鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的常見(jiàn)問(wèn)題與處理

趙 鑫

（中天設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130000）

高層建筑對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了較高的要求，而鋼筋混凝土是高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常用的一種結(jié)構(gòu)方式，能夠有效提高高層建筑結(jié)構(gòu)安全性，并延長(zhǎng)其結(jié)構(gòu)的使用壽命。但是目前在高層建筑的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中還存在很多問(wèn)題，因此要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員必須充分了解鋼筋混凝土材料的性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)，結(jié)合高層建筑工程的實(shí)際情況，合理選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式，并通過(guò)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)手段來(lái)提高高層建筑上部以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，為高層建筑的整體結(jié)構(gòu)安全提供可靠的保證，全面提高我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量。

1 目前在高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要問(wèn)題分析

1.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的體系選擇問(wèn)題

目前，一些高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)體系選擇方面還存在很多不合理的地方，例如，設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)中沒(méi)有充分了解工程所在區(qū)域的風(fēng)載荷因素，對(duì)于工程區(qū)域的具體抗震設(shè)防等級(jí)缺乏準(zhǔn)確的了解，這些都會(huì)影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案中各項(xiàng)參數(shù)確定的合理性，造成高層建筑結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性無(wú)法滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，給高層建筑結(jié)構(gòu)安全帶來(lái)較大的風(fēng)險(xiǎn)隱患，甚至?xí)?dǎo)致嚴(yán)重的安全事故，造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失[1]。這是高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題之一。

1.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)問(wèn)題

高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是比較容易出現(xiàn)問(wèn)題的部分。一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員所采用的建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類(lèi)型不合理，這會(huì)造成高層建筑出現(xiàn)傾斜以及沉降不均勻的問(wèn)題，嚴(yán)重威脅高層建筑結(jié)構(gòu)的整體安全。同時(shí)在一些高層建筑的天然基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中還存在基礎(chǔ)斜面坡度設(shè)計(jì)不合理等問(wèn)題，不僅會(huì)對(duì)后續(xù)施工中的混凝土澆筑振搗施工質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響，而且會(huì)對(duì)造成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)穩(wěn)固性下降等問(wèn)題[2]。此外，一些高層存在地下室結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土建筑在底板配筋設(shè)計(jì)中不合理的問(wèn)題，造成高層建筑產(chǎn)生明顯的沉降不均勻問(wèn)題，導(dǎo)致高層建筑整體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，嚴(yán)重威脅了建筑結(jié)構(gòu)的安全。在高層建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果對(duì)工程區(qū)域的水文地質(zhì)條件的勘測(cè)了解不全面，也會(huì)直接影響其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的防水設(shè)計(jì)方案的有效性和合理性，并造成建筑基礎(chǔ)的穩(wěn)定性存在安全隱患或者使用壽命縮短等問(wèn)題，這也是高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中所需要注意的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題。

1.3 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的上部結(jié)構(gòu)問(wèn)題

高層鋼筋混凝土上部結(jié)構(gòu)是建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容，其也是比較容易出現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題的重要環(huán)節(jié)之一。目前，在高層建筑的上部設(shè)計(jì)中主要存在沒(méi)有嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)規(guī)范以及細(xì)部設(shè)計(jì)不到位等問(wèn)題。同時(shí)在對(duì)高層建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行審核時(shí)也缺乏健全科學(xué)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致高層建筑的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在較多的問(wèn)題。例如，在剪力墻的設(shè)計(jì)方案中，其位置選擇往往沒(méi)有對(duì)應(yīng)力因素進(jìn)行充分的考慮，導(dǎo)致應(yīng)力高度集中在其結(jié)構(gòu)內(nèi)部，嚴(yán)重影響了高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，一旦有地震等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，高層建筑就會(huì)出現(xiàn)倒塌等情況，并造成人員以及財(cái)產(chǎn)的重大損失，因此，這也是高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)題。

