浅谈在钢筋混凝土高层结构设计中的注意事项

王玉芹 高秀丽

摘要：随着我国高层建筑的高速发展，建筑高度的不断增加，如果在钢筋混凝土高层结构设计过程中出现一些过失，将会给整个工程带来严重的经济损失，甚至会造成人员伤亡。本文综述了一些在钢筋混凝土高层结构设计过程中经常的问题，希望能为以后的工程设计工作带来一点指导意义。

关键词：建筑技术；高层建筑；钢筋混凝土

引言

随着我国高层建筑的迅速发展，使建筑高度不断增加，建筑类型与建筑功能呈现出复杂多样性以及多样化的结构体系的增加，因此，工程师设计工作的主要重点和难点是对高层建筑结构设计。但是，在钢筋混凝土高层结构设计过程中，会出现一些遗漏或错误，为了避免遗漏或错误的发生，现将经常出现的问题总结如下：

1 结构选型

在工程设计的结构选型阶段，对于高层建筑结构而言，结构工程师应该注意以下六个问题[1]：第一个问题是结构的规则性。在结构规则的内容中，新旧规范出现了较大的改动，在其中增添了许多新的规范限制条件（如嵌固端上下层刚度比信息、平面规则性信息等），并且，新规范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。”因此，结构工程师必须严格注意并遵循新规范在中的些限制条件，因此可避免在后期施工图设计阶段中工作出现问题。第二个问题是结构的超高。对结构的总高度在抗震规范与高规中都有严格的限制，特别是新规范主要是针对以前的超高问题，在原来限制高度设定为A级高度的建筑基础上，新增加了一个B级高度的建筑，因此，需要严格控制建筑物的结构高度以及注意事项，如果新建的建筑物结构为B级高度或者超过B级高度，对结构高度的设计方法和处理措施都有了极大的变化。在实际工程设计中，由于结构类型的变更而忽略了结构高度，致使在施工图审查时没有通过，在很大程度上影响了工程工期、造价等；第三个问题是嵌固端的设置。通常情况下，高层建筑带有二层或二层以上的地下室和人防，在地下室顶板或人防顶板等位置都有可能设置嵌固端，因此，由设置嵌固端带来的一系列注意事项（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）往往被结构设计工程师忽略，会给后期工作带来大量的麻烦或者埋下安全隐患；第四个问题是短肢剪力墙的设置。在新规范中，增加许多对短肢剪力墙在高层建筑中的应用的限制，因此，结构工程师在高层建筑设计中应尽可能少用或不用短肢剪力墙。

2 地基与基础设计

结构工程师比较重视的方面是地基与基础设计，因为对地基设计的好与坏将直接影响后期的设计工作，于此同时，决定整个工程造价的主要因素也是地基基础，因此，在地基与基础设计阶段中出现的问题可能对后期工作造成巨大的损失[2]。

在地基与基础设计中要重视地方性的规范。我国占地面积辽阔，地质条件复杂，仅一本国家标准是不能够全面地详细的描述和规定全国各地的地基基础，因此，地方性的“地基基础设计规范”是针对各地的地质条件进行详细的描述和准确的规定，所以，一定要在地基基础设计时深入地学习地方规范，在整个结构设计或后期设计工作中，尽量避免重大过错。

3 结构计算与分析

在结构计算与分析阶段中，决定工程设计质量好坏的关键是准确，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。但对结构整体计算和分析部分中，新规范推出了许多新的内容，对旧的内容提出了相应的调整和改进，因此，在这一阶段中经常出现的问题，结构工程师也应该有一个清晰的认识[3]：第一个问题是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，但是在采用的计算模型上，各软件存在着一定的差异，导致了在计算结果上，各软件都有一些不同之处。所以，在进行工程整体结构计算和分析时，要根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。如果选择的计算软件不合适，不仅浪费大量的时间和精力，并且在建筑结构中存在着安全隐患；第二个问题是是否需要地震力放大，考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。在新规范和旧规范中，都提出了关于是否震力放大，建筑隔墙等对自振周期的影响，只是，根据大量工程的实测周期，在新规范中明确提出了各种结构体系中高层建筑结构计算自振周期折减系数；第三个问题是振型数目是否足够。振型参与系数的概念是在新规范中增加，并且明确提出了该参数的限值。但关于振型参与系数的概念，在旧规范设计中并未提出也没有该感念的使用，有时该参数的限值也不于新规范的要求相符合，因此，在计算分析阶段必须对计算结果中，判断该参数的结果以及决定是否要调整振型数目的取值；第四个问题是多塔之间各地震周期的互相干扰，是否需要分开计算。在相当长的一段时间中，大量涌现出大底盘，多塔楼的高层建筑类型，对该类型高层建筑进行计算分析时，结构工程师必须注意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。如果多塔间刚度差异较大，即使满足振型参与系数的要求，但有可能在计算一座塔楼的地震力时存在较大的误差，从而在结构上存在安全隐患；第五个问题是非结构构件的计算与设计。在高层建筑中，通常人们追求建筑美观或功能，使非主体承重骨架体系以内的非结构构件。关于这部分内容，特别是在设计高层建筑屋顶处的装饰构件时，高层建筑有较大的地震作用和风荷载，因此，在设计时，必须严格按照新规范中增加的非结构构件的计算处理措施。

4 结论

总之，钢筋混凝土高层结构设计是一个长期、复杂甚至循环往复的过程，任何在这过程中的遗漏或错误都有可能使整个设计过程变得更加复杂或使设计结果存在不安全因素，因此我们在设计时，要时刻按照国家的标准进行设计，还必须参照地方的标准来完善设计。

参考文献

[1] 中华人民共和国建筑部．混凝土结构设计规范[M]．中华人民共和国建设部，2002．

[2] 中华人民共和国建筑部．建筑抗震设计规范[M]．中华人民共和国建设部，2001．

[3] 中国建筑工业．高层建筑混凝土结构技术规程[M]．中国建筑工业，2002．