高层钢筋混凝土结构设计范文

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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。

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随着人们生活水平的提高，对于住宅建筑的要求也随之提高。人们不止要求建筑在质量上合格，采光、朝向等条件满足，更对建筑形态、环保节能、绿化、文化等方面有了更多的要求。这也推动了建筑加工工艺的创新化、高科技化，同时也要求建筑设计者具备丰富的设计经验、深厚的文化内涵，并要具有创新开拓精神，能够创造出独特的、新颖的、夺人眼球的建筑。与此同时，还必须保证建筑质量过硬，使用性能优异。目前，钢筋混凝土结构以其抗震性好、整体性强、结构灵活、传力明确的优势，在现代建筑中得到了广泛的应用。钢筋砼结构看似简单，但在设计过程中若考虑不周、疏忽大意，则很容易出现各种问题，对建筑工程造成影响，甚至危及结构的安全性。因此，设计人员在进行结构设计时，一定要充分重视以上提出的问题，并逐个解决落实，从而使结构设计质量得到有效保障。

1 结构设计问题分析

在建筑技术的不断发展下，我国城市中的高层建筑如雨后春笋般涌现，并且还呈现明显的增长趋势，随着建筑高度的增加，建筑功能、类型的日益复杂化，使得结构体系也呈现出多样化特点，在这样的情况下，怎样满足工程建设需要，构建一套准确高效、符合实际国情的建筑施工技术体系，成为了施工技术亟待解决的一项课题。目前，钢筋混凝土在建筑结构施工中的应用十分广泛，与其他结构材料相比，它具有显著的优势，故在土木工程、房屋建筑中得到了重大的发展、应用，同时也在施工技术、制作工艺、设计方法等方面得到了突出的表现。对于多样化的钢筋混凝土高层结构设计，尚存在一些问题，下面就钢筋混凝土结构设计中的常见问题，进行深入的剖析。

1.1 超长结构问题

在《混凝土结构设计规范》（下文件简称为《规范》）中，关于钢筋混凝土结构长度，其中一条（第9.1.1条）规定框架结构伸缩缝设置间距要≤55m，而另一条（第7.1.2条）则规定，如果采取后浇带分段的施工方法，可以适当增大伸缩缝的设置间距。在实际设计中，这两条规定的把握较为不易，在工程实例中很难保证结构长度≥55m就设置一条伸缩缝，并且对于后浇带分段施工，对于结构的长度很难控制，从而不易产生裂缝。这类问题的产生原因主要是各地区温度差异、混凝土收缩应力差异造成的。

这类问题的解决必须要在结构设计中调整梁柱配筋的概念。首先，针对长向板钢筋要设置为双层，同时还要对中部的梁板配筋进行适当的增强。这是因为温度应力会对两侧梁柱，尤其是边跨柱配筋产生极大的推力，而中部区域是结构的中点，故其受到的应力较大，所以需要对其加强。另外，超长的结构设计，容易在角部产生扭转效应，所以还需要加强角部结构。如果结构长度≥70m，为了不设置伸缩缝，就必须采用特殊措施，如掺入抗裂剂、预加应力等。在设计长度≥70m的结构时，设计者必须定量分析温度和收缩裂缝，同时施加预应力，该方法的效果在众多的工程实例中都得到了较好的应用效果。若无法分析清楚超长结构的受力情况，还是应当根据《规范》标准，在结构长度≥55m时就设置伸缩缝，其实只要处理恰当，伸缩缝的设置是不会对建筑外观造成太大影响的。

1.2 筏板厚度设置问题

在桩筏基础设计中，筏板厚度值的计算，首先根据建筑层数来对筏板厚度来进行估算的。一般筏板厚度估算值为50mm×建筑层数。以一栋28层的住宅建筑为例，筏板厚度估算值为50×28=1400mm。再根据建筑的排桩情况，对角桩冲切、群桩冲切、墙冲切、边桩冲切分别进行验算。通常情况下，都用角桩冲切控制板厚，但若是短肢剪力墙结构，由于其墙体不封闭，所以要获取群桩冲切的边界值较为困难，另一方面，由于桩群之间会重叠较多，所以群桩冲切取值较为不利。故笔者建议，将几个大层间的取值作为冲切边界，所围区域内的短肢墙体内力作为抗力抵消，该方法尽管无法保证绝对的准确性，但在放大区域后，对削弱边界开口效应，故其可行性还是值得肯定的。

1.3 强柱弱梁设计问题

在钢筋混凝土结构的延性设计中，“强梁弱柱”是基本设计原则。“强梁弱柱”设计理念主要是抗震设防，其抗震设防的目标是“大震不倒、中震可修、小震不坏”。在钢筋混凝土结构中，柱是核心支撑，若柱受到破坏，会导致建筑的整体坍塌，若梁受到破坏，则仅会对某区域造成损毁，所以柱破坏造成的损害明显大于梁破坏，设计人员在进行结构设计时，一定要牢固树立这一设计理念。对于柱轴压比，要严格控制在0.9%以内。在设置配筋、柱断面时，要分部位进行处理，并适当加强边柱和角柱，尤其是角柱，最好采取全柱加密箍筋，同时配筋率要≥1%，除小截面柱以外的所有框架柱的纵筋都要≥20，柱筋采用的种类不要太多。对于矩形截面柱，要采取对称配筋；对于梁，中部筋要配足，支座筋可适当降低，以使其在地震作用下形成梁铰机制，即在地震作用下，首先在梁端产生塑性铰，以保证柱的受弯承载力比梁大，从而防止柱先屈服。

1.4 地下室外墙、底板配筋计算问题

在计算地下室外、底板墙配筋时，常出现实际情况与假设条件不相符的问题。以地下室外墙配筋计算为例，有的设计人员将凡是带扶壁柱的外墙，不论扶壁柱大小，均按双向板进行配筋计算，但按照地下室结构整体电算分析结果，对扶壁柱配筋，又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。从扶壁柱与外墙变形协调原理来看，该配筋计算方式下，扶壁柱配筋不足，外墙竖向配筋偏少，外墙横向配筋过多。针对这一问题，笔者建议：将有钢筋混凝土内隔墙相连的且与外墙相垂直的外墙板块、较大尺寸扶壁柱（如外框架柱）间的外墙板块的配筋按照双向板进行计算，其他外墙的配筋均按单向板进行计算。

1.5 地下室设计问题

在进行高层建筑的地下室设计时，还要考虑地下水位问题，由于人为无法控制地下水位上涨，所以一旦发生地下水位上涨，就会对地下室乃至整栋建筑产生影响。因此，在设计地下室时，要尽量简化地下室轮廓，以利于防水。尤其是柱下承台的地下室，柱下承台会将基槽地模产生较多阴阳角，使其形状复杂化，这就增加了防水施工的难度，延长了施工时间，不仅无法保证防水质量，更会增加工程造价。对于该问题，笔者建议采用反承台法：使承台下皮标高与地下室底板相等，并在地下室内部覆土。该做法会简化基槽地模的形状，减小施工难度，缩短工期，保证施工质量。同时，覆土重量还会对抗消除地下室底板的水浮力。

2 结束语

随着建筑技术的不断提高，城市中涌现出了越来越多的高层建筑。随着建筑高度的增加，建筑功能、类型的日益复杂化，使得结构体系也呈现出多样化特点，这就使得结构设计成为了建筑设计中的一个难点和重点。

参考文献：

[1] 刘双庆.钢筋混凝土结构设计常见问题解析[J].四川建材，2009，（04）.

[2] 杨新.浅谈钢筋混凝土高层结构设计常见问题[J].中华民居，2011，（06）.

[3] 崔立成.钢筋混凝土高层结构设计中的几个问题[J].中国新技术新产品，2010，（01）.

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中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

引言：

随着我国城市化进程的不断加快，以空间最大利用为特点的高层建筑在城市建设中越来越普遍，但因为建筑类型和功能的愈来愈复杂，结构体系的更加多样化，使得高层建筑设计中具有结构柔和性高、竖向载荷大等难点。2010年的最新的的《高层建筑混凝土结构技术规程》里对结构设计又提出了新的要求。所以，如何追求完美的高层建筑钢筋混凝土结构设计，达到高层建筑安全性与美观性并存的特点，以满足普通百姓住房便捷、安全的要求，成为现代高层建筑结构设计重中之重。笔者将结合多年高层建筑结构设计的经验，谈谈高层建筑钢筋混凝土结构设计的注意事项。

1 钢筋混凝土结构方案问题

高层混凝土结构方案选型要根据能高效利用材料效率、清晰传力途径来进行，这对配筋指标等的控制具有重要作用。在方案选型时要注意以下几点：第一，结构坚向与抗侧力传力途径要明确；第二，要形成空间的整体受力，增强结构与构件的材料使用效率；第三，要尽可能提高结构的均匀性与规则性；第四，形成良好的结构整体性与耗能机制。在设计时，结构工程师尽量保证建筑的设计理念，

结构部分要与建筑部分加强合作，减小没有必要的大空间，减少结构转换工作。在结构的抗侧力体系选择时，首先要使得结构抗侧力体系和建筑的高度相适应；其次，结构垂直方向沿高度的变化要平缓、连续，强度等级的变化与混凝土墙的厚度变化要错开；最后尽可能使结构抗侧力构件连接成整体，要保证体系中所选材料与截面类型与施工期相符合。另外，在在重力荷载传力方面，要尽量降低结构的自重，楼板设计时，要综合考虑设备、净高、建筑吊顶的做法等各方面因素，可以运用组合楼板和钢梁的形式来降低自重，以缩短施工工期。如果结构很复杂要注意加强技术的分析工作，选择合理的楼面结构与转换结构，在结构抗侧力体系上要合理设定腰桁架，抗震等级的选择要适当[1-3]。

