超高层建筑结构设计关键性问题的思考与分析

李桐

【摘 要】随着我国城市化进程的不断加快，城市当中的用地的逐渐紧张，超高层建筑已经成为了发展趋势。但目前我国超高层建筑结构设计方面还存在许多技术问题。所以对超高层建筑结构设计的关键性问题进行研究具有非常大的意义。超高层建筑结构设计关键性问题进行深入分析，希望对相关高层建筑设计人员有些许借鉴价值。

【关键词】超高层建筑;结构设计;关键性问题

1.超高层建筑概述

超高层建筑指40层以上，高度100米以上的建筑物。中国《民用建筑设计通则》GB50352—2005规定：建筑高度超過100m时，不论住宅及公共建筑均为超高层建筑。根据世界超高层建筑学会的新标准，300米以上为超高层建筑。在我国，民用建筑按地上层数或高度分类划分应符合一些规定。住宅建筑按层数分类：一层至三层为低层住宅，四层至六层为多层住宅，七层至九层为中高层住宅，十层及十层以上为高层住宅;除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m者为单层和多层建筑，大于24m者为高层建筑;建筑高度大于等于100m的民用建筑为超高层建筑。

2.超高层建筑结构的特点及结构体系类型

2.1超高层建筑结构体系类型

框架结构体系是较为传统的结构体系，其主要是利用梁柱来组成框架，同时承受建筑水平和垂直方向上的荷载。其优点是能够灵活布置，便于立面的处理，建筑空问较大;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小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。但是这种结构并小能够被轻易拆除，后期维护较难，且小利于形成大的建筑利用空问;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，小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。

2.2超高层建筑结构设计的特点

在对超高层建筑设计的过程中首先要考虑到其承载能力，抗震能力及其稳定性，不仅要保证建筑能够承受水平方向的荷载，同时也要保证建筑能够承受竖直方向上的荷载。因此，在设计的过程中，结构设计师需要根据超高层建筑的实际高度合理选择适当的抗侧力结构体系、重视荷载的传递路径，并计算地震的荷载，以避免建筑出现扭转、扭曲甚至是坍塌等问题。

3.超高层建筑结构设计的问题分析及对策

3.1基础设计

只有保证了最基础的设计才能够顺利进行后续的建设，对于建筑物埋人地下的深度要做出科学合理的设计，这样才能保证超高层建筑物不出现倾斜的现象，这些问题的设计都是最基础的设计。俗话说经济基础决定上层建筑，但是在超高层建筑建设的过程中基础设计决定了超高层建筑的建设。超高层建筑一般均设置多层地下室，确保结构基础嵌固端的刚度，避免在水平力作用下地基基础产生较大的水平位移影响结构的稳定。

3.2嵌固端的设置问题

必须要设计多层的地下室，这样才能够很好的保证超高层建筑的稳定性，一般超高层建筑物的嵌固端都会设置在地下室的底端，很多设计师在设计的过程中并没有过多的考虑嵌固端的问题，因此很容易就会为后续的建设埋下隐患，从而影响整个超高层建筑的稳定性。

3.3扭转问题

在超高层建筑中建筑设计的核心是建筑的几何中心、刚度中心以及高层建筑的结构重心，这三个部分共同组成了建筑物的核心。但是在具体的设计过程中很多设计师就会忽略将几何中心、刚度中心以及建筑的重心进行重合，因此就会造成因为压力的问题而出现的扭转问题。结构扭转时在结构受力较大的竖向构件的边缘容易发生脆性破坏，在水平力尤其是地震力的作用下更先进人破坏状态，设计时必须采取有效的加强措施，提高结构的抗扭刚度。为控制结构扭转，采取整体调整结构方案，是结构的平面尽量规则，让刚度中心与建筑重心尽量重合，从而减少结构相对偏心距。例如在建筑物四周布置抗侧力构件通过调整抗侧力构件的布置位置来改善结构的扭转效应。

有时单一的增加构件截面和刚度并不能改善扭转效应，在大震作用下由于构件进人非弹性阶段，刚度大的构件承担了更多的地震剪力，这些构件也会导致脆性破坏。对于处于扭转位移较大处的构件，应采用混合结构构件来提高构件的延性，从而来增加结构的安全性能。

3.4受力性能的问题

如果建筑物的承受力比较的差就会很容易发生一些意外事故，或者是因为一些外界的天气环境问题导致建筑物有所损坏。因此在建筑设计的过程中应该充分的考虑建筑物的向下作用力和建筑物的承受力，然后对设计方案进行不断的优化和完善，减少一些建筑承受力的问题，这样也能够大大的提高超高层建筑的质量。超高层的结构在分析时应选用符合实际工作情况的计算简图来分析，利用空间分析方法进行整体分析，且采用3个不同力学模型的计算软件进行复核。

4.结语

在设计超高层建筑的工作中，应注意建筑的结构体系、钢管结构、深基坑支护结构等一系列问题。面对超高层建筑结构这一至关重要的问题，建筑行业要加大对超高层建筑结构设计的研究，加强对专业技术人才的培养，从而促进我国超高层建筑行业的发展。

参考文献：

[1]徐克铣.复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J].江西建材，2017（23）：42+46.

[2]熊星一.超高层建筑结构设计要点分析[J].建设科技，2017（16）：50.

[3]梁国章.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探析[J].门窗，2017（06）：134.