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探讨钢筋混凝土高层结构设计常见的问题

  【摘 要】随着我国经济建设的不断发展,高层建筑的不断增加,建筑类型和建筑功能的复杂化以及建筑结构体系的多样化的要求增加了工程设计师工作的难点和重点。本文主要进行分析在钢筋混凝土高层设计中常见一些的错误以及遗漏,希望可以对高层结构设计工作带来一定的指导作用。 

  【关键词】钢筋混凝土;高层结构设计;问题 

  引言:随着高层建筑的发展,高层建筑的日益增多,如果在高层结构设计中出现一些过时,将会对整个建筑工程造成经济损伤,严重的情况下造成人身安全。但是在钢筋混凝土高层结构设计的过程中难免会出现一些错误,为了避免在钢筋混凝土高层结构设计中减少错误,现将常见的问题总结如下: 

  1 结构概念设计 

  在混凝土高层结构设计中概念设计是保证高层建筑物具有良好的抗震性能的主要的措施之一,在设计的过程中应该选择对抗震有利的结构布置和设计方案,可以加强抗扭的刚度以及减少扭转的方式进行设计延性结构以及延性结构构件。在设计的过程中应该加强对结构薄弱环节的设置,从而减少局部破环而导致的连锁反应。结构概念设计主要是要求建筑师以及设计师在建筑设计时应该注意有关结构概念设计的规定。在结构概念设计中应该注意以下问题: 

  1.1 在混凝土高层结构设计中,应该注意结构的选型、平面以及立面的布置的规则性并且应该选择经济合理、抗风性能和抗震性能比较好的结构体系。并且设计的结构应该明确传递地震力的途径以及计算简图等。 

  1.2 在钢筋混凝土高层结构设计中,根据抗震性能的设计理念的特点,使抗震设计从宏观定性的目标向量化的多层目标进行过度,并且设计的依据应该按照要求进行选择不同层次的抗震目标[1]。比如如果业主要求高层结构设计的抗震性能按照中等地震以及大地震的弹性设计或者不屈服设计,保证在地震的作用下建筑物不影响正常的功能。 

  1.3 水平地震的作用是双向性的,因此在设计的过程中,使高层结构的布置应该具有抵抗各种方向的地震性能,而且设计的高层结构应该沿着平面上两个主轴方向具有足够的抗震能力和足够的刚度要求。在进行选择结构刚度时,首先应该考虑建筑长度的特征,选择结构刚度从而减少地震的作用效应,但是在设计的过程中也应该充分考虑结构变形,如果变形比较大时,则会造成对结构破环[2],因此,设计的高层建筑结构不仅需要具有足够的抗震能力和足够的水平方向刚度,而且还应该具有抵抗扭转震动的能力以及足够的抗扭刚度。 

  2 结构选型中常见的问题 

  在钢筋混凝土高层结构选型的过程中,工程师以及结构设计师应该注意以下几点: 

  2.1 结构规则性的问题 

  在建筑结构设计中,对于结构规则性的内容规范有很大的变化,在旧的结构规则性规范中增加了很多的新的规范条件,比如平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比较的信息以及竖向规则性信息等,并且在新的规范中,采用强制性的规定,所以在高层建筑物结构设计时,应该遵循设计的规范内容,从而可以有效避免施工中要求设计的改变。 

  2.2 嵌固端的设计问题 

  目前很多的高层建筑物都有两层或者两层以上的人防和地下室,所以嵌固端可能设置在人防的顶板位置处,也可能设置在地下室顶板的位置处,在设置嵌固端时,建筑师以及结构设计师很容易忽略嵌固端的设置带来的问题,如:嵌固端上下层的刚度、楼板的设计以及上下层抗震等级的统一性以及结构整体计算时嵌固端的位置等一系列的问题[3],如果在设计中忽略任何一个问题都可能对高层建筑结构造成安全隐患,所以这就要求建筑师以及设计师在钢筋混凝土高层结构设计时,注意嵌固端设置的问题。 