2 基础的设计选型问题

高层基础设计也是钢筋混凝土结构设计部分应该要特别主要的问题，这是由于基础设计的不恰当，会使建筑因承载力不足而造成不均匀沉降，使得建筑物出现开裂或倾斜，引起安全问题；另外，合理的基础设计是降低工程造价和缩短工期有重要作用。在基础设计选型要注意以下条件的分析。第一，地质条件。地质条件是决定高层建筑基础选型的关键因素，结构设计人员要和勘察人员做好协调，对勘察的地质资料要进行准确分析，进而合理地进行基础选型，同时要在工程的实施状况变化进行合理的修改。第二，分析高层建筑结构的特点，从建筑高度、跨度、荷载大小以及层数等因素进行分析，选择最佳的基础形式。第三，注意上部建筑结构形式的影响。要分析上部框架、框架剪力墙或剪力墙结构对地基不均匀沉降的影响，选择刚度适中的基础。第四，要满足构造本身的需求。比如对于箱型基础，要满足结构竖向静荷载重心和基底平面形心相重合、高度与埋深、偏心距等指标的要求。第五，高层建筑基础选型要符合建筑物使用功能的具体要求。比如要符合地下商场、人防工程、地下车库的要求。第六，考虑高层周围已有建筑物影响。不同的基础形式对周围建筑有很大影响。例如，采用预制桩基础，在打桩就可能造成已有建筑物开裂或建筑上构件坠落等安全隐患。第七，考虑抗震性能的影响，主要是根据当地的地质资料进行合理的抗震等级选型。

3 钢筋混凝土结构框架结构延性设计问题

考虑到建筑物的抗震能力与安全性，延性钢筋混凝土结构在高层建筑结构设计的应用越来越广泛。钢筋混凝土结构框架结构延性设计要注意三个原则。第一，强柱弱梁原则，保证框架柱能达到抗弯承载能力的要求, 减少了柱段屈服的可能。钢筋混凝土框架结构的延性和塑性铰的分布密切相关。一般来说，在梁中出现塑性铰均匀塑性的梁铰结构和柱中出现塑性铰而形成柱铰结构，两者很难同时实现，由于柱铰机构常常有较大的位移，因此引起了不稳定问题，甚至是结构的倒塌。所以在设计时必须使得非弹性变形只限在梁内, 就是要求在统一节点上梁端极限弯矩总和要小于柱段截面积限弯矩的总和。第二，强剪弱弯原则。为了减少在非弹性变形时发生剪切破坏的可能性，要满足原则。它主要通过抗剪承载力计算公式的选取、计算设计剪力和一定的构造措施来实现的。实际的计算和抗弯承载力计算类似, 但更为严格, 以增强抗弯承载力。另外，当在非弹性反应趋于发生时，为了减少框架梁柱的剪切破坏危险，梁柱端部构成塑性铰后的极限抗弯强度要与设计剪力相对应。第三，强锚固，强节点原则。

4 结构计算和分析问题

在高层建筑钢筋混凝土结构计算和分析是结构设计的重要阶段，高效准确的内力分析，并按照高层钢筋混凝于结构设计规范的要求进行设计，是保证高层质量的关键。这方面要注意：第一，选择合理的计算软件。当前结构设计计算软件种类较多各个软件的侧重点不同，设计人员应认识软件的基本假定，根据设计的需要选择可靠的计算软件，并设计计算进行结果分析，从力学概念与工程经验角度出发进行判断，确认软件的合理性和准确性后，才能投入使用。第二，考虑振型数目是否足够，是否需要进行地震力放大。新规范中增加一个振型参与系数的概念，因此在计算要对此参数进行判断。第三，考虑非结构构件的计算和设计。出于建筑的美观和功能要求，高层建筑往往存在一些非结构构件。对于这部分构件，特别是在设计高层建筑中屋顶的装饰构件时，因为高层的风荷载与地震作用一般较大，所以，必须根据新规范中的要求，对增加的非结构构件的进行计算、设计。

结语：

高层钢筋混凝土结构设计是复杂而艰巨的过程，它关乎高层建筑的安全使用，任何设计上的疏漏都可能引起工程出现不安全因素，因此我们广大结构设计者应该不断思考，在实际设计中总结经验，完成我们的伟大使命。

参考文献：

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随着城市化的发展和土地资源的日渐减少，高层建筑成为城市发展的象征，其在城市中所占的地位也越来越重要。然而，由于高层建筑的建筑高度较高，即便是最常见的混凝土结构，其结构也很复杂。从设计到施工，不论是哪个环节出错，都有可能使建筑存在安全隐患，甚至导致建筑结构的崩塌。所以，高层建筑混凝土结构设计人员要严格按照规范执行，谨记自己的职责，心系住户的安全，保证设计质量。应该在设计工作中突出钢筋混凝土结构的设计原则，强化钢筋混凝土结构设计要求，对钢筋混凝土结构设计方法做到进一步加强，通过对钢筋混凝土结构优化的设计，实现钢筋混凝土结构的安全、耐久性和抗震性，达到对建筑产业更好适应社会，实现自身发展的目标。

1 混凝土结构设计的相关要求

1.1 功能要求

建筑结构虽然在不同时期有着不同的设计要求，但在设计使用年限就功能要求而言是一样的，具体的要求有以下三个方面：安全性，高层建筑结构能够按照设计要求那样承受各种作用力，并且对自然灾害和突况具有一定的抵抗能力。适用性，高层建筑结构能够具有设计预期的使用要求，并且变形、裂缝或振动等情况发生在规定的限度中，以保证高层建筑正常的使用功能。耐久性，高层建筑的保护层厚度符合规定，裂缝的宽度控制在规定范围内，同时要严格把握好钢筋的抗锈蚀性能。

1.2 可靠要求

对于结构可靠性的定义是建筑结构在设计使用期限内，以及正常的施工和维修的情况下，能够按照设计预期的那样具有相应的功能。但也不能说，超过了建筑结构的设计使用期限，该建筑结构就不能使用或是需要报废。实际上是在这个时候，结构的可靠性水平开始降低了，但可以通过定期的加固和维修继续使用。对于结构可靠度的定义是建筑结构在设计使用期限内，以及正常的施工和维修的情况下，完成预期功能的可能性的多少，也可以说结构可靠度是结构可靠性发生的概率。结构可靠度的分析过程就是用合理科学的方式确认结构的可靠性水平，以保证结构设计在技术、经济、安全以及质量上都尽量保持良好。总而言之，建筑结构设计的目的是尽量将经济、质量和功能三个方面结合起来，并达到最优状态。

2 高层建筑结构设计的特点

2.1 侧向力具有重要的影响

侧向力的影响主要表现在结构内力、结构变形和建筑物土建造价三个方面。在低层建筑主要是用于承受自重、活载和雪载等垂直力以及风地震之类的水平力，其中由于水平荷载对建筑结构的影响不大，甚至可以忽略； 在多层建筑中，水平荷载的影响比低层建筑大； 然而在高层建筑中，水平荷载和地震力是结构设计的重点。

2.2 结构的刚度要适宜

建筑高度的增加，会增加建筑的侧向位移。所以在进行高层建筑结构设计时，不仅要注意结构的强度，还要使结构的刚度适宜，以确保结构既可以保持合理的自振频率，又可以控制好水平力作用下的层位移的范围。

2.3 结构的延性

要保持良好高层建筑结构相对于低层建筑所要承受的荷载要大些，并且地震对高层建筑的影响也比低层建筑大。要想提高建筑结构的抗震性能，就要从结构的承载力和变形能力两个方面入手。只有确保了结构强大的变形能力，才能减小地震对建筑物的损坏，避免建筑物倒塌。要想达到这样的效果，首先要保证结构具有足够的强度，然后是提高薄弱部位的变形能力，使结构具有很好的延性。

3 高层建筑混凝土结构优化设计的具体方法

整体是由局部组成的，局部的情况反作用于整体，重要的局部甚至对整体起到决定性的作用。高层建筑混凝土结构设计是高层建筑结构设计的主要部分，它的设计必须与整体结构相适应。现今，国内外建筑结构设计人员在保证整体结构合理的前提下，追求局部结构的承载力最大化。至今为止，虽然国内外很多学者和建筑设计人员都对此作了很多研究，但仍没有形成一种适用于高层建筑结构设计的成熟的数学模型。对于数字模型的要求是既能够满足各种结构设计的规范和要求，又能够让设计人员觉得方便和实用，所以在不断地实践之后，局部结构承载力的最大化成了最重要的目标。实质上，优化设计的重点是要将整体和局部统一起来，下面就是优化高层建筑混凝土结构设计方案的三种方法：

3.1 高强砼和高强钢筋的合理使用

在建筑施工过程中，钢的花费在建筑总花费中占有很大的比重。因此，对于钢的用量要进行严格控制，合理地使用高强钢筋，避免过度用钢造成建筑施工资金不足或紧张。同时对于地基较软弱的高层建筑，合理布置强砼和高强钢筋高优化构件截面尺寸，不仅可以减少造价，还可以减轻地基载荷，方便施工。建筑物的自重越大，地震对其破坏的程度就越大，所以还可以通过减轻建筑自重来降低地震对建筑物的损坏，而合理使用高强砼和高强钢筋可以有效地减轻自重，达到降低造价和降低地震对建筑物破坏的程度。

3.2 注重剪力墙的平面布置具体的要从以下几项做起：

（1）剪力墙的布置要遵循周边均匀和相对集中的原则，当然前提是要保证建筑的使用功能。通常情况下剪力墙的位置是布置在建筑物的楼梯间、电梯间处以及平面形状变化及恒载较大的部位，其间距也要控制好，间距过大或过小都不可以。（2）剪力墙墙肢截面要简单规则，不宜太复杂，同时剪力墙结构的侧向刚度也要适宜。（3）短肢剪力墙的数量不宜太多，因为较多的短肢剪力墙没有联合剪力的效果好，特别是全部为短肢剪力墙的情况决不能发生。

