摘要：21世纪背景下，我国综合国力不断提高，由此促进了高层工程的繁荣发展。当前，建筑行业开始向着结构烦琐化、结构高层化趋势发展，工程技术、建筑模式和工程材料均有了较大改变。其中所用材料最频繁的是钢筋砼，钢筋砼具有良好的耐久性以及安全性。针对钢筋砼高层结构而言，其结构设计属于十分重要的问题，直接关系到建筑物的质量，已在高层结构中得到广泛使用。通过科学设计钢筋砼高层结构，可以确保钢筋砼材料获得充分利用，提高高层工程的稳固性。
关键词：钢筋混凝土；高层结构设计；问题；分析
1 高层建筑的结构选型问题
高层建筑的结构设计是以结构选型为基础进行的。那么，在结构选型阶段，应当注意以下几种问题：
1.1 结构超高
结构超高一直是结构设计中需要多加注意的一个问题。在新规范中，为了有效地避免超高问题，不仅将之前的限制高度设置为A级高度的建筑，还增加了B级高度的建筑。因此，在进行结构设计时，结构的超高问题必须多加注意，控制结构高度在适当范围之内。一旦结构高度是B级甚至超过了B级，将严重影响设计方法，而所采用的处理措施也会出现很大的变动。在实际的结构设计过程中，往往存在设计人员忽视结构类型的变更，导致在设计审核时，设计方案不能通过，这不仅拖延了工程的工期，而且造成了不必要的经济损失。
1.2 短肢剪力墙的设置
根据新规范中的明确规定，短肢剪力墙指的是墙肢截面高厚比在5至8范围之内的墙，再根据实际经验，对短肢剪力墙新设置了许多限制条件。因此，在对高层建筑进行结构设计过程中，结构工程师应当根据结构具体情况，尽量少用或者不用短肢剪力墙，如此便可避免后期设计工作受阻，从而保证了设计工作得以顺利进行。
1.3 嵌固端的设置
就一般情况而言，高层建筑往往会设置地下室或者人防空间，地下室顶板或者人防顶板等均有可能成为嵌固端的设置位置，由于嵌固端位置的不确定性，导致相关设计者总是忽略了嵌固端楼板的设计、上下层抗震等级的一致性、结构抗震缝设置等一系列相关问题，不论是哪一个方面的问题，一旦设计者忽略了，就会导致后期的结构设计与实际情况严重不符，加大了修改的工作量甚至必须重新设计。
1.4 结构的规则性问题
建筑结构设计规范经过几年之后会再经过一系列地改进和完善，那么新规范与旧规范相比之下，关于结构设计这一部分，限制条件增加了许多，更注重结构的规则性。而且在新规范中有明确规定，所有不规则的设计方案均应采取更加有效的措施。因此，作为结构工程师应当了解新规范和旧规范的异同之处，重视结构的规则性问题，通过合理设计，防止后期设计的工作出现较大的变动。
2 结构计算与分析
随着科学技术的发展，目前高层建筑的结构分析基本上都采用计算机软件进行，但计算机软件并不能完全代替设计人员的设计概念。电算前后，设计人员必须对软件的计算原理及适用范围有一个清晰的认识。在结构计算与分析阶段，如何准确、高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理，是决定工程设计质量好坏的关键。
2.1 结构整体计算的软件选择
目前比较通用的计算软件有：SATWE、TAT、TBSA或ETABS、SAP等。但是，各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果有或多或少的不同。所以，在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件，并从不同软件相差较大的计算结果中，判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的，哪个又是意义不大的，这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。
2.2 周期折减系数
在高层结构中设置了非结构的砌体填充墙，在结构计算时应考虑其对主体结构的影响。周期的折减应考虑到门窗洞口的设置对周期的影响。不同的结构类型和填充墙的多少也决定了周期折减系数的取值，而不能一概而论。
2.3 振型数目是否足够
阵型数的多少与结构的层数有关，规范中对阵型的取值都有较为明确的规定。因此，在计算分析阶段根据规范要求对计算结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。
2.4 多塔之间各地震周期的互相干扰，是否需要分开计算
一段时间以来，大底盘，多塔楼的高层建筑类型大量涌现，而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进行计算，是结构工程师必须注意的问题。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。
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2.5 非结构构件的计算与设计
在高层建筑中，往往存在一些由于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。对这部分内容，尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大，因此，必须严格按照规范中的非结构构件的计算处理措施进行设计。
