時間：2023-08-03 16:18:34
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中圖分類號：TU97文獻標識碼： A
隨著城市化建設進程的不斷加快，高層建筑如雨后春筍般大量出現，足以見得其發展空間廣闊，其中鋼筋混凝土結構以其位移小、剛度大、整體性好等優越性逐漸成為其主要的結構形式，但在具體實踐中卻面臨著設計難題，畢竟高層建筑對剛度、強度和穩定性有著極高的要求。可見探討高層建筑鋼筋混凝土結構設計意義重大。
一、高層建筑鋼筋混凝土結構設計要點
對于高層建筑混凝土結構而言，安全性、適用性和耐久性是其設計原則，而設計要點則主要涉及下述幾點：結構選型要合理，如盡量在設計中減少短肢剪力墻結構的應用；若地基穩固，且上部結構與變形限值相吻合，可盡量降低結構剛度；建筑高度設計必須在與之對應的規定范圍內，以減少不必要的麻煩和損失；同時注意從抗震等級、平面布置、樓蓋結構、豎向布置等多方面、多角度加以分析和設計，如綜合考慮房屋類型、結構、高度、烈度等因素優化抗震設計[1]；盡量選用風力效應小、規則簡單、受力分布均勻的平面形狀；優先考慮現澆樓蓋結構，以提高高層建筑的舒適性和堅固性等。
二、高層建筑鋼筋混凝土結構設計優化
1.重點優化豎向結構設計
高層建筑鋼筋混凝土結構的豎向設計質量對整個建筑來說尤為關鍵，故為防止出現較大的內收和外挑，建議盡量使其保持均勻和規則，就是從穩定和重心角度出發，將其設計為側向變化均勻且上小下大的結構形式。但若高層建筑豎向結構既不垂直，也非正常的上小下大型，則要采取針對性設計措施以平衡、穩定整體。如針對內收豎向結構的高層建筑，其樓層的側向剛度既要大于上一樓層剛度的70%，也要大于上三個相鄰樓層平均剛度的80%；若樓層質量是隨著高度變化而均勻分布的，則樓層質量應小于下方相鄰樓層質量的1.5倍等。此外樓層間的受剪承載力應根據高層建筑級別加以合理設計。
2.合理設計建筑結構平面
若對高層建筑鋼筋混凝土結構設計無特殊要求，則要盡量選用形狀規則而簡單的平面布置結構，以此合理分布承載力和剛度，并弱化風力影響。如對于A級高層建筑而言，不適宜將其設計為細腰形或角部重疊式的平面圖形，而且出于對扭轉的考慮，必須將豎向構件水平和層間最大位移控制在該樓層平均位移值的1.2倍和1.5倍之內[2]；對于必須設計的框架結構防震縫，其縫寬、高度通常分別大于100mm和小于15m；若防震縫兩側具有不同的房屋高度，則要根據低高度房屋確定縫寬；雖然不提倡采用短肢剪力墻，但若不得不采用，則必須使其截面厚度低于30cm，且每個肢截面的高厚最大比值必須處于4-8之間。
3.規范建筑抗震性能設計
抗震設計是高層建筑鋼筋混凝土結構的關鍵環節之一，為切實提高建筑結構的穩定性和抗震能力，就必須對房屋結構、高度、烈度等要素加以認真分析，并結合建筑抗震規范要求設計抗震功能。一般情況下，若建筑結構具有較大的剛度突變系數或層數較多，應盡量多取振型數，如針對含有轉換層、小塔樓、多塔結構的高層建筑，其振型數一般要大于12，小于建筑層數總數的3倍，而且只有在分析總剛性時方可取值更大；同時為提高建筑抗震能力，要求在石灰和水泥中添加合適的添加劑，結合濕度養護，以增強混凝土的實際配筋率，并減少部件變形；如果要求高層建筑抗震水平為特一級，則宜采用鋼管或型鋼類混凝土柱，并將其上層彎矩和底部強化位置的設計值設計為墻底截面彎矩值的1.1倍。
4.科學選擇建筑樓蓋結構
樓蓋結構是否合理與高層建筑質量也有很大關系。通常當建筑高度大于50m時，適宜在框架或剪力墻結構中設計現澆樓蓋結構，但必須使其混凝土強度處于C20-C40之間，厚度在50mm以上，并在內部縱橫方向分別設計間距為15-20cm、直徑為6-8mm的鋼筋網，若此時預制板縫超過40mm.，則必須設計長度可貫穿結構單元的鋼筋[3]；若建筑高度低于50m，可將樓蓋結構設計為裝配式，但頂層、開闊樓層、轉換層、地下室樓層等重要樓層，必須仍然采用現澆樓蓋，且一般板厚大于80mm，其中轉換層和最高頂層的板厚應分別在180mm和120mm以上，以此進一步提高建筑結構的穩定性。
此外，還應根據實際情況對縱筋間距、配筋節點、柱子軸壓、鋼筋等級等細節加以科學設計，并注意合理計算框架結構的周期性折減系數，以及設計的經濟性和技術的可行性，以此實現高層建筑混凝土結構設計的整體優化，進而為提高建筑使用效益奠定有力基礎。
結束語：
總之，鋼筋混凝土結構既是高層建筑設計工作的重點，也是難點，一旦某個環節有誤，都可能對整個高層建筑功能性能埋下隱患，這就要求我們認真遵循設計原則和規范，加強對以往設計不足和缺陷的分析，并予以有效克服和避免，以此提高高層建筑鋼筋混凝土結構設計質量和水平，使其更安全、更適用、更耐用。
參考文獻：
[1] 張嵐.對高層建筑鋼筋混凝土結構設計實踐的分析[J].廣東科技, 2012(22).
[2] 王小平.鋼筋混凝土高層結構設計常見問題淺析[J].中國高新技術企業, 2010(13).