3.3 注重结构抗震性能合理设计

混凝土筒体的承载力和延性，这里特别强调了混合结构体系的高层建筑。为了保证高层建筑的抗震性能，型钢柱的设置位置与设置方法要根据建筑高度的不同而选择适用的。当建筑物高度不超过 130m 时，并且抗震设防等级多为 7 级； 筒体四角和楼面钢梁与型钢混凝土梁的交接处设置型钢柱，建筑物的高度一般高于 130m，型钢柱的位置设在筒体四角，抗震设防等级要设为 7、8、9 级，避免框架的刚度及承载力不达标。要想通过刚性连接框架平面内柱与梁的方法增强框架的刚度和水平承载力，降低水平作用力使楼层侧移的可能性，可使用以下方法： 一是设置外伸桁架加强层； 二是采用分段拼装外伸桁架与筒体剪力墙刚接的方法； 三是均匀布置贯通性的刚接桁架与抗侧力墙体。

4 结束语

总之，建筑结构设计人员不仅要熟练地掌握高层建筑结构设计的要求和内容，还要学会综合考虑，将结构的实用性和美观性结合起来，将整体结构与局部结构结合起来。另外还要在实践中不断积累经验，补充专业知识，最大程度上优化建筑结构设计。

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中图分类号：TU208文献标识码： A

高层建筑结构形式趋于多样化，高层建筑的表现形式也多种多样，但随之所带来的弊端也越来越多的表现出来。由于目前没有钢筋混凝土结构钢筋细部节点的统一做法，造成设计单位或施工单位在节点钢筋设计的容易出现钢筋配筋率过大或者钢筋锚固不足等现象的出现，设计单位应该考虑在某些节点钢筋实际操作的困难及由此产生的对结构的影响。

1.关于强柱弱梁的设计理念

强柱弱梁的概念主要是针对小震不坏，中震可修，大震不倒的抗震设防目标而提出的。柱破坏了建筑物整个都会倾覆，而梁破坏则仅是某个区域失效，因此，柱较之梁破坏的损害更大，当前我们的经济已高速发展，我们结构设计人员在设计中一定要将这一概念设计贯彻下去。必须严格控制柱轴压比，轴压比在任何情况下均不宜超过0.9%，且我们对柱断面及配筋设置时应分部位处理，建议边柱，角柱应适当加强，特别是角柱，建议应全柱加密箍筋，且配筋率不宜小于1%，所有框架柱，不包括小截面柱，建议纵筋均应大于20，且柱筋品种不宜过多，矩形截面柱尽可能对称配筋。而对梁配筋则建议应配足梁中部筋，而支座筋则可通过调幅让其适当降低，以使地震作用下能形成梁铰机制，防止柱先于梁屈服，使梁端能首先产生塑性铰，保证柱端的实际受弯承载力大于梁端的实际受弯承载力。

2.钢筋混凝土结构设计常见的问题及解决方案

2.1关于超长结构的问题

混凝土结构设计规范第9.1.1条中规定钢筋混凝土框架结构伸缩缝最大间距为55m，而7.1.2条则规定当采取后浇带分段施工，专门的预加应力措施或采取能减小混凝土温度变化或收缩的措施且有充分依据的，伸缩缝间距可适当增大。这两条使我们在实际设计过程中较难把握。工程实例中超过55m就设置伸缩缝，这显然是很难保证的，而且在采取后浇带分段施工后很难控制房屋的长度而不至于产生裂缝等不良现象。

出现此类状况这取决于各地区的温差及混凝土不同的收缩应力。在结构设计中必须对梁柱配筋进行概念上的调整。首先是长向板钢筋应双层设置，并适当加强中部区域的梁板配筋，中部区域作为一个中点必然受较大应力，而两侧梁柱，特别是边跨的柱配筋必须加强以抵抗温度应力带来的推力，而超长结构在角部容易产生的扭转效应也须我们在设计中对角部结构进行加强。当框架结构超过70m时，应采取特殊的措施才能不设置伸缩缝，如采用预加应力，掺入抗裂外加剂等等，而且作为超过70m的结构，必须对温度及收缩裂缝采取定量的分析，并相应施加预应力，这在许多工程实例中应用的效果也是众目共睹的。如果对超长结构，不能有效的分析清楚受力情况，建议还是应按规范要求设置伸缩缝，毕竟建筑上缝只要处理得当还是不影响观瞻的。

2.2关于桩筏基础设计中对于筏板厚度的取值问题

桩筏基础设计中对于筏板厚度的取值，一般是先按建筑层数估算筏板厚度，常规是按层数×50mm来估算。例如一幢十八层的小高层住宅，我们则先按18×50=900mm设定筏板厚，然后再根据排桩情况，分别验算角桩冲切，边桩冲切及墙冲切，群桩冲切。一般情况均为角桩冲切来控制板厚，但这里主要强调一个短肢剪力墙结构下的群桩冲切，短肢剪力墙结构由于墙体不封闭，故取值群桩冲切边界时有相当大的困难，而群桩冲切由于桩群重叠面积较大，应是一种不利状态。因此，一般建议是取值几个大层间近似作为冲切边界，所围区域内短肢墙体内力则作为抗力抵消，虽不完全准确，但区域放大后，边界的开口效应有所削弱，是可行的。

2.3关于箱、筏基础底板的挑板问题

从结构角度来讲，如果能出挑板，能调匀边跨底板钢筋，特别是当底板钢筋通长布置时，不会因边跨钢筋而加大整个底板的通长筋，较节约。出挑板后，能降低基底附加应力，当基础形式处在天然地基和其他人工地基的坎上时，加挑板就可能采用天然地基。必要时可加较大跨度的周圈窗井。窗井部位可以认为是挑板上砌墙，不宜再出长挑板。虽然在计算时此处板并不应按挑板计算。当然此问题并不绝对，当有数层地下室，窗井横隔墙较密，且横隔墙能与内部墙体连通时，可灵活考虑。当地下水位很高，出基础挑板，有利于解决抗浮问题。此外，从建筑角度讲，取消挑板，可方便柔性防水做法。当为多层建筑时，结构也可谦让一下建筑。

2.4关于板面设置温度应力筋的问题

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010第9.1.8条规定在温度收缩应力较大的现浇板区域内，钢筋间距不宜大于200mm，，板的上下表面沿纵横两个方向的配筋率均不宜小于0.1%。对于规则较短的建筑物我们可以在各楼面边跨及屋面层设置相应的温度应力钢筋，而对于超长结构，则建议在超长结构的长向均应设置双层钢筋。其余部位则可因人而异，功能重要的区域设置，有条件的建设子项设置，而不必过于强调。另外值得注意的问题是: 当地下室筏板厚度大于1200mm时，可在筏板中间配置温度收缩应力钢筋以抵抗大体积混凝土所产生的收缩及温度应力，配筋量建议取1/2筏板厚的0.1%，且不小于Φ12@200。

2.5关于对梁筏基础板筋位置的设置问题

弹性梁筏基础，由于考虑水浮力下底板所受向上的反向力，设计人员会要求筏板面筋能置于地梁主筋以下，而地梁配筋有时较多甚至配置双排筋，再加上梁箍筋则施工中引起板筋的弯折相当困难，遇到人防工程则更难施工。从受力传递过程来说，板筋设置必须准确，但考虑施工困难及相应板保护层的损失，建议可以作适当放松。

2.6关于短肢剪力墙结构设计中的重点问题

短肢剪力墙结构设计中有两个重点问题值得我们防范,处理不当经常会成为薄弱环节,这也是抗震审查中经常发现的问题。

2.6.1对普通长墙的界定，高规JGJ3-2010第7.1.8条中规定一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙，短肢剪力墙是指截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙。这明显出现了一些难度,高厚比为7.9 倍及8.1倍的两种墙受力特性截然不同，由此而引起的配筋亦相差甚远(对四级剪力墙而言，短肢剪力墙在一般部位的配筋率要求大于1.0%，而普通墙则仅要求边缘构件配筋率0.4%，墙身部分配筋率仅为0.2%。)因此在布置长墙时建议控制高厚比大于9，这样就与短肢剪力墙有所区分而不会混淆。

2.7关于地基与基础设计的问题

地基与基础设计一直也是值得结构工程师非常重视的方面，不仅仅由于该阶段设计过程的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，同时，也是因为地基基础也是整个工程造价的决定性因素，因此，在这一阶段，所出现的问题也有可能更加严重甚至造成无法估量的损失。在地基基础设计中要注意地方性规范的重要性问题。所以，在进行地基基础设计时，一定要对地方规范进行深入地学习，以避免对整个结构设计或后期设计工作造成较大的影响。

3.结语

钢筋混凝土框架结构虽然相对简单，但设计中仍有很多需要注意的问题，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。

参考文献

[1]张丽.浅谈建筑结构混凝土设计[J]；黑龙江科技信息；2011年13期

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【前言】：随着我国城市建设中越来越多的高层钢筋混凝土结构设计形式的出现，如何提高该种结构类型的抗震性能也成为了人们关注的焦点。尤其是近年来我国频频发生一些较大震级的地震，使得一些抗震性能较差的建筑物倒塌，不但给社会经济带来极大损失，更重要的是严重威胁了人民的生命财产安全。因此建筑的抗震设计再次受到了人们的广泛关注，我国的建筑结构抗震设计遵循三水准、两阶段的设计原则，三水准即“小震不坏、中震可修、大震不倒”。本文通过分析高层钢筋混凝土结构在地震荷载作用下的受力情况，来探讨其抗震设计要素。

一 高层建筑结构的特点

多层与高层建筑结构的相同点有：都是承担竖向荷载和水平荷载作用，设计原理和设计方法也是基本是相同的，不同点是在高层建筑中，需要用来抵抗外荷载（特别是水平荷载）的结构材料更多，因此高层建筑结构设计的主要问题就是抗侧力结构的设计，设计抗侧力结构时也就有更多要求了。实践证明在建筑物的高度越大，水平力作用下结构设计的优化程度对材料用量的影响也就越大，特别是在地震地区，地震作用给高层建筑带来的危害也要比多层建筑的危害大，因此，应该更加重视高层建筑结构的抗震设计。从结构特点看，凡是水平荷载起主要作用的建筑就可以认为进入了高层建筑结构的范畴了，水平荷载主要是地震作用和风荷载为主，在地震区基本上就是地震荷载起主控作用。

