摘要：随着人们生活水平的不断提高和高层建筑结构设计的不断复杂化和多样化,使作为高层建筑灵魂的钢筋混凝土结构不得不与时俱进,不断进行完善与创新,以满足社会经济、城市发展及人们对高质量高层建筑的需求及要求,故本文深入分析了高层建筑钢筋混凝土结构分析与设计要点。
关键词：钢筋混凝土；结构主体；设计
1建筑钢筋混凝土结构主体设计的基本原则
对于建筑工程而言，钢混结构是主体设计的关键环节，其质量优劣直接关系到建筑的整体稳定性、安全性和耐久性。为此，在建筑钢混结构主体设计中，应当遵循如下原则：一是在钢混结构主体设计阶段，应当对选型及构造予以足够的重视，确保所选的钢混结构体系能够满足抗震及抗风荷载的要求。同时，还应保证所有钢混构件之间的连接牢固，可靠，从而进一步增强结构的稳定性。二是钢混结构主体设计应当与建筑的使用功能与施工方式等结合到一起，在保证设计方案科学、合理的前提下，使各种新材料，新工艺，新技术能够在工程中得到充分应用，以此来提升建筑结构的使用年限。
2建筑钢筋混凝土结构主体设计要点
2.1材料的选择与设计要点
在建筑钢混结构主体设计中，钢筋和混凝土是主要材料，为提升设计质量，必须确保这两种材料的选择满足相关规范标准的规定要求。
2.1.1钢筋
在钢混结构中，应当按照钢筋本身的性能对型号及强度级别进行确定，如纵向受力钢筋应当选用HRB400或是HRB500，而梁、柱以及斜撐构件中的纵向受力钢筋则应当选用HRBF400或是HRBF500;预应力钢筋可以选用高强度钢绞线或是预应力螺纹钢筋。之所以这样选择的主要原因是HRB系列普通热轧带肋钢筋具有良好的延性、可焊接性及机械连接性能，可以大幅度提升钢混结构主体的强度。选用的钢筋强度标准值应当具有不低于95%的保证率，这样做的目的是满足结构抗倒塌设计的需要。同时，普通钢筋和预应力钢筋的抗拉强度与抗压强度设计值均应当符合现行规范标准的规定要求。需要特别注意的是，当钢混结构构件中配置多种不同类型的钢筋时，每种钢筋均必须采用各自的强度设计值。
2.1.2混凝土
在钢混结构主体设计中，混凝土的强度应当按照立方体抗压强度标准值进行确定;当结构中需要使用素混凝土时，其强度等级应当不低于C15，如果结构中选用的钢筋强度等级≥400MPa时，那么混凝土的强度等级应当不低于C25。若是钢混构件需要承受重复荷载时，选用的混凝土强度等级应当不低于C30;混凝土的剪切变形模量可以按照弹性模量值的40%进行确定。
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2.2耐久性设计要点
对于建筑结构而言，耐久性直接关系到使用寿命，由此使得耐久性设计成为钢混结构主体设计的重要环节，具体的设计要点：钢混结构必须严格按照设计使用年限，并结合环境类别，进行耐久性设计，并根据正常使用极限状态进行控制，这样可以有效防止因材料随时间劣化而引起的性能衰减，之所以在结构耐久性设计中考虑环境类别，主要是因为环境是影响钢混结构耐久性的关键外因，比如寒冷地区存在冻融循环现象，对此必须在耐久性设计中予以充分考虑，否则设计出来的结构很难满足耐久性的要求;所有构件在设计时，应采取有效的耐久性技术措施，如预应力筋应采取表面防护或是加大保护层厚度等措施，外露的锚固端应采取封锚等措施;严寒地区的混凝土结构应当满足抗冻要求，处于二类和三类环境当中的结构构件应当对金属部件进行防锈处理，一类环境中的钢混结构应根据设计使用年限确定混凝土的强度等级，当设计使用年限为100年时，普通钢混结构的混凝土强度等级应当不低于C30，预应力混凝土结构的最低强度等级应当不低于C40。
2.3抗震设计要点