【關鍵詞】高層；鋼筋混凝土；結構設計
隨著我國經濟的發展，城市化進程的加快，建筑功能與類型越來越多樣化、綜合化，建筑高度也在不斷增加，目前鋼筋混凝土高層建筑已然成為城市建設中的主角，在城市規劃中占相當大的比重。對于建筑來說，鋼筋混凝土的結構設計的好壞直接影響到建筑的質量、安全和使用，高層建筑的結構設計更是工程中的重點和難點，只有將設計中存在的問題深入分析并加以妥善解決，才能盡可能完善結構設計工作，為今后的建筑施工打下良好的基礎。
1.概念設計
概念設計是結構設計的一個新理念，是設計人員通過長期的理論研究和實踐，逐漸積累起來的經驗總結，它不以力學分析和條文規范為依據，是設計人員的一種設計思路，根據建筑周圍的環境、建筑功能等因素選取合適的建筑結構，站在宏觀的角度整體構思，將各部分有機的聯合起來，形成結構的總體系。在設計時主要考慮建筑的整體性、抗震性、抗風性等性能，以承載力、剛度、延性為主要控制目標，特別是對理論無法明確的部分，有一個定性認識。概念設計不僅是設計人員先進設計思想的一種體現，它之所以重要，還因為現行的結構設計理論與計算理論存在許多缺陷或不可計算性，為了彌補這些缺陷，就需要優秀的概念設計與結構措施來滿足結構設計的目的，更加客觀、準確的理解結構的工作性能。
2.結構選型
2.1結構體系的選擇
根據抗側力構件的不同，鋼筋混凝土結構體系主要有框架、剪力墻、框架-剪力墻、框架-核心筒這幾種形式，應根據工程的實際情況來選擇合適的結構體系。
1)框架結構主要適用于層數不多的住宅、辦公樓、學校及廠房等對位移要求不是很嚴格的建筑物。
2)剪力墻、框架-剪力墻、框架-核心筒結構適用于高層，這里需要注意的是框架-剪力墻結構。在基本振型地震作用下，如果框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總底部地震傾覆力矩的50％，則框架部分的抗震等級應按框架確定。框架承擔的地震剪力應大于結構底部總剪力的20％，以確保第二道防線的安全。墻不宜過多，滿足位移限值即可。短肢剪力墻結構應避免全部為短肢墻，筒體或一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結構總底部地震傾覆力矩的50％。短肢剪力墻的抗震等級應使用比實際更高一級的等級，有的設計者沒有注意這個問題，導致抗震等級的錯誤確定，從而造成設計工作中不必要的大量修改。
無論采用哪種結構體系，都應使結構具有合理的剛度和承載能力，保證結構的穩定和抗傾覆能力，避免產生軟弱層或薄弱層，使結構具有多道防線，提高結構和構件的延性，增強其抗震能力。
2.2結構的規則性問題
《高層建筑混凝土結構技術規程》（2010）中規定：高層建筑不應采用嚴重不規則的結構體系，并應符合下列要求：①應具有必要的承載能力、剛度和變形能力；②應避免因部分結構或構件的破壞而導致整個結構喪失承受重力荷載、風荷載和地震作用的能力；③對可能出現的薄弱部位，應采取有效的加強措施。新舊規范在這方面的內容出現了較大的變動，因此設計人員在設計過程中要特別注意新規的規定，以確保后期施工圖設計階段工作的順利進行。
2.3結構的超高問題
在抗震規范與高規中，對結構的總高度都有嚴格的限制。尤其是新規范中針對以前的超高問題，除了將原來的限制高度設定為A級高度的建筑外，增加了B級高度的建筑，因此，必須對結構的該項控制因素嚴格注意，一旦結構為B級高度建筑其或超過了B級高度，其設計方法和處理措施將有較大的變化。在實際工程設計中曾出現過由于結構類型的變更而導致的結構超高問題，致使施工圖未能審查通過，進行修改或從新設計，對工程進度等整體工程規劃造成不良的影響。
2.4控制柱的軸壓比問題
在鋼筋混凝土高層建筑結構中，軸壓比越大，柱的延性就越差，限制柱的軸壓比是為了使柱子處于大偏壓狀態，防止受拉鋼筋未達屈服而混凝土被壓碎。柱的塑性變形能力小，則結構延性就差，當遭遇地震時，耗散和吸收地震能量少，結構容易被破壞。但是在結構中若能保證強柱弱梁設計，且梁具有良好延性，則柱子進入屈服的可能性就大大減少，此時可放松軸壓比限值。
2.5嵌固端的設置問題
由于高層建筑一般都帶有二層或二層以上的地下室和人防，嵌固端有可能設置在地下室頂板，也有可能設置在人防頂板等位置，因此．在這個問題上設計人員往往忽視了由嵌固端的設置帶來的一系列需要注意的問題，如：嵌固端樓板的設計、嵌固端上下層剛度比的限制、結構抗震縫設置與嵌固端位置的協調等問題，而忽略其中任何一個方面都有可能導致安全隱患或后期設計工作的大量修改。
2.6短肢剪力墻的設置問題
短肢剪力墻是指截面厚度不大于 300mm、各肢截面高度與厚度之比均大于 4 但不大于 8 的剪力墻。在新規范規定抗震設計時，高層建筑結構不應全部采用短肢剪力墻，且根據實驗數據和實際經驗對高層建筑中短肢剪力墻的應用增加了相當多的限制，因此，在高層建筑設計中設計人員應盡可能少采用或不用短肢剪力墻，以避免給后期設計工作增加不必要的麻煩。
3.地基與基礎設計
地基與基礎設計是整個工程造價的決定性因素，對后期設計工作能否順利進行也有很大的影響，所以這方面的設計也是設計人員較為重視的一點，如果出現問題則會給工程帶來巨大的損失。我國占地面積較廣，地質條件復雜，僅一本《地基基礎設計規范》并不能完全涵蓋全國各地的情況，這就需要將地方性的標準利用起來，深入學習其中關于地方性地基基礎類型和設計處理方法的成熟經驗和規定，因地制宜，制定出符合當地實際情況的設計方案。
4.結構計算與分析
是否能準確高效的對工程進行內力分析并按照規范的要求進行設計和處理是決定工程設計質量好壞的重要環節。隨著新規范的陸續頒布和實施，對于結構的計算和分析進行了調整改進，設計人員也應對這一階段工作常見的問題有一個清晰、準確的認識。①選擇合適的整體計算軟件根據結構類型和計算軟件模型的特點選擇合適的整體計算軟件，確保對計算結果的合理性、可靠性。②是否需要地震力放大，考慮建筑隔墻等對自振周期的影響。規范中根據大量工程的實測周期明確提出了各種結構體系下高層建筑結構計算自振周期折減系數，已列為強制性條文，需特別注意。③振型數目是否足夠。在計算分析階段必須對計算結果中該參數的結果進行判斷，并決定是否要調整振型數目的取值。④多塔之間各地震周期的互相干擾，是否需要分開計算。⑤非結構構件的計算與設計。在高層建筑中，往往存在一些由于建筑美觀或功能要求且非主體承重骨架體系以內的非結構構件。對這部分內容，尤其是高層建筑屋頂處的裝飾構件進行設計時，由于高層建筑的地震作用和風荷載均較大，因此，必須嚴格按照新規中增加的非結構構件的計算處理措施進行設計。
關鍵詞：高層 鋼筋混凝土 結構設計 注意事項
中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：
引言：
隨著我國城市化進程的不斷加快，以空間最大利用為特點的高層建筑在城市建設中越來越普遍，但因為建筑類型和功能的愈來愈復雜，結構體系的更加多樣化，使得高層建筑設計中具有結構柔和性高、豎向載荷大等難點。2010年的最新的的《高層建筑混凝土結構技術規程》里對結構設計又提出了新的要求。所以，如何追求完美的高層建筑鋼筋混凝土結構設計，達到高層建筑安全性與美觀性并存的特點，以滿足普通百姓住房便捷、安全的要求，成為現代高層建筑結構設計重中之重。筆者將結合多年高層建筑結構設計的經驗，談談高層建筑鋼筋混凝土結構設計的注意事項。
1 鋼筋混凝土結構方案問題
高層混凝土結構方案選型要根據能高效利用材料效率、清晰傳力途徑來進行，這對配筋指標等的控制具有重要作用。在方案選型時要注意以下幾點：第一，結構堅向與抗側力傳力途徑要明確；第二，要形成空間的整體受力，增強結構與構件的材料使用效率；第三，要盡可能提高結構的均勻性與規則性；第四，形成良好的結構整體性與耗能機制。在設計時，結構工程師盡量保證建筑的設計理念，
結構部分要與建筑部分加強合作，減小沒有必要的大空間，減少結構轉換工作。在結構的抗側力體系選擇時，首先要使得結構抗側力體系和建筑的高度相適應；其次，結構垂直方向沿高度的變化要平緩、連續，強度等級的變化與混凝土墻的厚度變化要錯開；最后盡可能使結構抗側力構件連接成整體，要保證體系中所選材料與截面類型與施工期相符合。另外，在在重力荷載傳力方面，要盡量降低結構的自重，樓板設計時，要綜合考慮設備、凈高、建筑吊頂的做法等各方面因素，可以運用組合樓板和鋼梁的形式來降低自重，以縮短施工工期。如果結構很復雜要注意加強技術的分析工作，選擇合理的樓面結構與轉換結構，在結構抗側力體系上要合理設定腰桁架，抗震等級的選擇要適當[1-3]。