3 高层结构设计中的常见问题及解决办法
3.1 结构选型的常见问题以及解决办法
3.1.1 结构选型中的结构体系问题的解决办法
有较好地基的高层建筑，在保证上部结构不变形的情况下，应使刚度尽可能减弱。这时宽高比例，可以利用合适的结构设计和基础来实现。同时为了确保上下层刚度匀实，可以将塔楼长剪力墙用轻型墙隔开成为断肢墙来分担刚度。在规范中明确规定对上下层进行调控转角比例为1时，可以替代转换层上下两层刚度的比例值公式。增加水平加强层的侧边刚度时，会给予外柱较大的剪力，所以不宜使用。
3.1.2 结构超高问题的解决办法
在设计抗震级别越高的高层建筑时，楼层的限制高度的级别也就越高。特别是新规实施以来，对超高问题有了明确的限定，当下不但设置有A级高度建筑物，而且还添设了B级别高度的建筑物。所以，高度是结构设计中应当严格把关超高这一环节，特别是在进行B级建筑物进行设计时，一旦超高，设计方案和处置手段会发生巨大改变。在现实工程设计时，由于高度级别变化之后没有重新修改结构类型，而导致结构设计图无法被审批。因此高度问题是结构设计中一项重大问题，需要设计师和建筑师的重视。
3.1.3 设定短肢剪力墙问题的解决办法
剪力墙是指两根连梁之间的横截面高度和厚度的比例是5-8的墙。在高层建筑中设置断肢剪力墙，增添了较多的限制条件。所以设计高层建筑结构时，工程师为确保工程的顺利进行，只有在不得已的条件下才会设计短肢剪力墙。
3.2 地基基础设计的常见问题及解决办法
地基基础设计的设计好坏直接关系到下一个设计环节能否顺利进行，所以结构工程师比较注重该环节的设计。同时地基基础设计还关系着工程造价的问题，所以在该阶段如若出现问题，会造成巨大的亏损。
地方性规范重要性的问题是地基基础设计关键问题，我国国土面积大，地质状况千奇百怪，一本国家出台的《地基基础设计规范》，并不能满足全国每个地方对地基与基础的具体规定。所以，在以国家标准地基基础设计规范为基础的前提下，每个地区都有符合个区域性具体、系统的地基基础设计方法和经验，使得设计的地基基础更加精确和详尽。因此在设计地基基础时，必须要深入的学习地方性地基基础规范，这样才能够使设计出来的地基基础符合工程设计需要，为保证下面环节顺利设计奠定基础。
3.3 结构计算与分析中的问题以及解决办法
基于建筑房屋建设施工中的新规不断下发，使得各类计算软件的版本也在不断更新。然而更新后的计算软件会时常出问题，究其原因有软件本身的问题，也有工程师对软件的规范不能了解所致。所以，工程设计师只有准确的使用计算机软件来确保内力分析更加精确和高效，同时按着设计要求来处理，才能够保证工程设计质量达标。下面就开始对结构计算分析中的问题进行探讨。
3.3.1 计算模型的选取
针对普通结构设计，采取的模型应当是楼板整体平面内无限刚假设模型；楼板分块平面内的无限刚模型，则可以运用在错层和多塔结构中；既能选择弹性连接板模型，也能应用楼板分块无限刚模型的结构有在楼塔上面相连接的多塔型结构、楼板个别部位有大洞的结构等几种。在运用各个模型时，不是死板硬套而是从实际出发，来灵活运动各个模型。不过在选择计算模型时应当以极少的计算量来使预期分析的精度需求达标为原则，选用模型时要审时度势，分清状况来选择合适的模型，如果只是一味的使用刚性楼板，就会导致计算墙肢的值偏小，施工时就极有可能引起事故。同时弹性楼板的采用也要根据实际情况来，以免计算量过大，浪费人力物力。
3.3.2 抗震等级确定的问题即解决办法
《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定了普通的高层建筑的抗震等级。规定中指出主楼连接的整个楼群抗震级别要高于主楼的抗震级别；对于较复杂的高层建筑物，除了以上的要求之外，还应当满足第十章的要求。针对地下室的结构设计，地下室的上部结构牢固点即地下室天花板，进行抗震级别设计時，负一层的抗震等级应当与上部结构级别相同。负一层以下的抗震级别视情况而定，一般是设置为抗震级别三级，也可以设置更低的抗震级别。
4 结束语
通过上文的分析发现，随着国内城市化进程的推进，高层建筑数量日益增多，对其结构设计及建设质量提出了更高的标准。本文以高层结构设计为研究对象，对其设计中常见的问题展开分析，通过分析发现，唯有采用科学的结构设计方案，根据结构实际状况计算，方可保证设计的完整性，并确保高层结构后续建设的安全性及可靠性，不断提高高层结构质量。
参考文献：
[1]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）：723-724.
[2]简洪平.钢筋混凝土高层建筑结构设计中的常见问题分析[J].有色冶金设计与研究，2004（03）：60-62+65.
论文作者:梁育瀛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/4
标签：结构论文; 结构设计论文; 高层建筑论文; 高层论文; 模型论文; 楼板论文; 高度论文; 《基层建设》2019年第10期论文;