在建筑钢混结构主体设计中，抗震设计是不可或缺的重要环节之一，所有结构构件的抗震设计应当按照结构类型，建筑高度，设防类别，地震烈度等条件，选择不同的抗震等级，并且必须符合相应的构造措施要求。同时在对钢混结构构件的抗震等级进行具体确定时，应当满足以下要求：框剪结构在水平地震力作用下，若是底部承担的倾覆力矩超过总倾覆力矩的50%，则可按照框架结构对抗震等级进行确定;当裙房与主楼相连时，除需要按照裙房对抗震等级进行确定之外，应保证所选的抗震等级不低于主楼的抗震等级，若是二者不相连，则可直接按裙房对抗震等级进行确定;当地下室的顶板为主体结构的嵌固部位时，地下一层应当选用与主体结构相同的抗震等级。
3钢筋混凝土结构设计的改进措施
3.1简化钢筋混凝土结构的结构特征
钢筋混凝土结构的结构设计必须按照建筑物本身的具体情况而决定，在结构设计过程中如果过于复杂，便会导致问题更多。对此，在合理设计过程中，需要尽可能简化钢筋混凝土结构，并在一定程度上实现对相关问题的控制和杜绝。对于钢筋混凝土结构的结构设计，应当尽可能的添加部分技术性的相关内容，尤其是只关注外表外观的设计应当及时进行整改调整。对于部分常见的问题，例如结构的形变问题，也可以在结构设计中做好受力与形变风险的控制，从而保障钢筋混凝土结构的设计整体效益。
3.2合理地选择混凝土类型
在整体结构设计过程中，应正确地选择混凝土的强度等级及外加剂，以取得投资与效益的最优组合。高强度混凝土以及一些特殊性能混凝土，具有强度大，耐久性好，弹性模量高等优点，在一些大型高层建筑中，尤其是对于框架-剪力墙结构、框架结构，能有效的减小结构构件的断面尺寸，为建筑物赢得良好好的空间使用效果。加入适当外加剂的混凝土能获得如缓凝、抗渗、抗冻、抗裂等特殊效果。其两者的缺点在于，高强度混凝土凝结速度快，施工工艺复杂，施工成本高昂；外加剂的掺加须严格控制比例，需实验确定，这在一定程度上增加了施工费用和施工周期。
3.3合理设计地基与基础
结构设计方案完成之后，就需要进行施工建造，因为建筑施工内容较为复，并且施工周期较长，所以会因为受到外界环境因素的影响，从而降低结构稳定性。立足于工程建筑整体而言，地基的选择和设计是建筑的基本所在，会直接影响到结构稳定性。对于地基的设计以及选择应该从施工场地的地理环境入手，合理的分析地质条件，并且应该更具地质条件进行合理的基础方案设计。例如，对于地质条件较好的土地而言，可以采用天然地质条件作为地基主体，然后在其中加入局部筏板以及防水板即可。在地基的设计过程中，为了保证可以承载高层建筑整体重量，需要对基础拉梁结构进行综合考虑，保证此结构的稳定性至关重要，可以采用增大基础配筋的范式，来提升拉梁结构稳定性，从而保证整个地基结构的稳定性。
3.4贯彻强柱弱梁理念
强柱弱梁顾名思义，建筑物的支柱一定要强硬，经得起受外力作用，而相对于梁则不需要那么高的要求。如果发生地震，支柱质量不合格，那么整个楼房都有可能发生坍塌，这对建筑物以及人们的生命是毁灭性的打击。如果梁遭到破坏则是局部性的，可能不会破坏整个结构。所以不管出于各方面的考虑，都要做到强柱弱梁。既然要做到支柱足够强硬能够抵挡地震，那么就要重视钢筋混凝土柱轴压比。首先轴压比不宜过大，并且我们要考虑配筋量。在建筑物不同方位支柱的配筋量也要分开考虑，比如在建筑物边缘支柱的配筋量要增加，中间的配筋量可以适当减少。
结论
综上所述，建筑钢筋混凝土结构主体设计是一项较为复杂且系统的工作，由于其中涵盖的内容较多，一旦某个环节或是细节出现问题，都可能对建筑的安全性、稳定性造成影响。为此，设计人员应当了解并掌握相关的设计要点，并将之合理运用到实际工程当中，从而确保设计质量。
参考文献
[1]杨勤.关于高层建筑钢筋混凝土结构设计问题的探讨[J].建材与装饰，2018，（11）：124-126.
[2]张旭东，基于性能的钢筋混凝土建筑结构抗震设计探究[J].民营科技，2018，（12）：85-87.
论文作者:张小五,杨永伟
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年16期
论文发表时间:2019/11/5
标签：结构论文; 钢筋论文; 混凝土论文; 耐久性论文; 主体论文; 等级论文; 强度论文; 《建筑学研究前沿》2019年16期论文;