2 基礎的設計選型問題
高層基礎設計也是鋼筋混凝土結構設計部分應該要特別主要的問題，這是由于基礎設計的不恰當，會使建筑因承載力不足而造成不均勻沉降，使得建筑物出現開裂或傾斜，引起安全問題；另外，合理的基礎設計是降低工程造價和縮短工期有重要作用。在基礎設計選型要注意以下條件的分析。第一，地質條件。地質條件是決定高層建筑基礎選型的關鍵因素，結構設計人員要和勘察人員做好協調，對勘察的地質資料要進行準確分析，進而合理地進行基礎選型，同時要在工程的實施狀況變化進行合理的修改。第二，分析高層建筑結構的特點，從建筑高度、跨度、荷載大小以及層數等因素進行分析，選擇最佳的基礎形式。第三，注意上部建筑結構形式的影響。要分析上部框架、框架剪力墻或剪力墻結構對地基不均勻沉降的影響，選擇剛度適中的基礎。第四，要滿足構造本身的需求。比如對于箱型基礎，要滿足結構豎向靜荷載重心和基底平面形心相重合、高度與埋深、偏心距等指標的要求。第五，高層建筑基礎選型要符合建筑物使用功能的具體要求。比如要符合地下商場、人防工程、地下車庫的要求。第六，考慮高層周圍已有建筑物影響。不同的基礎形式對周圍建筑有很大影響。例如，采用預制樁基礎，在打樁就可能造成已有建筑物開裂或建筑上構件墜落等安全隱患。第七，考慮抗震性能的影響，主要是根據當地的地質資料進行合理的抗震等級選型。
3 鋼筋混凝土結構框架結構延性設計問題
考慮到建筑物的抗震能力與安全性，延性鋼筋混凝土結構在高層建筑結構設計的應用越來越廣泛。鋼筋混凝土結構框架結構延性設計要注意三個原則。第一，強柱弱梁原則，保證框架柱能達到抗彎承載能力的要求, 減少了柱段屈服的可能。鋼筋混凝土框架結構的延性和塑性鉸的分布密切相關。一般來說，在梁中出現塑性鉸均勻塑性的梁鉸結構和柱中出現塑性鉸而形成柱鉸結構，兩者很難同時實現，由于柱鉸機構常常有較大的位移，因此引起了不穩定問題，甚至是結構的倒塌。所以在設計時必須使得非彈性變形只限在梁內, 就是要求在統一節點上梁端極限彎矩總和要小于柱段截面積限彎矩的總和。第二，強剪弱彎原則。為了減少在非彈性變形時發生剪切破壞的可能性，要滿足原則。它主要通過抗剪承載力計算公式的選取、計算設計剪力和一定的構造措施來實現的。實際的計算和抗彎承載力計算類似, 但更為嚴格, 以增強抗彎承載力。另外，當在非彈性反應趨于發生時，為了減少框架梁柱的剪切破壞危險，梁柱端部構成塑性鉸后的極限抗彎強度要與設計剪力相對應。第三，強錨固，強節點原則。
4 結構計算和分析問題
在高層建筑鋼筋混凝土結構計算和分析是結構設計的重要階段，高效準確的內力分析，并按照高層鋼筋混凝于結構設計規范的要求進行設計，是保證高層質量的關鍵。這方面要注意：第一，選擇合理的計算軟件。當前結構設計計算軟件種類較多各個軟件的側重點不同，設計人員應認識軟件的基本假定，根據設計的需要選擇可靠的計算軟件，并設計計算進行結果分析，從力學概念與工程經驗角度出發進行判斷，確認軟件的合理性和準確性后，才能投入使用。第二，考慮振型數目是否足夠，是否需要進行地震力放大。新規范中增加一個振型參與系數的概念，因此在計算要對此參數進行判斷。第三，考慮非結構構件的計算和設計。出于建筑的美觀和功能要求，高層建筑往往存在一些非結構構件。對于這部分構件，特別是在設計高層建筑中屋頂的裝飾構件時，因為高層的風荷載與地震作用一般較大，所以，必須根據新規范中的要求，對增加的非結構構件的進行計算、設計。
結語：
高層鋼筋混凝土結構設計是復雜而艱巨的過程，它關乎高層建筑的安全使用，任何設計上的疏漏都可能引起工程出現不安全因素，因此我們廣大結構設計者應該不斷思考，在實際設計中總結經驗，完成我們的偉大使命。
參考文獻：
[1]JGJ3-2010高層律筑混凝十結構技術規程[S]. 北京:中國律筑工業出版社，2010.
關鍵詞：高層住宅；鋼筋混凝土；結構設計
1高層鋼筋混凝土結構的住宅基本結構形式
1.1框架結構
框架結構的優點主要有空間比較大、靈活性強、具有抗震能力、工程造價低，但是，如果柱截面的厚度大于墻厚就會造成墻柱腳向外凸出，這樣不僅影響購房者家具布置還影響室內美觀，有時，住宅中間的房間分隔處呈現不規則現象，使住宅難以進行布置。
1.2框架整體結構中的剪力墻
框架整體結構中的剪力墻是在整體框架結構中布置一定數量的剪力墻目前為止，它是我國在高層住宅中應用最為廣泛的一種主要結構形式。剪力墻主要特點是平面中靈活性較強，實用性、合理的結構，這樣能有效地將框架、剪力墻的不同性能中抗側力很好的展示出來，使它們發揮不同的作用。
1.3大開間剪力墻結構
隨著我國經濟的發展，人們日益增長的物質水平不斷提高，最先建造的小開間剪力墻體系住宅在整體建筑中的功能性和局限性變得越來越突出。從建筑強度方面來講，小開間結構中墻體的應有作用不能得到更好的發揮，如果添加較多的剪力墻還會增加更大的地震力，而且工程費用也會隨之增加，另外，小開間剪力墻的結構自我承重能力較大，相對應也增加了基礎資金，所以，就誕生了大開間剪力墻結構，剪力墻的間距應該在大于4.5m且小于7.5m，進深在大于7.5m且小于11m，室內一般不會布置縱橫的剪力墻，根據具體情況可按照住戶的需求進行靈活分隔，如需室內有新變化還可以進行重新布置。
1.4短肢剪力墻結構
墻肢截面的高度與厚度比在5至8的剪力墻就稱之為短肢剪力墻，它是介于異性框架柱與普通剪力墻之間的一種剪力墻，這種剪力墻結構體系無論是在建筑功能與結構形式上還是在投資效益與節能指標都具有著良好的效果，目前，這已經成為高層住宅的主要剪力墻結構形式。
2高層住宅鋼筋混凝土結構設計的主要特點
現在以高層住宅為例分析鋼筋混凝土結構設計主要特點。某住宅結構甲共18層,總建筑面積約為6500m2。抗震設防烈度7度,設計基本地震加速度值0.10g,設計地震分組為第一組,基本風壓0.35kN/m2,基本雪壓0.60kN/m2,場地類別一類,抗震等級:一般剪力墻三級;短肢剪力墻二級,混凝土強度等級為C30和C25,鋼筋強度等級:梁采用HRB335;板采用HPB235,直徑大于12為HRB335; 墻采用HRB335。通過分析發現該結構設計剪力墻利用率較低, 底層墻肢軸壓比在0. 35~ 0. 40之間, 結構位移比較好, 控制在1. 2以內, 且結構周期、位移角較小, 整體偏剛。
2.1鋼筋混凝土結構設計的控制因素
在低層的住宅中，一般都是以重力為依據進行豎向的荷載，利用它來對鋼筋混凝土結構設計進行控制。在高層住宅中，雖然豎向荷載能對鋼筋混凝土結構設計產生較大影響，但水平荷載逐漸成為其主要控制因素。對于某項特定的建筑來說，豎向荷載大體上是定值，水平荷載中的風荷載與抗震作用中的數值都是伴隨著不同的動力特性而產生較大幅度變化。
2.2軸向變形
對于采用框架體系的高層住宅或者是采用剪刀墻體系的高層住宅，框架中柱的軸距與壓力基本上都是大于邊柱的軸距與壓力，這樣就會使中柱的軸向因為壓縮導致變形大于邊柱的軸向壓縮導致的變形。屋內舉架較高時，因為差異軸向的變形能達到較大的數值，產生的后果不亞于連續梁中間的支座發生沉陷。
2.3側移成為鋼筋混凝土結構設計的控制指標
高層與多層住宅不同，高層住宅鋼筋混凝土結構設計的關鍵因素逐漸變成結構側移，多層住宅已經不能滿足人民日益增長的需要，房屋建筑的高度正在逐漸增加，水平荷載的結構體系因為側移發生的變形不斷增大，結構的頂點側移應與棚頂成正比。因此，在最初設計高層住宅時，對結構的強度要求很高，還要具備足夠的抗側移剛度，使水平荷載結構控制在標準范圍內。其中有三方面的原因，包括：因為側移會使居住者不舒服，從而影響正常的居住；因為側移室內的隔墻、圍護墻包括室內的材料都會出現裂痕或是不同程度的損壞，甚至電梯也有可能因此不能正常工作。
2.4結構延性是鋼筋混凝土結構設計的重要指標
相較于多層住宅，高層住宅的結構會更加“柔”，其抗震作用下的變形就會無形加大。為了使結構能具有較強的變形能力，避免建筑物坍塌，應對建筑構造方面采取更加恰當的相應措施，以確保結構延性。
3高層住宅鋼筋混凝土框架結構設計策略
3.1優化設計的方法
