浅析钢筋混凝土高层结构设计的常见问题

钢筋混凝土结构设计中几个问题的思考

【摘 要】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。本文分析了当前高层建筑结构设计中的常见问题及其产生原因，并指出了相关结构设计的要求，提出了笔者的几点设计建议。

【关键词】高层建筑；钢筋混凝土；结构设计；问题

一、前言

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。

二、结构设计问题分析

（一）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。

科　齑　工ｌ程Ｊ科｝技　

钢筋混凝土结构设计中的常见问题分析　

曹士伟　林佳伟　（１、大庆市规划建筑设计研究院，黑龙江大庆１６３０００　２、大庆市城建开发设计院，黑龙江大庆１６３０００）　摘要：随着高层建筑在我国的迅速发展，建筑高度的不断增加，建筑类型与功能的愈来愈复杂，结构体系的更加多样化，为了避免在钢筋混凝土高层　结构设计过程中少犯或不犯这些错误，通过对设计过程中容易忽视的问题，做一个简单介绍，愿和同行商榷。　关键词：钢筋混凝土；结构；问题　ｌ地基与基础设计过程中存在的问题　１．１柱下独立基础带梁板式的地下室底板设　计中．地下室底板设计中，容易忽视因建筑物沉降　所引起的附加应力的影响。因为实际上整个地下　室底板与柱下独立基础在上部荷载作用下，将会　一起发生沉降变形。共同受力，如未考虑因此产生　的附加应力．对底板而言是偏于不安全的，有可能　会导致地下室底板承载能力不足而开裂。尤其对　于采用天然地基的情况时。其影响则更为显著。对　于总沉降量较小的工程，可考虑在地下室底板与　持力层之间采取褥垫处理措施，当然，是否采用，还　要综合考虑其他因素。另外对于地下水位季节性　变化较大的地区，应考虑高低两种不同水位对地　下室底板的不同影响，求出包络图，再做配筋设计。　１．２对于有地下室的建筑，当地下水位较高　时，在室外地坪之下的结构部分，外轮廓形状应尽　量简洁。这样有利于建筑防水的施工。尤其对于柱　下承台的形式，更为明显。此时．由于柱下承台的影　响，基槽地模形状很复杂，有很多的阴阳角和放坡，　即加大了防水施工的难度。有加长了施工时间，都　不利于保证质量，并且还增加工程造价。对于这种　情况下，我建议大家考虑反承台法。即统一地下室　底板和承台的下皮标高相同，承台需要加厚部分　向上作，然后地下室内部作滤水层和覆土等地面　做法。这种做法的优点是．基槽地模形状很简单，方　便施工，利于施工质量得保证。同时也缩短了施工　时间。并且内部的覆土重量也平衡掉了部分作用　在底板上的水浮力，减小配筋，这种自相平衡的思　路最科学。同时也提高了建筑物的抗倾覆能力。　１．３地下室底板和外墙配筋计算时，往往假　设条件与实际情况不符。例如地下室外墙配筋计　算：有的工程外墙配筋计算中，凡外墙带扶壁柱的，　不区别扶壁柱尺寸大小，一律按双向板计算配筋，　而扶壁柱按地下室结构整体电算分析结果配筋，　又未按外墙双向板传递荷载验算扶壁柱配筋。按　外墙与扶壁柱变形协调的原理分析，其外墙竖向　受力筋配筋不足、扶壁柱配筋偏少、外墙的水平分　布筋有富余量。建议：除了垂直于外墙方向有钢筋　砼内隔墙相连的外墙板块或外墙扶壁柱截面尺寸　较大（如高层建筑外框架柱）之间外墙板块按双向　板计算配筋外，其余的外墙宜按竖向单向板计算　配筋为妥。　１．４天然地基锥体独立基础设计问题，有的　基础设计锥体斜面坡度大于１：３，该锥体部分砼很　难振捣密实，现场施工往往是砼自然堆上，采用铲　子或抹灰刀拍捣成形，其锥体部分的砼很难达到　设计强度要求。因此建议优先采用阶梯形独立基　础，利于施工，才能更好地保证施工质量。　１．５柱下独立基础之间的拉梁，如同时又是　首层维护墙的承重梁的时候，不应该再简单地按　拉粱进行设计。而且在考虑荷载时，要考虑梁上皮　以上土扩散角之内的土重。　２上部结构设计中存在的问题　２．１框剪结构．