时间：2023-07-17 17:23:00
关键词：高层建筑；钢筋混凝土结构；设计
中图分类号：TU97文献标识码： A
随着城市化建设进程的不断加快，高层建筑如雨后春笋般大量出现，足以见得其发展空间广阔，其中钢筋混凝土结构以其位移小、刚度大、整体性好等优越性逐渐成为其主要的结构形式，但在具体实践中却面临着设计难题，毕竟高层建筑对刚度、强度和稳定性有着极高的要求。可见探讨高层建筑钢筋混凝土结构设计意义重大。
一、高层建筑钢筋混凝土结构设计要点
对于高层建筑混凝土结构而言，安全性、适用性和耐久性是其设计原则，而设计要点则主要涉及下述几点：结构选型要合理，如尽量在设计中减少短肢剪力墙结构的应用；若地基稳固，且上部结构与变形限值相吻合，可尽量降低结构刚度；建筑高度设计必须在与之对应的规定范围内，以减少不必要的麻烦和损失；同时注意从抗震等级、平面布置、楼盖结构、竖向布置等多方面、多角度加以分析和设计，如综合考虑房屋类型、结构、高度、烈度等因素优化抗震设计[1]；尽量选用风力效应小、规则简单、受力分布均匀的平面形状；优先考虑现浇楼盖结构，以提高高层建筑的舒适性和坚固性等。
二、高层建筑钢筋混凝土结构设计优化
1.重点优化竖向结构设计
高层建筑钢筋混凝土结构的竖向设计质量对整个建筑来说尤为关键，故为防止出现较大的内收和外挑，建议尽量使其保持均匀和规则，就是从稳定和重心角度出发，将其设计为侧向变化均匀且上小下大的结构形式。但若高层建筑竖向结构既不垂直，也非正常的上小下大型，则要采取针对性设计措施以平衡、稳定整体。如针对内收竖向结构的高层建筑，其楼层的侧向刚度既要大于上一楼层刚度的70%，也要大于上三个相邻楼层平均刚度的80%；若楼层质量是随着高度变化而均匀分布的，则楼层质量应小于下方相邻楼层质量的1.5倍等。此外楼层间的受剪承载力应根据高层建筑级别加以合理设计。
2.合理设计建筑结构平面
若对高层建筑钢筋混凝土结构设计无特殊要求，则要尽量选用形状规则而简单的平面布置结构，以此合理分布承载力和刚度，并弱化风力影响。如对于A级高层建筑而言，不适宜将其设计为细腰形或角部重叠式的平面图形，而且出于对扭转的考虑，必须将竖向构件水平和层间最大位移控制在该楼层平均位移值的1.2倍和1.5倍之内[2]；对于必须设计的框架结构防震缝，其缝宽、高度通常分别大于100mm和小于15m；若防震缝两侧具有不同的房屋高度，则要根据低高度房屋确定缝宽；虽然不提倡采用短肢剪力墙，但若不得不采用，则必须使其截面厚度低于30cm，且每个肢截面的高厚最大比值必须处于4-8之间。
3.规范建筑抗震性能设计
抗震设计是高层建筑钢筋混凝土结构的关键环节之一，为切实提高建筑结构的稳定性和抗震能力，就必须对房屋结构、高度、烈度等要素加以认真分析，并结合建筑抗震规范要求设计抗震功能。一般情况下，若建筑结构具有较大的刚度突变系数或层数较多，应尽量多取振型数，如针对含有转换层、小塔楼、多塔结构的高层建筑，其振型数一般要大于12，小于建筑层数总数的3倍，而且只有在分析总刚性时方可取值更大；同时为提高建筑抗震能力，要求在石灰和水泥中添加合适的添加剂，结合湿度养护，以增强混凝土的实际配筋率，并减少部件变形；如果要求高层建筑抗震水平为特一级，则宜采用钢管或型钢类混凝土柱，并将其上层弯矩和底部强化位置的设计值设计为墙底截面弯矩值的1.1倍。
4.科学选择建筑楼盖结构
楼盖结构是否合理与高层建筑质量也有很大关系。通常当建筑高度大于50m时，适宜在框架或剪力墙结构中设计现浇楼盖结构，但必须使其混凝土强度处于C20-C40之间，厚度在50mm以上，并在内部纵横方向分别设计间距为15-20cm、直径为6-8mm的钢筋网，若此时预制板缝超过40mm.，则必须设计长度可贯穿结构单元的钢筋[3]；若建筑高度低于50m，可将楼盖结构设计为装配式，但顶层、开阔楼层、转换层、地下室楼层等重要楼层，必须仍然采用现浇楼盖，且一般板厚大于80mm，其中转换层和最高顶层的板厚应分别在180mm和120mm以上，以此进一步提高建筑结构的稳定性。
此外，还应根据实际情况对纵筋间距、配筋节点、柱子轴压、钢筋等级等细节加以科学设计，并注意合理计算框架结构的周期性折减系数，以及设计的经济性和技术的可行性，以此实现高层建筑混凝土结构设计的整体优化，进而为提高建筑使用效益奠定有力基础。
结束语：
总之，钢筋混凝土结构既是高层建筑设计工作的重点，也是难点，一旦某个环节有误，都可能对整个高层建筑功能性能埋下隐患，这就要求我们认真遵循设计原则和规范，加强对以往设计不足和缺陷的分析，并予以有效克服和避免，以此提高高层建筑钢筋混凝土结构设计质量和水平，使其更安全、更适用、更耐用。
参考文献：
[1] 张岚.对高层建筑钢筋混凝土结构设计实践的分析[J].广东科技, 2012(22).
[2] 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, 2010(13).
【关键词】：高层建筑；钢筋混凝土结构；结构设计；抗震；结构体系
【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.
[2]钱稼茹，徐福江.钢筋混凝土梁基于位移的变形能力设计方法[J].四川建筑科学研究，2007，33（2）：1-3.