現階段，設計分析軟件在優化過程中并沒有完全成熟，主要是對高層住宅結構的分析軟件應用，利用人工分析進行調整，通過概念設計方法，針對不同的結構選型以及布置，對正在進行的方案不斷的做比較分析，比較之后選擇最為理想的結構方案，這是在結構設計中應用最為廣泛同時也是最簡單的優化方法。利用概念設計的方法選擇的方案是為合理經濟的，雖然耗費人力、物力、財力以及時間，但是對設計人員的素質要求就相對較高，利用設計人員的經驗進行人工優化方法依舊是建筑單位所普遍采用的主要方法之一。即便是同一高層住宅的方案，所選擇的結構也是不盡相同的，也可以有不同的布置方案，在確定高層住宅的結構布置時，同一種荷載情況也會有不同的分析方法，在整個分析的過程中設計參數、設計材料、荷載的取值范圍也是多選擇的，就連對高層住宅內的細微部分處理也是不同的，上述問題，即便是利用計算機技術也是無法全部解決的，這就需要設計人員通過自己的努力做出判斷。然而判斷的內容只能在結構設計中采用普遍的規律下進行指導，這是通過具體實踐經驗得出的結論。因此，概念設計是由設計人員通過諸多備選方案進行選擇。
3.2性能分析
3.2.1抗震性能分析
對于整體結構來講，足夠的承載能力以及變形能力是能同時滿足條件的兩方面需求。結合概念設計的最新理念，分別對兩種不同的結構體系進行細致的研究分析。在結構設計中，對于結構的要求必須具有一定的承載能力以及適當的剛度。高層的結構及其使用功能和安全性與側移大小有著密切的關系，側移過大會使隔墻和保護墻以及材料出現裂痕以及損害。其結構必須按照規定內的百分點對于不利情況計算出結構體系的層間位移角，框剪結構要大于剪力墻的結構，這兩種解都要小于規范要求，且有較大的充裕量，這說明兩種結構都要滿足剛度的要求。只是針對使用性能來講，剪力墻的墻體過多，結構自我承重力大，導致較大地震作用，混凝土和鋼材的使用量也高，與此同時還增加了基礎工程的投資建設，限制了建筑方面的靈活運用。因為框架結構能夠形成自由且靈活性強的利用空間，更容易滿足不同建筑的功能性，剪力墻具有比較大的抗側移剛度，這樣就會增加抗震力，從而減少了結構側移。
總之，隨著我國經濟的飛速發展，建筑行業得到了飛速的發展，其中高層建筑深受群眾的偏愛，高層的設計構思與建設也在不斷發展，其結構呈多樣性。在高層建筑過程中鋼筋混凝土結構設計得到了建筑商的青睞，被越來越多的高層建筑商選用，所以鋼筋混凝土結構設計在高層建筑中有很大的發展空間，目前，我國還未對其形成具體的規范要求，需要進行更加深入的調查研究工作。
結論
參考文獻:
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[2]蔣魯蓉；鋼筋混凝土框架結構設計有關問題的初步探討[J]；山西建筑；2008年01期
[3]高新艷；杜秀麗；鋼筋混凝土結構優化設計[J]；山西建筑；2007年08期
【關鍵詞】：高層建筑；鋼筋混凝土；結構設計
[ Abstract ] : High-rise building load, influence factors, and once have serious consequences due to quality problems caused by will design, in this paper the following will analyze and discuss matters needing attention in design of reinforced concrete structure in high-rise buildings, for reference only.
[ keyword ] : high-rise building; reinforced concrete; structural design
中圖分類號：TU2
1、前言
近年來，隨著科技水平的發展，我國的高層建筑混凝土結構設計水平得到了很大的提高，特別是多種設計軟件的出現，不僅使得設計人員能夠根據工程實際情況選擇合理的設計軟件，也便于在設計中采用兩種設計軟件對一種工程進行計算，以確保設計的合理性。而且，隨著對高層建筑混凝土結構設計理論研究的不斷深入，促進了設計規范的不斷更新，也提出了一些新的設計理念，更是為提高設計水平打下了堅實的理論基礎。但是由于種種原因，在實際的設計中，仍存在一些問題，不僅增加了成本，甚至給整個建筑埋下質量隱患，故應引起足夠的注意。本文以下內容將對高層建筑混凝土結構設計應注意的事項進行分析和探討，僅供參考。
2、高層建筑鋼筋混凝土結構設計應注意的事項分析
2.1、應避免短柱的出現
在多高層結構設計時，應盡可能避免短柱，其主要的目的是使同層各柱在相同的水平位移時，能同時達到最大承載能力，但隨著建筑物的高度與層數的加大，巨大的豎向和水平荷載使底層柱截面越來越大，從而造成高層建筑的底部數層出現大量短柱，在地震荷載作用下，短柱的破壞是相當嚴重的，如下圖所示。為了避免這種現象的出現，對于大截面柱，可以通過對柱截面開豎槽，使矩形柱成為田形柱，從而增大長細比，避免短柱的出現，這樣就能使同層的抗側力結構在相近的水平位移下，達到最大的水平承載力。
2.2、應合理利用后澆帶
根據作者多年的實踐經驗，認為后澆帶的合理設置要注意如下兩個方面的問題：第一，沉降后澆帶。應注意的是，如果基礎的壓縮模量較大，則需要在整體沉降基本完成并穩定，這時利用后澆帶來代替沉降縫是可取的。如果基礎的壓縮模量較小，后期沉降就會占有相當大的比例，也就是后澆帶澆注后，還會出現較大的沉降落差，這時要只靠后澆帶來解決問題是不可行的，需要設計其他方式。第二，伸縮后澆帶。需要注意澆注的環境，應把溫度引起的變形考慮到設計的范圍內。在工程設計中使用后澆帶應當充分考慮工程的具體條件，合理的使用，不能一概而論，而且應當根據材料的差異進行適當的調整，做到合理使用。
2.3、應特別注意角柱的設計
在扭轉發生時，各柱節點水平位移不等，距扭轉中心較遠的角柱剪力很大，而中柱剪力較小，破壞由外向里，先外后里。為防止扭轉，抗側力結構應對稱布置，宜設在結構兩端，緊靠四周設置，以增大抗扭慣性矩。因此，高層或超高層建筑中，盡管角柱軸壓比較小，但其在抗扭過程中作用卻很大（若角柱先壞，整個結構的扭轉剛度或強度下降，中柱必定依次破壞），同時，在水平力的作用下，角柱軸力的變化幅度也會很大，這樣勢必要求角柱有較大的變形能力。由于角柱的上述作用，角柱設計時在承載力和變形能力上都應有較多考慮，如加大配箍，采用密排箍筋柱、鋼管混凝土柱。
2.4、地震力的振型組合數
地震力的振型組合數，對高層建筑，當不考扭轉耦聯計算時，至少應取3；當振型數多于3時，宜取3 的倍數，但不應多于層數；當房屋層數≤2時，振型數可取層數。對于不規則的結構，當考慮扭轉耦聯時，對高層建筑，振型數應取≥9；結構層數較多或結構剛度突變較大，振型數應多取，如結構有轉換層、頂部有小塔樓、多塔結構等，振型數應取≥12或更多，但不能多于房屋層數的3倍；只有當定義彈性樓板，且采用總剛分析，必要時，振型數才可以取的更多。《抗震規范》指出，合適的振型個數一般可以取振型參與質量達到總質量的90％所需的振型數。SATWE等電算程序已有這種功能，可以很方便地輸出這種參與質量的比值。有些設計人員不大重視電算程序使用手冊的應用，選取振型數時比較隨意，這是應當改進。此外，由耦聯計算的地震剪力通常小于非耦聯計算，僅當結構存在明顯扭轉時才采用耦聯計算，但在必要時應補充非耦聯計算。
2.5、高層建筑鋼筋混凝土結構平面設計應注意的事項
根據作者多年的實踐經驗，認為在高層建筑鋼筋混凝土結構平面設計中應特別注意以下幾種事項：
第一，抗震設計時，高層建筑應盡量調整平面形狀和結構的布置．避免設置防震縫。當無法避免而必須設置防震縫時，對于框架結構來說，高度不超過15 m時，縫寬不應小于100 mm，當超過15 m時，應根據不同的烈度每增加不同的高度，宜加寬20 mm。在確定防震縫的寬度時，如果縫兩側的房屋高度不同，那么防震縫的寬度應該按照較低的房屋高度確定。
第二，在高規中，短肢剪力墻是指截面厚度不大于300 mm、各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻。根據實驗數據以及經驗數據．對短肢剪力墻在高層建筑中應用增加了相當多的限制。所以在高層建筑鋼筋混凝土設計中，結構工程師需要盡可能少采用或者不采用短肢剪力墻。
