钢筋混凝土高层建筑设计中存在的问题及改善措施

陈悦　赵晨杰

摘要：近些年，国内社会飞速发展，各行各业都有很大进步，建筑行业也是如此，已经成为国民经济发展的重要推动力量，各种建筑的功能和复杂性也不断增加，高层建筑的数量逐渐上升，人们对建筑的要求也在不断提高。在高层建筑建设的过程中，钢筋混凝土结构具有重要作用，本文主要对铜筋混凝土高层建筑设计中存在的问题进行详细研究，并提出一些改进的措施，以便为高层建筑的设计提供借鉴，促进建筑行业发展。

关键词：钢筋混凝土；高层建筑；墙体稳定性；轴压比

中图分类号：TU973 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2017）06—0087—01

引言

进入新世纪以来，国内经济愈发繁荣，高层建筑有很大发展，数量不断增加，设计理念在不断的更新，结构系统愈发多样，建筑的竖向和平面设计愈发复杂，这就对高层建筑的结构设计和分析提出更高要求。如何准确、高效的分析高层建筑的结构体系，是当前工程师们对高层建筑进行设计时面临的重要问题之一。在钢筋混凝土高层建筑结构的设计过程中，还存在很多的问题，需要人们加强研究，不断学习，以便提升高层建筑的设计质量，下面进行详细介绍。

1确定剪力墙的底部加强位置的墙厚问题

在对高层建筑进行设计时，剪力墙底部的加强位置包含底部塑性铰范围和一定的上部范围，目的就是在这些范围中使边缘构件的箍筋以及墙体的横向钢筋等得到增加，强化抗震的性能，防止出现脆性剪切与破坏现象。按照相关规定，在开展抗震设计的过程中，剪力墙底部加强位置高度可以是墙体总高的八分之一，或者和底部两层的高度相比，取其最大值。如果剪力墙的高度大于150米，底部加强位置高度可以是墙体总高的十分之一，为了确保剪力墙底部加强位置平面的刚度和稳定性，《建筑抗震设计规范》GB50011（下面简称《高规》和《抗规》），分别对剪力墙底部加强位置墙厚取值进行规定，其中《高规》规定的更加严格。

一般来说，高层建筑结构底部加强位置剪力墙的截面厚度bw取法如下，在抗震的等级是一二级时，bw取剪力墙无支长度或者层高的1/16，而且需要确保hw大于等于200毫米。在抗震的等级是三四级时，bw就取剪力墙无支长度或者层高的1/20，还需要使bw大于等于160毫米，对墙底的轴力比较小，结构的层高也比较高的剪力墙来说，截面的厚度按照以上方法确定就不是非常合理经济，所以在对具体的工程进行设计时，剪力墙厚度可以适当的减少，但是需要按照公式对墙体稳定性进行计算。

2和剪力墙以及框架柱相连的框架梁设计问题

在对高层建筑的结构进行简化计算时，一般都把地基假定为绝对的刚性，不会使地基的不均匀沉降现象对构件变形差带来影响，而且，《高规》对抗震设计的轴压比规定中，剪力墙限值和框架柱不是相同的。对高层建筑结构的内力进行分析和设计截面时，和剪力墙以及框架柱相连的框架梁一般都会因为过大的竖向变形差而造成超筋现象，为框架梁在设计截面时带来困难，按照框架梁的两端位置竖向变形差出现的原因和对梁端的内力影响，在设计过程中可以使用下面方法进行解决。

第一，对结构轴压比进行调整。规范中规定的框架柱和剪力墙轴压比的限制有太大差距是导致框架梁出现竖向变形差的主要原因，所以要想降低竖向变形差，就需要对剪力墙与框架柱截面的尺寸进行合理的选择，在确保整体抗震效果的前提下，使框架柱和剪力墙的轴压比尽可能的接近。第二，对计算的方法进行合理选择。根据高层建筑地基沉降差对建筑上部结构所产生的内力重分布实际受力情况，SATWE可以对施工进行模拟，提出一种计算的方法，主要是把竖向构件刚度扩大十倍，然后按照常规模拟施工计算的方法对结构进行分析。这种方法能够有效防止剪力墙的轴力远远超过框架柱的轴力这一不合理的状况。而且，因为竖向构件刚度被放大，就使框架梁两端的竖向变形差降低，進而使框架梁位置的固端力得到减少，这就使楼面的负荷因为刚度的不均匀而造成的重分配现象得到削弱，这种方法进行计算也和手算的结果更加接近。第三，对框架梁的截面进行合理的选择。在确保建筑空间要求的基础上，需要尽可能加大框架截面的宽度，如果框架梁两端的竖向变形差太大，可以设计为型钢混凝土组合梁，梁两端可以借助锚板和剪力墙与框架柱进行连接。

3确定转换层的上下结构侧向刚度比

在实际工程中，如果高层建筑下部和上部楼层的竖向结构系统有很大差异，或者下部楼层的竖向结构中轴线距离加大，或者上下部位竖向结构的轴线出现错位现象，就需要在楼层内设计水平转换的构件，也就是转换层结构。因为高层结构内转换层沿着建筑高度的方向，使刚度均匀性受到破坏，传递力的途径也有很大改变，如何对转换层的上下结构侧向刚度比进行计算是转换层结构中需要解决的关键问题。

可以使用以下步骤进行计算：首先使用PMCAD建立起结构计算的模型，然后借助SATWE前处理程序，形成风荷载数据文件。接着对计算模型风荷载数据文件进行修改，把顶层的刚性楼板X、Y向风荷载的X、Y轴分量都设置成500KN，z轴的扭转分量设为0，其他各层的X、Y向风荷载的X、Y轴和z轴的扭转分量都设为0。接着借助SATWE进行计算，求出模型顶部的位置。最后使用相关公式求解转换层上下结构等效侧向刚度比。借助着用方法求出的等效侧向刚度比接近于1，非抗震设计也不能超过2，抗震设计不能超过1.3。

4结语

综上所述，在钢筋混凝土高层建筑设计中，有很多问题需要引起注意，不断对设计进行改进与完善，确保设计质量，对各种问题进行有效解决，进而保证工程质量，促进整个建筑行业的发展。

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2019-12-20