【关键词】高层；钢筋混凝土；结构设计
随着我国经济的发展，城市化进程的加快，建筑功能与类型越来越多样化、综合化，建筑高度也在不断增加，目前钢筋混凝土高层建筑已然成为城市建设中的主角，在城市规划中占相当大的比重。对于建筑来说，钢筋混凝土的结构设计的好坏直接影响到建筑的质量、安全和使用，高层建筑的结构设计更是工程中的重点和难点，只有将设计中存在的问题深入分析并加以妥善解决，才能尽可能完善结构设计工作，为今后的建筑施工打下良好的基础。
1.概念设计
概念设计是结构设计的一个新理念，是设计人员通过长期的理论研究和实践，逐渐积累起来的经验总结，它不以力学分析和条文规范为依据，是设计人员的一种设计思路，根据建筑周围的环境、建筑功能等因素选取合适的建筑结构，站在宏观的角度整体构思，将各部分有机的联合起来，形成结构的总体系。在设计时主要考虑建筑的整体性、抗震性、抗风性等性能，以承载力、刚度、延性为主要控制目标，特别是对理论无法明确的部分，有一个定性认识。概念设计不仅是设计人员先进设计思想的一种体现，它之所以重要，还因为现行的结构设计理论与计算理论存在许多缺陷或不可计算性，为了弥补这些缺陷，就需要优秀的概念设计与结构措施来满足结构设计的目的，更加客观、准确的理解结构的工作性能。
2.结构选型
2.1结构体系的选择
根据抗侧力构件的不同，钢筋混凝土结构体系主要有框架、剪力墙、框架-剪力墙、框架-核心筒这几种形式，应根据工程的实际情况来选择合适的结构体系。
1)框架结构主要适用于层数不多的住宅、办公楼、学校及厂房等对位移要求不是很严格的建筑物。
2)剪力墙、框架-剪力墙、框架-核心筒结构适用于高层，这里需要注意的是框架-剪力墙结构。在基本振型地震作用下，如果框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总底部地震倾覆力矩的50％，则框架部分的抗震等级应按框架确定。框架承担的地震剪力应大于结构底部总剪力的20％，以确保第二道防线的安全。墙不宜过多，满足位移限值即可。短肢剪力墙结构应避免全部为短肢墙，筒体或一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50％。短肢剪力墙的抗震等级应使用比实际更高一级的等级，有的设计者没有注意这个问题，导致抗震等级的错误确定，从而造成设计工作中不必要的大量修改。
无论采用哪种结构体系，都应使结构具有合理的刚度和承载能力，保证结构的稳定和抗倾覆能力，避免产生软弱层或薄弱层，使结构具有多道防线，提高结构和构件的延性，增强其抗震能力。
2.2结构的规则性问题
《高层建筑混凝土结构技术规程》（2010）中规定：高层建筑不应采用严重不规则的结构体系，并应符合下列要求：①应具有必要的承载能力、刚度和变形能力；②应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用的能力；③对可能出现的薄弱部位，应采取有效的加强措施。新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，因此设计人员在设计过程中要特别注意新规的规定，以确保后期施工图设计阶段工作的顺利进行。
2.3结构的超高问题
在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制。尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A级高度的建筑外，增加了B级高度的建筑，因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑其或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中曾出现过由于结构类型的变更而导致的结构超高问题，致使施工图未能审查通过，进行修改或从新设计，对工程进度等整体工程规划造成不良的影响。
2.4控制柱的轴压比问题
在钢筋混凝土高层建筑结构中，轴压比越大，柱的延性就越差，限制柱的轴压比是为了使柱子处于大偏压状态，防止受拉钢筋未达屈服而混凝土被压碎。柱的塑性变形能力小，则结构延性就差，当遭遇地震时，耗散和吸收地震能量少，结构容易被破坏。但是在结构中若能保证强柱弱梁设计，且梁具有良好延性，则柱子进入屈服的可能性就大大减少，此时可放松轴压比限值。
2.5嵌固端的设置问题
由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此．在这个问题上设计人员往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的问题，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致安全隐患或后期设计工作的大量修改。
2.6短肢剪力墙的设置问题
短肢剪力墙是指截面厚度不大于 300mm、各肢截面高度与厚度之比均大于 4 但不大于 8 的剪力墙。在新规范规定抗震设计时，高层建筑结构不应全部采用短肢剪力墙，且根据实验数据和实际经验对高层建筑中短肢剪力墙的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中设计人员应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。
3.地基与基础设计
地基与基础设计是整个工程造价的决定性因素，对后期设计工作能否顺利进行也有很大的影响，所以这方面的设计也是设计人员较为重视的一点，如果出现问题则会给工程带来巨大的损失。我国占地面积较广，地质条件复杂，仅一本《地基基础设计规范》并不能完全涵盖全国各地的情况，这就需要将地方性的标准利用起来，深入学习其中关于地方性地基基础类型和设计处理方法的成熟经验和规定，因地制宜，制定出符合当地实际情况的设计方案。
4.结构计算与分析
是否能准确高效的对工程进行内力分析并按照规范的要求进行设计和处理是决定工程设计质量好坏的重要环节。随着新规范的陆续颁布和实施，对于结构的计算和分析进行了调整改进，设计人员也应对这一阶段工作常见的问题有一个清晰、准确的认识。①选择合适的整体计算软件根据结构类型和计算软件模型的特点选择合适的整体计算软件，确保对计算结果的合理性、可靠性。②是否需要地震力放大，考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。规范中根据大量工程的实测周期明确提出了各种结构体系下高层建筑结构计算自振周期折减系数，已列为强制性条文，需特别注意。③振型数目是否足够。在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。④多塔之间各地震周期的互相干扰，是否需要分开计算。⑤非结构构件的计算与设计。在高层建筑中，往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。对这部分内容，尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大，因此，必须严格按照新规中增加的非结构构件的计算处理措施进行设计。
【关键词】高层建筑设计；钢筋混凝土结构；结构设计
引言
设计是形成高层建筑质量，在初始时期控制钢筋混凝土结构的基础，要站在为社会和行业发展负责的高度看待和重视高层建筑设计中钢筋混凝土结构的相关工作，形成对设计重点和细节的把握，提高高层建筑设计环节中钢筋混凝土结构的工作水平。在具体的高层建筑钢筋混凝土结构设计中，应该突出设计的内涵，体现高层建筑钢筋混凝土结构的灵魂，对高层建筑设计中钢筋混凝土结构方面的关键问题进行全面思考，从短支剪力墙、结构体系、高度控制等关键环节展开对高层建筑钢筋混凝土结构的设计控制和管理，进而为高层建筑钢筋混凝土结构设计目标的达成起到重点方面和体系方面的支撑作用。