第三，結構平面布置應減少扭轉的影響，其中最重要的是在考慮偶然偏心影響的規定水平地震力作用下，樓層豎向構件最大的水平位移和層間位移，應符合如下規定：A級高度高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應大于該樓層平均值的1.5倍；B級高度高層建筑、超過A級高度的混合結構及復雜高層建筑不宜大于該樓層平均值的1.2倍，不應大于該樓層平均值的1.4倍。
2.6、高層建筑鋼筋混凝土基礎挑板設計應注意的問題
從建筑結構來看，如果能出挑板，能調勻邊跨底板鋼筋，特別是當底板鋼筋通長布置時，不會因邊跨鋼筋而加大整個底板的通長筋，較節約；出挑板后，能降低基底附加應力，當基礎形式處在天然地基和其它人工地基上時，加挑板就可能采用天然地基；能降低整體沉降，當荷載偏心時，在特定部位設挑板，還可調整沉降差和整體傾斜；窗井部位可以認為是挑板上砌墻，不宜再出長挑板，雖然在計算時此處板并不應按挑板計算，當然此問題并不絕對，當有數層地下室，窗井橫隔墻較密，且橫隔墻能與內部墻體連通時，可靈活考慮；當地下水位很高，出基礎挑板，有利于解決抗浮問題。
3、結尾
以上內容分析和探討了高層建筑鋼筋混凝土結構設計應注意的事項，提出了自己的觀點和見解，但是作者深知，高層建筑鋼筋混凝土結構的類型很多，有筒體結構、框架-剪力墻結構、剪力墻結構等，這些不同的結構類型均有各自的適用范圍，在設計的過程中一定要根據實際情況進行優化選擇，以確保設計方案合理、經濟。
【參考文獻】
[1] 《高層建筑結構設計》王祖華等，華南理工大學出版社
【關鍵詞】：高層建筑；鋼筋混凝土結構；結構設計；抗震；結構體系
【前言】：隨著我國城市建設中越來越多的高層鋼筋混凝土結構設計形式的出現，如何提高該種結構類型的抗震性能也成為了人們關注的焦點。尤其是近年來我國頻頻發生一些較大震級的地震，使得一些抗震性能較差的建筑物倒塌，不但給社會經濟帶來極大損失，更重要的是嚴重威脅了人民的生命財產安全。因此建筑的抗震設計再次受到了人們的廣泛關注，我國的建筑結構抗震設計遵循三水準、兩階段的設計原則，三水準即“小震不壞、中震可修、大震不倒”。本文通過分析高層鋼筋混凝土結構在地震荷載作用下的受力情況，來探討其抗震設計要素。
一 高層建筑結構的特點
多層與高層建筑結構的相同點有：都是承擔豎向荷載和水平荷載作用，設計原理和設計方法也是基本是相同的，不同點是在高層建筑中，需要用來抵抗外荷載（特別是水平荷載）的結構材料更多，因此高層建筑結構設計的主要問題就是抗側力結構的設計，設計抗側力結構時也就有更多要求了。實踐證明在建筑物的高度越大，水平力作用下結構設計的優化程度對材料用量的影響也就越大，特別是在地震地區，地震作用給高層建筑帶來的危害也要比多層建筑的危害大，因此，應該更加重視高層建筑結構的抗震設計。從結構特點看，凡是水平荷載起主要作用的建筑就可以認為進入了高層建筑結構的范疇了，水平荷載主要是地震作用和風荷載為主，在地震區基本上就是地震荷載起主控作用。
二 高層建筑結構抗震設計要素
1正確選擇合理的抗側力結構體系其實高層建筑結構設計的重中之重就是設計抗側力結構。高層建筑基本的結構構件是梁、柱、支撐、墻和墻組合的筒，用這些構件可以組成高層建筑眾多的抗側力結構。
（1）框架結構：框架結構由梁、柱通過節點組成的結構單元，框架只能在自身平面內抵抗側向力，必須在兩個正交的主軸方向設計框架以抵抗各個方向的側向力。抗震框架結構的梁柱不允許鉸接，必須采用剛接，使梁端能傳遞彎矩，同時使結構具有良好的整體性和較大的剛度。抗震設計的框架結構不宜采用單跨框架。抗震設計時，若采用砌體填充墻，填充墻的布置應避免形成上、下層剛度變化過大，避免形成短柱，盡可能對稱布置，以減小偏心造成的扭轉；砌體墻的抗側剛度大、變形能力小，混合使用不利于結構抗震。（2）剪力墻結構（也稱抗震墻結構）：剪力墻結構承受豎向荷載和抵抗水平荷載是通過鋼筋混凝土墻（亦抗震墻）來實現的，采用現澆鋼筋混凝土，整體性好，承載力及側向剛度大。剪力墻的延性設計的好壞直接影響著它的的抗震性能。在以往的地震災害中，剪力墻結構的的震害一般比較輕。（3）框架―剪力墻結構：框架―剪力墻結構體系就是把框架和剪力墻兩者結合起來，共同抵抗豎向荷載和側向力，相互彌補，從此產生更好的結構效果。框架―剪力墻結構既有框架結構的特點，又具備剪力墻結構的優點。剪力墻剛度大主要承擔層間剪力，而框架的延性要好一些，在遭遇地震作用下，先屈服剪力墻的連梁，這樣是剪力墻的剛度會減小，剪力墻抵抗的層間剪力會轉移到框架上，框架利用足夠的承載力和延性來抵抗地震作用，那么這兩種抗側力結構的優勢可以充分發揮出來，在遭遇地震作用時避免嚴重破壞甚至倒塌。因此建造較高的高層建筑通常采用這種結構型式，目前在我國得到廣泛的應用。要根據所設計的建筑高度，是否需要抗震設防及抗震設防烈度等因素，選擇一個與其匹配的、經濟的結構體系，是結構效能得到充分發揮，建筑材料也能充分的被利用，最終會形成完美的結構設計。
2 正確認識高層建筑的受力特點高層建筑可以簡化成一個豎向懸臂結構，結構軸向力主要是垂直荷載所產生的，它與建筑物高度是一次方的關系；結構的彎矩則是由側向力所產生，彎矩與建筑物高度是二次方的關系。由此可以看出，在高層結構中，垂直荷載的影響不如側向力影響大，結構設計的控制因素也就是側向力，結構除了應有較大的強度來抵抗側向力產生的彎矩、剪力以及拉應力和壓應力，同時結構還要具備足夠的剛度，使隨著高度增加所引起的側向變形限制在結構允許范圍內。
3 建筑體型和結構總體布置建筑體型和結構總體布置在高層建筑的設計中也特別重要。建筑的平立面表現的是建筑體型，結構構件的平面布置和豎向布置反映的就是結構的總體布置，布置結構構件應該根據結構抵抗豎向荷載、抗風、抗震的要求來布置。結構平面布置對稱、均勻并且有較好的抗扭剛度。結構豎向布置也要均勻，結構的剛度、承載力和質量分布均勻，無突變。
三 抗震設計方案
根據高層建筑的鋼筋混凝土結構遭遇地震的強度可以分為罕遇地震、設防地震和多遇地震，在不同強度地震作用下，鋼筋混凝土結構的抗震性能不同。抗震設計方案首先需要確定損傷部位，進而建立等效線性化結構模型，從而確定鋼筋混凝土結構在地震作用下的彈塑性變形能力和承載力需求。下面將對不同地震強度下的抗震設計方案：
1多遇地震的損傷部位設計方案在多遇地震作用的彈塑性變形能力和承載力只需要按照GB50011-2010《建筑抗震設計規范》設計即可，也就是對多遇地震的重力荷載效應和作用效應分別乘以荷載分項系數和相應的作用就可以得到結構的設計內力，然后根據鋼筋混凝土結構的材料強度來進行該結構的承載力計算和設計。
2 罕遇地震的損傷部位設計方案必須對罕遇地震下鋼筋混凝土結構響應點的層間位移是否符合GB50011-2010《建筑抗震設計規范》的規定也非常重要。如果滿足可以直接采用等效線性化分析法計算的彈塑性變形能力進行鋼筋混凝土構件的彈塑性變形能力設計；如果不滿足，需要增加結構的配筋或者增大結構構件截面來滿足GB50011-2010《建筑抗震設計規范》對于層間位移的要求。
3 罕遇地震下的非損傷部位的承載力設計方案可以利用等效線性化分析法來計算非預期損傷構件在罕遇地震下的承載力，不同之處在于，非預期損傷部位的承載力會隨著預期損傷部位承載力的增加而增加。根據等效線性化分析法可知，鋼筋混凝土結構的響應點在罕遇地震作用下所對應的承載力可以作為非預期損傷部位的承載力，在設計過程中由于罕遇地震發生的可能性很小，可以采用重力荷載效應和地震作用效應的組合，再結合建筑材料強度的標準值來計算構件的承載力需求，如下式所示：SG+SEK≤RK其中：SG為重力荷載效應；SEK為地震作用效應；RK為按材料強度標準值計算的構件承載力。等效線性化分析法能夠直接反應構件結構在地震響應階段的彈塑性內力分布，有助于增強預期損傷部位的承載力，合理性和一般性更強。
【結語】：通過了高層建筑的受力特點、結構體系、結構布置、抗震設計等多方面的規定，在保證結構安全的前提下，盡可能將結構設計做到最合理、最經濟和最優化。
【參考文獻】：
[1]曲哲，葉列平.建筑結構彈塑性地震響應計算的等價線性化法研究[J].建筑結構學報，2010，31（9）：95-102.
