高层建筑钢筋混凝土结构设计探析

摘要：做好高层建筑钢筋混凝土结构设计，就必须要熟悉并掌握高层钢筋混凝土结构的设计特点及其结构体系，从而达到安全适用、经济合理、施工方便的设计原则。

关键词：高层建筑，钢筋混凝土结构，设计，方法 中图分类号：tu97文献标识码： a 文章编号： 一、高层建筑钢筋混凝土结构设计原则

钢筋混凝土结构平面设计要尽量使平面规则、简单、对称、长宽比适当，这样可以使平面刚度、承载力、质量分布均匀，质量中心与刚度中心接近重合，提高钢筋混凝土结构的抗震能力。具体应遵循以下原则：尽量采用规则的高层建筑结构，保证建筑平面、立面及结构布置对抗震有利；具备合理的传力途径，使作用在上部结构的水平力和竖向力能够直接、不间断地传递到基础，避免中断和迂回；具有整体的可靠性和牢固性，当高层建筑结构受到作用力使部分结构构件损坏造成局部倒塌时，不能导致整体的承载力丧失致使整个结构的倒塌；确定构件与构件之间、结构与结构之间，该彻底分离的绝不似分非分，该牢固连接的绝不似接非接；处理好结构单元与结构构件承载能力之间的关系，尽量设置多道抗震防线，增强结构的抗震能力。

二、优化高层建筑中混凝土结构的具体方法

1.高强度混凝土和高强钢筋的合理使用。建筑的总造价包括上部结构的材料、基础及施工等费用，构件的截面尺寸和用钢量对造价

的影响很大，设计中合理使用高强钢筋（如梁、板筋采用三级钢）可有效降低用钢量，节约成本。如果高层建筑位于深厚软弱地基上，由于作用于地基上的荷载很大，合理使用高强度混凝土和高强钢筋，可优化构件截面尺寸，减轻结构自重，将会降低基础施工的难度和造价，取得显著的经济效果。同时，对于地震区的高楼，地震作用的大小几乎与建筑自重成正比，减轻自重能够减小结构的地震荷载，有利于提高结构的安全度。在设计中合理的使用高强度混凝土和高强钢筋，能快速、有效的减少墙、柱、梁、板等构件的截面尺寸，降低用钢量，减轻建筑自重，最终达到降低造价的目的。 2.确保建筑结构设计均匀。在高层建筑的一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力分布均匀，平面长度不宜过长，突出部分长度不宜过大；高层建筑的竖向体型宜规则均匀，避免有过大的外挑和内收，结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化，不应采用竖向布置严重不规则的结构。相信大部分的结构工程师都曾遇过类似情况：当一幢高层建筑的结构平面布置和竖向布置简单、规则、均匀，那么其各项指标的校验验算会很容易满足规范的要求，反之，则需花一番苦功才能令各项指标勉强满足规范要求。结果可能是墙柱截面尺寸大得惊人，单位面积重量严重超标，不仅造价上去了，而且还影响部分建筑功能的使用。结构设计人员一定要注重概念设计，在建筑方案阶段就应积极介入，运用自己的专业知识提出建议，在满足美观、适用的前提下，尽可建筑结构的平面布置和竖向布置简单、规则和均匀。这样一来，结构体系

就会具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部削弱或突变形成薄弱部位，产生过大的应力集中或塑性变形集中。只有这样，到扩初设计和施工图设计阶段的截面尺寸优化才会有实质性的意义。 三、采用新型的高层混凝土结构设计方法

1、高层钢筋混凝土柱的设计。随着建筑物向高层发展，单个柱子承受荷载必然加大，这样的结构导致高层建筑柱子截面尺寸加大，使得建筑的有效使用面积减少。另一方面，由于层高的限制，往往造成高层建筑的若干层柱出现短柱，短柱对抗震是不利的。 2、普通钢筋混凝土柱。采用普通钢筋混凝土柱，一般在30层左右的高层钢筋混凝土建筑中就很难避免出现短柱现象。为了增强短柱的延性，目前设计中主要采取箍筋加密和设置复合箍筋的办法。同时，为了尽量减小柱截面尺寸，需尽可能地提高混凝土强度等级。 3、密排螺旋箍筋柱。采用密排螺旋箍筋柱既可提高柱子的延性，又能提高柱核心混凝土的强度。由于施工方法同于普通钢筋混凝土柱，因此，较受欢迎。在设计中如采用高强混凝土和密排螺旋箍筋将进一步减少柱的截面寸。

4、高强混凝土。在我国c50以上混凝土称为高强混凝土。在国内已有一些高层建筑使用高强混凝土，得到可观的经济效应.但目前推广应用上遇到几种困难：首先施工量的控制，其次是开发商不愿意使用高强混凝土。其实其虽比普通混凝土价格贵一些。但由于柱子断面减小也带来的使用面积增大的经济效益。

5、钢管混凝土和型钢混凝土。钢管混凝土结构的研究在我国相

对比较成熟，在高层建筑柱子的使用上有着广泛的前景，但目前还需加强两方面的工作：（1）在设计上尽量规范一些梁柱节点做法，最好有一本权威性的图集供设计人员参考：（2）是施工技术队伍的培养。型钢混凝土在我国已进行了大量的科学试验工作，但目前尚无统一的设计规程，已建的型钢混凝土柱的设计大都参照国外建筑的规范。

6、钢管混凝土和型钢混凝土。钢管混凝土结构的研究在我国相对比较成熟，在高层建筑柱子的使用上有着广泛的前景，但目前还需加强两方面的工作：（1）在设计上尽量规范一些梁柱节点做法，最好有一本权威性的图集供设计人员参考。

（2）是施工技术队伍的培养，型钢混凝土在我国已进行了大量的科学试验工作，但目前尚无统一的设计规程，已建的型钢混凝土柱的设计大都参照国外建筑的规范。

7、高层建筑与裙房之间的处理。目前高层建筑和裙房之间的处理有两种观点：（1）高层钢筋混凝土结构在主楼和裙房之间。由于受力差异大等原因，需设置变形缝；（2）认为设缝会带来地下室防水、上部建筑立面处理等一系列的困难。最好是采取其它办法取消变形缝。当高层建筑位于建筑物平面中部时，且建筑物不是太长，能不设缝，尽量不设。而当高层建筑位于建筑物的边部和角部时，尤其是位于角部，应当适当设置变形缝。 四、结语

高层建筑钢筋混凝土结构设计是—个复杂且又循环往复的过程，

这就要求设计者严格按照设计规范进行设计。建筑结构设计质量密切关系到人民生命财产的安全，结构设计人员必须在工作中，不断地学习、总结，不断的进步与完善。 参考文献：

[1]苏赐钦.高层建筑混凝土结构的优化设计探析[j].黑龙江科技信息.2010.(10).

[2]刘利峰.完善高层建筑混凝土结构设计的探讨[j].科技创新导报.2010.(06).