钢筋混凝土高层结构设计的常见问题与处理孙善飞--中国期刊网

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钢筋混凝土高层结构设计的常见问题与处理孙善飞

发表时间：2020/12/24 来源：《基层建设》2020年第24期作者：孙善飞

[导读] 摘要：我国经济的飞速发展促使房地产业迅猛发展，而建筑物建的越来越高，已经成为一大趋势。

        上海东方建筑设计院有限公司安徽分公司安徽合肥 230000
        摘要：我国经济的飞速发展促使房地产业迅猛发展，而建筑物建的越来越高，已经成为一大趋势。这也致使高层建筑对于结构工程师的设计工作提出了更高要求，要解决很多常见问题，例如结构体系设计不合理、地基与基础设计不科学、上部结构设计存在较多缺陷等问题不断出现。本文首先介绍了钢筋混凝土高层结构的概念设计，然后对高层结构设计的常见问题进行分析，并为之找出相应的解决方法。
        关键词：高层建筑；结构设计；钢筋混凝土
        我国施工建设的建筑高度不断提升，随之而来的是高层楼房建筑类型和功能日趋复杂，这必然对钢筋混凝土高层结构设计提出了更高的要求。在设计钢筋混凝土高层结构时，难免就会造成设计失误或者遗漏设计的状况发生。为了能够避免这种失误和漏洞的产生，有必要对钢筋混凝土高层结构设计进行分析。
        1 概念设计
        概念结构设计在整个结构设计中起着非常重要的作用，设计师和建筑师应当注重概念设计中的各项规定，这样才能够确保整个设计方向的正确性。比如选取结构方案应当有助于高层建筑防震，在对外延结构以及构件进行设计时应当考虑到，采取何种举措来规避薄弱环节受到损害，即使有局部破坏的现象发生，也能降低对建筑物整体的影响；在对静定结构进行设计时，应当采取两道防线的举措，且每个设计环节中都应将概念设计融入其中。结构概念设计应当考虑以下几个因素：
        1.1 结构体系因素
        在确定结构体系时一定要注重选择有规则的立面和平面，选择的结构体系要抗风性和抗震性强，且具有经济可行性。同时要保证结构体系的设计意图明确，设计的地震传力路径与结构设计相适应。
        1.2 概念设计中的弹性设计
        概念设计下的结构构造，是以“大震不倒，中震可修”为原则。为了能够满足这一原则，有关专家提出了系统的设计标准：大地震或者中级地震的弹性设计标准；大地震或者中级地震不屈服设计的标准；要求设计单位要确保“三水准”设计标准。
        1.3 设计的个性化
        在概念设计中提出的结构设计应当使建筑物具有个性化，即在保证建筑物设计具有抗震性能的基础上，将建筑物结构设计从宏观定向目标过渡到多样化设计目标中。在设计时，设计者可以根据业主的要求来选择不同抗震级别设计，根据业主防震抗震需求来运用“弹性设计”和“不屈服设计”。
        2 高层结构设计中的常见问题
        2.1 结构体系不合理
        如果选择的结构体系不合理，在一定程度上会降低结构的稳定性。在设计钢筋混凝土高层结构体系的过程中，设计人员要结合工程结构特点，并根据该地区抗震设防等级及风荷载情况等，选择合理的结构体系。如果设计人员选择的设计指标不科学，则会降低钢筋混凝土高层结构的可靠性，导致各种质量问题的出现，甚至出现安全问题。
        2.2 地基与基础设计不科学
        在设计钢筋混凝土高层建筑工程地基与基础的过程中，经常会出现以下几个问题：①基础类型选择不当，导致建筑物出现不均匀沉降甚至倾斜。②天然基础设计不合理，地基的斜面坡坡度较大，会降低地基混凝土的振捣质量，影响地基结构的稳定性。③地下室底板配筋不合理，如果地下室底板配筋不合理，高层建筑结构很容易出现失稳现象，增加建筑物的不均匀沉降量。④设计人员没有考虑到地下水对地基与基础的影响，如果地下水位比较高，会影响地基与基础结构的耐久性和稳定性，因此，设计人员要制定合理的地基与基础防水设计方案，提升地基与基础的可靠性。

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        2.3 上部结构设计存在较多缺陷
        在钢筋混凝土高层建筑上部结构设计中，如果框架剪力墙结构设计不合理，容易出现应力集中现象，降低高层建筑结构的安全性，导致结构裂缝或者倒塌事件。此外，在设计框架剪力墙连接构件的过程中，由于剪力墙布置不合理，会增加框架剪力墙连接构件的设计难度，影响高层建筑整体结构的可靠性。
        3 高层结构设计中的常见问题的解决办法
        3.1结构选型的常见问题以及解决办法
        （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。
        （2）设定短肢剪力墙问题的解决办法
        短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm，各肢截面高度与厚度之比的最大值大于5，但不大于8的剪力墙。在高层建筑中设置短肢剪力墙，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，设计短肢剪力墙要进行专门的结构优化设计。
        3.2结构计算与分析中的问题以及解决办法
        由于建筑结构设计的新规范不断实施，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了解所致。所以，结构设计师只有准确掌握结构设计软件，才能确保内力分析更加精确和高效，同时根据设计要求来处理，才能够保证工程设计质量达标。
        （1）计算模型的选取
        针对普通结构设计，采取的模型是楼板整体平面内无限刚假定模型；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楼结构、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，来灵活运用各个模型。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。
        （2）抗震等级确定的问题的解决办法
        规范中规定了一般高层建筑的抗震等级。规范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，除了以上的要求之外，还应当满足第十章的要求。对于地下室结构设计，当上部结构嵌固端在地下室顶板，确定抗震级等级时，负一层的抗震等级应当与上部结构级别相同。负一层以下的抗震等级视情况而定，一般取为三级，也可以设置更低的抗震等级。
        4 结束语
        想要做好高层建筑结构设计这项非常复杂的工作，工程设计人员应熟练掌握设计规范，将计算机软件合理运用起来，在最大程度上避免设计过程中错误或者遗漏的发生，降低结构设计中的不确定因素，是本文分析钢筋混凝土高层结构设计中的常见问题的初衷，希望通过本文分析能够给予相关人员以借鉴。
        参考文献:
        [1]钟振灵.钢筋混凝土高层结构设计常见问题及对策[J].居舍,2018(08):198.
        [2]崔贵玲.钢筋混凝土高层结构设计的常见问题与处理[J].河南建材,2019(05):285+288.