高层建筑钢筋混凝土建筑结构设计探索

摘要：社会的进步与发展，城市化进程持续加快，城市中的土地资源有限，要求增加高层建筑的数量，其不仅能够对居住问题进行有效解决，同时内容能够给对城市中有限的土地资源进行充分利用。高层建筑工程的实际建设中，需要使用到钢筋混凝土建筑结构，需要对钢混结构进行合理应用，强化提升其抗风、抗震的作用，确保高层建筑工程的使用质量。

关键词：高层建筑；钢筋混凝土；建筑结构；设计；优化措施

当前高层建筑工社会经济与科学技术的创新发展中，各个行业领域中的技术手段也获得了全面革新，尤其是在建筑工程施工技术方面。当前人民生活质量的全面提升，其在居住生活方面的要求也愈加严格，要求高层建筑工程施工企业及时对结构进行分析与优化，确保其的施工质量与应用质量。文中对高层建筑工程中钢混结构的设计原则进行阐释，并且探析高层建筑工程钢混结构设计中存在的问题，提出对设计方案进行优化的有效措施，希望能够为相关工作者提供一些帮助。

1高层建筑工程钢混结构的设计原则

1.1安全性

钢混结构在现代建筑工程中被广泛应用，尤其是高层建筑工程当中，为了确保高层建筑工程实际应用中的安全性，一定要严格遵照相关规定对高层建筑进行设计、规划与施工建设，确保高层建筑工程的结构稳定性。无法确保高层建筑工程的未定性，就会对其安全性产生直接影响。安全性属于是建筑工程的关键所在，确保钢混结构的安全性，要对其使用年限规划之内产生的诸多突发状况进行有效应对。强化高层建筑于突发、偶发事件当中的稳定性与安全性，是高层建筑工程规划设计中要高度重视的问题[1]。

1.2适用性

高层建筑工程的实际施工中广泛应用钢筋混凝土，其质量会直接影响其实际功能，所以，要兼顾其安全性与适用性，遵照用户诉求对钢筋混凝土的功能性进行规划设计，让其满足建筑功能的相关要求。钢筋混凝土适用性和抗震、抗裂、抗变形性能等，能够给用户提供良好的舒适性。

1.3耐久性

高层建筑工程的建设周期较长，其需要投入大量成本资金，钢筋混凝土属于是高层建筑工程中的主体部分，会对其使用寿命产生必然影响。为了能够对资源进行有效节约，确保资源利用率，在设计高层建筑工程的钢混结构时，要兼顾其的实用性与安全性，并且要强化提升其耐久性，确保高层建筑工程的使用年限，这是设计工作的关键内容。实际设计中强化提升高层建筑工程的功能性、连续性与稳定性，达成强化提升高层建筑工程耐久性的目标，延长高层建筑工程的使用寿命。

2高层建筑工程钢混结构设计方面存在的问题

2.1结构体系方面

高层建筑工程的实际设计中，要确保其钢混结构体系的稳定性，也就是说高层建筑工程地基处在稳定状态中，可对其外观进行美化设计，确保其变形限制处在规定范围以内，优化其的刚度。转换层方面之前的刚度比公式要转变成上下层转角比值。实际设计中如果水平加强层侧向刚度进行了强化，那么外柱剪力需要同时进行强化，设计工作者实际设计中一定要对安全因素进行全面考量。如果产生了层间、顶点位移等，要及时进行妥善处理[2]。

2.2短肢剪力墙设置方面

剪力墙属于是高层建筑工程的主体荷载单位，其能够确保建筑物的抗震性与稳定性，基于短肢剪力墙的实际应用，能够对高层建筑的钢混结构进行有效保证，可是在实际应用中在数量方面要进行严格要求。通常来讲，短肢剪力墙的截面厚度不能够超过300mm，高度与厚度的比值区间为4～8。因为短肢剪力墙后续作业中难以进行有效处理，设计工作者不仅要确保建筑工程满足抗震性的相关要求，同时要降低结构应用的数量。

2.3结构超高方面

因为全球范围内频繁爆出自然灾害相关问题，人们在建筑工程抗震性能方面提出了更为严格的要求。新标准内容中，把原来对高度的约束内容设为A级，额外添加了B级高度。所以，在规划设计高层建筑工程结构的时候，要求严格依据相关规定予以划分，不可以超过其的规定范围。建筑物如果属于是B级建筑，实际操控中要严格依据B级建筑的范围来实施，不能够超过规定范围，一旦在实际施工中超过了规定范围，要重新进行设定，否则其会对高层建筑物的抗震性能产生严重影响。为了确保高层建筑物的抗震性能，要对高层建筑物的高度进行严格管控，如果高层建筑工程的钢混结构高度设计超标，其会对建筑物抗震性产生严重影响。高度不同的钢混结构，其设计的规范要求也不同，钢混结构的高度产生变化，特别是超高问题的实际存在，要求相关工作者及时地进行重新设计。

