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摘要：近年来，伴随着建筑高度的增加，建筑难度也越来越大，结构体系呈现出多样化的特点。所以，高层建筑的结构设计已经成为了建筑企业的重要工作，文章重点阐述了在高层结构设计中经常出现的问题，以供同仁参考。
关键词：钢筋混凝土；高层建筑；结构设计
中图分类号：TU37文献标识码： A
进入新世纪以来，我国高层结构设计技术发生了天翻地覆的变化，在这其中既有建筑材料的变化，也有施工技术和建筑体系方面的进步，这三者之中发展最为迅速、革新速度最快当属建筑材料，其中以钢筋混凝土为例，因其造价低、资源丰富、强度高等优点被广泛的应用于建筑行业，但是在实际工程的操作过程中，钢筋混凝土高层结构的设计又会遇到各种问题的阻碍，下面就对钢筋混凝土高层结构设计的几个常见问题进行简单的阐述。
一、钢筋混凝土结构设计问题
1.结构平面设计问题
通常情况下，除了特殊设计需要，高层建筑不适合选择特别不规则的平面布置。高层建筑的外型应该尽量简单、规则，以便保证其刚度和承载力的均匀分布。 根据抗震等级不同的建筑，设计时要考虑到其平面尺寸和突出部位尺寸的比值都在合理范围内，另外，尽量不考虑采用角部重叠的平面图形。
1）在对结构平面进行布置时，要尽量减少扭转的产生，尤其要考虑到水平地震作用力下的偶然偏心影响问题。对楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移设计时，应该考虑以下原则；对于A级高度的高层建筑，其最大水平位移和层间位移应该小于该楼层平均值的1.2倍，不能超过该楼层平均值的1.5倍；对于B级高度的高层建筑或者超过A级高度混合结构以及复杂高层建筑，应该小于该楼层平均值的1.2倍，不能超过该楼层平均值的1.5倍；
2）在对高层钢筋混凝土建筑进行抗震设计时，应该尽量调整好高层建筑的平面形状和结构布置，尽量避免设置防震缝。如果必须设置防震缝，那么当框架结构高度不超过15m时，缝宽应该大于100mm，如果高度超过15m时，应该根据烈度和高度的不同，来适当进行加宽。在对防震缝宽度进行确定时，如果缝两侧的建筑高度不同，防震缝的宽度则应该依据较低一侧的高度来确定；
3）《高规》中，截面厚度小于300m，各肢截面高度与厚度比的最大值在 4~8 之间的剪力墙为短肢剪力墙。在实际的高层建筑中短肢剪力墙设置会增加许多限制。所以，工程师在进行高层建筑钢筋混凝土结构设计时，应该尽量减少或者不采用短肢剪力墙。
2.竖向结构设计问题
高层建筑的竖向结构设计非常重要，它对建筑的整体质量影响极大。高层建筑的竖向结构应该尽量规则、均匀，避免有较大的外挑和内收。高层建筑的竖向结构应该以重心稳定为前提，保持上小下大的形状，并且其变化也应该是循序渐进的。如果竖向结构不垂直或者不均匀，就需要外加单独的构造设计来满足高层建筑的整个平衡和稳定。从抗震的角度来看，竖向内收型楼层的侧向刚度不应该小于相邻上一层的70%，也不应该小于其相邻上三个楼层侧向刚度平均值的 80%。A级高度的高层建筑，其楼层抗侧力结构的层间受剪承载力应该大于相邻上一层受剪承载力的 80%，一定不能低于相邻上一层受剪承载力的65%；对于B级高度的高层建筑，其楼层抗侧力结构的层间受剪承载力应该大于相邻上一层受剪承载力的75%。楼层的质量沿着高度应该均匀分布，不能出现楼层间质量相差大太的问题。边与框架柱重合时，框架柱受力主筋和框架梁的受力主筋位置便会产生矛盾。设计时应该遵循强剪弱弯与强柱弱梁的原则，应该首先对框架柱受力主筋的位置加以保证。可以考虑将框架梁主筋从框架柱内侧通过，考虑在框架梁靠近柱一侧的四角增加4根钢筋来作为架立钢筋的方法，来保证框架梁截面的尺寸。这样的设计方法不但可以保证框架结构受力构件的受力主筋位置，也方便了工程施工。
