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摘要：随着城市进程加快土地资源的紧缺导致建筑建设成本大大提高，以及人们对高大上建筑的追求，使的高层建筑得以快速发展。城市里高楼遍地林立，高层建筑结构设计也因此成为我们结构设计师们必备的一项技能。根据我多年高层结构设计经验给那些即将进行高层设计的工程师们一些意见和建议。
关键词：高层建筑；钢筋混凝；结构设计
前言
钢筋混凝土结构设计是一个复杂的过程，结构设计人员必须掌握结构设计的特点，注重结构概念设计，采取合理的计算模型对关键部位和重要问题采取针对性措施，减少设计过程中的遗漏或错误。不断地进行优化设计，最终实现安全、适用、经济和耐久的目的。
1钢筋混凝土高层建筑结构设计的现状
1.1地基稳定性不足
高层建筑钢筋混凝土结构设计，受到地基稳定性不足的影响，表现出结构缺陷，始终无法达到结构设计的标准。地基对钢筋混凝土结构的影响，主要体现在两方面： （1）地基承载不足，高层建筑的地基无法承受钢筋混凝土的重量，容易出现沉降、偏移；（2）地基受力分配不平衡，导致钢筋混凝土结构处于风险状态中，直接影响高层建筑的内部受力，毁坏钢筋混凝土的结构。
1.2框架结构不全面
钢筋混凝土的框架结构无法在高层建筑中起到支撑作用，部分框架结构点存在质量缺陷。例如：某高层建筑在框架结构方面，缺乏角度、横梁控制，导致框架结构与钢筋混凝土结构设计无法达到配合状态，满足不了该建筑的结构需求，最终该框架结构需要重新设计，既消耗人力、物力，又影响到高层建筑的成本控制。
1.3预应力分配不均匀
预应力问题在钢筋混凝土结构中比较常见，基本是由结构设计的数据、受力等因素引起，干扰钢筋混凝土的受力分析，无法标准分配预应力。钢筋混凝土结构设计中的预应力问题，需借助科学的计算和专业的分配，才可达到平衡分配的状态。
2钢筋混凝土高层建筑结构设计的原则
2.1安全性原则
我们为何要进行结构设计？结构设计的就是：“一要安全、二要节约资源控制造价”，其中首要的也是最根本的目的就是安全，一个不安全的结构没有任何价值。钢筋混凝土高层结构设计要以安全为前提，要以安全为首要任务，这就不仅要求我们设计图纸要满足各项设计规范、规程，确保结构设计安全无误，还要求便于安全施工，施工单位能够顺利安全的编制施工方案，顺利安全的完成施工。如果设计要求根据现有的施工技术达不到或存在较大的施工安全性，结构设计方案就要调整否则最后只能徒劳无果。
2.2适用性原则
我们建设高层建筑的最终目标就是要使用它的功能，虽然这主要是建筑专业的事，我们结构设计也要遵循使用性原则。我认为具体牵涉到结构选型，梁柱布置。比如建筑专业需要大空间我们就不能布置小柱网，墙柱不能落地我们就要设置转换结构，总之结构布置不能影响建筑功能，保证建筑建成后具备良好的使用功能，不至于花费大量人力物力财力建造的建筑中看不中用。
2.3可靠性原则
任何材料都有它的使用寿命，这就使得我们建筑结构也有设计使用年限。使用年限有5年到100年不等，设计时根据结构用途和重要进行相应设计。临时建筑一般只有几年，一般建筑50年，非常重要建筑100年。结构设计要根据不同设计年限采用不同设计要求。对于超过设计年限的建筑我们是不是就要报废呢？当然不是，在国外经常看到超过100年的建筑还在正常使用，因此在对建筑进行结构设计时要坚持可靠性原则，对所使用的材料和技术要成熟耐久可靠。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆我们设计的建筑一般均为50年，但是有的现在才30多年就出现垮塌，这样事故报道屡见不宣了，当然原因很多，其中就有忽视材料耐久性可靠性这一条。
3钢筋混凝土高层建筑结构选型
钢筋混凝土高层结构结构形式：框架、框架－剪力墙、剪力墙、筒体、板柱－剪力墙。对于每种结构形式适用高度高层规范上都有明确规定，在工程设计的结构选型阶段，我们不仅要根据建筑高度选择合适的结构形式，还应该注意以下几点综合考虑：
3.1建筑使用功能
建筑一般为工业和民用之分。工业高层很少，使用上需要大空间一般都用框架结构或框架－剪力墙结构。民用有住宅、办公、商业之分、住宅一般平面不规则用剪力墙结构较多，也有框架－剪力墙结构。办公和商业一般用框架和框架－剪力墙结构，如果高度较高可采用筒体结构。
3.2结构的规则性问题
规范在这方面的内容规定比较详细，主要是指平面布置和竖向布置，具体规定高层规范和抗震规范均有详细规定。我们在设计时尽量出现不规则结构，往往建筑布置就是不规则无法避免，这样就会出现原定计划用框架结构的计算无法通过，这时就要采用框架－剪力墙结构减少超限数。无论高规还是抗规都采用强制性条文明确规定，建筑不应采用严重不规则的设计方案。如果建筑达到特别不规则要报建设部专门审查。因此，结构工程师在遵循规范的这些限制条件上必须严格注意，尽量减少不规则程度选择更合适结构形式。