二 高层建筑结构抗震设计要素

1正确选择合理的抗侧力结构体系其实高层建筑结构设计的重中之重就是设计抗侧力结构。高层建筑基本的结构构件是梁、柱、支撑、墙和墙组合的筒，用这些构件可以组成高层建筑众多的抗侧力结构。

（1）框架结构：框架结构由梁、柱通过节点组成的结构单元，框架只能在自身平面内抵抗侧向力，必须在两个正交的主轴方向设计框架以抵抗各个方向的侧向力。抗震框架结构的梁柱不允许铰接，必须采用刚接，使梁端能传递弯矩，同时使结构具有良好的整体性和较大的刚度。抗震设计的框架结构不宜采用单跨框架。抗震设计时，若采用砌体填充墙，填充墙的布置应避免形成上、下层刚度变化过大，避免形成短柱，尽可能对称布置，以减小偏心造成的扭转；砌体墙的抗侧刚度大、变形能力小，混合使用不利于结构抗震。（2）剪力墙结构（也称抗震墙结构）：剪力墙结构承受竖向荷载和抵抗水平荷载是通过钢筋混凝土墙（亦抗震墙）来实现的，采用现浇钢筋混凝土，整体性好，承载力及侧向刚度大。剪力墙的延性设计的好坏直接影响着它的的抗震性能。在以往的地震灾害中，剪力墙结构的的震害一般比较轻。（3）框架―剪力墙结构：框架―剪力墙结构体系就是把框架和剪力墙两者结合起来，共同抵抗竖向荷载和侧向力，相互弥补，从此产生更好的结构效果。框架―剪力墙结构既有框架结构的特点，又具备剪力墙结构的优点。剪力墙刚度大主要承担层间剪力，而框架的延性要好一些，在遭遇地震作用下，先屈服剪力墙的连梁，这样是剪力墙的刚度会减小，剪力墙抵抗的层间剪力会转移到框架上，框架利用足够的承载力和延性来抵抗地震作用，那么这两种抗侧力结构的优势可以充分发挥出来，在遭遇地震作用时避免严重破坏甚至倒塌。因此建造较高的高层建筑通常采用这种结构型式，目前在我国得到广泛的应用。要根据所设计的建筑高度，是否需要抗震设防及抗震设防烈度等因素，选择一个与其匹配的、经济的结构体系，是结构效能得到充分发挥，建筑材料也能充分的被利用，最终会形成完美的结构设计。

2 正确认识高层建筑的受力特点高层建筑可以简化成一个竖向悬臂结构，结构轴向力主要是垂直荷载所产生的，它与建筑物高度是一次方的关系；结构的弯矩则是由侧向力所产生，弯矩与建筑物高度是二次方的关系。由此可以看出，在高层结构中，垂直荷载的影响不如侧向力影响大，结构设计的控制因素也就是侧向力，结构除了应有较大的强度来抵抗侧向力产生的弯矩、剪力以及拉应力和压应力，同时结构还要具备足够的刚度，使随着高度增加所引起的侧向变形限制在结构允许范围内。

3 建筑体型和结构总体布置建筑体型和结构总体布置在高层建筑的设计中也特别重要。建筑的平立面表现的是建筑体型，结构构件的平面布置和竖向布置反映的就是结构的总体布置，布置结构构件应该根据结构抵抗竖向荷载、抗风、抗震的要求来布置。结构平面布置对称、均匀并且有较好的抗扭刚度。结构竖向布置也要均匀，结构的刚度、承载力和质量分布均匀，无突变。

三 抗震设计方案

根据高层建筑的钢筋混凝土结构遭遇地震的强度可以分为罕遇地震、设防地震和多遇地震，在不同强度地震作用下，钢筋混凝土结构的抗震性能不同。抗震设计方案首先需要确定损伤部位，进而建立等效线性化结构模型，从而确定钢筋混凝土结构在地震作用下的弹塑性变形能力和承载力需求。下面将对不同地震强度下的抗震设计方案：

1多遇地震的损伤部位设计方案在多遇地震作用的弹塑性变形能力和承载力只需要按照GB50011-2010《建筑抗震设计规范》设计即可，也就是对多遇地震的重力荷载效应和作用效应分别乘以荷载分项系数和相应的作用就可以得到结构的设计内力，然后根据钢筋混凝土结构的材料强度来进行该结构的承载力计算和设计。

2 罕遇地震的损伤部位设计方案必须对罕遇地震下钢筋混凝土结构响应点的层间位移是否符合GB50011-2010《建筑抗震设计规范》的规定也非常重要。如果满足可以直接采用等效线性化分析法计算的弹塑性变形能力进行钢筋混凝土构件的弹塑性变形能力设计；如果不满足，需要增加结构的配筋或者增大结构构件截面来满足GB50011-2010《建筑抗震设计规范》对于层间位移的要求。

3 罕遇地震下的非损伤部位的承载力设计方案可以利用等效线性化分析法来计算非预期损伤构件在罕遇地震下的承载力，不同之处在于，非预期损伤部位的承载力会随着预期损伤部位承载力的增加而增加。根据等效线性化分析法可知，钢筋混凝土结构的响应点在罕遇地震作用下所对应的承载力可以作为非预期损伤部位的承载力，在设计过程中由于罕遇地震发生的可能性很小，可以采用重力荷载效应和地震作用效应的组合，再结合建筑材料强度的标准值来计算构件的承载力需求，如下式所示：SG+SEK≤RK其中：SG为重力荷载效应；SEK为地震作用效应；RK为按材料强度标准值计算的构件承载力。等效线性化分析法能够直接反应构件结构在地震响应阶段的弹塑性内力分布，有助于增强预期损伤部位的承载力，合理性和一般性更强。

【结语】：通过了高层建筑的受力特点、结构体系、结构布置、抗震设计等多方面的规定，在保证结构安全的前提下，尽可能将结构设计做到最合理、最经济和最优化。

【参考文献】：

[1]曲哲，叶列平.建筑结构弹塑性地震响应计算的等价线性化法研究[J].建筑结构学报，2010，31（9）：95-102.

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1引言

现阶段，城市不断扩张，民用高层建筑数量持续增加，成为了现代工程建设中的一项重要内容。在高层建筑项目落实中，对建筑结构进行优化设计具有重要的现实意义，其是对设计单位结构设计的有效补充，确保建筑结构设计方案与相关规范要求相符，并在保证结构安全的基础上有效控制建造成本。

2工程概况

某高层住宅楼项目，地上27层、地下2层，总高度为91.3m，总建筑面积28584.02m2。此住宅楼设计采用剪力墙结构，地下2层是停车场。

3高层建筑剪力墙结构的优、劣势

在建筑结构设计中，结构体系选型十分重要，直接影响到结构安全性、抗震性能、造价以及后期的使用功能。我国现代民用高层钢筋混凝土建筑结构常见的有以下几种：框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-核心筒结构。本高层住宅楼项目采用的是剪力墙结构，此种结构在高层住宅中的应用之分普遍，与住宅的墙体多、面积不大的特点相适应，相应的此种结构往往不适宜公共建筑[1]。剪力墙结构体系有其优势、也有其劣势，具体归纳如下：①优势：承重墙、分隔墙连成整体，经济性良好，尤其在高层宾馆、住宅等十分适用；简洁、宽敞，用户可根据实际需求改造，使用功能较好；抵抗水平荷载能力强，侧移小；结构质量大，可吸收更多的地震能量，安全性高。②劣势：抗侧移刚度大，因此某些情况下易引发强烈地震反应，威胁结构安全；结构延性较差，由于采用的是构造配筋，配筋率不高，虽然结构较为灵活，但是延性却受到了影响。

4结构设计优化原则

基于高层建筑剪力墙结构的优、劣势分析，在结构设计时必须做好相关优化工作，本项目通过对原方案的计算分析发现，设计比较保守，结构位移角较小，具有一定的优化空间，因此决定遵照以下几点原则开展优化工作：确保结构整体安全、可靠；确保结构刚度合理，对特殊部分需做好加强处理；允许减小结构构件，但是必须经审核通过方可执行；合理控制建筑造价，获得更大的经济效益。

5结构设计优化方案

5.1优化方案

（1）调整剪力墙边缘构件范围：通过对原设计方案的计算分析显示，剪力墙边缘构件范围较大，现决定以《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）为准，合理减小剪力墙边缘构件范围。（2）优化剪力墙布置：对原设计方案中的剪力墙布置进行优化，调整楼、电梯形成的核心筒与结构平面四角部的剪力墙，以优化X、Y向抗侧刚度。具体优化方案如下：将部分“一”字型剪力墙，调整为“T”、“L”形剪力墙；将部分过长剪力墙肢，调整为带翼缘剪力墙；在大片剪力墙开设洞口，调整墙肢长度，具体调整情况见图1。

5.2优化结果

本项目优化后与原设计方案下的结构振型周期、最大楼层位移、层间位移角的对比情况，具体如表1所示。根据表1数据显示，优化后与原设计方案的各项指标均满足规范要求。根据最大层间位移相关数据显示，原设计方案较为保守，远小于规范要求，优化后，适当减小了结构抗侧刚度，最大楼层位移由原本的49.00、52.59（地震X、Y向）与28.83、46.86（风荷载X、Y向），升至59.12、53.25（地震X、Y向）与34.18、49.61（风荷载X、Y向）；最大层间位移角由原本的1/1458、1/1198（地震X、Y向）与1/2587、1/1613（风荷载X、Y向），升至1/1386、1/1363（地震X、Y向）与1/2166、1/1519（风荷载X、Y向）。由此可知，在保证结构安全的基础上，其经济性有所增加[2]。优化后，X、Y地震作用下的楼层剪力也均有所下降，周期增加，结构延性增强，地震抵抗作用更佳。

