試論鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常見(jiàn)問(wèn)題

楊柳

（長(zhǎng)春建筑學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130000）

隨著改革開(kāi)放以來(lái)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)整體的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)各個(gè)行業(yè)都得到了巨大的發(fā)展，整體的行業(yè)水平穩(wěn)步提高，其中，建筑行業(yè)的提升水平是比較快的，建筑行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了建筑形式，建筑技術(shù)，建筑材料等的多元化變革，其中鋼筋混凝土因?yàn)榘踩禂?shù)高，抗震性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)而使用廣泛，其中高層建筑發(fā)展更為迅速，設(shè)計(jì)思想也在不斷更新，結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化，建筑平面布置與豎向體型也越來(lái)越復(fù)雜，這就給高層建筑結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)提出了更高的要求。如何高效、準(zhǔn)確地對(duì)高層結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行內(nèi)力分析，是結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)需要解決的重要課題。本文通過(guò)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析，為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供計(jì)算方法及理論依據(jù)。

1 建筑設(shè)計(jì)

建筑不同于普通商品，尤其是高層建筑，很多因?yàn)槭堑乩順?biāo)志性建筑。什么是高層建筑呢？10層及10層以上或房屋高度大于28m的住宅建筑和房屋高度大于24m的其他高層民用建筑。在建筑外觀上，我們應(yīng)該多選擇一些新穎的建筑樣式，同時(shí)又要注意其抗震設(shè)計(jì)、抗風(fēng)設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)要素。但是建筑也不能盲目的標(biāo)新立異，結(jié)構(gòu)上應(yīng)該選擇規(guī)則性強(qiáng)一些的，不論是平面或者立體都應(yīng)該盡量遵循這個(gè)原則。而且建筑在彈性設(shè)計(jì)上，盡量要滿(mǎn)足延展性的需求。這種概念設(shè)計(jì)的強(qiáng)調(diào)是對(duì)建筑師的必須要求，建筑設(shè)計(jì)師一定要重視各種規(guī)范規(guī)定，千萬(wàn)不要陷入只管設(shè)計(jì)不管計(jì)算的誤區(qū)。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 剪力墻底部加強(qiáng)部位墻厚的確定

抗震設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻的底部加強(qiáng)部位包括底部塑性鉸范圍及其上部的一定范圍，其目的是在此范圍內(nèi)采取增加邊緣構(gòu)件箍筋和墻體橫向鋼筋等必要的抗震加強(qiáng)措施避免脆性的剪切破壞，改善整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗震性能?！陡呓ㄖ炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010（下簡(jiǎn)稱(chēng)《高規(guī)》)7.1.4條規(guī)定，抗震設(shè)計(jì)時(shí),一般剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的高度可取墻肢總高度的1/10和底部?jī)蓪佣叩妮^大值。部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的高度應(yīng)符合《高規(guī)》10.2.2條的規(guī)定，底部加強(qiáng)部位的高度應(yīng)從地下室頂板算起，當(dāng)結(jié)構(gòu)計(jì)算嵌固端位于地下一層底板或以下時(shí)，底部加強(qiáng)部位宜延伸到計(jì)算嵌固端。《建筑抗震規(guī)范》GB50011(以下簡(jiǎn)稱(chēng)<抗規(guī)》)及《高規(guī)》規(guī)定了剪力墻底部加強(qiáng)部位墻厚的取值。其中，考慮到高層建筑結(jié)構(gòu)的重要性，《高規(guī)》對(duì)墻厚的取值規(guī)定得更為嚴(yán)格。一般情況下，高層建筑結(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位的剪力墻截面厚度k取法如下：一、二級(jí)抗震等級(jí)時(shí)取層高或剪力墻無(wú)支長(zhǎng)度的1/16，并且滿(mǎn)足bw≥200mm；三、四級(jí)抗震等級(jí)時(shí)，k取層高或剪力墻無(wú)支長(zhǎng)度的1/20，并且滿(mǎn)足k≥160mm。但對(duì)于墻底軸力較小且結(jié)構(gòu)層高相對(duì)較高的剪力墻而言。其截面厚度按上述方法取值則顯得不是很經(jīng)濟(jì)合理。因此具體工程設(shè)計(jì)時(shí)，剪力墻截面厚度bw可適當(dāng)減小但必須按下式計(jì)算墻體的穩(wěn)定性。

公式中：q為作用于墻頂組合的等效豎向均布荷載設(shè)計(jì)值；Ec為剪力墻混凝土彈性模量；t為剪力墻墻肢截面厚度；lo墻肢計(jì)算長(zhǎng)度。