一、高层建筑中的钢筋混凝土结构设计内涵
随着钢筋混凝土结构应用于高层建筑越来越广泛，要想保证高层建筑混凝土结构设计达到规范规定的标准，就必须遵循一定的原则，加强高层的建筑结构的使用维护、施工及设计。其原则需求主要表现在：第一，安全性。在设计的合理使用年限以内的高层建筑结构，应该可以承担各种可能发生的突况，而且在发生了偶然事件以后，建筑物的结构必须要保持一定的稳定特性。第二，耐久性。在设计的可以使用的年限以内，高层建筑的结构应该具有一定的耐久性。第三，适用性。在设计的能够合理使用的年限以内，高层建筑结构的设计应该可以满足使用的要求，具有较好的抗振、抗裂缝或者抗变形的性能。
二、结构选型中常见的问题
2.1结构规则性的问题
在建筑结构设计中，规范对于结构规则性的内容有很大的变化，在旧的规范中增加了很多新的规范条件，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，采用了强制性的规定。所以在高层建筑物结构设计时，应该遵循规范的内容，从而可以有效的避免施工中要求对设计进行改变。
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、上下层抗震等级的统一性和结构整体计算时嵌固端的位置等一系列的问题，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和结构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的应用有很多限制，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避免采用短肢剪力墙，从而可以有效的避免工程设计中不必要的麻烦。
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，除了将原来限制的高度设置为A级高度，还增加了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的高度，从而可以减少重新设计以及不符合要求等问题，减少高层结构设计对施工工期的影响。
三、地基与基础设计问题
地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面，不仅仅由于该阶段设计的好与坏将直接影响后期设计工作的进行，同时，也是因为地基基础在整个工程造价中起决定性因素，因此，在这一阶段出现问题后果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。由于我国占地面积较广，地质条件相当复杂。作为国家标准，仅仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定，因此建立在国家标准之下的地方标准、地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等，一些成熟的经验描述和规定更为详细和准确。
四、结构计算与分析
随着房屋建筑结构方面新规范的陆续颁布实施，各种计算软件也都更新版本，但在计算时经常会出现各种各样的问题。这其中既有软件自身不完善的因素，也有使用人对规范理解不正确的原因。因此，如何准确、高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理，是决定工程设计质量好坏的关键。
4.1计算模型的选取
对于常规结构，可采用楼板整体平面内无限刚假定模型；对于多塔或错层结构，可采用楼板分块平面内无限刚模型；对于楼板局部开大洞、塔与塔之间上部相连的多塔结构等，可采用楼板分块平面内无限刚，并带弹性连接板带模型；而对于楼板开大洞有中庭等共享空间的特殊楼板结构或要求分析精度高的高层结构则，可采用弹性楼板模型。
4.2抗震等级的确定
对常规高层建筑，与主楼连为整体的裙楼的抗震等级不应低于主楼的抗震等级；对于地下室部分，当地下室顶板作为上部结构的嵌固部位时，地下一层的抗震等级应与上部结构相同，地下一层以下的抗震等级可根据具体情况采用三级或更低等级。
4.3振型数目是否足够
振型数的多少与结构的层数有关，文献中对振型的取值都有较为明确的规定。因此，在计算分析阶段根据规范要求对计算结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。
4.4非结构构件的计算与设计
在高层建筑中，往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。对这部分内容尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于高层建筑地震作用和风荷载较大，必须严格按照新规范中增加的非结构构件的处理措施进行设计。
五、提高高层建筑耐久功能
在高层建筑钢筋混凝土的结构设计中，若以优化结构设计为主要目的，则要根据设计规范来处理主要问题，认清主次，通过多种目标与单一目标的优化使设计的效果令人满意。因此，必须加强房屋耐久性设计，在原来的混凝土结构设计方案中，混凝土结构设计的耐久性往往没有得到设计人员的充分考虑，其实就是在规定的使用年限内对于用户的各种正常使用要求均能够满足。在实际情况中，许多方案设计都没有达到这些要求。出现这种情况的主要原因是设计时没有完全考虑建筑物在实际运作中由于环境、条件的影响，而导致的建筑的可靠指数明显降低。因此，在对一般的高层建筑混凝土进行设计时，主要都集中在造价、材料上，所以只有造价小、材料少的结构设计才是满意的设计。如今人们的生活水平不断地提高，对工程的质量要求也相应地得到提高，所以当建筑物的特殊使用要求或者技术要求与经济成为主要矛盾时，就要果断地放弃经济这个指标。
六、结束语
简而言之，钢筋混凝土结构是高层建筑出现的基础，如何科学地进行高层建筑钢筋混凝土结构的设计已经成为行业的重点，应该突出钢筋混凝土结构的特性，结合高层建筑的特点，把握高层建筑钢筋混凝土结构设计的关键环节和难点，充分发挥钢筋混凝土结构在整体性和机械性能上的优势，设计出高层建筑钢筋混凝土结构的精品，在实现高层建筑稳定和安全的同时，实现高层建筑舒适度和功能性的保证。
参考文献：
关键词：高层 钢筋混凝土 结构设计 注意事项
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：
[1]JGJ3-2010高层律筑混凝十结构技术规程[S]. 北京:中国律筑工业出版社，2010.
关键词：高层建筑；钢筋混凝土；结构设计；问题分析
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
[2]杜立.苏州尼盛广场超限高层设计[J]；山西建筑；2012年17期
【关键词】钢筋混凝土 高层结构设计 问题
中图分类号：TV331文献标识码： A
一 前言
钢筋混凝土在高层建筑施工是应用是极其广泛的，因为它具有比较高的安全系数和优秀的抗震性能。所以说，做好钢筋混凝土高层结构设计是相当重要的，因为这不仅关系到建筑物的质量，还关系到人民群众的人身财产安全。
二 高层建筑的概念设计含义
