一般可将系数确定为0.6～0.7；如果结构中的填充墙较少，或是轻质砌体时，可将系数确定为0.9；对于没有填充墙的钢筋混凝土框架结构可以不进行计算周期的折减。
3．确定梁刚度放大系数
由于目前的混凝土结构设计计算软件所输入的模型以矩形截面居多，软件并未对因结构中楼板的存在而形成T型截面考虑在内，这样势必会导致因T型截面的存在引起刚度增大，从而使钢筋混凝土结构的实际刚度较之计算所得的刚度大很多，这样计算出的地震剪力值会偏小，影响结构的稳定性。所以在进行计算时应适当将梁刚度放大，放大的系数一般为边梁1.5、中梁2.0。
二、钢筋混凝土剪力墙结构设计
剪力墙结构有刚度大、变形小、整体性好等诸多优点，但是实际施工和计算中却不尽然。由于在整体计算中必须要对墙体以单元形式划分，所以划分的单元难免出现异性、尖角等不规则形状，根据工程实践，这种划分对墙肢和连梁的计算误差很大，对于出现不规则形状的部位甚至会出现计算失真的情况。
一般情况下，在墙体开洞处(窗洞口或结构洞等)周边墙肢、连梁的网格容易出现较大计算误差，因此划分网格时应将程序默认的网格边长进行适当调整(如减小到0.8m左右)，然后再根据连梁、墙肢的大小和形状进行划分，这样可提高单元网格规则度。（在结构计算中，连梁配筋超筋时可减小墙元细分最大控制长度。当工程体量过大时可放大墙元细分最大控制长度。）
当然，若出现特殊情况，比如洞边墙垛较小时，这种情况对计算结果有较大影响，甚至出现计算失真的情况，因此应结合理论采取有效实用的处理方法，比如：
（1）当墙垛净宽度在300毫米左右时，建模时应将墙垛宽度取为300毫米；
（2）若墙垛远小于或者远大于300毫米时，则应取消墙垛进行计算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆工程实践演算已经证明，上述这种处理方法，不但简单而且十分有效，其计算结果是精确度高且相对合理；
（3）洞口连梁的地位不容忽视，它在建模时的生成方式对整体结构的刚度、周期、位移以及连梁内力均有较大影响。对于剪力墙连梁生成的方式一般表现为两种：①相对简单的形成方式：即直接在剪力墙上布置洞口，使上下洞口之间形成连梁；②相对复杂的形成方式：即在剪力墙端部加设节点之后，在两节点之间按普通梁输入形成连梁。
根据连梁剪切变形的特点进行分析发现，它的剪切变形在所有变形中所占比重直接受到连梁的跨高比影响，因此，在实际的设计中应将连梁的跨高比与墙单元进行分析，即当跨高比＜2．5时，连梁应按墙单元输入，选择墙体开设洞口方式形成连梁；当跨高比在2.5和5之间时，连梁应按墙单元输入，选择墙体开设洞口方式形成连梁，但网格应进行适当地细分；当跨高比≥5时，连梁应按普通梁单元输入（即在剪力墙端部加设节点之后，在两节点之间按普通梁输入形成连梁）。
三、优化钢筋混凝土结构设计的措施
1．注意加强构造措施。对于大跨度柱网的框架结构，处于楼梯间处的框架柱，由于楼梯平台梁与其相连，使得楼梯间处的柱可能成为短柱，应对柱箍筋全长加密。这一点在设计中容易被忽视，应引起重视。对框架结构外立面为带形窗时，设置连续的窗过梁，可能会使外框架柱成为短柱，应注意加强构造措施；对于框架结构长度略超过规范限值，建筑功能需要不允许留缝时，为减少有害裂缝，建议采用补偿混凝土浇筑。采用细而密的双向配筋，构造间距宜小于150毫米，对屋面宜设置后浇带，后浇带处的构造措施，宜适当加强。
2．注意地下室的结构设计。有地下室的建筑，当地下水位较高时，在室外地坪之下的结构部分外轮廓形状应尽量简洁，以有利于建筑防水的施工。由于柱下承台的影响，基槽地模形状很复杂，太多的阴阳角和放坡，不但增加了防水施工难度，延长了施工时间，而且增加了工程造价。对于这种情况，建议考虑采用反承台法：统一地下室底板和承台的下皮标高相同，承台需要加厚部分向上作，然后地下室内部作滤水层和覆土等地面做法。此方法基槽地模形状简单，不但方便施工，利于保证工程质量，而且缩短施工时间，内部的覆土重量，也平衡掉了部分作用在底板上的水浮力，提高了建筑物的抗倾覆能力。
3．注意嵌固端与短肢剪力墙的设置。由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，由嵌固端的设置引起的一系列需要注意的问题容易被忽视，例如，嵌固端楼板的设计，嵌固端上下层刚度比的限制，嵌固端上下层抗震等级的一致性，在结构整体计算时嵌固端的设置，结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题，而忽略其中任何一个方面，都有可能埋下安全隐患，导致后期设计的大量修改；新规范对墙肢截面高厚比为5～8的墙定义为短肢剪力墙，同时根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用，增加了相当多的限制。因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少用最好不用短肢剪力墙，以避免给后期设计带来不必要的麻烦。
4．注意节点构造，使塑性铰向梁跨内移。在罕遇地震作用下，要实现让梁端形成塑形铰，柱端处于非弹性工作状态而没有屈服，但节点还处于弹性工作阶段。强柱弱梁相对于梁端截面实际抗弯能力而言，柱端截面抗弯能力增强幅度的大小，是使柱不被压溃的关键控制措施，它决定了由强震引起柱端截面屈服后，塑性转动能否不超过其塑性转动能力，而且不致形成层侧移机构；柱强于梁的幅度大小，取决于梁端纵筋不可避免的构造超配程度的大小，以及结构在梁、柱端塑性铰逐步形成过程中的塑性内力重分布，以及动力特征的相应变化。因此，要在建筑许可的前提下，尽可能把柱的截面尺寸做大些，使柱的线刚度与梁的线刚度的比值尽可能大于1，并控制柱的轴压比满足规范要求，以增加延性。验算截面承载力时，将柱的设计弯距，按强柱弱梁原则调整放大，加强柱的配筋构造。梁端纵向受拉钢筋的配筋不得过高，以免在罕遇地震中进入屈服阶段，不能形成塑性铰，或塑性铰转移到立柱上。
四、结论
随着建筑领域的不断拓展，高层建筑不仅满足人们的生活需要，同时也是一个城市和国家经济发展水平高低的免征，代表着一个地区的发展程度。高层建筑的设计问题在建筑行业已越来越被重视，对其问题的研究需要设计者和技术工作者不断总结经验和努力创新，使建筑设计日趋完善，保证高层建筑的质量和人们的生命财产安全。
论文作者:孙百青1,陈亮2
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年11月供稿
论文发表时间:2016/1/26
标签：刚度论文; 截面论文; 结构论文; 塑性论文; 高层建筑论文; 墙垛论文; 结构设计论文; 《工程建设标准化》2015年11月供稿论文;