林建文

廣東宏圖建筑設(shè)計(jì)有限公司（514000）

0 前言

我國(guó)高層建筑施工過(guò)程中對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)非常重視，依照使用需求形成了系統(tǒng)化、全面化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容，使我國(guó)建筑質(zhì)量邁上了一個(gè)新的臺(tái)階。尤其是在穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、耐久性設(shè)計(jì)中，從實(shí)際性能參數(shù)出發(fā)對(duì)結(jié)構(gòu)體系、橫縱布置、短剪力墻進(jìn)行調(diào)整，消除了高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的隱蔽風(fēng)險(xiǎn)，使其建筑質(zhì)量得到了質(zhì)的飛躍。

1 高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題

建筑施工過(guò)程中通過(guò)鋼筋、混凝土等形成主體結(jié)構(gòu)，借助大模板澆筑、滑膜等技術(shù)形成承重性能高、剛度大、耐久性好的框架，這種框架結(jié)構(gòu)已廣泛應(yīng)用于我國(guó)高層建筑中。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)安全系數(shù)、耐久系數(shù)、適用效果等要求非常嚴(yán)格，需結(jié)合實(shí)際情況作好有效設(shè)計(jì)和分析。

1.1 結(jié)構(gòu)體系

我國(guó)高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容非常復(fù)雜，需綜合考慮各項(xiàng)參數(shù)，否則很容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系不穩(wěn)定問(wèn)題，如地基基礎(chǔ)不穩(wěn)定區(qū)域選擇較小剛度的上部結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換層為減少轉(zhuǎn)角施工難度降低剛性值，頂點(diǎn)位移和層間位移不滿足規(guī)范值等。這些均會(huì)造成結(jié)構(gòu)性能不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致鋼筋混凝土耐久性效果欠佳[1]。

1.2 結(jié)構(gòu)超高

超高問(wèn)題是影響高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果的關(guān)鍵。依照設(shè)計(jì)要求，高層建筑限制高度必須滿足標(biāo)高，不可超過(guò)對(duì)應(yīng)A級(jí)或B級(jí)應(yīng)屬范圍。但我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)A級(jí)、B級(jí)規(guī)范指標(biāo)并不重視，設(shè)計(jì)超出應(yīng)屬限制高度的問(wèn)題屢見(jiàn)不鮮，導(dǎo)致高層建筑結(jié)構(gòu)根本無(wú)法滿足性能需求，嚴(yán)重影響了高層建筑的安全性、可靠性。

1.3 剪力墻

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)大多以短剪力墻為主，短剪力墻穩(wěn)定性較差，很容易出現(xiàn)后期施工問(wèn)題，如短剪力墻截面厚度較小，處理難度較大；短剪力墻使用數(shù)量較多，工程量增加，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能大打折扣。為此，設(shè)計(jì)時(shí)可結(jié)合高層建筑要求進(jìn)行針對(duì)性選取，形成對(duì)應(yīng)的T型、L型、Z型結(jié)構(gòu)，以降低后續(xù)施工難度[2]。

2 高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化

2.1 優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系，作好設(shè)計(jì)規(guī)劃

高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)依照規(guī)則性設(shè)計(jì)，保證框架體系合理。可依照穩(wěn)定程度調(diào)整結(jié)構(gòu)剛性、形變、位移等，計(jì)算框架梁柱軸壓、鋼筋承載及混凝土強(qiáng)度，保證體系耐久性和穩(wěn)定性達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。尤其是在轉(zhuǎn)角設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格把控轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，使側(cè)向剛度和外柱剪力呈正相關(guān)，轉(zhuǎn)角比值在1左右。

與此同時(shí)，應(yīng)合理使用高強(qiáng)混凝土和鋼筋夯，降低高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)成本造價(jià)。當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)穩(wěn)定性較差時(shí)盡量選擇高強(qiáng)鋼筋和高強(qiáng)混凝土，控制折減系數(shù)在0.6~0.7，降低鋼筋混凝土截面承受力，提升建筑穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)較為穩(wěn)定時(shí)混凝土等級(jí)可結(jié)合位置狀況和使用年限適當(dāng)選?。ㄒ?jiàn)表1）。