3优化高层建筑钢混结构设计方案的有效措施

3.1优化高层建筑结构的周期性折减系数

高层建筑工程的框架结构当中，如果选择应用了轻质墙板，其折减系数为0.9，如果选择了少量墙体与砌体，核算周期的折减系数区间为0.7～0.8，如果墙体是砌体，那么核算周期的折减系数处于0.6～0.7之间，在对顶盖、框架进行规划设计的时候，因为填充墙实际应用中的刚度低于结构实际刚度，会产生核算周期小于实际周期的情况，致使建筑结构不安全的因素出现，所以设计相关工作者在核算建筑物结构的时候，要合理折减其的核算周期，对高层建筑工程的功能进行有效改善[3]。

3.2优化高层建筑工程钢混结构的抗震性能

高层建筑工程钢混结构的抗震性能属于是设计工作中的关键性因素，要求予以高度重视，在规划高层建筑工程的时候，房屋类别划分依据就是抗震性能，抗震性能遵照建筑工程高度、结构进行类别划分，高层建筑工程的结构刚度周边系数较大、楼层较多，则要对振型数进行合理提取。建筑顶部存在小塔楼或者是变换层，建筑振型数参数数值大于12，振型总数需要管控在楼层数量的三倍以内，持续强化高层建筑工程的抗震性能，才能够确保建筑工程的安全性与稳定性。

3.3优化提升高层建筑工程的耐久性

高层建筑工程的设计规划工作中，工作者重视对其结构的优化，使用最为合理的方案进行规划设计，建筑工程本身的耐久性却容易被忽视，规划设计工作者通常并未意识到建筑物结构的耐久性问题，所以，规划年限中要确保用户所有诉求都能够获得满足。所以，实际设计中，要注重耐久性相关问题。实操过程当中，因为建筑物外在条件较为复杂，比如天气、温度、湿度的动态变化等，其都会对高层建筑工程的可靠性产生影响，所以规划设计工作者在面对建筑物使用要求、经济要求与技术要求矛盾问题时，一定要强化提升高层建筑物本身的耐久性，以此确保建筑物的整体质量与经济效益。

3.4优化对高强钢筋、混凝土方面的规划设计

在高层建筑工程的实际施工中，对高强混凝土、钢筋进行合理应用，减少建筑工程的造价以及设备运行成本等。高层建筑工程的总造价中包含施工费、框架结构物料费以及资料费等，而钢筋使用量会对建筑工程造价产生影响，所以为了能够减少建筑工程的总体造价，可在合理范围之内适当减少建筑工程的钢筋使用量，在条件允许的前提下使用高强钢筋、混凝土（混凝土耐久性要求的强度等级如表1所示），以此来减少施工建设成本资金投入。如果高层建筑工程项目的地基是厚软类型，因为建筑和地基的荷载比较大，可对高强钢筋、混凝土进行合理应用，实现对构建横截面进行优化的目标，不仅能够减少设备的施工难度，更能节省一定数量的造价[4]。

3.5优化高层建筑工程框架梁方面的设计

在设计高层建筑工程的钢混结构时，要对剪力墙与框架柱之间的框架梁进行合理处理。高层建筑工程的截面设计方案中，如果竖向的变形差较大，其会致使剪力墙与框架柱连接框架梁之间产生超筋问题，其会对框架梁的截面设计方面产生影响。对于此类问题，实际上有两种进行解决的对策，即对钢混结构轴压比进行合理优化，或者基于其他计算方式进行合理计算。

4结语

由于钢混结构的刚度更强，其位移小且整体性能优异，让其变成建筑工程施工建设中极为关键的一项材料。现代建筑工程规划设计的重难点就是要让其具备经济性与合理性。高层建筑工程的钢混结构设计较为复杂，如果产生了差错，会产生很多质量问题，所以在设计高层建筑工程钢混结构的时候，一定要基于认真、全面的分析与计算，确保高层建筑工程的整体施工质量。

参考文献

[1]杨元秀.高层钢筋混凝土结构设计优化研究[J].中国科技信息,2021(07):66-67.

[2]张浩.高层建筑钢筋混凝土结构设计的现状及策略分析[J].中国住宅设施,2020(10):12-13.

[3]李爱忠.建筑工程大体积混凝土施工技术要点研究[J].新型工业化,2020,10(10):77-78.

[4]张晓萍.建筑工程中钢筋混凝土高层建筑结构设计研究[J].住宅与房地产,2019(28):76.

作者：宋建勋 单位：许昌电气职业学院