3.墙梁节点钢筋设计问题
在框架——剪力墙结构中，框架梁或者次梁如果直接设置在核心筒墙体暗梁或者过梁上，当框架梁的截面和暗梁或过梁的截面高度相同时，框架梁主筋和核心筒暗梁或者过梁主筋的位置就会产生矛盾。此时的节点设计应该尽量保证暗梁或者过梁箍筋的完整性。设计时，过梁下铁设置分两排布置，框架梁下铁可布置在过梁下铁第一与第二排钢筋之间，框架梁接头位置应该设置在支座附近，并安一定比例错开。框架梁上鐵可直接搁置在过梁上铁上，同时框架梁主筋锚固的长度必须符合规范。另外，在框架剪力墙结构设计中，主梁与次梁的节点设计非常重要，所以，主次梁钢筋位置的设计也就成为重点。通常情况下，次梁上铁钢筋应该在主梁钢筋之上，次梁主筋在板筋之下，如果主次梁节点的钢筋设计不好，就会使板筋或次梁上铁钢筋保护层厚度过小，对于结构的抗震能力会有一定影响。
4.抗震等级设计问题
高层建筑钢筋混凝土设计必须注意其抗震等级设计的问题，在对高层建筑进行抗震设计时，其结构构件应该根据抗震设防分类、烈度、结构类型以及建筑高度等不同需要来设计不同的抗震等级，设计时应该符合相应计算和构造要求。
二、钢筋混凝土高层框架结构设计策略
1、优化设计方法
现阶段，设计分析软件在优化过程中并没有完全成熟，主要是对高层结构的分析软件应用，利用人工分析进行调整，通过概念设计方法，针对不同的结构选型以及布置，对正在进行的方案不断的做比较分析，比较之后选择最为理想的结构方案，这是在结构设计中应用最为广泛同时也是最简单的优化方法。利用概念设计的方法选择的方案是为合理经济的，虽然耗费人力、物力、财力以及时间，但是对设计人员的素质要求就相对较高，利用设计人员的经验进行人工优化方法依旧是建筑单位所普遍采用的主要方法之一。即便是同一高层的方案，所选择的结构也是不尽相同的，也可以有不同的布置方案，在确定高层的结构布置时。
同一种荷载情况也会有不同的分析方法，在整个分析的过程中设计参数、设计材料、荷载的取值范围也是多选择的，就连对高层内的细微部分处理也是不同的，上述问题，即便是利用计算机技术也是无法全部解决的，这就需要设计人员通过自己的努力做出判断。然而判断的内容只能在结构设计中采用普遍的规律下进行指导，这是通过具体实践经验得出的结论。因此，概念设计是由设计人员通过诸多备选方案进行选择。
2.抗震性能分析
对于整体结构来讲，足够的承载能力以及变形能力是能同时满足条件的两方面需求。结合概念设计的最新理念，分别对两种不同的结构体系进行细致的研究分析。在结构设计中，对于结构的要求必须具有一定的承载能力以及适当的刚度。
小高层的结构及其使用功能和安全性与侧移大小有着密切的关系，侧移过大会使隔墙和保护墙以及材料出现裂痕以及损害。其结构必须按照规定内的百分点对于不利情况计算出结构体系的层间位移角，框剪结构要大于剪力墙的结构，这两种都要小于规范要求且有较大的充裕量，这说明两种结构都要满足刚度的要求。
针对使用性能来讲，剪力墙的墙体过多，结构自我承重力大，导致较大地震作用，混凝土和钢材的使用量也高，与此同时还增加了基础工程的投资建设，限制了建筑方面的灵活运用。因为框架结构能够形成自由且灵活性强的利用空间，更容易满足不同建筑的功能性，剪力墙具有比较大的抗侧移刚度，这样就会增加抗震力，从而减少了结构侧移。
结束语
综上所述，高层筑结构设计是一个十分复杂的过程，而是是长期的循环往复的过程。在具体的施工中，如果出现一些问题没有解决就会到整个设计过程产生影响，所以我们必须认真负责的对待工程中的任何一道工序。
参考文献：
[1]王力学．某高层建筑结构设计及相关问题探讨[J]．建筑设计，2010，（10)：132—137．
[2]陈壮善，赵静，王士奇．谈高层建筑结构设计的几个控制指标[J]．建筑与结构设计，2007，(2)：35—37．