剪力墙的布置要均匀，不要出　现单肢刚度过大的剪力墙，以免应力过于集中，一　旦破坏．将构成严重影响。而且。与之相关联的基　础．连梁等构件的设计难度都会加大。刚度较大的　第一级别的剪力墙（同一级别的剪力墙是指刚度　相近，比值小于２时的墙肢），其墙肢数不应少于４　肢。另外。当遇到中震时，我们应考虑第一级别的剪　力墙进入塑性后，还应有小级别的剪力墙来维持　建筑物变形不致过大，产生次生灾害。这就是多道　设防的概念。但当遇到大震时＇，Ｊ、级别的剪力墙也　进入塑性阶段后，建筑物基本已经破坏了。此时，我　们应该通过我们的设计有选择地让梁破坏，从而　保证柱子的完整性，来保证建筑不倒，或缓倒，以争　取时间，减少人员的伤亡。这就是我们说的延性设　计。　２．２框剪结构的连粱设计很重要，但我们看　到，目前很多设计在这个环节上做的并不好。有的　是因为重视不够，有的是应为认识不足。现在我把　我在这方面的经验简单介绍一下。首先，什么是连　梁呢？简单的说，就是那些连接两片剪力墙，当遇到　中震或大震时，它会首先开裂，起到耗能作用，从而　使建筑物保持一定延性的梁。只有满足了这种情　况。才是连梁，或者说我们才有意义把它接连梁进　行设计。根据它的特性，我们就应该设计时注意几　点，第一，不要盲目地增大它抗弯的能力，否则会使　连梁延迟破坏．起不到及时耗能的作用，致使其他　重要构件破坏，使结构失去延性。第二，我国现行结　构规范中规定。连梁上不许搭框架梁。我觉得这句　话说得不严谨，更准确的定义应该是，不准搭重要　的竖向承重构件。因为我们设计连梁会在遇到中　震或大震时，首先开裂。所以它的抗剪能力也会急　剧下降如果此时它还承受着很大的竖向荷载。就　会引起连锁破坏。　２－３“强柱弱梁，强剪弱弯，强大节点”，是我们　钢筋混凝土结构延性设计的基本原则。但在震害　调查中发现，我们设计的“强柱弱梁”的延性破坏　机制有时难以实现，这是因为我国的《建筑抗震设　计规范》对一、二、三级框架节点的“强柱弱粱”设　计有以下要求：∑Ｍｃ－－－ｘＩ∑Ｍｂ，∑Ｍ　一节点上下　柱端同向弯矩之和，∑Ｍ一节点左右梁端同向　弯矩之和，１１——柱弯矩增大系数，７度区的多层框　架抗震等级为三级　＝１．１，但这仅针对于小震弹性　设计；当建筑遭受“中震、大震”时，由于地震作用，　框架梁、柱的弯矩增大很多，而框架梁端弯矩为竖　向荷载和地震作用产生的弯矩之和，其增大比例　相对柱要小很多，由于钢筋的超强效应过大，因而　造成框架节点处梁受弯承载力大于相对应柱正截　面承载力而出现柱铰。另外，当结构采用现浇板时，　结构分析计算时考虑板的作用而加大梁刚度，梁　设计配筋时却没有考虑板钢筋的作用，再者设计　人员人为加大梁配筋，这对于框架节点无疑是雪　上加霜，因而框架结构“弱柱强梁”的破坏形态就　产生了。所以，我们在设计时，不要盲目加大框架梁　支座处的上部钢筋。但应适当柱子的配筋。　２．４在悬挑的挑梁的端头，应设置构造柱，把　每层的挑梁联系起来，并按受拉构件要求，设计构　造柱。这样做的优点是＇ｉ匮过构造柱，协调了挑梁的　变形，即使出现局部超载的情况．也可以把力传到　其他层上，共同承担，从而变相的提高了结构安全　度。另外也加大了对外维护墙的约束，防止墙体外　闪。　２．５另外还有一些构造上的细节问题。要多注　意。比如如钢筋混凝土构件在不同条件下的钢筋　保护层厚度的取值；框架梁端纵向受拉钢筋配筋　率大于２％时。箍筋直径应按要求增大２ｍｍ；框架　梁端截面的底面和顶面纵向钢筋配筋量的比值偏　小：框架梁高小于４００时加密区箍笳间距偏大（如　采用＠１００，／Ｊ、于梁高的四分之一）；框架梁端纵向　受拉钢筋配筋率大于２．５％；框架柱全部纵向钢筋　的配筋率偏小等等，这些都是我们设计的构件能　够正常工作的前提应予以重视。　３结论　建筑结构设计质量，密切关系到人民生命财　产的安全，责任重大。而且结构专业是—个既有深　度又有广度的专业，我们必须在工作中．不断地学　习、总结，才能有所进步。才能成为一名合格的工程　师。这也是我把我在设计过程中的一些认识写出　来的原因。希望与同行们一起讨论、共同提高。　

