装配式钢混组合框架超高建筑结构设计要点分析

胡心一 董晓岚

超高建筑在结构设计方面存在着一定的复杂性，加强结构设计要点的分析，可以从消防实施的设计、机电设备的设计、建筑自身扭转效应、稳定性等方面通过优化结构设计的方式，在很大程度上提升超高建筑安全性以及稳定性。超高建筑结构选型方面具有多样化特点，通常装配式钢混组合框架为常见结构。在现代行业发展过程中超高建筑结构设计需要加强受力性能、扭转、超高以及环保等方面的影响因素考虑，以提升设计合理性。开展装配式钢混组合框架超高建筑结构设计要点分析，必须充分了解和掌握设计相关要点，才可实施更为实际的设计应用要点探析[1]。

1.超高建筑结构设计相关要点分析

1.1 建筑高度、负载、水平位移方面存在的矛盾特点

超高建筑最为明显的特点就是随着建筑高度的增加，建筑物自身中立负载随之加大，应力强、竖向建筑构件自身轴压力也会随建筑物的高度的提升而不断增加。除此之外，大风气候对于超高建筑的影响作用不断提升，受到强风作用后，超高建筑会发生较大的水平位移，对建筑物的稳定性造成极大影响。超高建筑重心会随建筑物高度的升高而不断提高，质量随之增加，在遇到地震灾害时，对建筑物的影响更加突出。

1.2 竖向建筑构件发生变形对于超高建筑造成的影响

主要引起竖向建筑构件发生变形的情况有：受力过程中发生变形，指的是竖向建筑构件在承重瞬间产生的变形现象，可以利用胡克定律对变形量进行相关计算和测量。干缩变形，指的是建筑物自身结构在建设、使用时，受到自身材料性能方面的影响，出现的体积变形、收缩，该变形情况通常需要较长的反应时间才可发现，通过有关数据统计发现，超高建筑物干缩变形在建筑物的总体压缩总量中所占比例约为30%。徐变形式的变形，指的是建筑物长期受到负载作用时导致的变形，通常反应时间大概为两年，多为混凝土材料发生的变形[2]。

1.3 超高建筑存在较大的倾覆力

超高建筑会受到风力作用产生倾覆力，并且随着建筑物高度的增加以及风力的提升，所受倾覆力作用影响越大，因此在设计过程中加强抗倾覆力方面的设计十分重要。当前行业内采取的相关措施主要有：增加建筑基础结构部分的埋深、降低建筑物平面位置的长宽比例，采用抗拔桩机来加强超高建筑的稳定性，降低倾覆力对于超高建筑带来的负面影响。

1.4 超高建筑需要加强防灾能力方面的设计

超高建筑受其自身高度限制，当较高楼层发生火灾等事故后，存在着较大的人员救援与疏散困难。需要在设计过程中加强对建筑防火防灾等方面因素的结合与考虑，提升超高建筑结构自身的可靠性，增强超高建筑安全性能。

1.5 超高建筑需要加强建筑舒适度方面的设计

超高建筑受到风力作用会产生风振现象，严重影响使用者的舒适度。尤其是对超高建筑物中层以上楼体的影响十分明显。这就要求在设计时加强抗风性能方面的设计，通过降低风振现象来提升使用者的舒适度[3]。

2.装配式钢混组合框架在超高建筑结构设计中的具体应用分析

装配式建筑是近年来建筑行业发展的重要趋势，不仅具有提升使用者舒适度的效果，还具有绿色、创新等先进理念，是我国当前大力提倡的建筑行业发展重要途径。装配式钢混组合框架在结构体系方面的主要组成构件通常包含，外包钢板剪力墙、方钢管柱作为建筑的竖向构件，在剪力墙和管柱内浇筑混凝土；U 字型复合梁、预制楼层叠合板作为水平方面的构件；装配式自锁方式用于连接外墙。其中不同建筑构件的具体作用和相关的施工特点分析主要有：U字型复合梁是在传统建筑钢骨混凝土形式的梁体基础之上，是型钢的下翼边缘往下移动到梁的底部，型钢的腹板通过分割向外延伸至梁体外侧部位，型钢的上部翼边缘会随腹板外延作为两侧楼板的支撑点，形成U 字型钢和混凝土组合形式的梁体，同时为了提升柱体上端抗弯曲能力，通常会在上翼边缘处加设一块型钢板，形成最终的U 字型梁体。预制楼层板在施工过程中可以直接放置于U 字型梁的上翼边缘部位，设备的光纤全体埋置于楼承板以及U 字型梁中[4]。本文主要从以下几方面进行装配式钢混组合框架在超高建筑不同结构中的设计分析。