[3]钱稼茹，罗文斌．静力弹塑性分析—基于性能／位移抗震设计的分析工具[J]．建筑结构，2010，30(6)：23-26．
关键词：钢筋混凝土；高层建筑；结构设计
中图分类号：TU37文献标识码： A
进入新世纪以来，我国高层结构设计技术发生了天翻地覆的变化，在这其中既有建筑材料的变化，也有施工技术和建筑体系方面的进步，这三者之中发展最为迅速、革新速度最快当属建筑材料，其中以钢筋混凝土为例，因其造价低、资源丰富、强度高等优点被广泛的应用于建筑行业，但是在实际工程的操作过程中，钢筋混凝土高层结构的设计又会遇到各种问题的阻碍，下面就对钢筋混凝土高层结构设计的几个常见问题进行简单的阐述。
一、钢筋混凝土结构设计问题
1.结构平面设计问题
通常情况下，除了特殊设计需要，高层建筑不适合选择特别不规则的平面布置。高层建筑的外型应该尽量简单、规则，以便保证其刚度和承载力的均匀分布。 根据抗震等级不同的建筑，设计时要考虑到其平面尺寸和突出部位尺寸的比值都在合理范围内，另外，尽量不考虑采用角部重叠的平面图形。
1）在对结构平面进行布置时，要尽量减少扭转的产生，尤其要考虑到水平地震作用力下的偶然偏心影响问题。对楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移设计时，应该考虑以下原则；对于A级高度的高层建筑，其最大水平位移和层间位移应该小于该楼层平均值的1.2倍，不能超过该楼层平均值的1.5倍；对于B级高度的高层建筑或者超过A级高度混合结构以及复杂高层建筑，应该小于该楼层平均值的1.2倍，不能超过该楼层平均值的1.5倍；
2）在对高层钢筋混凝土建筑进行抗震设计时，应该尽量调整好高层建筑的平面形状和结构布置，尽量避免设置防震缝。如果必须设置防震缝，那么当框架结构高度不超过15m时，缝宽应该大于100mm，如果高度超过15m时，应该根据烈度和高度的不同，来适当进行加宽。在对防震缝宽度进行确定时，如果缝两侧的建筑高度不同，防震缝的宽度则应该依据较低一侧的高度来确定；
3）《高规》中，截面厚度小于300m，各肢截面高度与厚度比的最大值在 4~8 之间的剪力墙为短肢剪力墙。在实际的高层建筑中短肢剪力墙设置会增加许多限制。所以，工程师在进行高层建筑钢筋混凝土结构设计时，应该尽量减少或者不采用短肢剪力墙。
2.竖向结构设计问题
高层建筑的竖向结构设计非常重要，它对建筑的整体质量影响极大。高层建筑的竖向结构应该尽量规则、均匀，避免有较大的外挑和内收。高层建筑的竖向结构应该以重心稳定为前提，保持上小下大的形状，并且其变化也应该是循序渐进的。如果竖向结构不垂直或者不均匀，就需要外加单独的构造设计来满足高层建筑的整个平衡和稳定。从抗震的角度来看，竖向内收型楼层的侧向刚度不应该小于相邻上一层的70%，也不应该小于其相邻上三个楼层侧向刚度平均值的 80%。A级高度的高层建筑，其楼层抗侧力结构的层间受剪承载力应该大于相邻上一层受剪承载力的 80%，一定不能低于相邻上一层受剪承载力的65%；对于B级高度的高层建筑，其楼层抗侧力结构的层间受剪承载力应该大于相邻上一层受剪承载力的75%。楼层的质量沿着高度应该均匀分布，不能出现楼层间质量相差大太的问题。边与框架柱重合时，框架柱受力主筋和框架梁的受力主筋位置便会产生矛盾。设计时应该遵循强剪弱弯与强柱弱梁的原则，应该首先对框架柱受力主筋的位置加以保证。可以考虑将框架梁主筋从框架柱内侧通过，考虑在框架梁靠近柱一侧的四角增加4根钢筋来作为架立钢筋的方法，来保证框架梁截面的尺寸。这样的设计方法不但可以保证框架结构受力构件的受力主筋位置，也方便了工程施工。
3.墙梁节点钢筋设计问题
