超高层建筑结构设计的关键性问题分析

陈志平

【摘要】近年来，我国建筑行业的发展十分迅速，越来越多的现代化建筑工程得到了建设，而在现代化建筑工程中也常见超高层建筑类型。超高层建筑具有显著的特点，其对建筑结构性能的要求也比较高，为了保证超高层建筑结构性能满足建设要求，就一定要重视超高层建筑结构设计工作，下面，本文就针对超高层建筑结构设计的关键性问题进行分析，希望对其结构设计提供一定的帮助。

【关键词】超高层;建筑结构;结构设计;关键性问题

超高层建筑是现阶段建筑工程建设的重要类型，其有效的实现了对立体空间资源的利用，并且越来越多的城市都通过超高层建筑的建设来打造城市的名牌，但建筑工程的高度越高，对结构性能的要求就越高，而想要确保超高层建筑具有良好的结构性能，达到建筑工程安全稳定使用效果，就需要相关单位一定要重视对建筑结构的设计工作，做好对建筑结构的科学合理设计，这也是超高层建筑建设中需要关注的重点内容。

1、超高层建筑结构设计的特点

在新时期环境下，越来越多的超高层建筑逐渐得到了建设，但这种超高层的建筑对结构性能的要求比较高，这就需要做好其结构设计工作。首先，超高层的建筑由于高度比较高，在水平方向往往会更易遭受自然灾害或者风力等影响，且建筑的水平荷载会对建筑的整体造成竖向的轴应力，所以在进行高层建筑的结构设计中，不仅需要对建筑的竖向荷载进行考虑，还要对建筑的水平荷载进行深入分析;同时，超高层的建筑往往具有较大的顶部压力，这可能会导致建筑结构发生轴向的变形现象，对建筑梁的弯矩造成影响，所以在对其结构设计中要重视对建筑梁的弯矩设计，防止高层的建筑出现轴向的变形;另外，超高层的建筑还需要具有良好的抗震性，在进行其结构的设计中要做好结构的延性设计，确保超高层的建筑可以对地震灾害实现有效抵抗，提高建筑结构的稳定性和人民居住的安全性[1]。

2、超高层建筑结构体系的类型

对于超高层建筑结构来说，其结构体系包括诸多的类型，一般比较常见的有框架-核心筒的结构、剪力墙的结构和框架-剪力墙的结构等体系。在框架-核心筒的结构中，其能够对较大竖向以及水平方向的荷载进行承载，为了确保此建筑结构外观满足要求，基于其结构体系还会在两侧进行四道水平方向剪力墙的设置，对上部的大跨度性装饰的构架进行支撑;在剪力墙的结构中，主要是使用钢筋的混凝土板进行建筑承重体系的构建，其结构在水平的反向作用下不容易出现变形或者侧移等情况;在框架-剪力墙的结构中，主要是将框架结构和剪力墙的结构进行结合而进行建筑结构体系构建，其不仅能够实现超高建筑的灵活布局，还能够提升其建筑整体抗震能力，但在这种结构体系的使用中，要做好剪力墙数量的合理控制，如果其数量太多的话，就会导致建筑成本的增加，而如果数量太少的话，就会增加建筑的侧墙压力，导致建筑结构的变形现象发生[2]。

3、超高层建筑结构设计的关键性问题

3.1结构超高问题

超高层的建筑具有显著的特点，在对其结构设计中首先要面对的就是超高问题，一定要根据相关规范要求实施设计，对建筑的高度等级进行明确。建筑的高度和抗震能力有着密切关系，一些设计人员在对结构设计中往往由于结构类型的变换而忽视了超高情况，进而导致结构的设计没有满足超高条件下的抗震要求。因此，在进行其结构设计中，一定要重视对超高问题的关注和分析，并做好对结构设计的方案审核，确保满足超高条件下的要求[3]。