高层建筑的概念设计是指在高层建筑的建设设计中，保障高层结构符合抗震性要求的设计方法。在设计中，我们应选择有利于应对抗震性的设计方案，采取一定的措施以强化抗扭的刚度及减少扭转程度，还应该针对薄弱层次及部位采取一定防范措施等。这些考虑因素均贯穿于高层建筑的概念设计的整个过程之中，需要建筑设计师在设计中做出较为全面的思考。其中，结合实践中存在的情况，应该对以下方面特别加以注意：第一，结构体系方面，重视选型的和平与立面的布置规范性，结构设计需要考虑抗震及抗风等自然因素的应对，还有经济成本等社会因素；第二，在应对抗震性的问题上，对于大、中地震做到不屈从于设计理论，除此之外设计单位还要确保“三水准”的目标设计；第三，建筑设计应保持独特的个体风格，在保障安全性能的前提下，力求风格特色；第四，在单元结构个体内，应避免待考虑的安全因素，单元间还应该采取强化连接等措施。
三 钢筋混凝土高层结构设计的一些问题
1.结构平面不规则
当代的建筑设计为了追求各种新异造型， 往往忽视了结构设计的平面规则性。 建筑设计和建筑结构的平面不规则性是建筑抗震设计的一个重要控制指标，对建筑抗震性能具有重要影响。结构平面不对称、不规则、不连续容易诱发造成结构扭转脆性破坏，严重者导致整体结构破坏倒塌。平面不规则类型包括：扭转不规则、凹凸不规则、楼板局部不连续。
在结构设计过程中尽量做到三心合一，即建筑结构的几何形心、刚度中心、结构重心，避免在水平荷载作用下结构发生扭转振动效应。在水平荷载作用下，高层建筑扭转作用的大小取决于质量分布。为使楼层水平力作用沿平面分布均匀，减轻结构的扭转振动，应使建筑平面尽可能采用方形、矩形、圆形、正多边形等简面形式。
2.高层结构设计的基础设计和地基方面
这是设计工程师相对看重的方面，由于基础设计和地基的质量直接关系到工程后期设计及施工的进行程度，更是整个高层建筑工程造价的具有决定性意义的影响因素，因此在高层结构设计的基础设计和地基阶段，常见的问题往往极可能给工程建设造成难以估量损失。在高层结构设计的基础设计和地基方面，我们要注意相关的地方性规范。由于我国地域广阔，地质条件也相对复杂，作为我国国家统一标准的 《地基基础设计规范》 往往难以对各地区的地基基础进行较为详细的描述及规定，于是在《地基基础设计规范》这一国家标准的要求基础之上，需要了解并遵循我国各地区的相关地方性标准。因为这些地区性质的“地基基础设计规范”往往可以把当地的地基基础情况及设计处理方案等进行一些相对成熟的描述及规定，于是，我们在进行地基基础的建设设计之前，应该对国家《地基基础设计规范》 及当地相应的地方规范都进行较为深入地了解与学习，以避免对高层建筑结构设计造成较大的恶性影响。
4.概念设计阶段注意的问题
建筑师在概念设计过程中不能只凭计算进行设计，还要注重概念设计，保证高层建筑结构的综合性能，并遵循一定的原则，即结构尽量简单、结构规则并具有均匀性、保证结构刚度及抗震、抗风的能力，加强构造使结构的承载能力达到要求。
5.结构选型应注意的问题
在钢筋混凝土高层建筑中，我们在结构设计的结构选型上要注意以下几个方面的问题：
（一）选择适宜的结构体系 高层的结构体系主要包括以下三种：框架结构、剪刀墙结构以及两种的组合框-剪结构。高层建筑一般选择筒中筒、框架―核心筒等筒体结构，或是带有比较复杂的加强层及钢臂、连体结构等的高层结构。选用结构体系，要根据房屋具体高度、宽高比例、使用的具体要求及抗震设防烈度，再根据施工地区的施工条件、材料、资金情况做出综合判断，确定出适宜的结构体系。
（二）注意结构的超高问题
实际工程设计中，如果有结构变更一定要注意此问题，否则可能使施工图不能通过审查而需要重新设计，造成人力、物力、财力的浪费。
（三）合理设置嵌固端
高层建筑一般都设置地下室，地下室顶板上通常放嵌固端，而放置嵌固端给楼板的设计和上下层的刚度比带来的问题往往会被人们忽视。抗震规范中明确要求嵌固端必须和抗震等级一致。所以在设计时要注意嵌固端位置与抗震缝相协调以及嵌固端跟其它各层的相互影响。
6.结构计算与分析方面的问题
在进行钢筋混凝土高层结构设计的结构计算与分析时，其对于整个工程设计质量好坏有关键作用的一个问题就是对建筑工程进行准确、高效的内力分析和根据相关的规范、要求进行设计和处理。新规范的使用调整和改进了结构整体计算和分析阶段很多的部分，这也使得结构工程师必须清晰地认识到在这一部分比较常见的问题。
选择结构整体计算软件时的问题分析，例如SA TWE、TAT、TBSA 或 ET ABS、SAP 等计算机软件是目前钢筋混凝土高层结构设计的结构整体计算中比较通用的。这些结构计算的软件在计算模型的采用上是不同的，这也使得使用不同软件计算出来的结果有着或大或小的差异。因此，要按照设计的结构类型和各类常用计算机软件的特征来对高层结构设计的结构整体计算的软件进行合理地选择。而且在选择过程，要在不同软件所得出的相差较大的计算结果中对于哪个结果是合理的、可以作为参考的以及哪个才是意义不大的进行判断。而这同时也是结构工程师要放在首位的工作。因为不合适的计算软件的选择既会造成大量的时间和精力的浪费，又很有可能引起结构的不安全隐患的出现。
7.地下室嵌固端问题
高层建筑是一个完整承载力体系，主要由上部结构和地下室两部分组成，两者在同一个位移场之间互相协调变形。结构一定程度受到地下室外的回填土的约束作用，仅受到水平位移约束，并没有对竖向位移和竖向转动限制。在高层建筑结构设计时，地下室的顶板是否做为上部结构的嵌固成为一个重要问题。有些高层建筑存在不满足条件的情况下就将地下室作为嵌固端进行设计的问题。 事实上满足下列条件才适宜将地下室作为嵌固端：
（一）地下室顶板避免开设大洞口，地下室在地上结构相关范围的顶板应采用现浇梁板结构，确保嵌固层的整体性；其楼板厚度不宜小于180mm，混凝土不宜低于C30,双层双向配筋，每个方向每层配筋率不小于0.25%，目的采取结构措施，加强楼层的平面内和平面外刚度并确保楼层整体性的实现。
（二）地下室的楼层侧向刚度不宜小于相邻上部结构楼层侧向刚度的2倍。楼层侧向刚度比的计算中不考虑土对地下室外墙的约束作用；实际上，回填土对地下室结构的约束作用很大。按照地下室结构自身与回填土约束的地下室总侧向刚度考虑，不会小于上部结构的3倍，因此设计中应考虑地下室顶板实际存在的嵌固作用，采取相应的加强措施。
四 结束语
通过以上详细的分析，我们可以知道，钢筋混凝土高层结构设计的这些问题对建筑物的建造起到了多么大的影响，这不仅关系到我国城市化进程的加快，还影响了人们的人生安全。所以，我们要加大科研力量的投入，争取早日改善问题，推动社会经济的发展。
参考文献
[1] 苏云演 钢筋混凝土高层结构设计常见问题分析 城市建设理论研究（电子版）―2012年11期 第23页
[2] 周忠凌 在钢筋混凝土高层结构设计多见问题的分析 中华民居―2013年36期 第88页
【关键词】钢筋混凝土；高层建筑；结构设计
社会的不断进步，推动了我国建筑事业的迅速发展，而我国人口众多，土地资源有限，必须开发高层建筑，从而满足人们源源不断的需求。钢筋混凝土高层建筑的质量不仅关系着人们的生命财产安全，而且和建筑企业的生存发展也有着十分紧密的联系。结构设计作为建筑设计的极其重要的一部分，直接影响着工程的施工和建筑的质量，因此，作为设计者必须以仔细认真的态度做好结构设计。
1.高层建筑的结构受力
在进行高层建筑的结构设计时，弄清结构的受力情况是重中之重。结构受力情况对于建筑物地面在水平方向和竖直方向上的稳定性具有决定性的作用，与高层建筑的质量有着十分密切的联系。建筑物通常是由体积大、重量大的各种构件组合而成的一个整体，因此，建筑结构起着传递构件重量的作用，从而使建筑所承受的荷载显著减小。结构负荷通过垂直向下的方式传递给地面，在进行结构设计时，作为设计者应当选择合理的结构体系，并对该体系向下的作用力与地基承载力之间的关系进行详细地了解并掌握。因此，设计者必须经过揣摩、设想，最终确定合理的承重柱、墙的数量和分布情况，并以此为基础，结合实际情况，设计出合理的结构受力图。
2.结构选型
高层建筑的结构设计是以结构选型为基础进行的。那么，在结构选型阶段，应当注意以下几种问题：