[2]錢稼茹，徐福江.鋼筋混凝土梁基于位移的變形能力設計方法[J].四川建筑科學研究，2007，33（2）：1-3.
【關鍵詞】地震;災害;結構設計
地震是人類在地震區建筑結構設防與不設防,震后結果大不一樣。要使工程建設真正達到能夠減輕以至避免地震災害,把握好抗震設計關是減輕地震災害的根本措施。 地震是人類在繁衍生息、社會發展過程中遇到的一種可怕的自然災害。強烈地震常常以其猝不及防的突發性和巨大的破壞力給社會經濟發展、人類生存安全和社會穩定、社會功能帶來嚴重的危害。據統計,歷史上各種自然災害曾毀滅了世界各地52個城市,其中因地震而毀滅的城市有27個。地震之外的其它各種災害,如水災、火災、火山噴發、風災、沙災、旱災等毀滅的城市為25座。因此,地震占災害總數的52%。可見地震災害確系“群害之首”。研究表明,在地震中造成人員傷亡和經濟損失最主要的因素就是房屋倒塌及其引發的次生災害(約占95%)。無數次的震害告訴我們,抗震設防是防御和減輕地震災害最有效、最根本的措施。
另一方面,我國作為發展中國家,人口稠密,建筑物抗震能力低。因此,我國的地震災害可謂全球之最。上個世紀,全球因地震而死亡的人數為110萬人,其中我國就占55萬人之多,為全球的一半。因此,粗略地說,我國的國土面積占全球的1/14,人口占1/4,地震占1/3,地震災害占1/2。因此,建筑物的抗震設防問題是我國減輕自然災害、保障國民經濟建設和社會持續發展,特別是保障人民群眾生命安全的一個重要問題。
1.震害多發點
地震作用具有較強的隨機性和復雜性,要求在強烈地震作用下結構仍保持在彈性狀態,不發生破壞是很不實際的;既經濟又安全的抗震設計是允許在強烈地震作用下破壞嚴重,但不倒塌。因此,依靠彈塑性變形消耗地震的能量是抗震設計的特點,提高結構的變形、耗能能力和整體抗震能力,防止高于設防烈度的“大震”不倒是抗震設計要達到的目標。
1.1結構層間屈服強度有明顯的薄弱樓層
鋼筋混凝土框架結構在整體設計上存在較大的不均勻性,使得這些結構存在著層間屈服強度特別薄弱的樓層。在強烈地震作用下,結構的薄弱層率先屈服,彈塑性變形急劇發展,并形成彈塑性變形集中的現象。如1976年唐山大地震中,13層蒸吸塔框架,由于該結構樓層屈服強度分布不均勻,造成第6層和第11層的彈塑性變形集中,導致該結構6層以上全部倒塌。
1.2柱端與節點的破壞較為突出
框架結構的構件震害一般是梁輕柱重,柱頂重于柱底,尤其是角柱和邊柱易發生破壞。除剪跨比小的短柱易發生柱中剪切破壞外,一般柱是柱端的彎曲破壞,輕者發生水平或斜向斷裂;重者混凝土壓酥,主筋外露、壓屈和箍筋崩脫。當節點核芯區無箍筋約束時,節點與柱端破壞合并加重。當柱側有強度高的砌體填充墻緊密嵌砌時,柱頂剪切破壞嚴重,破壞部位還可能轉移至窗洞上下處,甚至出現短柱的剪切破壞。
1.3砌體填充墻的破壞較為普遍
砌體填充墻剛度大而變形能力差,首先承受地震作用而遭受破壞,在8度和8度以上地震作用下,填充墻的裂縫明顯加重,甚至部分倒塌,震害規律一般是上輕下重,空心砌體墻重于實心砌體墻,砌塊墻重于磚墻。
2.抗震結構設計
較合理的框架地震破壞機制,應該是節點基本不破壞,梁比柱屈服可能早發生、多發生,同一層中各柱兩端的屈服歷程越長越好,底層柱底的塑性鉸宜最晚形成。即:框架的抗震設計應使梁、柱端的塑性鉸出現盡可能分散,充分發揮整個結構的抗震能力。
2.1抗震計算中的延性保證
從用樓層水平地震剪力與層間位移關系來描述樓層破壞的全過程可反映出,在抗震設防的第二、三水準時,框架結構構件已進入彈塑性階段,構件在保持一定承載力條件下主要以彈塑性變形來耗散地震能量,所以框架結構需有足夠的變形能力才不致抗震失效。試驗研究表明,“強節點”、“強柱弱梁’、“強底層柱底”和“強剪弱彎”的框架結構有較大的內力重分布和能量消耗能力,極限層間位移大,抗震性能較好。
綜合大量實驗研究成果,影響不同受力特征節點延性性質的主要綜合因素有:相對作用剪力、相對配筋率、貫穿節點的梁柱縱筋的粘結情況。
2.2構造措施上的延性保證
四川大地震實踐證明,當建筑結構在大地震中要求保持足夠的承載能力來吸收進入塑性階段而產生的巨大能量,因為此時的結構在震中進入到一個塑性階段,容易產生變形。所以,根據這種特點和抗震的要求,多發地震的國家鋼筋混凝土結構抗震設計均要求按延性框架結構進行設計,所以建筑結構的設計必須保證結構局部薄弱區的承載力與剛度,保證了建筑構造的整體性,延性的增加也就提高了變形能力,這樣可以減少地震的破壞性,提高了建筑的抗震能力。
在結構布置上,按擴大了的柱端抗彎承載力進行設計,理論上可將柱屈服的可能性減少,保證“強柱弱梁”的設計原則。但因各種原因,如梁的實際抗彎承載力可能增大,高振型使柱中反彎點的轉移等綜合因素影響,要使柱中完全避免塑性鉸是困難的,同時為實現“強剪弱彎”的要求,保證塑性鉸區域的局部延性,也必須通過一定的構造措施來保證結構的延性,具體做法如下:
（1）限制軸壓比與縱筋最大配筋率合理的受力過程可明顯提高構件延性,為實現受拉鋼筋的屈服先與受壓區混凝土壓碎的破壞形態,以提高塑性鉸區域的轉動能力,規范限制軸壓比與縱筋最大配筋率,同時對混凝土受壓區高度也提出相應要求。
（2）限制約束配筋和配筋形式。加密塑性鉸區內的箍筋間距是很重要的一點,為保證“強節點”、“強柱弱梁”、“強底層柱底”和“強剪弱彎”的設計原則及塑性鉸區域的局部延性,有必要加密塑性鉸區內的箍筋間距,這不但可提高柱端抗剪能力,還可約束核心區內混凝土,對縱向鋼筋提供側向支承,防止大變形下縱筋壓曲,從而改善塑性鉸區域的局部延性。
（3）限制材料。拒絕豆腐渣工程的第一關就是把握好材料質量,材料延性對確保構件(結構)延性極為重要。
3.結語
鋼筋混凝土框架結構是我國大量存在的建筑結構形式之一,歷年震害資料表明:鋼筋混凝土框架結構的柱端與節點的破壞較為嚴重,其抗震設計中必須滿足“強柱弱梁”、“強剪弱彎”、“強節點”、“強底層柱底”等延性設計原則和有關規定。在多層及高層鋼筋混凝土房屋抗震設計的實踐中,由于設計人員對規范的理解和掌握尺度上,以及因地因人在結構選型、布置以及計算方法上相互差異較多而對設計產生較多的爭議,抗震設計方法值得深入研究。
【參考文獻】
關鍵詞 ：鋼筋混凝土高層建筑 抗震 結構設計 探討
鋼筋混凝土高層建筑結構的抗震設計方法和技術是不斷變化和進步的，我們在設計時要選用適合的抗震結構，注重建筑結構材料的選擇，減小地震的作用力，增強地震的抵抗力，從而達到高層建筑抗震的目的。
