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摘 要：在我国市场经济的迅猛发展带动下，城市用地与居住空间日益紧张，因此人们对高层建筑项目工程的需求提高了。有关单位与设计人员一方面需要学习并应用先进的设计理念和科学的知识技术，另一方面应当使用保证高层建筑工程项目的安全与质量，提升高层建筑工程的抗震性能。下文中，笔者将从如何增强高层建筑工程项目的结构稳定性与抗震性出发，探究钢筋混凝土结构于高层建筑工程项目中的应用与设计要点。
关键词：高层建筑工程项目；钢筋混凝土结构；设计要点
1 高层建筑的钢筋混凝土结构体系概论
高层建筑工程项目的结构设计过程中，应当将建筑设计目标、占地面积、建筑高度、地质勘查信息、防震级数设定、建筑空间结构、选用原材料、框架施工技术等情况，预先考察、评估清楚，在分析判断后，拟定出具体的抗震结构设计方案。钢筋混凝土结构能够有效提升室内空间的使用效率与灵活性，同时具有承重性能高、结构稳定、耐久性良好的优势。如果建筑工程项目的建设高度较低，建筑结构在水平方面所承受的载荷数值较低，那么框架结构即可满足工程项目的要求，因为框架结构能够将水平方向上的承重载荷交由梁、柱承担，减掉了建筑墙体的承重，普遍适用于对抗震性能要求较低、建筑项目楼层数较低的工程中。如果建筑工程项目对单位空间面积的要求较低，可以增加墙体的数量，采用剪力墙的结构设计方案，起到布局合理、美观实用的设计效果。另外，高层建筑结构中也经常会使用框-剪及框-筒结构体系，这两种结构形式均具备很好的受力性能，建筑内部使用空间优于纯剪力墙结构体系，故被广泛用于内部使用空间要求较大的建筑，设计师在结构设计过程中，应注意框架与剪力墙（核心筒）二者由于存在变形差异，故确保二者能协同受力显得尤为重要。
2 高层建筑的钢筋混凝土抗震结构设计
2.1 降低地震灾害对建筑工程的结构影响
高层建筑工程项目的钢筋混凝土结构在抗震设计过程中，应当对设计方案实施数据分析，确保建筑所采用的结构设计能够起到防震效果。尤其当工程项目的楼层数量多、高度较高，应当确保地基的坚固性，提升建筑的抗震效果。
2.2 运用高延性设计、推广消震和隔震措施
在我国，许多高层建筑进行抗震设计时，多采用延性结构，也就是适当控制建筑结构的刚度，允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态，从而消耗地震作用时的能量，使地震反应减小，减弱地震给高层建筑带来的破坏。如果某高层建筑的承载能力较小，但是具有较高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因为延性构件可以吸收较多的能量，经受住很大的结构变形。延性结构的运用，在很多情况下是有效的，它可以消耗地震能量，减轻地震反应，使建筑物“裂而不倒”。
2.3 高度的确定
按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程（JG J3-2002）规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。这个高度是我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下，较为稳妥的，也是与目前整个结构规范体系相协调的。可实际上，已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制。对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度：一要有专家论证，二要有模型振动台试验。在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化。因为随着建筑物高度的增加，许多影響因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。
2.4 材料的选用和结构体系
在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。我国高度150m以上的建筑，采用的3种主要结构体系（框—筒、筒中筒和框架—支撑体系），都是其他国家高层建筑采用的主要体系。但国外，特别在地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土结构及混合结构占了90%。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大地震作用的考验。在高层建筑中采用框架———核心筒体系，因其比钢结构的用钢量少，又可减少柱子断面，故常被业主所看中。混合结构的钢筋混凝土内简往往要承受80%以上的震层剪力，有的高达90%以上。由于结构以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，且效果不大，有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值；此外，在结构体系或柱距变化时，需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变，常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大，加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强层及转换层时，要慎重选择其结构模式，尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。在高层建筑中，应注意结构体系及材料的优选。现在我国钢材生产数量已较大，建筑钢材的类型及品种也在逐步增多，钢结构的加工制造能力已有了很大提高，因此在有条件的地方，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土（柱）结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。在超过一定高度后，由于钢结构质量较小而且较柔，为减小风振而需要采用混凝土材料，钢骨（钢管）混凝土，通常作为首选。另外，许多高层建筑底部几层柱虽然长细比小于4，但并不一定是短柱。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比，只有剪跨比≤2的柱才是短柱。有专家学者提出现行抗震规范应采用较高轴压比。但是即使能调整轴压比限值，柱断面并不能由于略微增大轴压比限值而显著减小。因此在抗震的超高层建筑中采用钢筋混凝土是否合理值得商榷。
综上所述，高层建筑工程项目对结构抗震的性能要求较高，有关单位与其设计人员应当综合考量到承重结构中的各项影响因素，不断提升自身的专业能力，优化高层建筑工程的结构设计，降低安全风险。
参考文献
[1]郭华，江雄华.现代建筑结构抗震设计方法研究[J].中国新技术新产品，2010，（16）：176.