6结束语

综上所述，高层建筑结构优化设计是保证建筑使用安全与可靠度的关键所在，此项工作较为复杂、繁琐，必须处理好构件与结构关系，以获得最佳受力状态，传力简单、承载性良好，每一个构件均实现协调运行。在保证结构安全可靠的基础上，结构优化也必须考虑建筑的经济性问题，合理控制材料用量，实现成本的有效降低与效益的增加。

参考文献

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中图分类号：TU973+.31 文献标识码：A文章编号：

钢筋混凝土高层建筑结构的抗震设计方法和技术是不断变化和进步的，我们在设计时要选用适合的抗震结构，注重建筑结构材料的选择，减小地震的作用力，增强地震的抵抗力，从而达到高层建筑抗震的目的。

1．钢筋混凝土高层建筑抗震设计存在的问题

1.1 工程地质勘查资料不全

在设计初期，设计人员应该及时掌握施工场地的地质情况，但是往往在设计过程中，却没有建筑场地岩土工程的勘察资料，就不能很好的进行地基设计，给建筑物的结构带来安全隐患。

1.2 建筑材料不满足要求

对于材料而言，我们要明确这样一个道理:地震对结构作用的大小几乎与结构的质量成正比。一般说在相同条件下，质量大，地震作用就大，震害程度就大，质量小，地震作用就小，震害就小。所以，在建筑物的楼板、墙体、框架、隔断、围护墙以及屋面构件中，广泛采用多孔砖、硅酸盐砌块、陶粒混凝土、加气混凝土板、空心塑料板材等轻质材料，将能显著改善建筑物的抗震性能。

1.3 建筑物本身的建筑结构设计

建筑物如果平面布置复杂，致使质心与刚心不重合，在地震作用下产生扭转效应，加剧了地震的破坏作用，海城地震和唐山地震中有不少类似震害实例。台湾 9.21 地震中，一栋钢筋混凝土结构由于结构平面不规则，在水平地震作用下，结构产生严重扭转效应而破坏倒塌，同时撞坏相邻建筑上部的阳台。

1.4 平面布局的刚度不均

抗震设计要求建筑的平、立面布置宜规正、对称，建筑的质量分布和刚度变化宜均匀，否则应考虑其不利影响。但有的平面设计存在严重的不对称：一边进深大，一边进深小；一边设计大开间，一边为小房间；一边墙落地承重，一边又为柱承重。 平面形状采用 L、π 形不规则平面等，造成了纵向刚度不均，而底层作为汽车库的住宅，一侧为进出车需要，取消全部外纵墙，另一侧不需进出车辆，因而墙直接落地，造成横向刚度不均。 这些都对抗震极为不利。

1.5 防震缝设置不规范

对于高层建筑存在下列三种情况时，宜设防震缝：平面各项尺寸超过《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》(JGJ3-91)中表 2.2.3 的限值而无加强措施；房屋有较大错层；各部分结构的刚度或荷载相差悬殊而又未采取有效措施；但有的竟未采取任何抗震措施又未设防震缝。

1.6 结构抗震等级掌握不准

结构抗震等级有的提高了，而有的又降低了，主要是对场地土类型、结构类型、建筑高度、设防烈度等因素综合评定不准造成。

上述这些问题的存在，倘若不能得到改正，势必对建筑物的安全带来隐患。上述这些问题的原因是多方面的，这就需要设计人员从设计的角度避免这些问题的出现，防止将这种问题带入施工中，从而保证高层建筑的抗震性。

2．高层建筑抗震设计对策

2.1 结构规则性

建筑物尤其是高层建筑物设计应符合抗震概念设计要求，对建筑进行合理的布置，大量地震灾害表明，平立面简单且对称的结构类型建筑物在地震时具有较好的抗震性能，因为该种结构建筑容易估计出其地震反映，易于采取相应的抗震构造措施并且进行细部处理。建筑结构的规则性是指建筑物在平立面外形尺寸、抗侧力构件布置、承载力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面对称均匀，体型简单，结构刚度，质量沿建筑物竖向变化均匀，同时应保证建筑物有足够的扭转刚度以减小结构的扭转影响，并应尽量满足建筑物在竖向上重力荷载受力均匀，以尽量减小结构内应力和竖向构件间差异变形对建筑结构产生的不利影响。

2.2 层间位移限制

高层建筑都具有较大的高宽比，其在风力和地震作用下往往能够产生较大的层间位移， 甚至会超过结构的位移限值。而国内普遍认为该位移限值大小与结构材料、结构体系甚至装修标准以及侧向荷载等诸多因素有关，其中钢筋混凝土结构的位移限值(一般在 1/400-1/700 范围内)则比钢结构(1/200-1/500 范围内)要求严格 ，风荷载作用下的限值比地震作用下的要求严格。 因此在进行高层建筑结构设计时应根据建筑物的实际情况以及所处的地理位置进行设计，既要满足其具有足够的刚度又要避免结构在水平荷载的作用下产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性以及正常使用功能等。

2.3 控制地震扭转效应

大量事实表明，当建筑结构的平面布置等不规则、不对称导致建筑层间水平荷载合力中心与建筑结构刚度中心不重合，在地震发生时建筑结构除发生水平位移外还易发生扭转性破坏甚至会导致结构整体倒塌，因此在结构设计中应充分重视扭转的影响。由于建筑物在扭转作用下各片抗侧力结构的层间变形不同，其中距刚心较远的结构边缘的抗侧力单元的层间侧移最大;同时在上下刚度不均匀变化的结构中，各层的刚度中心未能在同一轴线上，甚至会产生较大差距，以上情况都会使各层结构的偏心距和扭矩发生改变，因此，在设计过程中应对各层的扭转修正系数分别计算。 计算时应主要控制周期比、位移比两个重要指标，即当两个控制参数的计算结果不能满足要求时则必须对其进行调整。当周期比不满足要求时可采用加大抗侧力构件截面或增加抗侧力构件数量的方法，并应将抗侧力构件尽可能的均匀布置在建筑四周，以减小刚度中心与质量中心的相对偏心，若调整构件刚度不能满足效果时则应调整抗侧力构件布置，以增大结构抗扭刚度。

2.4 减小地震能量输入

具有良好抗震性能的高层建筑结构要求结构的变形能力满足在预期的地震作用下的变形要求，因此在设计过程中除了控制构件的承载力外还应控制结构在地震作用下的层间位移极限值或位移延性比，然后根据构件变形与结构位移的关系来确定构件的变形值，同时根据截面达到的应变大小及分布来确定构件的构造要求，选择坚硬的场地土来建造高层建筑等方法来减小地震能量的输入。

2.5 减轻结构自重

对于同样的地基条件下进行建筑结构设计若减轻结构自重则可相应增加层数或减少地基处理造价，尤其是在软土基础上进行结构设计这一作用更为明显，同时由于地震效应

与建筑质量成正比，而高层建筑由于其高度大重心高等特点，在地震作用时其倾覆力矩也随之增加，因此，为了尽量减小其倾覆力矩应对高层建筑物的填充墙及隔墙尽量采用轻质材料以减轻结构自重。

2.6 选择合理结构类型

高层建筑的竖向荷载主要使结构产生轴向力，水平荷载主要产生弯矩。其竖向荷载方向不变，但随着建筑高度增加而增加，水平荷载则来自任何方向，因此竖向荷载引起建筑物的侧移量非常小，而水平荷载产生的侧移则与高度成四次方变化，即在高层结构中水平荷载的影响远远大于竖向荷载的影响，因此水平荷载应为设计的主要控制因素，在设计过程中应需在满足建筑功能及抗震性能的前提下选择切实可行的结构类型，使其具有良好的结构性能。

2.7 尽可能设置多道抗震防线

当发生强烈地震之后往往伴随多次余震，如只有一道防线，则在第一次破坏后再遭余震，将会因损伤积累导致倒塌。抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部冗余度，有意识地建立一系列分布的屈服区，主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度，以使结构能吸收和耗散大量的地震能量，提高结构抗震性能，避免大震时倒塌。

3．结束语

随着我国经济的快速发展，高层建筑也越来越多，在这种情况下必须做好抗震设计。设计人员在高层建筑抗震设计中，都是按照抗震结构设计规范进行的，他们希望设计的结构能够达到强度、刚度、延性及耗能能力等方面达到最佳，为此从结构总体方案设计一开始，就运用人们对建筑结构抗震己有的正确知识去处理好结构设计中遇到的诸如房屋体型、结构体系、刚度分布，构件延性等问题，从宏观原则上进行评价、鉴别、选择等处理，再辅以必要的计算和构造措施，从而消除建筑物抗震的薄弱环节，以达到合理抗震设计的目的。

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中图分类号：TU318文献标识码： A

前 言

1 阐述钢筋混凝土结构的原理和特性

1.1 钢筋混凝土结构的原理

阐述混凝土如果没有杂质比较纯净的话，它的抗压程度将很难与其抗拉程度达成一致，形成正比，这也是素混凝土不会在有拉应力的梁板之间进行使用。但是梁板又是高层建筑中常见的结构，因此，必须在一定程度上对这种纯混凝土进行改造，只有通过合理的加工和改造才能促使混凝土承受拉力的能力大大增强，也就是在这种情况下，钢筋混凝土结构便诞生了。钢筋混凝土承受一定的拉力后，将会出现开裂现象，如果是钢筋混凝土结构，钢筋将会对这种拉力进行承受，使得混凝土的的抗压性能大大增强，同时也将钢筋的抗拉性能也充分发挥了出来。混凝土和钢筋按照一定的比例进行有机结合，才能促使抵抗外力的水平大大提高，这也会在很大程度上使得混凝土结构在高层建筑施工中发挥出应用的作用。

1.2 钢筋混凝土结构的特性阐述

钢筋混凝土具有一定的特性，特别是在混凝土的收缩和蠕变中体现的更为明显。混凝土在出现硬化的过程中会自动的进行收缩，在这期间，钢筋内部将会对其产生很大的影响，混凝土便会在这种情况下出现拉应力，这种压力在混凝土内部钢筋中产生，必须引起相关人员的高度重视是，特别是对钢筋混凝土进行比例分配时更应该着重关注和考虑。对于拉应力来说，混凝土具有较低的压力，尽管对钢筋进行及时的内部配备的情况下，仍然不能对这种情况有所改观。因此，必须适当的对混凝土进行压力施加。