2.1 应用于预制柱的设计要点

在高层建筑结构中预制框架的主体结构属于竖向建筑构件，主要传递的是竖向的荷载以及抵抗水平力作用，属于关键性的建筑结构构件。在高层建筑建设过程中预制柱是经由预埋钢梁的节点，然后使用高强度螺栓和钢梁之间进行连接的；在预制柱上端会有插筋预留，使插筋插入上层柱结构灌浆套筒中，最后对预制柱进行定位之后实施对接工序，穿过灌浆孔利用注浆方法进行连接。在设计过程中，需要减少预制件种类，因此，在开展预制柱的设计过程中，通常依据实际需要设计成两种形式的纵筋，并且箍筋需要使用加长和加密形式，以确保结构安装的牢固性。同时还需要考虑到生产方面的便利性，对矩形柱直角设置成倒角形式，在预制柱的侧壁位置需要设置排气孔，以确保施工过程中套筒的灌浆效率和质量。

2.2 应用于带肋叠合楼板方面的设计要点

设计过程中需要加强注意的是高层建筑物不同高度楼层所使用的带肋叠合楼板的尺寸存在一定差异性。同时还需要结合具体的施工工艺，比如板现浇层、房屋层、覆土区域等对于带肋叠合楼板的尺寸均有一定的差异。

2.3 应用于普通叠合楼板方面的设计要点

在设计过程中，主要是依据高层建筑使用空间不同功能进行区分的，通常普通叠合楼板应用在建筑物的卫生间等较小区域位置。设计过程中需要在受力钢筋中间设置槽孔，并且槽孔深度要比混凝土预制板材小。混凝土材质的预制板需要穿过楔形槽孔的后浇混凝土、后浇层和周围相邻构件进行连接。同时需要严格控制槽孔的尺寸，以及使用的计算方法，加强后浇混凝土抗拉强度方面的考虑，来确定楼板所承受的拉拔力以及槽孔数量。

2.4 应用于预制楼梯方面的设计要点

装配式钢混组合结构在超高建筑结构设计要点中包含了预制楼梯，通常采用的是上端为固定方式，下端为滑动方式的楼梯，并且楼体边侧需要带有反坎装置，预埋锚板主要是用于栏杆的安装。

2.5 应用于预制空调板和阳台方面的设计要点

超高建筑阳台、空调板等预制构件的设计要点，主要依据设计样式进行关键部位的设计。比如对于整体预制形式的悬空式挑板预制构件，需要预制构件和现浇部位预留叠合层位置，以确保现浇楼板不会在支座的接缝位置发生开裂现象，提高建筑的安全性能。阳台、空调板预制构件需要预留钢筋，可以嵌入到现浇楼板之中进而形成整体结构。在设计过程中需要确保阳台、空调等预制构件数量和具体的尺寸，并且为了降低生产、安装难度，通常会减少结构设计种类，以提升生产和安装工作的标准化程度，实现经济效益方面的需求。还可根据超高层建筑外观需要，加强预制构件外观美观性方面的设计，并使相关预制构件可以一起进行生产与安装，降低工序复杂性，减少安装环节，节省人力成本。

3.结束语

装配式建筑是近年来我国为了推动建筑行业实现创新、绿色、环保、生态发展而大力提倡的一种新型建筑结构。超高层建筑本身的设计目标具有环保节能特点，是在有限土地资源基础上进行的空间利用效率的提升工作，因此装配式建筑结构与超高层建筑工程之间有着融合发展的基础。钢材是装配式建筑物的重要构成材料，并且具有较高的再循环利用价值，属于绿色环保建材的一种。钢结构具有较高的强度以及良好的抗震特性，将其用于超高层建筑建设过程中，可以提升建筑业工业化程度，其安装简便，可降低工程难度、建筑成本，缩短工期，对于建筑企业有着诸多使用优势。装配式钢混组合框架是当前建筑工程中较为常见的结构形式，加强其在超高建筑工程中的设计要点分析，对于提升建筑物的安全性能、节能特性、抗灾能力等均有着十分重要的现实作用。