建筑工程混凝土结构设计中存在的问题及对策

摘要:随着我国经济的飞速发展,城市化进程的大力推进，混凝土已成为我国工程建设中最主要的结构材料之一。由于建筑功能的不断丰富,新颖建筑造型的不断增加,致使工程设计也越来越复杂,设计中还普遍存在某些质量问题。因此，在混凝土结构设计过程中，影响混凝土质量的因素必须引起工程设计人员的高度重视。本文从混凝土结构设计工作中的多年工作经验出发，对混凝土结构设计工作中各阶段存在问题进行探讨并提出解决对策。

关键字：建筑工程；混凝土结构设计；存在问题；处理对策

中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：

目前，钢筋混凝土框架结构的建筑物越来越普遍，由于钢筋混凝土结构与砌体结构相比较具有承载力大、结构自重轻、抗震性能好、建造的工业化程度高，并且又具有造价低、材料来源广泛、耐火性好、结构刚度大、使用维修费用低等优点。因此，本文结合设计过程中经验，对混凝土结构设计中的各阶段存在问题及解决措施谈一些自己看法。

1 关于结构计算与分析阶段中的常见问题及处理对策

1.1混凝土结构设计中计算与分析阶段中的常见问题.

目前比较通用的计算软件有：三维组合结构有限元分析软件（satwe）、多层及高层建筑结构三维空间分析软件系统（ tbsa ）、企业管理解决方案软件（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。因此，结构工程师也应该对这一阶段比较常见的问题有一个清晰的认识。在结构整体设计阶段，工程师在设计阶段经常受到困扰的问题是对结构整体计算的软件的选择。由于采用的计算模型的不同，每一个计算软件计算的最终结果也是有所不同的，尽管结果差别不大，但是对设计标准和规范有着很大的影响。目前，比较普遍的计算软件并不少，satwe、tat、tbsa或etabs、sap等都有其各自的特点，然而，设计工程师在选择时要么只是单一考虑设计模型的特点而忽视结构类型，要么只是着眼于结构类型而忽视对计算软件的分析，导致在整体计算阶段，设计工程就出现纰漏。

钢筋混凝土高层结构设计的常见问题分析

摘要:自从改革开放以来，我国的经济快速发展。随着城镇建设的飞速发展，钢筋混泥土的高层建筑不断出现，随着城市开始向现代化迈进，现今对建筑的要求与复杂程度也愈来愈高，类型与结构体系也越来越趋向多元化。这样的发展趋势给建筑师也带来了愈来愈大的压力，致使高层结构设计者必须进一步提高自己的职业水准。本文将浅析钢筋混凝土高层结构设计的常见问题。

关键词：高层建筑结构 工程设计 分析

当今时代，我们国家的高层的建设活动发展的比较顺利，国家对其监控力度加大，使之形成了非常优秀的建筑工艺品。虽然获取了非常显著的成就与应用，但仍然会有一些固有问题存在于设计中，那些容易被忽视的细节依旧存在，一些房地产开发商的不良利用，导致高层建筑的可信度大大降低。

一、概念设计

在当今人们的生活环境中，人类创造出了许多利于我们方便使用的商品。其中一个就是建筑；房子，一直以来都是家的象征，正是因为住房需要的急剧增加，建筑事业才得以蓬勃发展。即使如此建筑还是区别于普通的商品，尤其是高层的建筑，随着人类社会的发展，人们都会选择新颖的建筑样式，但又会注重建筑的防震抗震、抗风等主要功能，所以，建筑不能一味的标新立异。为了业主的安全着想，建筑在结构上要选择规则性强的设计理念，并且在弹性设计上要满足延展性的要求。现在许多高层建筑，都会被视为地区标志性建筑，所以建筑安全更加不容忽视。

二、结构选型

2.1、高层建筑是一个系统的完整的承力体系，寻找一个良好的地基是修建好高层建筑的首要任务。选取一些地基较为稳固的地方，当上部结构能够满足变形限值的时候，我们就可以考虑建筑的外观了，美观新颖，是现今高层建筑外形成功修造的不二法门,即使如此，我们在设计建造时，还是要减少建筑的钢度。为确保建筑拥有优秀的防震能力，我们尝试用降低扭转和提升刚度的方法，增加其延展性和相关部件的刚度。虽然如此，设计中还是会存在一些不足，但我们通常会避免设计静态结构，也会进一步防止弱势层被干扰。设计一张好的图纸是高层建筑设计中最重要的一个环节，处于整个建造设计中的中心灵魂地位。 2.2、结构规则性问题