（作者单位：大连明日环境工程有限公司）
关键词：高层建筑工程项目；钢筋混凝土结构；设计要点
1 高层建筑的钢筋混凝土结构体系概论
高层建筑工程项目的结构设计过程中，应当将建筑设计目标、占地面积、建筑高度、地质勘查信息、防震级数设定、建筑空间结构、选用原材料、框架施工技术等情况，预先考察、评估清楚，在分析判断后，拟定出具体的抗震结构设计方案。钢筋混凝土结构能够有效提升室内空间的使用效率与灵活性，同时具有承重性能高、结构稳定、耐久性良好的优势。如果建筑工程项目的建设高度较低，建筑结构在水平方面所承受的载荷数值较低，那么框架结构即可满足工程项目的要求，因为框架结构能够将水平方向上的承重载荷交由梁、柱承担，减掉了建筑墙体的承重，普遍适用于对抗震性能要求较低、建筑项目楼层数较低的工程中。如果建筑工程项目对单位空间面积的要求较低，可以增加墙体的数量，采用剪力墙的结构设计方案，起到布局合理、美观实用的设计效果。另外，高层建筑结构中也经常会使用框-剪及框-筒结构体系，这两种结构形式均具备很好的受力性能，建筑内部使用空间优于纯剪力墙结构体系，故被广泛用于内部使用空间要求较大的建筑，设计师在结构设计过程中，应注意框架与剪力墙（核心筒）二者由于存在变形差异，故确保二者能协同受力显得尤为重要。
2 高层建筑的钢筋混凝土抗震结构设计
2.1 降低地震灾害对建筑工程的结构影响
高层建筑工程项目的钢筋混凝土结构在抗震设计过程中，应当对设计方案实施数据分析，确保建筑所采用的结构设计能够起到防震效果。尤其当工程项目的楼层数量多、高度较高，应当确保地基的坚固性，提升建筑的抗震效果。
2.2 运用高延性设计、推广消震和隔震措施
在我国，许多高层建筑进行抗震设计时，多采用延性结构，也就是适当控制建筑结构的刚度，允许地震时结构的构件进入到具有很大延性的塑性状态，从而消耗地震作用时的能量，使地震反应减小，减弱地震给高层建筑带来的破坏。如果某高层建筑的承载能力较小，但是具有较高的延性，那么在地震中它也不容易倒塌，因为延性构件可以吸收较多的能量，经受住很大的结构变形。延性结构的运用，在很多情况下是有效的，它可以消耗地震能量，减轻地震反应，使建筑物“裂而不倒”。
2.3 高度的确定
按我国现行高层建筑混凝土结构技术规程（JG J3-2002）规定，在一定设防烈度和一定结构型式下，钢筋混凝土高层建筑都有一个适宜的高度。这个高度是我国目前建筑科研水平、经济发展水平和施工技术水平下，较为稳妥的，也是与目前整个结构规范体系相协调的。可实际上，已有许多混凝土结构高层建筑的高度超过了这个限制。对于超高限建筑物，应当采取科学谨慎的态度：一要有专家论证，二要有模型振动台试验。在地震力作用下，超高限建筑物的变形破坏性态会发生很大的变化。因为随着建筑物高度的增加，许多影響因素将发生质变，即有些参数本身超出了现有规范的适宜范围，如安全指标、延性要求、材料性能、荷载取值、力学模型选取等。
2.4 材料的选用和结构体系
在地震多发区，采用何种建筑材料或结构体系较为合理应该得到人们的重视。我国高度150m以上的建筑，采用的3种主要结构体系（框—筒、筒中筒和框架—支撑体系），都是其他国家高层建筑采用的主要体系。但国外，特别在地震区，是以钢结构为主，而在我国钢筋混凝土结构及混合结构占了90%。如此高的钢筋混凝土结构及混合结构，国内外都还没有经受较大地震作用的考验。在高层建筑中采用框架———核心筒体系，因其比钢结构的用钢量少，又可减少柱子断面，故常被业主所看中。混合结构的钢筋混凝土内简往往要承受80%以上的震层剪力，有的高达90%以上。由于结构以钢筋混凝土核心筒为主，变形控制要以钢筋混凝土结构的位移限值为基准。但因其弯曲变形的侧移较大，靠刚度很小的钢框架协同工作减小侧移，不仅增大了钢结构的负担，且效果不大，有时不得不加大混凝土筒的刚度或设置伸臂结构，形成加强层才能满足规范侧移限值；此外，在结构体系或柱距变化时，需要设置结构转换层。加强层和转换层都在本层形成大刚度而导致结构刚度突变，常常会使与加强层或转换层相邻的柱构件剪力突然加大，加强层伸臂构件或转换层构件与外框架柱连接处很难实现强柱弱梁。因此在需要设置加强层及转换层时，要慎重选择其结构模式，尽量减小其本身刚度，减小其不利影响。在高层建筑中，应注意结构体系及材料的优选。现在我国钢材生产数量已较大，建筑钢材的类型及品种也在逐步增多，钢结构的加工制造能力已有了很大提高，因此在有条件的地方，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土（柱）结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。在超过一定高度后，由于钢结构质量较小而且较柔，为减小风振而需要采用混凝土材料，钢骨（钢管）混凝土，通常作为首选。另外，许多高层建筑底部几层柱虽然长细比小于4，但并不一定是短柱。因为确定是不是短柱的参数是柱的剪跨比，只有剪跨比≤2的柱才是短柱。有专家学者提出现行抗震规范应采用较高轴压比。但是即使能调整轴压比限值，柱断面并不能由于略微增大轴压比限值而显著减小。因此在抗震的超高层建筑中采用钢筋混凝土是否合理值得商榷。
综上所述，高层建筑工程项目对结构抗震的性能要求较高，有关单位与其设计人员应当综合考量到承重结构中的各项影响因素，不断提升自身的专业能力，优化高层建筑工程的结构设计，降低安全风险。
参考文献
[1]郭华，江雄华.现代建筑结构抗震设计方法研究[J].中国新技术新产品，2010，（16）：176.
（作者单位：大连明日环境工程有限公司）