2.1 结构的规则性问题
建筑结构设计规范经过几年之后会再经过一系列地改进和完善，那么新规范与旧规范相比之下，关于结构设计这一部分，限制条件增加了许多，更注重结构的规则性。而且在新规范中有明确规定，所有不规则的设计方案禁止在工程中使用。因此，作为结构工程师应当了解新规范和旧规范的异同之处，重视结构的规则性问题，通过合理设计，防止后期设计的工作出现较大的变动。
2.2 结构超高
结构超高一直是结构设计中需要多加注意的一个问题。在新规范中，为了有效地避免超高问题，不仅将之前的限制高度设置为A级高度的建筑，还增加了B级高度的建筑。因此，在进行结构设计时，必须结构的超高问题多加注意，控制结构高度在适当范围之内。一旦结构高度是B级甚至超过了B级，将严重影响设计方法，而所采用的处理措施也会出现很大的变动。在实际的结构设计过程中，往往存在设计人员忽视结构类型的变更，导致在设计审核时，设计方案不能通过，这不仅拖延了工程的工期，而且造成了不必要的经济损失。
2.3 嵌固端的设置
就一般情况而言，高层建筑往往会设置地下室或者人防空间，地下室顶板或者人防顶板等均有可能成为嵌固端的设置位置，由于嵌固端位置的不确定性，导致相关设计者总是忽略了嵌固端楼板的设计、上下层抗震等级的一致性、结构抗震缝设置等一系列相关问题，不论是哪一个方面的问题，一旦设计者忽略了，就会导致后期的结构设计与实际情况严重不符，加大了修改的工作量甚至必须重新设计。
2.4 短肢剪力墙的设置
根据新规范中的明确规定，短肢剪力墙指的是墙肢截面高厚比在5至8范围之内的墙，再根据实际经验，对短肢剪力墙新设置了许多限制条件。因此，在对高层建筑进行结构设计过程中，结构工程师应当结构具体情况，尽量少用或者不用短肢剪力墙，如此便可避免后期设计工作受阻，从而保证了设计工作得以顺利进行。
3.地基与基础设计
毫无疑问，工程是基于基础得以建立起来的，地基基础直接影响着工程后期的设计和造价，因此，工程的地基与基础设计一直是结构工程师整个结构设计工作的重点。那么，在进行地基基础设计过程中，地方性规范应当引起重视。我国土地辽阔，具有着复杂的地质条件，虽然国家颁布了《地基基础设计规范》，但仍然存在一定的缺陷，未能考虑全国范围内各个地区的地基基础。在该规范中，只是针对部分地区的实际地形，结合以往的经验，详细规定该地区的地基基础类型和相应的设计处理方法。因此，地基基础设计工作还未开展之前，结构工程师应当对所要设计的地区的规范进行详细地了解，确定设计方向。
4.结构计算和分析
就结构计算这一部分工作而言，虽然我国目前已经研发出许多计算软件，但是在实际的运用过程中，仍然存在许多问题，这主要是由于软件自身存有缺陷，再加上设计者未能深入理解规范而造成的。而结构的计算和分析对高层建筑的结构设计往往具有非常重要的影响。
4.1 计算软件的选择
SATWE、TAT、TBSA等是目前比较常用的计算软件。对于不同的计算软件而言，由于计算模型不同，因而最终的计算结果也各不相同。因此，在结构计算和分析阶段，应当结合结构类型的特点，基于对各种计算软件模型的了解，选择最优的计算软件，除此之外，通过比较分析不同计算软件的计算结果，确定合理的参考数值。一旦结构工程师在选择计算软件这一环节出现失误，不仅会造成在时间和精力上的大量浪费，还会留下安全隐患。
4.2 周期折减系数
由于高层建筑结构设置有砌体填充墙，因此在结构计算阶段，应当充分考虑其可能对主体结构产生的各种影响。关于周期的折减系数，应当注意门窗洞口的设置问题，避免其对周期产生影响。此外，周期折减系数不客结构类型和填充墙的数量有关。
4.3 振型数目
结构层数影响着振型数目，振型数目在新规范中有详细规定。因此，在结构计算分析过程中，应当严格依据相关规范要求，判断振型数目是否与相关标准符合，并结合具体情况，就振型数目取值不合理的地方，采取相应的措施予以修正。
4.4 多塔之间的地震周期
近年来，多塔楼作为一种高层建筑，开始出现在人们的视野之中，且呈现不断增多的趋势，在对多塔楼进行计算分析时，对于选取怎样的结构体系进行计算，应当引起结构工程师的高度重视。一旦多塔之间风度差距过大，那么，即使相关系数与规范要求相符合，仍然会在地震力计算过程中，造成较大的误差，从而使结构在工程投入使用后极易出现安全问题。
4.5 计算、设计非结构构件
一般情况下，高层建筑不仅要具备正常使用功能，还必须具有优美的建筑外观，因此，在高层建筑中，还存在有非结构构件。在设计非结构构件或者用于装饰的在屋顶处的构件时，由于高层建筑承受较大的地震和风荷载，所以，必须依据规范中的相关计算处理措施，对非结构构件进行计算和设计。
结语
由于钢筋混凝土高层建筑的结构设计是一个时间长且复杂的系统工程。一旦在某个环节出现差错，将严重影响到后期的设计工作，或者导致结构存在安全隐患，使工程的质量难以得到保证。因此，在结构设计的各个环节中，结构工程师必须严格依据相关规范要求，以严谨认真的态度进行分析和计算，并且要不断地进行检查和核对，保证设计科学合理，从而达到预期的效果。
参考文献
[1]胡向群.分析钢筋混凝土高层结构设计的常见问题[J].建筑知识：学术刊，2013（1）.
[2]赵桂春.浅谈钢筋混凝土高层结构设计几个常见问题[J].建筑学研究前沿：英文版，2012（8）.
【关键词】钢筋混凝土高层建筑结构优化设计；问题；总结
随着我国高层建筑不断地迅速发展，建筑高度日益增加、建筑功能和类型日益复杂，且其结构体系也日益多样化，为了减少甚至避免钢筋混凝土高层建筑结构设计问题的出现，笔者结合实际工作实践，分析探讨了钢筋混凝土高层建筑结构设计问题。
1.钢筋混凝土高层建筑结构优化设计
（1）钢筋混凝土高层建筑结构设计不仅要满足相关要求规定与现行规范,还要遵循结构优化设计的原则。首先，要保证结构的正常使用与安全性；其次，应该有效的核减可以减小的结构构件；最后，要求结构具有合适的刚度,在特殊部位应该局部加强。
（2）要进行钢筋混凝土高层建筑框架结构的优化设计，要分析完结构整体内力后,按照梁柱各构件的控制内力，对截面进行优化设计,对满足荷载效应水平要求的各结构构件的几何特征的配筋量的进行优化，并确定优化结果,这些会造成原结构的荷载特征与几何特征变化,在现荷载作用下，优化结构内力分布特征有了改变,各个控制截面的控制内力随之有了相应改变,按照这些进行下一步的优化设计。所以结构优化是一个渐进的过程，是一个不断迭代的寻优过程。
（3）应该进行框架――剪力墙结构的优化设计，结构延性与结构刚度的最佳组合就是剪力墙结构的设计，保持承载力能力的前提下的变形能力是结构延性对结构的主要影响,结构的侧向位移与自振周期是结构刚度对结构的影响,所以能够利用结构整体的侧向位移量进行结构延性与结构刚度的协调,根据规范要求，按照层间位移量与顶点位移总侧移的限值，进行结构的延性与刚度设计。结构优化的原则就是框架结构优化设计的原则,根据一次性完成的结构构件,对各个构件进行逐步优化，能够保证结构受力合理, 同时也节约投资。
2.钢筋混凝土高层建筑结构设计问题
（1）第一就是结构选型问题。首先是结构的规则性问题，在新的规范要求中，结构选型增加了许多限制条件，嵌固端上下层刚度比信息与平面规则性信息等就是这些限制条件，所以结构工程师必须注意这些限制条件；其次是结构的超高问题，在抗震规范要求中，严格的限制结构总高度，特别是新规范要求就以前的超高问题，把原来的限制高度设置为A级高度的建筑的同时，还进行了B级高度的建筑的增加，所以应该严格注意结构的这项控制因素，如果结构是B级高度建筑或者超过B级高度时，它的处理措施与设计方法会有比较大的变化；最后是短肢剪力墙的设置问题，新规范要求把墙肢截面高厚比是5―8的墙定义成为短肢剪力墙，同时按照实际经验与实验数据，就短肢剪力墙在高层建筑中的应用进行了许多限制条件的增加，所以在高层建筑结构设计中，结构工程师应该尽量少采用短肢剪力墙，避免为后期设计工作带来麻烦。
