浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题

赵新源

摘要：随着我国城市用地的紧张，超高层建筑已经越来越常见。在超高层建筑的过程中，其结构设计的科学性对建筑的质量有着较为直接的影响。因此，在对超高层建筑结构进行设计的过程中，一些关键性问题应当要引起设计师的注意。本文将简单分析超高层建筑结构设计的关键性问题。

关键词：超高层建筑;结构设计;问题研究

随着社会的不断发展，超高层建筑越来越受到人们的关注，在超高层建筑结构设计过程中需要用到很多先进的知识和技术，因此要保证设计师具有先进的思想观念，因为建设超高层建筑是一个非常复杂的过程，在结构设计的过程中不仅要保证超高层建筑结构的安全性，还要保证建筑的实用性。由于超高层的建筑一般都是用来当做写字楼或者是居民用房，因此人流比较密集，只有保证拥有科学合理的结构设计才能够实现超高层建筑的正常使用，在超高层建筑设计过程中有很多关键性的问题都是要注意的。

一、超高层建筑结构体系类型

（一）框架-核心筒结构体系

在实际进行结构方案选择时，主楼采用能够承载较大竖向和水平荷载的框架-核心筒结构体系。为达到这一建筑外观要求，在传统结构体系的基础上，进行了设计方案优化，在建筑两侧增设了四道水平剪力墙，作为上部大跨度装饰构架的支撑点，大跨度装饰构架则采用钢结构空间桁架方案，出屋面部分剪力墙采用型钢混凝土剪力墙，与钢结构桁架进行连接，即满足了结构扰度及位移比等各项规范设计要求，又实现了立面造型与空间结构完美结合。

（二）剪力墙结构体系

剪力墙结构体系是指借助钢筋混凝土板来构成建筑的承重体系，其优点是抗侧刚度好、抗震能力强、抗风能力强，当建筑受到水平反向的作用时不易发生变形或侧移的情况，承载力较好，外观较为美观，因此，剪力墙结构在当前的建筑中使用较为广泛。但是这种结构并不能够被轻易拆除，后期维护较难，且不利于形成大的建筑利用空间。

（三）框架—剪力墙结构体系

该结构类型是将框架结构体系与剪力墙结构体系结合起来的复合型结构体系，这种结构体系结合力框架与剪力墙两种结构体系的优点，不仅能够满足超高层建筑灵活的建筑布局，同时也提高了超高层建筑的抗震能力和亢奋高能力，提高了超高层建筑的稳定性。但需要注意的是，当使用这种结构体系的时候，剪力墙的数量应当要合理，若其数量过多，则会提高了建筑成本，若其数量过少，则可能会导致建筑侧墙压力增大，甚至引起建筑变形的情况。

二、超高层建筑结构设计存在的不足

（一）超高层建筑抗风结构设计存在的不足

目前，一些超高层建筑在抗风结构设计的技术应用方面，依然沿用传统的建筑结构设计特征，并没有按照空气动力效应的特点进行超高层建筑设计理念的明确控制，导致超高层建筑无法凭借对建筑结构的有效处理实现对建筑支撑结构的优化处置。

（二）超高层建筑抗震結构设计存在的不足

虽然地震灾害的频率并不是很高，但依然是影响超高层建筑使用人员安全水平的关键性因素。目前，一些超高层建筑的结构设计人员存在灵活性不足的问题，并没有对常规的超高层建筑结构进行规划设计方案的改良。还有部分建筑结构设计人员对于超高层建筑承重的复杂性重视程度不足，缺乏对抗震计算活动的关注，导致很大一部分超高层建筑在实施结构设计的过程中，无法为抗震性能优化提供帮助。

（三）超高问题

我国相关文件对超高层建筑的抗震能力有一定的要求，而抗震能力又与超高层的结构体系以及高度有关。在通常情况下，一些建筑结构设计师会在建筑结构类型变换的基础上忽略了超高的问题，导致施工中存在各种各样的问题。此外，一些建筑也会由于受到各种外力因素的影响而临时加高，没有按照报建要求展开施工，导致建筑物超高。因此，面对超高问题，相关人员要对结构设计方案进行重新审核，避免超高问题影响了建筑的质量和稳定性。

三、问题解决对策

（一）加强防震设计

1、在进行超高层以及复杂高层建筑的施工操作的时候，要想保证能够起到一定的抗震作用，对于建筑材料的选择是至关重要的。2、要切实做好建筑的设计工作，确保地震发生时，能量的输入能够得到有效的控制。具体所需要做到的方面有，第一，结构设计中要对建筑结构在地震情况下的各楼层的位移和变形的限制进行良好的控制;第二，在对超高层和复杂高层建筑进行设计的时候，要充分考虑到地震所发生的可能性，采用积极和基于抗震的设计方法进行建筑结构的设计工作，并且对所进行的设计要进行定量的分析，确保所作的抗震设计能够满足要求;第三，要对建筑物在地震情况下，所发生的变形和位移这两者之间的关系进行精确的计算，预先设计好构件的变形值;第四，结合建筑物的高度和大小对建筑物的构造进行有针对性的设计;第五，高层建筑施工的场地一定要选用坚固的土地，确保地基的稳定性，这在一定程度上也能够减少地震的危害性。

（二）控制结构的自重，提供科学合理的重力荷载传递路径

1、对高层建筑的重力荷载传递途经已经要进行明确的设计，使传递途径尽可能的直接和明确。2、对楼板的选用方面，一定要综合建筑的具体高度、设备、承重能力等方面的要求，并且还要综合考虑经济、环保等因素，综合考虑之后确定最优的选择。3、在进行施工建设的时候，可以采用钢筋+组合楼板相结合的形式，来缩短施工工期和达到减低楼板自重的目的;并且针对组合梁，可以在具体铺设的时候采用上面铺设小钢梁下面铺设大钢梁的方法，减少施工成本;在进行混凝土平板施工操作的时候，可以通过在混凝土中填充柱状、球形或者其他形状的轻质材质降低结构的重量。4、超高层建筑的外圈所铸造的框架柱以及核心筒会存在一定的差异压缩，要充分考虑这种变形差对水平建筑构件所产生的内力影响。如果有必要可以将框架和核心筒之间相互连接的水平构件进行连接，一端采用铰连接方法，另一端采用桁架斜腹杆延迟的连接方法，保证建筑工程的施工质量。

（三）加强地基与基础设计

加强对地基与基础的设计工作尤为重要。地基与基础作为建筑重要的承重结构，其具有稳定地上结构的作用，因此，设计人员在对其进行设计时，一定要对工程当地地质条件和地下水分布进行详细的勘察和分析，并选择科学合理的基础方案，保证建筑结构的稳定性和安全性。对于独立基础的设计，可以采用阶梯型设计，这样的设计不仅有利于后期施工，还能有效的确保施工质量，此外，在对独立基础间的拉梁进行设计时，需要充分考虑覆土荷载对建筑结构的影响，如有必要，可以通过提高混凝土强度或者配筋强度来提升建筑结构的强度。

四、结语：

超高层和超高层建筑是社会发展的必然结果，随着社会经济以及建筑施工技术的提高，越来越高的施工技术将会在复杂高层和超高层建筑的施工中有所体现。所以在对复杂高层以及超高层建筑进行施工的时候，对施工工艺的选取是非常重要的，同时为了切实保证施工质量一定要对建筑结构的设计工作做好严格把控，控制好建筑结构设计的要点，争取从根本上保证高层建筑的施工质量。

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