表2 高層建筑鋼筋混凝土抗震等級(jí)

表1 混凝土強(qiáng)度等級(jí)及使用年限

框支梁、框支柱及抗震等級(jí)為一級(jí)的框架梁、柱、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)高于C30。不影響主體結(jié)構(gòu)安全使用的次要構(gòu)件混凝土強(qiáng)度等級(jí)可適當(dāng)降低，但盡量低于C25等。

2.2 依照建筑等級(jí)，規(guī)劃?rùn)M豎布置

高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)需滿足限高等級(jí)，限高等級(jí)不能超過(guò)設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)時(shí)要嚴(yán)格區(qū)分A級(jí)和B級(jí)建筑，規(guī)范其位移量、剛度系數(shù)、限高參數(shù)等，針對(duì)不同等級(jí)選取不同設(shè)計(jì)方案及處理手段，提升設(shè)計(jì)方案過(guò)審的概率。一般，A級(jí)建筑位移量與樓層數(shù)的比在1.2~1.5，B級(jí)建筑位移量與樓層數(shù)的比低于1.2。

滿足限高等級(jí)后應(yīng)完善橫向設(shè)計(jì)，確保平面形狀、功能位置與實(shí)際需求一致。平面結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)可依照單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)伸縮縫，提升框架平面防震效果。豎向分布設(shè)置時(shí)應(yīng)保證高層建筑的均勻性和穩(wěn)定性，盡量避免內(nèi)收、外挑等不規(guī)則設(shè)計(jì)。如必須內(nèi)收時(shí)要控制臨近內(nèi)收樓體側(cè)向剛度超過(guò)兩側(cè)樓體側(cè)向剛度的70%，內(nèi)收高度值要低于整體樓層高度值的0.2，且不可出現(xiàn)連續(xù)內(nèi)收[3]。

2.3 調(diào)整短剪力墻，作好質(zhì)量控制

剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)調(diào)整短剪力墻的數(shù)量，在結(jié)構(gòu)性能需求基礎(chǔ)上形成完整的工藝流程，保證剪力墻工藝參數(shù)滿足各項(xiàng)使用需求。

在高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可增加大模板支撐剛性結(jié)構(gòu)，減少短剪力墻數(shù)量。確定短剪力墻位置后應(yīng)在圖紙上標(biāo)注，包括高度參數(shù)、厚度參數(shù)、截面系數(shù)等。上述參數(shù)需結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求適當(dāng)調(diào)整，控制其截面厚度小于等于300 mm，高度和厚度比在4~8。注明鋼筋混凝土配比，對(duì)剪力墻性能參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以保證其滿足耐久性、安全性使用需求。

2.4 結(jié)合臨界荷重，增強(qiáng)穩(wěn)定效果

臨界荷重可通過(guò)數(shù)學(xué)算法計(jì)算，與鋼筋混凝土強(qiáng)度、配筋率等相關(guān)。高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)依照不同區(qū)域的永久荷載值、臨界荷載值、可變荷載值調(diào)整，減少多層大剛度轉(zhuǎn)接、豎向剛度突變等，避免出現(xiàn)荷載薄弱區(qū)域。

此外，還需要適當(dāng)調(diào)整高層建筑不同結(jié)構(gòu)的抗震等級(jí)，在該指標(biāo)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)振型數(shù)，合理選用構(gòu)件等，見(jiàn)表2。

3 結(jié)語(yǔ)

高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)體系、限高等級(jí)、剪力墻、結(jié)構(gòu)荷重，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范作好結(jié)構(gòu)設(shè)置，提升高層建筑的安全性。與此同時(shí)，還要依照剛度需求、平面布置、抗震性能及耐久性能調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，保證設(shè)計(jì)參數(shù)與預(yù)期效果一致，從根本上改善高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。