3.3结构的超高问题
在抗震规范与高规中对结构的总高度都有明确的规定，钢筋混凝土高层规范将建筑限制高度设定为A 级和B级，必须对结构的该项控制因素严格注意，虽然A级限高比B级严格，设计时尽量遵守A级要求，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施有较大的变化。在实际工程设计中可能就会出现高度达到B级了，设计方法和构造要求还是按A级处理的，导致结构不安全，施工图审查时未通过必须重新进行设计或需申请专项审查论证等工作的情况，规范规定的最低构造措施要求往往都是针对A 级的设计时结构高度尽量按A级要求。
3.4剪力墙的设置问题
规范规定墙肢长度大于8倍墙厚为长肢墙即一般墙，墙肢长与墙厚比为5～8的墙定义为短肢剪力墙，墙肢长与墙厚比小于5为超短肢墙。根据建设单位实际工程反馈，短肢剪力墙与一般剪力墙混凝土用量和钢筋总用量相差不大。但是规范却对短肢剪力墙在高层建筑中的使用范围以及配筋加强措施都有严格要求，因此在高层建筑结构设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，禁止使用超短肢剪力墙，以避免结构设计考虑不周降低结构安全性。
4钢筋混凝土高层建筑结构计算与分析
在结构计算与分析阶段，首先要准确高效地对结构进行内力计算分析，采用准确无误的计算结果才能进行下一步的结构设计。现在计算软件非常成熟和方便，只会用软件并不能设计出一个好的结构，也不是一名好的结构工程师。
4.1整体结构计算的软件。现在市场上结构设计软件主要有两种：南方以广厦为主，北方以PKPM 为主。计算理论有的采用有限元计算理论有的采用杆件体系理论计算，而且软件程序又不是同一批人编的这就出现同一个工程计算结构不尽相同。在进行工程整体结构计算和分析时必须根据每个工程具体特点和计算软件模型的特点选择合理的计算软件，高层结构计算建议采用两种及两种以上软件计算。通过对两种计算结果比较，找出比较符合实际的作为设计依据，这是结构工程师在设计工作中首要的工作也是最为重要的工作。必要时应让设计经验丰富的老专家看过没问题后再绘制施工图，否则，如果选择了不准确的计算结果，不但会浪费大量的时间和精力，还有可能使结构有不安全的隐患存在。
4.2是否需要地震力放大，考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。该部分内容实际上在规范中都有提及，而且明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数。框架结构0.6～0.7，框架－剪力墙0.7～0.8，剪力墙0.8～0.9，计算时不要用错。
4.3振型数目是否足够。在规范中有一个振型参与系数的概念，并明确提出了该参数的限值。也并不是振型数越多越好，一般为楼层数3倍，太多反而会出现计算异常。因此，在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。
4.4多塔结构如何计算。现在大底盘，多塔楼的高层建筑类型大量涌现，特别是下面商业上面做住宅的连体结构大多数都是大底盘连体结构。在计算分析该类型高层建筑时，是将结构作为一个整体并按多塔类型进行计算，还是将结构人为地分开单独进行计算，计算时总感觉不论是整体计算还是单独计算都不太准确不是最不利情况对计算结果心里没底。如果多塔间刚度相差较大，就有可能出现即使振型参与系数满足要求，但是对某一座塔楼的地震力计算误差仍然有可能较大，从而使结构出现不安全的隐患。遇到这种复杂结构建议建两种模型一种是整体建模按多塔计算，另一种每个单塔分开建模计算，取两者较大值设计。
5结语
总而言之，钢筋混凝土高层建筑结构改善了传统混凝土高层建筑结构的很多缺点，有效地提高了高层建筑的抗拉能力、抗压能力和结构强度，因此一个稳定、科学的钢筋混凝土建筑结构对于整个高层建筑工程的安全性和稳定性有着重要的影响。
参考文献：
[1]张宏亮．高层建筑钢筋混凝土结构设计探讨[J]．广东土木与建筑，2014（08）
[2]叶菁．钢筋混凝土结构设计要点及注意事项[J]．甘肃科技纵横，2010（05）
[3]邵志利，孟凡伟．高层建筑混凝土结构设计的相关问题探讨[J］．门窗，2014（11）
论文作者:何雄杰
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2016年2月第4期
论文发表时间:2016/11/18
标签：结构论文; 钢筋混凝土论文; 结构设计论文; 建筑论文; 高层建筑论文; 高层论文; 剪力墙论文; 《建筑建材装饰》2016年2月第4期论文;