（2）第二就是地基和基础设计中的问题。首先在柱下独立基础带梁板式的地下室底板设计中，往往忽视建筑物沉降带来的附加应力的影响，在实际中，柱下独立基础和整个地下室底板通过上部荷载作用，会一起产生沉降变形以及共同受力，如果没有考虑其产生的附加应力，使底板偏于不安全，可能会由于不足的地下室底板承载能力而导致其开裂，在采用天然地基状况下，会带来更为显著的影响。在总沉降量比较小的工程中，综合考虑另外的因素，在地下室底板和持力层之间,可以采用褥垫处理手段措施。同时在地下水位季节性变化比较大的地区内，还要就高低两种水位为地下室底板带来的不同影响进行考虑，据此求出包络图并做出配筋设计。
其次，在有地下室的高层建筑设计中，在地下水位比较高的情况下，应该使室外地坪下面的结构部分外轮廓形状简洁，有助于建筑防水的施工。特别在柱下承台的形式中，因为柱下承台的影响，有着很复杂的基槽地模形状，产生许多的放坡与阴阳角，使防水施工的难度增大，使施工时间增长，这些不利于质量保证，还使工程造价增加，在此情况下，笔者建议大家考虑并采用反承台法，此方法就是保持地下室底板及承台的下皮标高统一相同，承台需要加厚部分向上作，随后地下室内部作覆土与滤水层的地面。该做法使基槽地模形状十分简单，能够保证施工质量，内部的覆土重量抵消了作用于底板上面的部分水浮力，使配筋减小，该种自相平衡的思路最科学合理，也使高层建筑物的抗倾覆能力提高。
最后，在进行地下室底板以及外墙配筋计算时，实际情况和假设条件往往不相符合，在进行地下室外墙配筋计算中，一些工程外墙配筋计算时，对于带扶壁柱的外墙，不进行扶壁柱尺寸大小的区分，完全按照双向板进行配筋的计算，然而扶壁柱按照地下室结构整体对结果配筋进行分析计算，没有按照外墙双向板传递荷载进行扶壁柱配筋的验算。根据外墙和扶壁柱变形协调的原理进行分析，它的外墙竖向受力筋没有足够的配筋，扶壁柱配筋不多，同时外墙的水平分布筋有富余量。笔者建议，垂直于外墙方向有钢筋砼内隔墙相连的外墙板块按双向板进行配筋的计算，外墙扶壁柱截面尺寸较大之间外墙板块也按双向板进行配筋的计算，比如：高层建筑外框架柱之间的外墙板块可以按双向板计算配筋。另外的外墙应该按竖向单向板进行配筋的计算。同时，对于柱下独立基础之间的拉梁，其又是首层维护墙的承重梁的情况下，不能单纯地按拉梁进行设计，当考虑荷载时，还要对梁上皮之上土扩散角之内的土重进行考虑。
（3）第三就是结构分析计算的问题。在结构分析计算过程中,对工程进行准确高效的内力分析，同时根据规范要求进行处理与设计,对工程设计质量好坏有着关键影响。
第一，在进行结构整体计算的软件选择时，因为各个软件所采用的计算模型有着一定程度的差异,所以造成了各个软件的计算结果有不同程度的差异。应该根据结构类型以及计算软件模型的特点进行计算软件的合理选择，以保证钢筋混凝土高层建筑整体结构分析计算的合理性，同时及时判断计算结果的可靠性与合理性是相当重要的。
第二，在钢筋混凝土高层建筑结构设计中,由于功能要求或者建筑美观并且不是主体承重骨架体系以内的一些非结构构件常常出现，特别是对高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时,因为高层建筑的风荷载与地震作用都比较大,所以务必严格按照规范要求中的非结构构件的计算处理措施进行非结构构件的设计。
第三，竖向承重构件――柱与剪力墙等的合理布置是高层建筑结构设计的难点,能够通过以下几个参数来控制布置的是否合理：控制结构竖向规则性,减少甚至避免产生刚度突变的刚度比；控制结构扭转效应的周期比；控制结构平面规则性,避免扭转长生的位移比，位移比是刚心和质心的偏离程度的反映，平面布置应该对称、规则,保证刚心与质心重合。
3.总结
为了减少甚至避免钢筋混凝土高层建筑结构设计问题的出现，应该对钢筋混凝土高层建筑结构设计中的问题进行积极的分析和探讨。
【参考文献】
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[2]吴学敏.钢筋混凝土结构抗震设计中一些问题的探讨[J]. 建筑结构,1998(9).
[3]连志强,上官建民.高层建筑结构设计中个问题的探讨[J].山西建筑，2000.08.15.
关键词：钢筋混凝土；地基与基础设计；概念设计；问题；
一、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。选择对抗震有利的结构方案和布置，采取减少扭转和加强抗扭刚度的措施，设计延性结构和延性结构构件，分析结构薄弱部位，并采取相应的措施，避免薄弱层过早破坏，防止局部破坏引起连锁效应，避免设计静定结构，采取二道防线措施等每个设计步骤中都贯穿了结构概念设计内容。强调结构概念设计的重要性，是要求建筑师和结构师在建筑设计中应特别重视规范、规程中有关结构概念设计的各条规定，设计中不能陷入只凭计算的误区。以下一些问题值得探讨：
1．在结构体系上，应重视结构的选型和平、立面布置的规则性，择优选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系。结构应具有明确的计算简图和合理的传递地震力途径，结构在两个主轴方向的动力特性宜相近。
2．一般工程都仅进行小震下的弹性设计，而用概念设计和构造措施保证“中震可修，大震不倒”，但没有验算和证实，那么建筑物是否真能做到“中震可修，大震不倒”，无人知晓。对抗震设防烈度较高地区的特别重要建筑和超限建筑，审查专家往往会提出更具体的设计指标：（1）中震或大震不屈服设计；（2）中震或大震弹性设计；要求设计单位确保实现“三水准”的设计目标。
3．建筑物是应当有个性的，不应当千面一物。基于性能的抗震设计理念的特点是，使抗震设计从宏观定性的目标向具体量化的多重目标过渡，允许按照业主的要求选择不同层次的抗震性能目标作为设计者的设计依据。例如业主可以提出更高的抗震设防要求，按中（大）震不屈服设计或中（大）震弹性设计，保证重要的建筑物在大地震作用下不影响正常使用功
能，而不仅仅是不坏不倒。
4．水平地震作用是双向的，结构布置应使结构能抵抗任意方向的地震作用，应使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力；结构刚度选择时，虽可考虑场地特征，选择结构刚度以减少地震作用效应，但是也要注意控制结构变形的增大，过大的变形将会因P-Δ效应过大而导致结构破坏；结构除需要满足水平方向刚度和抗震能力外，还应具有足够的抗扭刚度和抵抗扭转震动的能力。
5．在一个独立的结构单元内，应避免应力集中的凹角和狭长的缩颈部位；避免在凹角和端部设置楼、电梯间；减少地震作用下的扭转效应。竖向体型尽量避免外挑，内收也不宜过多、过急，结构刚度、承载力沿房屋高度方向不宜均匀、连续分布、避免造成结构的软弱或薄弱的部位。应避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载力。根据具体情况，结构单元之间应遵守牢固连接或有效分离的方法。高层建筑的结构单元应采取加强连接的方法。
二、结构选型问题
对于高层结构而言，在工程设计的结构选型阶段，结构工程师应该注意以下几点：
1、结构的规则性问题
新旧规范在这方面的内容出现了较大的变动，新规范在这方面增添了相当多的限制条件，例如：平面规则性信息、嵌固端上下层刚度比信息等，而且，新规范采用强制性条文明确规定“建筑不应采用严重不规则的设计方案。”因此，结构工程师在遵循新规范的这些限制条件上必须严格注意，以避免后期施工图设计阶段工作的被动。
2、结构的超高问题
