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高层建筑结构设计常见问题与对策论文
在高层建筑结构设计方面，我国起步较晚，近几年来，各大城市才不断出现了一些高层建筑，甚至超高层建筑，这些建筑的结构设计非常重要，决定着建筑的使用质量与寿命，业主的需求不断增加，也给设计人员提出了更多的要求。针对在高层建筑结构设计中的问题，需要进行一一解决，才能真正实现高质量建筑投入运行。
1 高层建筑结构设计特点
高层建筑结构设计中水平力是决定性因素。水平荷载在高层建筑结构中的稳定性贡献非常大。与普通建筑相似，高层建筑结构在竖向的荷载多以重力表示，但在水平荷载方面，高层建筑与普通建筑有着极大的不同，高层建筑的自重与荷载在竖向构件可以产生一定的轴力与弯矩，在建筑结构的稳定性方面起着决定性的作用。
在高层建筑结构设计中需要严格控制好侧移指标。当建筑的高度不断增加，水平荷载下的结构侧向移动将会不断被放大，对高层建筑的稳定性造成威胁，同时也会对人的生活舒适度造成一定的影响，所以需要保持侧移能够控制在一定的范围之内，这成为结构设计的核心元素。
高层建筑结构的设计对于抗震设计要求已经明显提高，随着近几年来地震现象不断频繁，任何一个等级的偏差都有可能会造成稳定性破坏；当高层建筑的竖向荷载不断增大时，柱内的轴向严重，连续梁弯矩变化让支座处的负弯矩减小，从而对预制构件的下料长度造成影响。所以在高层建筑设计时需要注意轴向变形问题； 要通过一定的措施，确保建筑结构具有相当的延性，当高层建筑物遇到危险时，避免出现倒塌的问题，如果没有延性设计，将会对使用效率产生危害。
2 高层建筑结构设计原则
2. 1 合理计算简图
首先要保证计算简图合理，简图对结构有着决定性作用。为了确保计算简图的安全，需要采用相应的构造方法，除了要在钢节点与铰节点进行关注外，还需要不断减小计算误差，把计算简图控制在一定的范围之内（ 见图 1 -2） .
2. 2 基础设计选择
其次，在进行基础设计时，要充分了解高层建筑所在的地质条件，另外对高层建筑的结构类型与荷载分布分析要全面，根据施工条件以及邻近相互影响进行综合考究，在全面了解基础信息的前提下进行科学合理的基础方案确定。基础方案中，地基的潜力将发挥最大的作用，需要提前进行地基检测。
2. 3 结构方案选择
合理的结构方案需要达到高层建筑结构设计的总体要求，并尽可能达到经济的目的。在相同的结构单元中，使用相同的结构体系，根据地理条件、工程要求、施工因素综合确定结构选择，从而制定出最佳方案。
3 高层建筑结构设计中的问题分析与改善方向
3. 1 建筑结构超高
一些城市为了进行评比，在楼宇的高度上不断进行更新，仿佛楼层越高，城市的地位就更靠前。但建筑物不断超高却对抗震性与建筑质量提出了更高的要求。相关的建筑规范对建筑物的高度与抗震要求进行明确的规定，无论是多高的建筑物，都需要满足相对应的抗震等级要求。针对目前多地存在的建筑物超高问题，建筑物规范将会进行限定，不断细化规则，与时俱进，这使得高层建筑结构的设计方法与措施有了明显的改进。每一个建筑单位的项目管理部都要注重建筑的超高问题，在设计图与施工组织审核时都应该及时发现潜在的风险问题，不断进行论证，避免对工程的'造价与工期造成影响。
3. 2 短肢剪力墙的设置
随着我国高层建筑结构设计的不断深入，对短肢剪剪力墙的设置问题更加关注。目前我国的相关建筑规范已经对它进行了充分严格的定义，并对其使用进行了限制。短肢剪力墙主要是指建筑物墙肢截面的高厚度在 5 - 8 左右的情况，根据经验表明，在高层建筑结构设计中人尽可能使用些种结构墙，所以在建筑设计时，要尽可能地避免。