3.2结构受力性能问题

在对超高层的建筑结构实施设计中，往往设计人员在设计中对超高层的建筑结构特征缺乏考虑，对建筑空间结构则过于关注，这就会导致空间设计和受力设计存在不匹配的情况，使建筑结构的受力性能出现问题。因此，对其建筑结构的设计中，一定要对结构的实际特征进行考虑，对其结构体系向下的作用力以及地基的承载力等进行分析，确保两者之间的合理性，同时还要明确建筑结构主要的承重部位，对其布局以及数量实施合理设计。

3.3重力荷载传递问题

在超高层的建筑中，由于其层级较多、结构复杂，其重力荷载往往会出现多种途径的传递，这对整体结构性能会造成影响，这也是结构设计中需要面临的研究难题。在对其结构设计中，一定要对重力荷载具体传播的路径进行全面的掌握和分析，根据实际情况进行楼板布置和结构体系的合理选择。在楼板方案设计中按照建筑内部装饰、设备的分布等情况实施综合性考虑，按照实际结构进行最佳位置的选择。同时还要对施工的周期以及施工的成本等进行考虑，在对建筑的重力荷载分析中可以选择单向或双向导荷方式进行传递。另外，在超高层的建筑转换层的设计中，可以使用梁式、空腹和桁架式等方式，如果结构中存在多种情况荷载转换的路径，还可以借助软件模拟功能来进行仿真设计，确保设计的合理性[4]。

3.4嵌固端问题

嵌固端是超高层的建筑需要重点考虑的部分，嵌固端直接关系到建筑主体的稳定性。在超高层的建筑中，为了充分实现最大化的土地资源利用效果，往往需要设置相应的地下室空间，而这对建筑基础的埋深就提出了很高的要求，所以要做好对嵌固端位置的合理设置。在进行嵌固端的确定中，要严格按照相关规范进行设计，对嵌固端相关参数进行准确把握，正是因为嵌固端涉及到的参数比较复杂，也导致此部分设计中常常出现问题，因此一定要重视嵌固端问题。比如，在进行嵌固端设计中，可以通过剪切的刚度法对侧向的刚度实施计算，对地上一层以及地下一层剪切的刚度比进行计算，后根据上层的结构侧向刚度比下层结构侧向刚度一半还要小的标准，来判断结构设计的合理性，如果合理就可以将地下室的顶板当作建筑结构嵌固端使用[5]。

3.5 抗侧力的结构问题

在超高層的建筑中，由于建筑高度比较高，侧面积比较大，其所需要承受的侧力往往也比较大，如果忽视结构的抗侧力，对建筑主体的稳定性就会造成很大的影响，因此一定要做好对建筑结构抗侧力的设计。首先，要按照超高层的建筑高度进行抗侧力的结构体系选择，若建筑高度不超过100m，就可以使用框架的结构或者框架和剪力墙的结构，若建筑高度于100-200m的范围内，就可以使用剪力墙的结构或者框架和核心筒的结构;然后，如果一定要通过组合结构进行抗侧力的结构体系设计，就要对各个单独的体系实施计算，对其不同受力的情况实施分析，并对抗震的防线进行确定;另外，如果是核心筒和钢框架混合的结构，因为其抗侧力的体系具有较大自重差，所以施工设计中要按照先核心筒后框架施工的顺序进行，且将高差控制于4-8层的范围内。

结语：

综上所述，由于超高层的建筑具有显著的特点，为了确保其建筑结构的功能性，在进行结构设计中，一定要严格按照相关设计原则，全面掌握结构设计的关键性问题进行设计工作的开展，这对超高层建筑整体性能的保障以及长期使用具有重要意义。

参考文献：

[1]魏亚超.浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题[J].建材与装饰，2018，No.531（22）：121-121.

[2]张良平，杨文参.某超高层建筑结构设计中几个关键问题的思考[J].建筑结构，2019（7）：00056-00059.

[3]庄聪颖.高层建筑结构设计中的问题与设计方式研究[J].住宅与房地产，2017（6）.00030-00031.

[4]李波.超高层建筑结构设计的关键问题分析[J].建材与装饰，2019，（14）：127-128.

[5]孙德良.高层建筑结构设计的问题与对策研究[J].环球市场，2016，（031）：00253-00253.