在抗震规范与高规中，对结构的总高度都有严格的限制，尤其是新规范中针对以前的超高问题，除了将原来的限制高度设定为A 级高度的建筑外，增加了 B 级高度的建筑，因此，必须对结构的该项控制因素严格注意，一旦结构为B级高度建筑甚或超过了B级高度，其设计方法和处理措施将有较大的变化。在实际工程设计中，出现过由于结构类型的变更而忽略该问题，导致施工图审查时未予通过，必须重新进行设计或需要开专家会议进行论证等工作的情况，对工程工期、造价等整体规划的影响相当巨大。
3、嵌固端的设置问题
由于高层建筑一般都带有二层或二层以上的地下室和人防，嵌固端有可能设置在地下室顶板，也有可能设置在人防顶板等位置，因此，在这个问题上，结构设计工程师往往忽视了由嵌固端的设置带来的一系列需要注意的方面，如：嵌固端楼板的设计、嵌固端上下层刚度比的限制、嵌固端上下层抗震等级的一致性、在结构整体计算时嵌固端的设置、结构抗震缝设置与嵌固端位置的协调等等问题，而忽略其中任何一个方面都有可能导致后期设计工作的大量修改或埋下安全隐患。
4、短肢剪力墙的设置问题
在新规范中，对墙肢截面高厚比为5～8的墙定义为短肢剪力墙，且根据实验数据和实际经验，对短肢剪力墙在高层建筑中的应用增加了相当多的限制，因此，在高层建筑设计中，结构工程师应尽可能少采用或不用短肢剪力墙，以避免给后期设计工作增加不必要的麻烦。
三、地基与基础设计问题
地基与基础设计一直是结构工程师比较重视的方面，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。由于我国占地面积较广，地质条件相当复杂，作为国家标准，仅仅一本《地基基础设计规范》无法对全国各地的地基基础都进行详细的描述和规定，因此，作为建立在国家标准之下的地方标准。地方性的“地基基础设计规范”能够将各地方的地基基础类型和设计处理方法等一些成熟的经验描述和规定得更为详细和准确，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。
四、结构计算与分析问题
在结构计算与分析阶段，如何准确，高效地对工程进行内力分析并按照规范要求进行设计和处理，是决定工程设计质量好坏的关键。由于新规范的推出对结构整体计算和分析部分相当多的内容进行了调整和改进，因此，结构工程师也应该相当地对这一阶段比较常见的问题有一个清晰的认识。
1、结构整体计算的软件选择。目前比较通用的计算软件有：SATWE、TAT、TBSA 或 ETABS、SAP 等，但是，由于各软件在采用的计算模型上存在着一定的差异，因此导致了各软件的计算结果有或大或小的不同。所以，在进行工程整体结构计算和分析时必须依据结构类型和计算软件模型的特点选择合理的计算软件，并从不同软件相差较大的计算结果中，判断哪个是合理的、哪个是可以作为参考的，哪个又是意义不大的，这将是结构工程师在设计工作中首要的工作。否则，如果选择了不合适的计算软件，不但会浪费大量的时间和精力，而且有可能使结构有不安全的隐患存在。
2、是否需要地震力放大，考虑建筑隔墙等对自振周期的影响。振型数目是否足够。在新规范中增加一个振型参与系数的概念，并明确提出了该参数的限值。由于在旧规范设计中，并未提出振型参与系数的概念，或即使有该概念，该参数的限值也未必一定符合新规范的要求，因此，在计算分析阶段必须对计算结果中该参数的结果进行判断，并决定是否要调整振型数目的取值。多塔之间各地震周期的互相干扰，是否需要分开计算。
3、非结构构件的计算与设计。在高层建筑中，往往存在一些由于建筑美观或功能要求且非主体承重骨架体系以内的非结构构件。对这部分内容，尤其是高层建筑屋顶处的装饰构件进行设计时，由于高层建筑的地震作用和风荷载均较大，因此，必须严格按照新规范中增加的非结构构件的计算处理措施进行设计。
【关键词】钢筋混凝土；保护层；控制措施
中图分类号： TU511 文献标识码： A
1 绪论
钢筋混凝土保护层是指混凝土构件中，避免钢筋直接的那部分混凝土，其厚度为纵向钢筋（非箍筋）外缘至混凝土表面的距离。保护层最小厚度根据使用部位和使用环境的不同有不同的规定。
2 钢筋混凝土保护层特点
钢铁工业尽管起步较早，但真正应用于工程施工时间并不长，混凝土在建筑工程中的应用更是近100年左右时间的事。自从人们找到水泥这种新兴建筑原材料，工程施工技术得到了突飞猛进的进步。特别是近50年，由于普通钢筋混凝土结构及预应力钢筋混凝土结构在工程中的应用，更使得建筑领域发生了翻天覆地的革命。摩天大楼拔地而起，几百米跨度的桥梁建造也由过去的神话变成了现实。这中间都少不了钢筋和混凝土这两种材料的功劳。
因为钢筋与混凝土之间存在足够的粘结力，在结构计算时，钢筋混凝土构件是作为一个整体来承受外力的；又由于混凝土的抗拉强度很低，为简化计算，一般混凝土只考虑承受压应力，而拉应力则全部由钢筋来承担。对于受力构件截面设计来讲，受拉的钢筋离受压区越远，其单位面积的钢筋所能承受的外部弯矩也越大，这样钢筋发挥的效率也就越高。所以一般来讲，无论是梁还是板，受拉钢筋总是应尽量靠近受拉一侧混凝土构件的边缘。如挑梁的受力筋应设在构件上部受拉区。如果放置错误或者钢筋保护层过大，轻则降低了梁的承载能力，重则会发生重大事故。
在工程实际中，由于钢筋保护层厚度未按规范要求所导致的质量问题不胜枚举。比较突出的如现在商品住宅楼工程建设中楼板负弯矩钢筋保护层偏大及现浇框架结构中主次梁交界处主梁的上部负弯矩钢筋保护层偏大的问题。
钢筋保护层厚度对单项工程质量并不是起决定作用的，但如果不重视它，所产生的危害也是不容忽视的。我们要在正确了解钢筋及混凝土的受力机理的前提下，充分认识到合理的钢筋保护层厚度对工程结构的重要性。只有防微杜渐，才能使我们的工程施工技术水平更上一个档次。
3 钢筋混凝土保护层的作用
3.1 保证混凝土与钢筋共同工作，确保结构的力学性能
钢筋混凝土构件是由钢筋和混凝土两种材料组成，混凝土是抗压性能较好的脆性材料，钢筋是抗拉性能较好的延性材料，这两种材料各以其抗压、抗拉性能优势相结合，构成具有抗压、抗弯、抗剪、抗扭等结构性能的各种构件。为保证结构构件有足够的承载能力，钢筋和混凝土必须要有良好的粘结性能。钢筋与混凝土的黏结力主要是由胶结力、摩阻力、机械咬合力这三种力构成，要使混凝土与钢筋之间有足够的黏结力，保护层就要有一定的厚度。在《混凝土结构设计规范》中规定：纵向受力的普通钢筋及预应力钢筋，其混凝土保护层厚度不应小于钢筋的公称直径。
3.2 保护钢筋不锈蚀，确保结构的耐久性
影响钢筋混凝土结构耐久性，造成其结构破坏的因素很多，如氯离子侵蚀、冻融破坏；混凝土不密实，裂缝；混凝土碳化，碱-集反应，在一定环境条件下都能造成钢筋锈蚀与氧化，被氧化或锈蚀的钢筋其承载能力及各方面性能都会大大降低，使得钢筋的有效截面减少，影响结构受力；同时铁的锈蚀还能引起钢筋体积膨胀到3-4倍，致使混凝土保护层开裂，潮气或水分渗入，加快钢筋锈蚀，使钢筋承载能力降低，导致建筑物破坏。混凝土保护层中的氢氧化钙给钢筋提供的是碱性环境，在钢筋表面形成了一层钝化保护膜，使钢筋相对于中性与酸性环境下不易腐蚀，因此需要根据耐久性和使用环境来确定混凝土保护层最小厚度数值，以保证构件在设计使用年限内钢筋不会发生降低结构可靠度的锈蚀。
3.3保护钢筋不受高温（火灾）影响，确保结构的安全
混凝土属非燃烧体，以砂石为骨料的混凝土一般可耐高温700℃，但是如果混凝土保护层过小，一旦建筑物发生火灾，混凝土保护层无法对钢筋进行有效保护，使钢筋在高温状态下强度急剧下降，最终导致建筑物倒塌。为保护钢筋不受高温影响，在结构设计时应充分考虑保护层的厚度，确保达到建筑物耐火等级要求，保证建筑物在发生火灾时保护或延缓结构倒塌时间，为疏散人群和转移物资提供一定的缓冲时间。
4 钢筋混凝土保护层的施工质量控制措施