1.鋼筋混凝土高層建筑抗震設計存在的問題
1.1 工程地質勘查資料不全
在設計初期，設計人員應該及時掌握施工場地的地質情況，但是往往在設計過程中，卻沒有建筑場地巖土工程的勘察資料，就不能很好的進行地基設計，給建筑物的結構帶來安全隱患。
1.2 建筑材料不滿足要求
對于材料而言，我們要明確這樣一個道理：地震對結構作用的大小幾乎與結構的質量成正比。一般說在相同條件下，質量大，地震作用就大，震害程度就大，質量小，地震作用就小，震害就小。所以，在建筑物的樓板、墻體、框架、隔斷、圍護墻以及屋面構件中，廣泛采用多孔磚、硅酸鹽砌塊、陶粒混凝土、加氣混凝土板、空心塑料板材等輕質材料，將能顯著改善建筑物的抗震性能。
1.3 建筑物本身的建筑結構設計
建筑物如果平面布置復雜，致使質心與剛心不重合，在地震作用下產生扭轉效應，加劇了地震的破壞作用，海城地震和唐山地震中有不少類似震害實例。臺灣 9.21 地震中，一棟鋼筋混凝土結構由于結構平面不規則，在水平地震作用下，結構產生嚴重扭轉效應而破壞倒塌，同時撞壞相鄰建筑上部的陽臺。
1.4 平面布局的剛度不均
抗震設計要求建筑的平、立面布置宜規正、對稱，建筑的質量分布和剛度變化宜均勻，否則應考慮其不利影響。但有的平面設計存在嚴重的不對稱：一邊進深大，一邊進深小;一邊設計大開間，一邊為小房間;一邊墻落地承重，一邊又為柱承重。 平面形狀采用 L、π 形不規則平面等，造成了縱向剛度不均，而底層作為汽車庫的住宅，一側為進出車需要，取消全部外縱墻，另一側不需進出車輛，因而墻直接落地，造成橫向剛度不均。 這些都對抗震極為不利。
1.5 防震縫設置不規范
對于高層建筑存在下列三種情況時，宜設防震縫：平面各項尺寸超過《鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規程》（JGJ3-91）中表 2.2.3 的限值而無加強措施;房屋有較大錯層;各部分結構的剛度或荷載相差懸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設防震縫。
1.6 結構抗震等級掌握不準
結構抗震等級有的提高了，而有的又降低了，主要是對場地土類型、結構類型、建筑高度、設防烈度等因素綜合評定不準造成。
上述這些問題的存在，倘若不能得到改正，勢必對建筑物的安全帶來隱患。上述這些問題的原因是多方面的，這就需要設計人員從設計的角度避免這些問題的出現，防止將這種問題帶入施工中，從而保證高層建筑的抗震性。
2.高層建筑抗震設計對策
2.1 結構規則性
建筑物尤其是高層建筑物設計應符合抗震概念設計要求，對建筑進行合理的布置，大量地震災害表明，平立面簡單且對稱的結構類型建筑物在地震時具有較好的抗震性能，因為該種結構建筑容易估計出其地震反映，易于采取相應的抗震構造措施并且進行細部處理。建筑結構的規則性是指建筑物在平立面外形尺寸、抗側力構件布置、承載力分布等多方面因素要求。要求建筑物平面對稱均勻，體型簡單，結構剛度，質量沿建筑物豎向變化均勻，同時應保證建筑物有足夠的扭轉剛度以減小結構的扭轉影響，并應盡量滿足建筑物在豎向上重力荷載受力均勻，以盡量減小結構內應力和豎向構件間差異變形對建筑結構產生的不利影響。
2.2 層間位移限制
高層建筑都具有較大的高寬比，其在風力和地震作用下往往能夠產生較大的層間位移， 甚至會超過結構的位移限值。而國內普遍認為該位移限值大小與結構材料、結構體系甚至裝修標準以及側向荷載等諸多因素有關，其中鋼筋混凝土結構的位移限值（一般在 1/400-1/700 范圍內）則比鋼結構（1/200-1/500 范圍內）要求嚴格 ，風荷載作用下的限值比地震作用下的要求嚴格。 因此在進行高層建筑結構設計時應根據建筑物的實際情況以及所處的地理位置進行設計，既要滿足其具有足夠的剛度又要避免結構在水平荷載的作用下產生過大的位移而影響結構的承載力、穩定性以及正常使用功能等。
2.3 控制地震扭轉效應
大量事實表明，當建筑結構的平面布置等不規則、不對稱導致建筑層間水平荷載合力中心與建筑結構剛度中心不重合，在地震發生時建筑結構除發生水平位移外還易發生扭轉性破壞甚至會導致結構整體倒塌，因此在結構設計中應充分重視扭轉的影響。計算時應主要控制周期比、位移比兩個重要指標，即當兩個控制參數的計算結果不能滿足要求時則必須對其進行調整。當周期比不滿足要求時可采用加大抗側力構件截面或增加抗側力構件數量的方法，并應將抗側力構件盡可能的均勻布置在建筑四周，以減小剛度中心與質量中心的相對偏心，若調整構件剛度不能滿足效果時則應調整抗側力構件布置，以增大結構抗扭剛度。
2.4 減小地震能量輸入
具有良好抗震性能的高層建筑結構要求結構的變形能力滿足在預期的地震作用下的變形要求，因此在設計過程中除了控制構件的承載力外還應控制結構在地震作用下的層間位移極限值或位移延性比，然后根據構件變形與結構位移的關系來確定構件的變形值，同時根據截面達到的應變大小及分布來確定構件的構造要求，選擇堅硬的場地土來建造高層建筑等方法來減小地震能量的輸入。
2.5 減輕結構自重
對于同樣的地基條件下進行建筑結構設計若減輕結構自重則可相應增加層數或減少地基處理造價，尤其是在軟土基礎上進行結構設計這一作用更為明顯，同時由于地震效應
與建筑質量成正比，而高層建筑由于其高度大重心高等特點，在地震作用時其傾覆力矩也隨之增加，因此，為了盡量減小其傾覆力矩應對高層建筑物的填充墻及隔墻盡量采用輕質材料以減輕結構自重。
2.6 選擇合理結構類型
高層建筑的豎向荷載主要使結構產生軸向力，水平荷載主要產生彎矩。其豎向荷載方向不變，但隨著建筑高度增加而增加，水平荷載則來自任何方向，因此豎向荷載引起建筑物的側移量非常小，而水平荷載產生的側移則與高度成四次方變化，即在高層結構中水平荷載的影響遠遠大于豎向荷載的影響，因此水平荷載應為設計的主要控制因素，在設計過程中應需在滿足建筑功能及抗震性能的前提下選擇切實可行的結構類型，使其具有良好的結構性能。
2.7 盡可能設置多道抗震防線
當發生強烈地震之后往往伴隨多次余震，如只有一道防線，則在第一次破壞后再遭余震，將會因損傷積累導致倒塌。抗震結構體系應有最大可能數量的內部、外部冗余度，有意識地建立一系列分布的屈服區，主要耗能構件應有較高的延性和適當剛度，以使結構能吸收和耗散大量的地震能量，提高結構抗震性能，避免大震時倒塌。
3.結束語