在框架——剪力墙结构中，框架梁或者次梁如果直接设置在核心筒墙体暗梁或者过梁上，当框架梁的截面和暗梁或过梁的截面高度相同时，框架梁主筋和核心筒暗梁或者过梁主筋的位置就会产生矛盾。此时的节点设计应该尽量保证暗梁或者过梁箍筋的完整性。设计时，过梁下铁设置分两排布置，框架梁下铁可布置在过梁下铁第一与第二排钢筋之间，框架梁接头位置应该设置在支座附近，并安一定比例错开。框架梁上鐵可直接搁置在过梁上铁上，同时框架梁主筋锚固的长度必须符合规范。另外，在框架剪力墙结构设计中，主梁与次梁的节点设计非常重要，所以，主次梁钢筋位置的设计也就成为重点。通常情况下，次梁上铁钢筋应该在主梁钢筋之上，次梁主筋在板筋之下，如果主次梁节点的钢筋设计不好，就会使板筋或次梁上铁钢筋保护层厚度过小，对于结构的抗震能力会有一定影响。
4.抗震等级设计问题
高层建筑钢筋混凝土设计必须注意其抗震等级设计的问题，在对高层建筑进行抗震设计时，其结构构件应该根据抗震设防分类、烈度、结构类型以及建筑高度等不同需要来设计不同的抗震等级，设计时应该符合相应计算和构造要求。
二、钢筋混凝土高层框架结构设计策略
1、优化设计方法
现阶段，设计分析软件在优化过程中并没有完全成熟，主要是对高层结构的分析软件应用，利用人工分析进行调整，通过概念设计方法，针对不同的结构选型以及布置，对正在进行的方案不断的做比较分析，比较之后选择最为理想的结构方案，这是在结构设计中应用最为广泛同时也是最简单的优化方法。利用概念设计的方法选择的方案是为合理经济的，虽然耗费人力、物力、财力以及时间，但是对设计人员的素质要求就相对较高，利用设计人员的经验进行人工优化方法依旧是建筑单位所普遍采用的主要方法之一。即便是同一高层的方案，所选择的结构也是不尽相同的，也可以有不同的布置方案，在确定高层的结构布置时。
同一种荷载情况也会有不同的分析方法，在整个分析的过程中设计参数、设计材料、荷载的取值范围也是多选择的，就连对高层内的细微部分处理也是不同的，上述问题，即便是利用计算机技术也是无法全部解决的，这就需要设计人员通过自己的努力做出判断。然而判断的内容只能在结构设计中采用普遍的规律下进行指导，这是通过具体实践经验得出的结论。因此，概念设计是由设计人员通过诸多备选方案进行选择。
2.抗震性能分析
对于整体结构来讲，足够的承载能力以及变形能力是能同时满足条件的两方面需求。结合概念设计的最新理念，分别对两种不同的结构体系进行细致的研究分析。在结构设计中，对于结构的要求必须具有一定的承载能力以及适当的刚度。
小高层的结构及其使用功能和安全性与侧移大小有着密切的关系，侧移过大会使隔墙和保护墙以及材料出现裂痕以及损害。其结构必须按照规定内的百分点对于不利情况计算出结构体系的层间位移角，框剪结构要大于剪力墙的结构，这两种都要小于规范要求且有较大的充裕量，这说明两种结构都要满足刚度的要求。
针对使用性能来讲，剪力墙的墙体过多，结构自我承重力大，导致较大地震作用，混凝土和钢材的使用量也高，与此同时还增加了基础工程的投资建设，限制了建筑方面的灵活运用。因为框架结构能够形成自由且灵活性强的利用空间，更容易满足不同建筑的功能性，剪力墙具有比较大的抗侧移刚度，这样就会增加抗震力，从而减少了结构侧移。
结束语
综上所述，高层筑结构设计是一个十分复杂的过程，而是是长期的循环往复的过程。在具体的施工中，如果出现一些问题没有解决就会到整个设计过程产生影响，所以我们必须认真负责的对待工程中的任何一道工序。
参考文献：
[1]王力学．某高层建筑结构设计及相关问题探讨[J]．建筑设计，2010，（10)：132—137．
[2]陈壮善，赵静，王士奇．谈高层建筑结构设计的几个控制指标[J]．建筑与结构设计，2007，(2)：35—37．
[3]钱稼茹，罗文斌．静力弹塑性分析—基于性能／位移抗震设计的分析工具[J]．建筑结构，2010，30(6)：23-26．