3. 3 嵌固端设置
高层建筑的嵌固端在二层以上的地下室顶板上，同时也有可能会设计到人防顶板上，嵌固端设置时，结构设计工程师对于嵌固端设置带来的问题没有提前判断与预测，比如楼板的设计、上下层的刚度要求等等，这些问题都有可能在后来的设计中做出更改，造成不必要的损失与安全隐患。
3. 4 结构规则性问题规则性问题
在目前的高层建筑结构设计规范中已经进行了明确的限制。如新规范对结构嵌固端上下层的刚度进行了规定，现代建筑不宜采用严重不规则的设计方案。不规则的设计将对建筑的竖向荷载计算产生偏差，不易估计，有可能会存在安全风险。但是在目前的高层建筑结构设计中，仍然会存在着这一问题，对建筑的整体质量造成了一定的影响。为了避免图纸在后续施工过程中进行变更，所以结构设计者要对结构设计中的规则性问题进行提前分析，遵守相关的规范规则，提高整体质量。
3. 5 消防结构设计
高层建筑结构本身的特点非常明显，它的功能复杂性决定着建筑结构在设计时非常复杂，需要选用不同的建筑功能材料。传统建筑中所选用的材料多为可燃性材料，这种材料无形中增加了高层建筑火灾的发性频率，更不易进行救火。高层建筑间空气流动强，风力非常大，如果发生高层火灾事故，救援难度可想而知。在传统高层建筑结构设计时，把火灾线路设计成垂直形态，建筑人员在进行火灾疏散时将花费更多的时间，对人身财产安全造成了更大的延误。在消防结构设计中，也需要对排烟结构设计，这对于高层建筑的安全性设计有着重要的意义。在设计中要保证烟气能够有效排出，避免在火灾发生时不利情况的蔓延。
3. 6 抗风结构设计
在高层建筑设计中，抗风性研究非常重要。在进行设计建造时，要注意抗风压性，对有效的设计非常重要。随着高层建筑的高度不断增加，结构本身对风起着扰动作用与阻隔作用，不利于风量的及时移动，在风速较大时，会对静止的高层建筑产生振动效果，从而造成一定的动力荷载力，将会对其稳定性造成威胁，甚至有可能会导致主体结构受到破坏，导致玻璃幕墙破裂、装饰物毁坏甚至墙体断裂等工程质量受到影响的危险。
4 高层建筑结构设计策略总结
在高层建筑结构设计时要注重设计原则，合理选择基础条件与结构设计方案，对高层的消防结构、抗震结构、抗风结构设计进行优化。
在消防结构设计方面，要设计合适的防火间距，对建筑物间的距离进行精确计算，根据地形条件设计合理的防火结构设计，增加疏散通道设计，采用分隔式进行设计，控制烟雾与火势的蔓延； 在抗震结构设计方面，要合理规划建筑结构的构件位置，发挥不同的构承载功能，对地基进行抗震设计，简化建筑平面，分割高度差异，提高建筑物的刚率与强度，实现地基的稳固性，另外需要注重对剪力墙的设计，控制位移，对简体结构进行抗震设计，确保结构的完整性与对称性； 在抗风结构设计优化中，首先要进行基础设计，选择级配高的砂石，在结构义部使用抗拔锚杆，稳定地基，在高层建筑结构中增加耗能减振系统设计，通过多种元素的综合，使用强粘弹性的阻尼材料，解决好水平力、风荷载造成的荷载叠加问题，对受力高压区进行加固处理，精确计算建筑物的风荷载与承载力。
5 结语
在高层建筑结构设计时，应该对超高、抗震、抗风、消防、规则性、嵌固端设置等问题进行充分认识，提前结合地质条件与基础条件对各个影响因素进行分析，不断进行优化设计，确保高层建筑结构本身的稳定性，提高使用寿命与质量。结构设计不是孤立存在的，而是与其他的设计相辅相承。结合目前经验所发现的问题进行优化，避免对质量造成影响。随着我国专家学者对高层建筑结构设计研究的不断深入，结构设计将更加完善，促进我国城市建设水平的提高。