隨著我國經濟的快速發展，高層建筑也越來越多，在這種情況下必須做好抗震設計。設計人員在高層建筑抗震設計中，都是按照抗震結構設計規范進行的，他們希望設計的結構能夠達到強度、剛度、延性及耗能能力等方面達到最佳，為此從結構總體方案設計一開始，就運用人們對建筑結構抗震己有的正確知識去處理好結構設計中遇到的諸如房屋體型、結構體系、剛度分布，構件延性等問題，從宏觀原則上進行評價、鑒別、選擇等處理，再輔以必要的計算和構造措施，從而消除建筑物抗震的薄弱環節，以達到合理抗震設計的目的。
參考文獻：
關鍵詞：鋼筋混凝土，高層建筑，結構設計
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A
前 言
1 闡述鋼筋混凝土結構的原理和特性
1.1 鋼筋混凝土結構的原理
闡述混凝土如果沒有雜質比較純凈的話，它的抗壓程度將很難與其抗拉程度達成一致，形成正比，這也是素混凝土不會在有拉應力的梁板之間進行使用。但是梁板又是高層建筑中常見的結構，因此，必須在一定程度上對這種純混凝土進行改造，只有通過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強，也就是在這種情況下，鋼筋混凝土結構便誕生了。鋼筋混凝土承受一定的拉力后，將會出現開裂現象，如果是鋼筋混凝土結構，鋼筋將會對這種拉力進行承受，使得混凝土的的抗壓性能大大增強，同時也將鋼筋的抗拉性能也充分發揮了出來。混凝土和鋼筋按照一定的比例進行有機結合，才能促使抵抗外力的水平大大提高，這也會在很大程度上使得混凝土結構在高層建筑施工中發揮出應用的作用。
1.2 鋼筋混凝土結構的特性闡述
鋼筋混凝土具有一定的特性，特別是在混凝土的收縮和蠕變中體現的更為明顯。混凝土在出現硬化的過程中會自動的進行收縮，在這期間，鋼筋內部將會對其產生很大的影響，混凝土便會在這種情況下出現拉應力，這種壓力在混凝土內部鋼筋中產生，必須引起相關人員的高度重視是，特別是對鋼筋混凝土進行比例分配時更應該著重關注和考慮。對于拉應力來說，混凝土具有較低的壓力，盡管對鋼筋進行及時的內部配備的情況下，仍然不能對這種情況有所改觀。因此，必須適當的對混凝土進行壓力施加。
2 闡述鋼筋混凝土的結構設計要求
不同的高層建筑師所設計出的鋼筋結構是不相同的，這主要是因為高層建筑設計師對于高層建筑結構設計的理念和認識理解不同，有自己獨特的設計風格和設計方案，再加上國家也對不同高層建筑具有不同的設計政策和規定，導致高層建筑結構設計存在著較大的差異和不同。盡管高層建筑設計師所設計的鋼筋混凝土結構存在著一定的差異，但是這些鋼筋混凝土結構都必須能夠符合基本的高層建筑結構設計規范和要求，也就是穩定性原則。我國的高層建筑必須具備一定的穩定性，這種穩定性需要進行抗震設計，高層建筑設計人員必須高度重視高層建筑房屋的高度、寬度，保持其寬度和高度能夠按照合適的比例進行。另外，在鋼筋混凝土結構設計的過程中，還應該妥善處理高層建筑的水平和縱向荷載能力，以便鋼筋混凝土能夠承受住整棟高層建筑的壓力和拉力。
3 鋼筋混凝土高層建筑結構選型
3.1 規則性問題
在規則性問題上新規范與舊規范之間的差異較大，新規范在規則性問題上添加了較多的條件限制，例如，嵌固端在上下層的剛度比、平面規則性問題等。另外新規范中對此類問題通過強制性規定進行了明確“不規則的設計方案不能夠應用到建筑的結構設計中。”所以，工程師在進行主結構設計的過程中需要對新規范中所限定的條件進行嚴格把控，避免由于設計初期的問題影響后期施工圖。
3.2 結構超高
在相關建筑規范中，針對結構的高度都會進行嚴格的控制，這種限制在抗震規范與高規中，對結構的總高度都有嚴格的限制，在新規范中要求較為明確。在實際工程設計中，會多少忽略某些問題，這種由于結構類型變更而產生的問題會使得結構類型出現變更，從而施工圖不能夠通過審查，因而造成了需要重新設計以及專家論證等問題，這會極大的影響工程的進度以及工程造價，同時會對工程造成整體影響。
3.3 設置嵌固端
高層建筑由于其建筑結構特點，一般都會在地下有兩層或者兩層以上的人防結構或者地下室，而地下結構的頂板則可以使用嵌固端，同時在人防頂板處也可以設置嵌固端，所以在嵌固端的設置上，工程師往往會在設計中忽視其設置不當所帶來的問題。
4 強化鋼筋混凝土結構設計水平的有效措施
4.1 合理選擇鋼筋混凝土結構
我國是個幅員遼闊的國家，不同地區的經濟發展水平和地質條件也存在著很大的差異，這就使得我國不同地區的高層建筑結構設計不盡相同。因此，在對高層建筑結構進行設計的過程中，必須對鋼筋混凝土結構進行合理的選擇，始終堅持以地區的高層建筑特點為前提和依據。在高層建筑設計中，通常情況下，高層建筑設計師會選擇剪力墻結構進行施工。剪力墻能夠最大范圍的擴大高層建筑的空間和面積，高層建筑房間能夠不將梁柱等露出來。而且使用混凝土剪力墻這種結構，不僅具有較好的隔音效果，而且還能夠節省很多施工成本和精力，縮短高層建筑施工的周期，加快施工進度，提高對房屋高層建筑的抗震能力。因此，剪力墻結構已經被廣泛應用在高層建筑結構設計中去。
4.2 妥善處理鋼筋混凝土的剛度
鋼筋混凝土的剛度是對高層建筑進行結構設計時必須重視的一個因素。隨著經濟的不斷發展，我國高層建筑取得了很大的發展成效，高層建筑的層數也呈現逐漸上升趨勢，高層建筑物的剛度直接關系著高層建筑的施工質量。只有不斷控制高層建筑物的位移，才能使得高層建筑物的剛度符合相關設計要求。在對高層建筑結構進行設計時，需要對高層建筑物的剛性和延展性進行良好的控制，這也需要高層建筑設計的密切參與和配合，根據自己的設計理念和設計風格對高層建筑物的剛度和延展性進行適當的調整。隨著高樓大廈的不斷興起，在對剪力墻進行布置時，可以適當的增加剪力墻的數量，并確保剪力墻的厚度能夠滿足相關高層建筑設計要求。
4.3 對鋼筋混凝土進行及時加固
對鋼筋混凝土進行及時的加固也是高層建筑結構設計的重要環節之一，主要有兩種加固方法。第一種加固方法是利用碳纖維對鋼筋混凝土進行加固。通過這種方式，可以極大的該混凝土的剛度、強度，并且促進鋼筋混凝土抗裂能力的增加。第二中加固方式是通過預應力對鋼筋混凝土進行加固，這也可以在一定程度上延長鋼筋混凝土的使用壽命，在高層建筑結構設計充分發揮其應用的作用。
5 結束語
綜上所述，只有不斷加強鋼筋混凝土在高層建筑結構設計中的應用，才能提高高層建筑工程的質量，確保高層建筑工程足夠穩定和安全，為人們提供舒適的住宅環境，提高建筑企業的市場競爭力，促進建筑行業的不斷發展。