2.2 結(jié)構(gòu)的超高問(wèn)題

在抗震規(guī)范與高規(guī)中，建筑物的高度控制是非常嚴(yán)格的，而在新規(guī)范中這一點(diǎn)重新進(jìn)行了界定，除了將原來(lái)的限制高度設(shè)定為A級(jí)高度的建筑外，增加了B級(jí)高度的建筑。因此，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候一定不可以超越其應(yīng)屬范圍，B級(jí)建筑物就應(yīng)該控制在B級(jí)規(guī)定范圍之內(nèi)，一旦超過(guò)了，那么無(wú)論是設(shè)計(jì)還是施工都要全部進(jìn)行重新設(shè)定。在現(xiàn)實(shí)情況中這類(lèi)問(wèn)題曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)，結(jié)果導(dǎo)致審查時(shí)難以通過(guò)。

2.3 短肢剪力墻的設(shè)置問(wèn)題

短肢剪力墻使用雖然具有一定的的作用，但是在使用數(shù)量上一定要嚴(yán)格參照規(guī)范，《高規(guī)》7.1.8規(guī)定抗震設(shè)計(jì)時(shí)，高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)全部采用短肢剪力墻，B級(jí)高度高層建筑以及抗震設(shè)防度為9度的A級(jí)高度層建筑，不宜布置短肢剪力墻，不應(yīng)采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）在規(guī)定的水平地震作用下，短肢剪力墻承擔(dān)的底部?jī)A覆力矩不宜大于結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩的50%；（2）房屋適用高度應(yīng)比本規(guī)程表3.3.1-1規(guī)定的剪力墻結(jié)構(gòu)的最大適用高度適當(dāng)降低，7度、8度（0.2g）和 8度（0.3g）時(shí)分別不應(yīng)大于 100m，80m和60m。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的最大值大于4但不大于8的剪力墻。

2.4 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中要注意地方性規(guī)范的重要性問(wèn)題。由于我國(guó)占地面積較廣，地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，僅僅一本《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》無(wú)法對(duì)全國(guó)各地的地基基礎(chǔ)都進(jìn)行詳細(xì)的描述和規(guī)定。因此，作為建立在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之下的地方標(biāo)準(zhǔn)，地方性的“地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范”能夠?qū)⒏鞯胤降牡鼗A(chǔ)類(lèi)型和設(shè)計(jì)處理方法等一些成熟的經(jīng)驗(yàn)描述和規(guī)定得更為詳細(xì)和準(zhǔn)確。所以，在進(jìn)行地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)地方規(guī)范進(jìn)行深入地學(xué)習(xí)，以避免對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或后期設(shè)計(jì)工作造成較大的影響。

3 計(jì)算與分析

3.1 計(jì)算模型的選取

對(duì)于常規(guī)結(jié)構(gòu)，可采用樓板整體平面內(nèi)無(wú)限剛假定模型；對(duì)于多塔或錯(cuò)層結(jié)構(gòu)，可采用樓板分塊平面內(nèi)無(wú)限剛模型；對(duì)于樓板局部開(kāi)大洞、塔與塔之間上部相連的多塔結(jié)構(gòu)等可采用樓板分塊平面內(nèi)無(wú)限剛，并帶彈性連接板帶模型；而對(duì)于樓板開(kāi)大洞有中庭等共享空間的特殊樓板結(jié)構(gòu)或要求分析精度高的高層結(jié)構(gòu)則可采用彈性樓板模型。

3.2 抗震等級(jí)的確定

對(duì)常規(guī)高層建筑，與主樓連為整體的裙樓的抗震等級(jí)不應(yīng)低于主樓的抗震等級(jí)；對(duì)于地下室部分，當(dāng)?shù)叵率翼敯遄鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位時(shí)，地下一層的抗震等級(jí)應(yīng)與上部結(jié)構(gòu)相同，地下一層以下的抗震等級(jí)可逐層降低一級(jí)，但不低于四級(jí)，地下室中超出上部主樓相關(guān)范圍且無(wú)上部結(jié)構(gòu)的部分，其抗震等級(jí)可根據(jù)具體情況采用三級(jí)或四級(jí)。

結(jié)語(yǔ)

鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)作為現(xiàn)代化城市發(fā)展的一種客觀成果，引領(lǐng)著我國(guó)建筑行業(yè)整體的發(fā)展水平。在設(shè)計(jì)方面，鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)一定要充分考慮到各種潛在的因素，既要讓建筑漂亮美觀大方，也要注意建筑的安全性能，畢竟后者是所有建筑的立足之本。在做好相關(guān)工作的基礎(chǔ)上，希望我國(guó)的建筑水平能迎來(lái)更好的發(fā)展。

[1]JGJ3-2010，高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].

[2]GB-50011，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]唐興榮.高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2002.