2 阐述钢筋混凝土的结构设计要求

不同的高层建筑师所设计出的钢筋结构是不相同的，这主要是因为高层建筑设计师对于高层建筑结构设计的理念和认识理解不同，有自己独特的设计风格和设计方案，再加上国家也对不同高层建筑具有不同的设计政策和规定，导致高层建筑结构设计存在着较大的差异和不同。尽管高层建筑设计师所设计的钢筋混凝土结构存在着一定的差异，但是这些钢筋混凝土结构都必须能够符合基本的高层建筑结构设计规范和要求，也就是稳定性原则。我国的高层建筑必须具备一定的稳定性，这种稳定性需要进行抗震设计，高层建筑设计人员必须高度重视高层建筑房屋的高度、宽度，保持其宽度和高度能够按照合适的比例进行。另外，在钢筋混凝土结构设计的过程中，还应该妥善处理高层建筑的水平和纵向荷载能力，以便钢筋混凝土能够承受住整栋高层建筑的压力和拉力。

3 钢筋混凝土高层建筑结构选型

3.1 规则性问题

在规则性问题上新规范与旧规范之间的差异较大，新规范在规则性问题上添加了较多的条件限制，例如，嵌固端在上下层的刚度比、平面规则性问题等。另外新规范中对此类问题通过强制性规定进行了明确“不规则的设计方案不能够应用到建筑的结构设计中。”所以，工程师在进行主结构设计的过程中需要对新规范中所限定的条件进行严格把控，避免由于设计初期的问题影响后期施工图。

3.2 结构超高

在相关建筑规范中，针对结构的高度都会进行严格的控制，这种限制在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，在新规范中要求较为明确。在实际工程设计中，会多少忽略某些问题，这种由于结构类型变更而产生的问题会使得结构类型出现变更，从而施工图不能够通过审查，因而造成了需要重新设计以及专家论证等问题，这会极大的影响工程的进度以及工程造价，同时会对工程造成整体影响。

3.3 设置嵌固端

高层建筑由于其建筑结构特点，一般都会在地下有两层或者两层以上的人防结构或者地下室，而地下结构的顶板则可以使用嵌固端，同时在人防顶板处也可以设置嵌固端，所以在嵌固端的设置上，工程师往往会在设计中忽视其设置不当所带来的问题。

4 强化钢筋混凝土结构设计水平的有效措施

4.1 合理选择钢筋混凝土结构

我国是个幅员辽阔的国家，不同地区的经济发展水平和地质条件也存在着很大的差异，这就使得我国不同地区的高层建筑结构设计不尽相同。因此，在对高层建筑结构进行设计的过程中，必须对钢筋混凝土结构进行合理的选择，始终坚持以地区的高层建筑特点为前提和依据。在高层建筑设计中，通常情况下，高层建筑设计师会选择剪力墙结构进行施工。剪力墙能够最大范围的扩大高层建筑的空间和面积，高层建筑房间能够不将梁柱等露出来。而且使用混凝土剪力墙这种结构，不仅具有较好的隔音效果，而且还能够节省很多施工成本和精力，缩短高层建筑施工的周期，加快施工进度，提高对房屋高层建筑的抗震能力。因此，剪力墙结构已经被广泛应用在高层建筑结构设计中去。

4.2 妥善处理钢筋混凝土的刚度

钢筋混凝土的刚度是对高层建筑进行结构设计时必须重视的一个因素。随着经济的不断发展，我国高层建筑取得了很大的发展成效，高层建筑的层数也呈现逐渐上升趋势，高层建筑物的刚度直接关系着高层建筑的施工质量。只有不断控制高层建筑物的位移，才能使得高层建筑物的刚度符合相关设计要求。在对高层建筑结构进行设计时，需要对高层建筑物的刚性和延展性进行良好的控制，这也需要高层建筑设计的密切参与和配合，根据自己的设计理念和设计风格对高层建筑物的刚度和延展性进行适当的调整。随着高楼大厦的不断兴起，在对剪力墙进行布置时，可以适当的增加剪力墙的数量，并确保剪力墙的厚度能够满足相关高层建筑设计要求。

4.3 对钢筋混凝土进行及时加固

对钢筋混凝土进行及时的加固也是高层建筑结构设计的重要环节之一，主要有两种加固方法。第一种加固方法是利用碳纤维对钢筋混凝土进行加固。通过这种方式，可以极大的该混凝土的刚度、强度，并且促进钢筋混凝土抗裂能力的增加。第二中加固方式是通过预应力对钢筋混凝土进行加固，这也可以在一定程度上延长钢筋混凝土的使用寿命，在高层建筑结构设计充分发挥其应用的作用。

5 结束语

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地震是人类在地震区建筑结构设防与不设防,震后结果大不一样。要使工程建设真正达到能够减轻以至避免地震灾害,把握好抗震设计关是减轻地震灾害的根本措施。 地震是人类在繁衍生息、社会发展过程中遇到的一种可怕的自然灾害。强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。据统计,历史上各种自然灾害曾毁灭了世界各地52个城市,其中因地震而毁灭的城市有27个。地震之外的其它各种灾害,如水灾、火灾、火山喷发、风灾、沙灾、旱灾等毁灭的城市为25座。因此,地震占灾害总数的52%。可见地震灾害确系“群害之首”。研究表明,在地震中造成人员伤亡和经济损失最主要的因素就是房屋倒塌及其引发的次生灾害(约占95%)。无数次的震害告诉我们,抗震设防是防御和减轻地震灾害最有效、最根本的措施。

另一方面,我国作为发展中国家,人口稠密,建筑物抗震能力低。因此,我国的地震灾害可谓全球之最。上个世纪,全球因地震而死亡的人数为110万人,其中我国就占55万人之多,为全球的一半。因此,粗略地说,我国的国土面积占全球的1/14,人口占1/4,地震占1/3,地震灾害占1/2。因此,建筑物的抗震设防问题是我国减轻自然灾害、保障国民经济建设和社会持续发展,特别是保障人民群众生命安全的一个重要问题。

1 震害多发点

地震作用具有较强的随机性和复杂性,要求在强烈地震作用下结构仍保持在弹性状态,不发生破坏是很不实际的;既经济又安全的抗震设计是允许在强烈地震作用下破坏严重,但不倒塌。因此,依靠弹塑性变形消耗地震的能量是抗震设计的特点,提高结构的变形、耗能能力和整体抗震能力,防止高于设防烈度的“大震”不倒是抗震设计要达到的目标。

1.1 结构层间屈服强度有明显的薄弱楼层

钢筋混凝土框架结构在整体设计上存在较大的不均匀性,使得这些结构存在着层间屈服强度特别薄弱的楼层。在强烈地震作用下,结构的薄弱层率先屈服,弹塑性变形急剧发展,并形成弹塑性变形集中的现象。如1976年唐山大地震中,13层蒸吸塔框架,由于该结构楼层屈服强度分布不均匀,造成第6层和第11层的弹塑性变形集中,导致该结构6层以上全部倒塌。

1.2 柱端与节点的破坏较为突出

框架结构的构件震害一般是梁轻柱重,柱顶重于柱底,尤其是角柱和边柱易发生破坏。除剪跨比小的短柱易发生柱中剪切破坏外,一般柱是柱端的弯曲破坏,轻者发生水平或斜向断裂;重者混凝土压酥,主筋外露、压屈和箍筋崩脱。当节点核芯区无箍筋约束时,节点与柱端破坏合并加重。当柱侧有强度高的砌体填充墙紧密嵌砌时,柱顶剪切破坏严重,破坏部位还可能转移至窗洞上下处,甚至出现短柱的剪切破坏。

1.3 砌体填充墙的破坏较为普遍

砌体填充墙刚度大而变形能力差,首先承受地震作用而遭受破坏,在8度和8度以上地震作用下,填充墙的裂缝明显加重,甚至部分倒塌,震害规律一般是上轻下重,空心砌体墙重于实心砌体墙,砌块墙重于砖墙。

2 抗震结构设计

较合理的框架地震破坏机制,应该是节点基本不破坏,梁比柱屈服可能早发生、多发生,同一层中各柱两端的屈服历程越长越好,底层柱底的塑性铰宜最晚形成。即:框架的抗震设计应使梁、柱端的塑性铰出现尽可能分散,充分发挥整个结构的抗震能力。

2.1 抗震计算中的延性保证

从用楼层水平地震剪力与层间位移关系来描述楼层破坏的全过程可反映出,在抗震设防的第二、三水准时,框架结构构件已进入弹塑性阶段,构件在保持一定承载力条件下主要以弹塑性变形来耗散地震能量,所以框架结构需有足够的变形能力才不致抗震失效。试验研究表明,“强节点”、“强柱弱梁’、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的框架结构有较大的内力重分布和能量消耗能力,极限层间位移大,抗震性能较好。

综合大量实验研究成果,影响不同受力特征节点延性性质的主要综合因素有:相对作用剪力、相对配筋率、贯穿节点的梁柱纵筋的粘结情况。

2.2 构造措施上的延性保证

四川大地震实践证明,当建筑结构在大地震中要求保持足够的承载能力来吸收进入塑性阶段而产生的巨大能量,因为此时的结构在震中进入到一个塑性阶段,容易产生变形。所以,根据这种特点和抗震的要求,多发地震的国家钢筋混凝土结构抗震设计均要求按延性框架结构进行设计,所以建筑结构的设计必须保证结构局部薄弱区的承载力与刚度,保证了建筑构造的整体性,延性的增加也就提高了变形能力,这样可以减少地震的破坏性,提高了建筑的抗震能力。