  2.3 短肢剪力墙设计的问题 

  在钢筋混凝土高层结构设计的规范中,对短肢剪力墙在高层建筑中应用有很多的限制,所以在高层建筑设计中,建筑师以及结构设计师应该尽量减少或者短肢剪力墙,从而可以有效避免工程设计中以及在之后的设计中增加不必要的麻烦。 

  2.4 结构超高问题 

  在钢筋混凝土高层结构设计中,对于高层建筑的总高度在抗震规范中具有严格的要求,,特别是新规范中,除了将原来的限制的高度设置为A级高度,增加了B级建筑物的高度,所以在高层结构设计时,应该严格控制建筑物高度,从而可以减少重新设计以及不符合要求等问题,减少对高层结构设计以及工程工期的影响。 

  3 地基设计以及基础设计 

  在高层结构设计中基础设计以及地基设计是建筑师以及结构工程师比较重视的问题,建筑物地基的设计以及基础设计直接影响直接影响着设计后期的工作,并且地基设计对整个工程造价具有重要的作用,因此这一阶段所出现的问题将对整个工程造成严重的损失。并且在基础设计以及地基设计的过程中应该注意地方性规范的重要性,如果仅靠《地基基础设计规范》是无法满足要求的[4],所以在进行地基基础设计的过程中,应该对地方性规范进行深入的考察研究,从而减少或者避免对整个高层建筑结构设计或者后期工作造成的影响。 

  4 高层结构计算以及分析 

  在高层结构设计的过程中的结构分析以及结构计算方面,高效、准确的结构计算以及分析对工程设计质量的好坏具有决定性的作用,特别是新规范的推出,对高层结构设计的整体分析与计算做出了给进和调整,所以在高层结构计算以及分析的过程中应该注意以下几点: 

  4.1 计算模型的选择 

  在设计的过程中对于常规的结构设计可以运用整体平面内无线刚假定模型进行设计,而对于错层结构以及多塔的结构设计,可以选择楼板分块平面内无限刚模型设计,如果对于楼板局部开洞或者塔与塔之间具有多塔相连的多塔结构也可以选择楼板分块平面内无限刚模型,对于特殊的共享空间的楼板结构或者分析精度高的高层结构可以选择弹性楼板模型,并且在进行选择计算模型时,还应该根据工程的实际情况以及工程经验进行选择,从而保证最小的计算量达到最高的要求,从而满足高层建筑设计的要求。 

  4.2 抗震等级的选择 

  在进行设计的过程中对于常规的高层建筑,可以根据《高层钢筋混凝土技术规程》规定进行设计抗震等级,对于复杂的高层建筑应该符合建筑设计的规程,对于地下室抗震等级设计,如果地下室的顶板作为嵌固端的位置,地下室的抗震等级应该和上部结构的抗震等级一致,地下室二层或者多层应该根据具体的工程情况进行确定[5]。 

  4.3 非结构构件的分析计算 

  早高层建筑结构设计中,很多的建筑由于对建筑物的功能或者美观以及非主体承重的体系内的非机构构件,对于这些要求,特别是对于高层建筑物楼顶的装饰构建设计时,由于建筑物的荷载比较以及地震作用比较大,所以在进行对非结构构件进行分析计算时,应该严格按照规范中对非结构构件增加的计算处理措施进行分析。 

  结束语 

  钢筋混凝土高层结构设计对高层建筑物具有决定性的作用,并且钢筋混凝土高层结构设计是一项复杂、多样化以及工期长的项目,因此在设计时,应该避免设计存在的不安全因素,从而保障建筑物的安全性,并且这也对建筑师以及结构设计师的工作提出了更高的要求。 

  参考文献 

  [1] 刘园;浅谈在钢筋混凝土高层结构设计中的注意事项.[J].城市建设理论研究(电子版);2011(17): 

  [2] 贾岩;钢筋混凝土高层结构设计常见问题探讨.[J].民营科技;2011(7):333 

  [3] 王忠武;钢筋混凝土高层结构设计常见问题探讨.[J].中华民居;2010(11):323 

  [4] 葛斌;浅析钢筋混凝土高层结构设计的常见问题.[J].中国高新技术企业;2011(11):94--96 

  [5] 王小平;钢筋混凝土高层结构设计常见问题浅析.[J].中国高新技术企业;2009(13):173—174

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