钢筋混凝土保护层的作用对钢筋混凝土结构的受力性能、耐久性和耐火能力具有很大的影响，关系到建筑物的安全和使用寿命。因此，在施工过程中必须高度重视和加强质量控制，保护层既不能过薄也不能过厚。若保护层过薄，一是影响钢筋与混凝土的锚固，致使两者粘结力不足，二是对钢筋的防锈不利，影响构件的耐久性。但若保护层过厚，减小了构件设计计算的有效高度值，导致构件达不到设计强度。同时，由于结构下部离受力筋较远部分混凝土的粘结锚固作用降低，使保护层混凝土开裂引起钢筋锈蚀，从而导致构件承载力降低。为防止钢筋混凝土保护层产生质量问题措施有：
4.1在施工前，对施工人员加强技术交底、熟悉图纸、钢筋制作安装的检查工作及培训
因为各构件的混凝土保护层厚度不同，因此不同工程部位的混凝土保护层厚度及偏差，都要严格按照设计图纸和施工验收规范的要求来确定。
4.2合理安排各工种施工顺序
避免其他工种在安装好的钢筋上踩踏作业,如水电预埋，尽量在板上部钢筋安装前完成；浇筑混凝土前检查隐蔽内容和保护层的垫块是否符合要求；浇筑混凝土采用“后退法”,同时在浇筑混凝土时要尽量减少对钢筋的冲击，并派专职钢筋工进行护筋，发现钢筋被踩踏或支撑件移位时，及时进行修整，并且严禁操作人员在钢筋上随意走动。
4.3加强验收及监督，发现问题及时督促整改
混凝土工程结束后，应严格按照gb50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定，对涉及结构安全的重要实体部位进行验收。
结语
虽然混凝土保护层对工程质量不是起决定性作用，但却是一个非常重要的问题，因此我们应从设计、施工的每一个环节中，认真对待这个问题，保证钢筋混凝土保护层的施工质量，以确保构件的正常使用，提高工程质量。
参考文献：
[1]赵瑜，水工钢筋混凝土结构 中央广播电视大学出版社，2003.12
关键词：钢筋混凝土；型钢混凝土； 转换梁的最小配筋率
中图分类号：U663.9+3文献标识码：A文章编号：
引言：
现代高层建筑特别是超高层建筑的使用功能是多样化甚至综合化，上部为住宅、公寓、酒店，下部为大开间办公、商场，甚至上部是小开间的酒店客房下部为大跨度的会议厅、礼堂等。建筑物上下层开间差异巨大，必然造成上下层竖向构件不可能连续，这类高层建筑只有设置结构转换层才能实现建筑不同层之间使用功能的转变。转换层的结构形式基本可以分为梁式转换、板式转换、箱式转换、空腹桁架式转换等多种类型，这类上部为住宅、公寓下部为商业用途的高层建筑发展需求不断增加，并以上部剪力墙结构，下部为框支框架结构这类结构形式出现较多。随着层数、跨度等要求越来越高，普通钢筋混凝土转换梁的截面、自重偏大，不能满足建筑空间需要。型钢混凝土转换梁相对较轻巧，应用越来越多。
1．普通混凝土梁和框架梁的配筋率
根据《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010，8.5.1的表述：钢筋混凝土结构构件中纵向受力钢筋的配筋百分率不应小于表8.5.1规定的数值。
表8.5.1纵向受力钢筋的最小配筋百分率
注：（1）受压构件全部纵向钢筋最小配筋百分率，当采用C60及以上强度等级的混凝土时，应按表中规定增大0.10；
（2）板类受弯构件（不包括悬臂板）的受拉钢筋，当采用强度等级400MPa、500MPa的钢筋时，其最小配筋百分率应允许采用0.15和45中的较大值；
（3）偏心受拉构件中的受压钢筋，应按受压构件一侧纵向钢筋考虑；
（4）受压构件的全部纵向钢筋和一侧纵向钢筋的配筋率以及轴心受拉构件和小偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率均应按构件的全截面面积计算；
（5）受弯构件、大偏心受拉构件一侧受拉钢筋的配筋率应按全截面面积扣除受压翼缘面积后的截面面积计算；
（6）当钢筋沿构件截面周边布置时，"一侧纵向钢筋"系指沿受力方向两个对边中的一边布置的纵向钢筋。
2．在复杂高层中钢筋混凝土转换梁的要求
（1）由于有转换梁的一般为高层建筑，还需符合《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010的框架梁设计要求，见6.3.2条中2： 纵向受拉钢筋的最小配筋百分率，非抗震设计时，不应小于0.2和45中的较大值；抗震设计时，不应小于表6.3.2-1规定的数值；
表6.3.2-1 梁纵向受拉钢筋最小配筋百分率ρmin（%）
（2）《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010里面，普通框架梁的最小配筋率要求同《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010的规定，且《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010中10.2.7的1：“转换梁上、下部纵向钢筋的最小配筋率，非抗震设计时分别不应小于0.3%；抗震设计时，特一、一和二级分别不应小于0.6%、0.5%、和0.4%”。其条文说明解析如下：转换梁包括部分框支剪力墙结构中的框支梁以及上面托柱的框架梁，是带转换层结构中应用最为广泛的转换结构构件。结构分析和试验研究表明，转换梁受力复杂，而且十分重要，故对其纵向钢筋、梁端加密区箍筋的最小构造配筋提出了比一般框架梁更高的要求。
(3)钢筋混凝土转换梁需要符合以上要求，同时需注意复杂高层转换梁一般会有特一级抗震要求的情况，这个时候配筋率又提高了1%。
3．型钢混凝土转换梁的普通钢筋最小配筋率
(1)根据《型钢混凝土组合结构技术规程》138-2001的5.4.2：梁中纵向受拉钢筋不宜超过二排，其配筋率宜大于0.3%，直径宜取16～25mm，净距不宜小于30mm和1.5d（d为钢筋的最大直径）；梁的上部和下部纵向钢筋伸入节点的锚固构造要求应符合国家标准《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89的规定。
(2)《型钢混凝土组合结构技术规程》138-2001并没有给出型钢混凝土转换梁的相关规定，这个时候问题出现了，是否就按计算软件例如sawte计算出来的0.3%的配筋率配置就可以呢？从自身的结构理念出发，转换梁和普通梁，框架梁在《高规》中都有不同的表述，证明了转换梁跟其他的梁在很多方面存在差异，为安全，我们可以采用类比的方法供设计师参考。工程实例如下：地上45层，第三层为转换层。本工程采用梁式框支剪力墙结构。
图1.转换层结构平面图
注明：图中梁中有双斜线为型钢钢筋混凝土转换梁，共3条。以下为其中一条型钢混凝土转换梁普通钢筋的最小配筋率类比方法。
例如：抗震等级为一级的混凝土框架梁，采用C70混凝土，钢筋为HRB400，其跨中配筋率按以上规范条文：=0.3864%；相应抗震等级的混凝土转换梁为 =0.5%，普通的型钢混凝土梁配筋率为=0.3%，设相应抗震等级的型钢混凝土转换梁配筋率为，则，求得，求得相应抗震等级钢骨混凝土转换梁跨中配筋率为=0.3x0.5/0.3864=0.3882%。
当抗震等级为特一级的时候有些不同，根据《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ 3-2010中的10.2.7的第1条，特一级比一级情况下提高20%的最少配筋率， 同样用类比可让特一级的型钢混凝土转换梁跨中最少配筋率提高20%，为1.2x=0.466%。
4．结语
对于型钢混凝土转换梁普通钢筋配置问题，虽然现行我国规范没有细致明确的规定，但是仍可以通过类别的方法确定其普通钢筋的最小配筋率。在此仅提出本人以上见解，期盼以后有设计师能提出更好的解决办法。
参考文献：
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