在结构布置上,按扩大了的柱端抗弯承载力进行设计,理论上可将柱屈服的可能性减少,保证“强柱弱梁”的设计原则。但因各种原因,如梁的实际抗弯承载力可能增大,高振型使柱中反弯点的转移等综合因素影响,要使柱中完全避免塑性铰是困难的,同时为实现“强剪弱弯”的要求,保证塑性铰区域的局部延性,也必须通过一定的构造措施来保证结构的延性,具体做法如下:

2.2.1 限制轴压比与纵筋最大配筋率合理的受力过程可明显提高构件延性,为实现受拉钢筋的屈服先与受压区混凝土压碎的破坏形态,以提高塑性铰区域的转动能力,规范限制轴压比与纵筋最大配筋率,同时对混凝土受压区高度也提出相应要求。

2.2.2 限制约束配筋和配筋形式。加密塑性铰区内的箍筋间距是很重要的一点,为保证“强节点”、“强柱弱梁”、“强底层柱底”和“强剪弱弯”的设计原则及塑性铰区域的局部延性,有必要加密塑性铰区内的箍筋间距,这不但可提高柱端抗剪能力,还可约束核心区内混凝土,对纵向钢筋提供侧向支承,防止大变形下纵筋压曲,从而改善塑性铰区域的局部延性。

2.2.3 限制材料。拒绝豆腐渣工程的第一关就是把握好材料质量,材料延性对确保构件(结构)延性极为重要。

3 结语

钢筋混凝土框架结构是我国大量存在的建筑结构形式之一,历年震害资料表明:钢筋混凝土框架结构的柱端与节点的破坏较为严重,其抗震设计中必须满足“强柱弱梁”、“强剪弱弯”、“强节点”、“强底层柱底”等延性设计原则和有关规定。在多层及高层钢筋混凝土房屋抗震设计的实践中,由于设计人员对规范的理解和掌握尺度上,以及因地因人在结构选型、布置以及计算方法上相互差异较多而对设计产生较多的争议,抗震设计方法值得深入研究。

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一、高层建筑钢筋混凝土结构方面的要点

1.结构的体系

在建筑行业的发展过程中，建筑方案多样化是目前建筑行业整体的趋势。设计的概念中，对于建筑结构的体系划分更加合理有着相对较高的要求。实际施工中，将建筑的美观效果、工程造价、实用功能三者充分协调，杜绝因为片面的追求利润给建筑整体带来的不利影响，同时也有利于工程施工的顺利进行。对于行业内的国家规定，要进行要个执行，不仅是对于建筑本身的质量，更是在安全上完成对于建筑的保障。在具体设计中，对于结构方面的掌握要有突破性，不能将眼光只局限于行业内相关规范，更要在标准的范围上进行改进，通过对于建筑手法和技术的灵活应用，以求在设计上取得一定的突破。

2.结构体系的选择

现代建筑的模式提系，与传统建筑有很大的不同，其中一点就是对于外形的要求并不是十分严格。因此，在对现代高层建筑进行设计的时候，在满足建筑自身对于强度、稳定方面的需求后，可以根据实际情况对于钢筋混凝土中内外部结构进行一定程度上的改良，一定程度上帮助了建筑方案设计的执行，同时，改良后的建筑结构也能在最大意义上从结构的角度增强建筑的稳定性和强度。在质量上也是一个巨大的进步。

二、高层建筑钢筋混凝土结构设计要点

对于高层建筑来讲，钢筋混凝土是建筑中进行主体构建的关键因素，在结构和质量通常情况下决定了一个高层建筑的质量走向。在具体对于高层建筑钢筋混凝土结构的设计过程中，要针对钢筋混凝土的各方面性质有所关注。

1.注重抗震功能

一个建筑的抗震功能的建立，主要是依靠钢筋混凝土结构来实现。在建筑体系中，对于建筑抗自然灾害的能力尤为看重，尤其是近几年频繁出现的地震灾害，已经引起了相关部门的高度重视。在高层建筑中将抗震功能的建立划为重点，不仅是对抗震功能本身的保证，也决定了一个建筑质量的走向。在抗震功能的设计建立上，要注意：高层建筑对于钢筋混凝土结构及其强度的要求。整体结构的把握上，多取振型数是目前设计结构方面加大抗震性的一个具体做法，通常情况下，对于建筑层数和结构刚度的突变系数较大时，就应该将振型数设计得比计算值大些，而且，对于本身具有部分弹性的楼板式建筑，在取振型数上，应比通常情况更大，以保证建筑对于抗震能力的正确建立。

2.对于耐久性的设计

耐久性也是高层建筑钢筋混凝土设计中的一个要素。在进行高层建筑钢筋混凝土的设计时，要充分考虑周围环境对于高层建筑钢筋混凝土结构的影响和环境对于建筑本身的影响因素。对于高层建筑中钢筋混凝土结构中所涉及的各种材料进行严格把关，确保在施工过程中，和建筑落成后钢筋混凝土结构都能在建筑中发挥出应有的作用，保证作用效果具有的持久性。达到相关政策对于建筑耐久性方面的要求。在最大程度的范围内，满足各方面对于高层建筑耐久性的不同要求。也回应了人们对于建筑耐久性越来越高的需求。

3.地下结构设计

由于高层建筑自身应力等方面的需求，其主体中钢筋混凝土结构通常会延伸一部分进入埋入地下，在具有较大埋深的情况下，通常都会选择在地下构造相应设施，合理建筑空间的运用。在进行地下空间的设计时应当考虑，整体地下设施对于抗震性能的影响，根据不同的地下结构形成不同的抗震设计更好地应对其中的变化。在进行地下建筑的设计时，要充分考虑到高层建筑对于预埋深度的要求。地下结构的设计中，结构本身具有的抗拔性对于高层建筑来说十分重要，因此，在设计中还要体现出地下建筑对于增加高层建筑抗拔性的增加措施和方式，防止高层建筑发生偏移或倾覆。

4.剪力墙结构的设计

在剪力墙的端部应设置端柱等边缘构件，这些边缘构件可以作为约束柱，在高层建筑结构的刚度比较小但层间位移与顶点位移比较大时，应加大暗柱的截面，此时边缘构件可以起到很大的作用，当剪力墙的截面面积和楼层面积的比值比较大时但房屋高度比较小的情况下，端部的暗柱所起的作用就比较小。为了提高剪力墙的变形性能防止发生破坏，当剪力墙的截面比较长时应尽量设置弱连梁，将墙体分为多肢墙或者单肢墙，设置连梁时不能太强，否则在水平地震的作用下会使墙肢出现全面受拉，容易造成危险。当连梁太弱以致墙肢变成单肢墙时，由于单肢墙的延性差并且仅有一道抗震防线，降低了它的可靠性。实际设计中要注意对连梁的刚度进行折减，防止剪力墙中的连梁超过截面的允许值。短肢剪力墙一般指墙肢的截面高厚比为 5～8 的墙，它在高层建筑中的应用有很多限制。为了减少后期工作的麻烦，在设计中应尽量减少短肢剪力墙的采用。

5.防止结构超高

高层建筑对于结构的总体高度有严格的限制，新规范中将旧规范中的原限制高度设为 A 级高度建筑，并且增加了 B 级高度建筑。在实际设计中要对结构的高度严格注意，否则会给设计方法和后续的处理措施带来大的变化。在设计过程中应尽量避免由于改变结构类型略是忽略高度限制所导致设计不能通过审核的情况的发生，否则会对工期以及造价等规划造成巨大影响。

三、高层建筑钢筋混凝土结构设计中存在的问题

1.钢筋混凝土结构在高层建筑的应用过程中可能存在的缺点

钢筋混凝土自身所具有的物理性质，决定了此类结构自实地的应用中易受到来自自然界恶劣情况带来的影响，温度、雨雪、暴风等恶劣天气对钢筋混凝土结构是有一定破坏性的，也就决定了钢筋混凝土施工在极端天气的发生下施工很不稳定，既不能保证效率，也不能保证施工质量。

此外，由于高层建筑钢筋混凝土结构施工中工程量较大，人员在施工过程中有可能会出现失误，等到发现的时候，可能已经来不及补救。这种情况对于高咏ㄖ钢筋混凝土结构的施工十分不利，容易在施工过程中造成很多隐患。

2.关于高层建筑钢筋混凝土架构中嵌固端的问题

关于嵌固端的问题尚未在业界中形成统一规范，因此在实际设计中，设计者要根据实际情况选择出相应的嵌固端位置。同时，针对嵌固端位置变化，和嵌固端本身多带来的影响进行分析和对应设计，充分考虑嵌固端所在位置对于钢筋混凝土结构造成的影响，更加合理地对嵌固端的相关内容进行设计，减少嵌固端设置对于高层建筑整体稳定性的不利因素。在嵌固端的抗震性设计上，在保持整体关系不变的情况下，协调嵌固端抗震性和上下楼层的关系，使两成形成一个整体，共同参与到维护楼层稳定的作用中来。

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中图分类号：TU375 文献标识码：A

前言

文章对高层建筑结构形式分类进行了介绍，对钢筋混凝土结构的原理和要求进行了阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对钢筋混凝土高层结构设计常见问题进行了探讨。

二、高层建筑结构形式分类

1.框架结构体系

框架结构体系采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构，并同时承受水平荷载，适用于多层或高度不大的高层建筑。框架结构的布置要注意对称均匀和传力途径直接。传统的楼盖结构布置采用主次梁的作法为主，逐步向扁梁或无梁楼盖发展。框架柱是框架结构的主要竖向承重和抗侧力构件,以受压应力为主。

2.剪力墙结构体系

剪力墙结构体系是利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构体系。剪力墙的间距受楼板构件跨度的限制，一般为3～8米。因而剪力墙结构适用于要求小房间的住宅、旅馆等建筑。剪力墙一般采用钢筋混凝土材料，可分为全部为现浇的剪力墙,全部用预制墙板装配而成的剪力墙，内墙为现浇、外墙为预制墙板的剪力墙。

3.筒体结构

随着建筑物高度的增加，传统的框架结构体系、框架——剪力墙结构体系已不能很好地满足结构在水平荷载作用下强度和刚度的要求。筒体体系在抵抗水平作用方面具有良好的刚度，并能形成较大的使用空间，筒体是由框架和剪力墙结构发展而成。它是由若干片纵横交接的框架或剪刀墙所围成的筒状封闭骨架。