2 處理高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的有效途徑分析

2.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系的合理選擇

在進(jìn)行高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)積極應(yīng)用BIM等先進(jìn)的技術(shù)手段，利用仿真模型來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合性的分析評(píng)價(jià)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，從而提高結(jié)構(gòu)體系選擇的合理性。設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格遵守結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，并根據(jù)相關(guān)的規(guī)范要求對(duì)鋼筋混凝土材料的選擇以及結(jié)構(gòu)等進(jìn)行認(rèn)真的檢查，并對(duì)不合理的地方加以調(diào)整，以完善結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)方案。當(dāng)高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案初步形成后，設(shè)計(jì)部門(mén)應(yīng)會(huì)同所有相關(guān)部門(mén)和人員利用BIM模型來(lái)模擬方案內(nèi)容，并綜合各方的意見(jiàn)和建議對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面的評(píng)估審核，從而使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案能夠滿足各項(xiàng)相關(guān)要求[3]。同時(shí)在高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系的選擇中，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)加強(qiáng)與技術(shù)部門(mén)和施工人員的溝通，積極借鑒其施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行完善修改，合理選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)型式和材料的質(zhì)量性能，以確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理性和可行性，從而增強(qiáng)高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震能力，提高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平，為建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全以及經(jīng)濟(jì)性的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造良好的前提條件。

2.2 高層鋼筋混凝土建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的合理選擇

在確定了高層鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)體系后，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)充分了解工程所在區(qū)域的地質(zhì)水文條件以及其相關(guān)的環(huán)境特點(diǎn)，從而提高高層鋼筋混凝土建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。當(dāng)高層建筑工程所在區(qū)域的地基結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，其天然基礎(chǔ)土體的承載能力和強(qiáng)度能夠達(dá)到高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，設(shè)計(jì)人員可以充分利用其天然地基作為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的主體部分，并適當(dāng)結(jié)合防水板或者采用局部筏板結(jié)構(gòu)來(lái)確保高層建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如果工程所在區(qū)域的天然地基條件無(wú)法滿足基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求時(shí)，設(shè)計(jì)人員則應(yīng)采用相應(yīng)的設(shè)計(jì)手段和處理措施來(lái)對(duì)高層建筑的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，以提高其承載性能，從而確保建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)人員可以將基礎(chǔ)配筋率適當(dāng)增加，以保證基礎(chǔ)拉梁結(jié)構(gòu)的承載性能[4]。同時(shí)對(duì)于存在地下室的高層鋼筋混凝土建筑，設(shè)計(jì)人員可以針對(duì)其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中持力層的不同而采取不同的褥墊處理手段，從而確保建筑結(jié)構(gòu)和地下室結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)固。此外，在建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)充分考慮地下室水位變化等水位地質(zhì)因素，合理確定配筋率以及配筋的規(guī)格型號(hào)，以提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，為保證高層建筑整體結(jié)構(gòu)的安全奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.3 高層鋼筋混凝土建筑上部結(jié)構(gòu)的合理選擇

在高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)提高對(duì)建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重視程度，嚴(yán)格遵守結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，合理確定建筑剪力墻結(jié)構(gòu)布局，同時(shí)要對(duì)建筑梁柱節(jié)點(diǎn)的具體剪力強(qiáng)度進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算分析，從而對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案加以優(yōu)化。同時(shí)設(shè)計(jì)人員要充分考慮高層建筑工程的具體功能和用途，既要保證高層建筑上部結(jié)構(gòu)荷載以及連接的穩(wěn)定性和安全性，又要滿足其功能發(fā)揮的實(shí)際需要，從而提高高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

3 結(jié)語(yǔ)

由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的耐久性以及穩(wěn)定性，因此，在現(xiàn)代高層建筑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分了解鋼筋混凝土材料以及結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)，不斷總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，積極學(xué)習(xí)借鑒國(guó)內(nèi)外建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的成功案例，并結(jié)合高層建筑工程的具體情況，運(yùn)用科學(xué)的設(shè)計(jì)手段，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，提高建筑結(jié)構(gòu)體系選擇的合理性，并確保高層建筑主體結(jié)構(gòu)以及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)固，從而全面提高高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平，促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。