参考文献
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椰子の童話
浅析高层结构钢筋工程质量通病及防治措施工学论文
摘要:本文结合工程实践过程出现的问题，首先阐述了高层结构钢筋工程常见的问题并对产生问题的原因进行了详细的分析、总结，最后提出了相应的防治措施。
关键词:高层结构 质量通病 措施
0 引言
高层结构中梁、板、柱、剪力墙钢筋安装位置正确与否直接影响到结构受力情况，除必须遵守施工规定外，加强设计图纸会审工作显得尤为重要，使一些钢筋绑扎问题解决在施工之前，以确保钢筋不偏位。本文结合某工程实例，在施工过程中遇到的问题进行了分析、总结并提出相关的防治措施。
1 工程概况
某工程，结构类型为框架剪力墙结构，基础形式人工挖孔灌注桩，地下二层，地上32层，建筑面积18520平方米，本工程的钢筋分项是难点之一，钢筋用量大、梁柱结点位置钢筋比较密集，而且结构复杂。
2 常见钢筋工程质量问题
2.1 柱子纵向钢筋偏位
2.1.1 现象 钢筋混凝土框架柱基础插筋和楼层柱子纵筋外伸常发生偏位情况，严重者影响结构受力性能。因此，在施工中必须及时进行纠偏处理。
2.1.2 原因分析 ①模板固定不牢，在施工过程中时有碰撞柱模的情况，致使柱子总筋与模板相对位置发生错动；②因箍筋制作误差比较大，内包尺寸不符合要求，造成柱纵筋偏位，甚至整个柱子钢筋骨架发生扭曲现象；③不重视混凝土保护层的作用，如垫块强度低被挤碎，垫块设置不均匀，数量少，垫块厚度不一致及与纵筋绑扎不牢等问题影响纵筋偏位。④施工人员随意摇动、踩踏、攀登已绑扎成型的钢筋骨架，使绑扎点松弛，纵筋偏位；⑤浇筑混凝土时，振动棒极易触动箍筋与纵筋，使钢筋受振错位；⑥梁柱节点内钢筋较密，柱筋往往被梁筋挤歪而偏位；⑦施工中，有时将基础柱插筋连同底层柱筋一并绑扎安装，结果因钢筋过长，上部又缺少箍筋约束，整个骨架刚度差而晃动，造成偏位。
2.1.3 预防措施 ①设计时，应合理协调梁、柱、墙间相互尺寸关系。如柱墙比梁边宽50至100mm，即以大包小，避免上下等宽情况的发生；②按设计图要求将柱墙断面尺寸线标在各层楼面上，然后把柱墙墙从下层伸上来的纵筋用两个箍筋或定位水平筋分别在本层楼面标高及以上500mm处用柱箍点焊固定；③基础部分插筋应为短筋插接，逐层接筋，并应用使其插筋骨架不变形的定位箍筋点焊固定；④按设计要求正确制作箍筋，与柱子纵筋绑扎必须牢固，绑点不得遗漏；⑤柱墙钢筋骨架侧面与模板间必须用埋于混凝土垫块中铁丝与纵筋绑扎牢固，所有垫块厚度应一致，并为纵向钢筋的保护层厚度；⑥在梁柱交接处应用两个箍筋与柱纵向钢筋点焊固定，同时绑扎上部钢筋。
2.2 框架节点核心部位柱箍筋遗漏
2.2.1 现象 框架节点是框架结构的重要部位，但节点的梁柱钢筋交叉集中，使该部位柱箍筋绑扎困难。因此，遗漏绑扎箍筋的'现场经常发生。
2.2.2 原因分析 因设计单位一般对框架节点柱梁钢筋排列顺序、柱箍筋绑扎等问题都不作细部设计，致使节点钢筋拥挤情况相当普遍，造成核心部位绑扎钢筋困难的局面，因此存在遗漏柱箍筋的现象。
2.2.3 预防措施 ①施工前，应按照设计图纸并结合工程实际情况合理确定框架节点钢筋绑扎顺序；②框架纵横梁底模支撑完成后，即可放置梁下部钢筋。若横梁比纵梁高，先将横梁下部钢筋套上箍筋置于横梁底模上，并将纵梁下部钢筋也套上箍筋放在各自相应的梁的底模上。再把符合设计要求的柱箍筋一一套入节点部位的柱子纵向钢筋绑扎。然后，先后将横纵梁上部纵筋分别穿入各自箍筋内，最后，将各梁箍筋按设计间距拉开绑扎固定。若纵梁断面高度答应横梁，则应将上述横纵梁钢筋先后穿入顺序改变，即“先纵后横”。③当柱梁节点处梁的高度较高或实际操作中个别部位确实存在绑扎节点柱箍困难的情况，则可将此部分柱箍做成两个相同的两端带135度弯钩的L型箍从柱子侧向插入，钩住四角柱筋，或采用两相同的开口半箍，套入后用电焊焊牢箍筋的接头。