三、钢筋混凝土结构的原理和要求

1.钢筋混凝土结构的原理

完全由混凝土组成的结构，在抗压性和抗拉性方面存在很大的冲突，如果具有很好的抗压性，那么在拉应力方面必然承受不了，所以说为了对混凝土的性能进行改善，以便更好的适应建筑的需求，在混凝土中加入了钢筋，构成钢筋混凝土，大大的增强了混凝土的性能，在抗应力方面有了很大的提升，对建筑结构的质量有重要的作用。在构成钢筋混凝土之后，混凝土部分承受一定的抗压性，里边的钢筋承受拉应力，二者可以有机的结合在一起，共同可抗外界的应力，大大的提升了混凝土的性能。如下图为某高层建筑的结构设计图。

图1 某高层建筑结构设计图

钢筋混凝土结构设计的要求

对于建筑的结构设计应该根据建筑所处的地理环境和所使用的材料来进行不同的理念区分，由于每个地域在对建筑的风格、对建筑结构的需求以及政府的政策法规等不同，所以建筑设计师的设计理念会受到影响，由此，在进行建筑设计时会出现很大的差别。在我国来讲，对于建筑结构进行设计时，主要是考虑到建筑的稳定性，那么根据我国的地理环境分析，稳定性主要体现在抗震性方面，所以在进行结构设计的过程中，要对建筑的抗震性给予一定的重视。对于建筑的尺寸比例，需要精确的计算，关乎到建筑横竖方向的荷载，能够更好的承受来自各方面的应力。

四、钢筋混凝土高层结构设计常见问题分析

1.设计者只注重计算，不注重概念设计

很多设计人员在进行结构设计的过程中，按照建筑专业提供的建筑图进行结构模型的建立、计算和校核等工作，确保了结构的安全，但是不注重总结，使得设计水平一直得不到很大的提高，这就牵扯到概念设计。结构概念设计是保证结构具有优良抗震性能的一种方法，是在不断的实践中总结出来的经验的结晶，是设计的灵魂和归宿，是避免在钢筋混凝土高层结构设计中走弯路的一种技术保证。一个设计人员有了概念设计的思想，在遇到实际工程的时候，他会根据以往的经验选择对抗震有利的结构方案和布置，并采取减少扭转和加强扭转刚度的措施，并能对结构薄弱部位进行预测，以采取相应的措施，避免薄弱层过早破坏，防止局部破坏引起连锁反应。在结构体系上，就十分注重平面布置的规制性，根据建筑设计尽量选用了抗震和抗风性能好的结构平面布置方式，使得在平面上，结构具有明确的计算简图和合理的荷载传递路径，且结构在平面布置的对称性，使得其抗扭转的能力大大提高。所以在设计的过程中，要坚持结构计算和经验的总结运用，坚持两条腿走路，确保在实践过程中不断提高设计水平和设计修养。

2.墙梁节点钢筋设计问题

在框架——剪力墙结构中，框架梁、次梁如果直接设置在核心筒墙体暗梁或过梁上，当框架梁的截面、暗梁或过梁的截面高度相同时，框架梁主筋和核心筒暗梁或过梁主筋位置就会产生矛盾。此时的节点设计应尽量保证暗梁或过梁箍筋的完整性。设计时，过梁下铁设置分两排布置，框架梁下铁可布置在过梁下铁第一与第二排钢筋之间，框架梁接头位置应该设置在支座附近，并按一定比例错开。另外，在框架剪力墙结构设计中，主梁与次梁的节点设计非常重要。通常情况下，次梁上铁钢筋应该在主梁钢筋之上，次梁主筋在板筋之下，如果主次梁节点的钢筋设计不好，就会使板筋或次梁上铁钢筋保护层厚度过小，对于结构的抗震能力会产生一定影响。

3.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。

4.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。

5.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。

6.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。

7.地基设计以及基础设计的问题

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，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。

结束语：

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中图分类号：TU318+.1 文献标识码：A

现代高层建筑出现在19世纪，1960年以后，建筑材料、结构体系和施工技术的不断发展，进入了大量建造50层以上高层建筑的时代。高层建筑结构的材料主要是钢筋混凝土和钢。除了全部采用钢材的钢结构和全部采用钢筋混凝土材料的钢筋混凝土结构外，同时采用两种材料做成的混合体结构和组合结构在近年来也得到了广泛应用。但考虑到建设成本、维护成本、可模性等因素，钢筋混凝土结构在未来很长一段时间内仍然会作为高层建筑的主要结构类型。

一、高层建筑的特点

何谓高层建筑，其高度测量起始位置和终止位置在何处，世界上均无统一规定。在我国，《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）（下简称《高规》）规定：10层及10层以上或总高度超过28m的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其他民用建筑混凝土结构为高层建筑。

相较于低层结构以竖向荷载为控制因素，在高层结构中，水平荷载往往成为了设计中的控制因素，建筑物的高度与荷载效应的关系一般为：N=f（H），M=f（H2），=f（H4）。由此可知，随着高度的增大，位移增大最快，矩次之，轴力再次之。构件截面层次的强度、结构层次的刚度和稳定性是高层建筑设计的核心控制指标。

在地震区，要求高层建筑有良好的抗震性能。在地震作用下结构具有良好的塑性变形能力。具体应使高层建筑达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的要求。

高层建筑的设计是一个系统工程，包括概念设计、构件设计、构造措施、维护保养手段等。如果将其与人做对比，那么概念设计无疑是高层建筑的DNA，决定了建筑物先天条件；构件设计和构造措施，类似人的后天成长和学习；与人类一样，维护保养可以使建筑物更长久更安全地服役。

二、抗震概念设计的含义

因其丰富内涵，概念设计对高层建筑结构设计具有相当重要的作用，尽管多年以来在高层建筑结构的教育和培训中受到普遍重视，但当前结构工程师对结构设计软件的依赖和面向应用的高等教育模式又往往将其淡化了。结构概念设计并非强调计算方法和计算的准确性，它强调的是一种抗震设防理念在结构设计每一步骤中具有体现，包括方案设计阶段、初步设计阶段和施工图设计阶段等，它是结构工程师水平的体现。

概念设计是根据试验数据、震害现象和工程经验提炼、总结出的基本设计原则和理念，是一种定性设计。

三、概念设计的目的和重要作用

在进行建筑抗震设计时，原则上应满足二阶段三水准的设计原则。第一阶段的设计，通过计算保证强度要求和变形要求。第二阶段的设计，通过弹塑性层间侧移验算结构的弹塑性变形，实现“大震不倒”的第三水准抗震设防要求。我国设计规范主要通过良好的抗震构造措施来实现“中震可修”的第二水准要求。概念设计在总体上把握抗震设计的基本原则，以满足抗震设防要求。概念设计的重要性还在于现行建筑抗震设计方法存在以下问题：（1）地震影响的不确定性；（2）地震作用计算方法的近似性；（3）结构内力分析方法的近似性。

四、抗震概念设计的基本内容

《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（下简称《抗规》）对抗震概念设计作了全面具体的规定，使概念设计更容易理解，也使更多的设计人员便于掌握和运用概念设计。规范明确了概念设计包含的3个基本内容：（1）重视结构的规则性；（2）选择合理的结构体系；（3）结构构件的延性设计。

五、概念设计的核心准则及其保证措施

（一）核心准则

“强节点弱构件”――防止节点核心区破坏先于构件；“强柱弱梁”――防止结构塑性铰先在柱内出现，要求柱的抗弯能力高于梁的抗弯能力；“强剪弱弯”――防止构件发生剪切破坏，要求构件受剪承载力高于受弯承载力。

（二）保证措施

保证措施有两个方面：一是合理选择确定结构屈服水准（也可以说承载能力）的地震作用。这个地震作用通常小于或明显小于设防烈度地震，但它必须与结构的延性能力相协调。二是制定有效的抗震构造措施使结构确实具备所需要的保持竖向承载力条件的非弹性变形能力。这两个方面在《高规》中有详细的规定。如：《高规》第3.9节（抗震等级）的要求，我国规范对钢筋混凝土延性等级的划分以烈度区为主要依据，但还要考虑各类结构构件以及同一类结构中不同组成部分对延性的不同需求，因此《高规》建立了“抗震等级”（即抗震措施的等级）的概念，并将其划分为一、二、三、四级。这样，只需规定各抗震等级对应的内力调整和构造措施，所有不同类型结构在不同抗震设防标准下的对应抗震手段就都清楚了。总之，《高规》中许多条文都是概念设计的内容，都与“三强三弱”密切相关。

六、加强抗震概念设计的建议

（1）结构工程师不应被设计软件束缚，应该对概念设计有清晰认识，通过概念设计使建筑结构更合理；对《高规》及《抗规》应加强学习理解，对各条规范内涵应注意把握，对规范条文的逻辑联系应加强体会。在实践中，保证对各条概念设计条文的正确执行；（2）结构工程师应当善于模仿、学习、创新，善于从别人的结构方案中获得新的灵感；（3）建筑师也应加强结构专业知识的学习，掌握基本的建筑力学和结构设计概念，在方案阶段就尽力保证建筑结构布局和造型的美观合理，并注意与结构工程师配合沟通，避免出现因沟通不畅导致的项目进展阻滞。

结语

高层建筑结构设计遵循如下的流程：方案选择、概念设计荷载水平计算各种工况下结构内力及变形计算第一次内力调整荷载组合第二次内力调整构件设计及刚度验算。概念设计贯穿了整个设计流程，尤其是在结构选型和布置阶段，严格执行概念设计足以帮助建筑结构拥有良好的先天安全与稳定优势，在后续构件设计及刚度验算时更容易满足和通过。概念设计也是体现一个结构工程师水平高低的重要方面。无论是教学、科研还是工程实践，概念设计都应该是重点和核心内容。

参考文献

[1] JGJ 3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].