2.3 同一连接区段内接头过多
2.3.1 现象 在绑扎或安装钢筋骨架时，发现同一连接区段内（对于绑扎接头，在任一接头中心至规定搭接长度的1.3倍区段内，所存在的接头都认为是没有错开，即位于同一连接区段内）内受力钢筋接头过多，有接头的钢筋截面面积占总截面面积的百分率超出规范规定的数值。
2.3.2 原因分析 ①钢筋配料时疏忽大意，没有认真安排原材料下料长度的合理搭配；②忽略了某些构件不允许采用绑扎接头的规定；③错误取用有接头的钢筋截面面积占总截面面积的百分率数值；④分不清钢筋位于受拉区还是受压区。
2.3.3 防治措施 ①配料时按下料单钢筋编号再划出几个分号，注明哪个分号搭配，对于同一组搭配而安装方法不同的（同一组搭配二各分号是一顺一倒安装的）。要加文字说明；②记住轴心受拉和小偏心受拉杆件中的受力钢筋接头均应焊接，不得采用绑扎；③若分不清钢筋是所处部位是受拉区或受压区时，接头位置均应按受拉区的规定处理。
2.4 梁箍筋弯钩与纵筋相碰
2.4.1 现象 在梁的支座处，箍筋弯钩与纵向钢筋抵触。
2.4.2 原因分析 梁箍筋弯钩应放在受压区，从受力角度看，是合理的，而且总构造角度看也合理。但是，在特殊情况下，例如在练习梁支座处，受压区在截面下部，要是箍筋弯位于下面，有可能被钢筋压开，在这种情况下，只好将箍筋弯钩放在受拉区，这样做法不合理，但为了加强钢筋骨架的牢固程度，习惯上也只好这样对待。此外，实践中还会出现另一种矛盾：在目前的高层建筑中，采用框架或框剪结构形式的工程中，大多数是需要抗震设计的，因此箍筋弯钩应采用135度，而且平直部分长度又较其他种类型的弯钩张，故箍筋弯钩与梁上部二排钢筋必然相抵触。
2.4.3 防治措施 绑扎钢筋前应先规划箍筋弯钩位置（放在梁的上部或下部），如果梁上部仅有一层钢筋，箍筋弯钩均与纵向钢筋便不抵触，为了避免箍筋接头被压开口，弯钩可放在梁上部（构件受拉区），但应特别绑牢，必要时用电焊点焊，对于两层或多层纵向钢筋的，则应将弯钩放在梁下部。
2.5 四肢箍筋宽度不准
2.5.1 现象 配有四肢箍筋作为复合箍筋的梁的钢筋骨架，绑扎好安装入模时，发现宽度不合适模板要求，混凝土保护层过大或过小，严重的导致骨架无法放入模内。
2.5.2 原因分析 ①在骨架绑扎前未按应有的规定将箍筋总宽度进行定位或定位不准；②已考虑到将箍筋总宽度定位，但在操作时不注意，使二个箍筋往里或往外串动。
2.5.3 防治措施 ①绑扎骨架时，先绑扎几对箍筋，使四肢箍筋宽度保持符合图纸要求的尺寸，再穿纵向钢筋并绑扎其他箍筋；②按梁的截面宽度确定一种双肢箍筋（即截面宽度减去两侧混凝土保护层厚度），绑扎时沿骨架长度放几个这种箍筋定位；③在骨架绑扎过程中，要随时检查四肢箍宽度的准确性，发现偏差及时纠正。
3 结束语
在本工程施工过程中出现这些质量通病，主要是施工管理人员对质量意识淡薄，对以往工程出现的质量问题没有进行总结分析，在今后的工程实践中未引起足够的重视，总结经验教训。我相信以上问题的发生是可以克服和避免，只要我们能切实提高质量意识，加强质量管理力度，提高施工人员的业务水平，做到精心施工，管理到位，这些质量问题就会自然消除。
参考文献：
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