超高層建筑結構設計策略探討

摘要：為了進一步減少建筑的占地面積，超高層建筑逐漸興起，并且隨著人們工作生活的需求，超高層建筑在人們生活中占有越來越重要的作用，伴隨著我國科學技術的不斷創新與進步，超高層建筑逐漸表現出其特有的存在特色，正是由于超高層建筑特有的存在形式，使人們更加注重超高層建筑合理的結構設計，本文以現有的超高層建筑作為研究基礎，指出了超高層建筑結構設計的特點及相關的結構設計體系。

關鍵詞：超高層建筑；結構設計；策略探討

世界人口的數量每年以極快的速度在不斷的增長，用地面積需求量急劇增加，超高層建筑以其占地面積小且應用范圍廣泛的特點受到人們的關注，同時超高層建筑的建筑體系也在不斷創新與發展，為了進一步提高超高層建筑使用的安全性能，相關的技術人員更加注重對超高層建筑進行合理的結構設計，一個穩定的超高層建筑的存在不僅可以在一定程度上節省用地面積，同時也可以證明一個國家真正的經濟實力。

一、超高層建筑結構設計的特點

1、注重超高層建筑的水平承重能力

與高層建筑及一般的建筑相比，超高層建筑因其特有的存在高度，在進行結構設計時應該更加注重建筑物結構的承重力，隨著自然環境的不斷惡化，不管是地震及風災發生的頻率都在不斷的增加，所以在對超高層建筑進行結構設計時，應該更加注重超高層建筑的水平承重能力，使超高層建筑可以有效的抵抗風力對其帶來的安全隱患，在超高層建筑當中，建筑物的自重與樓面的過度負載都與建筑的結構彎矩和軸力有關，一般來說超高層建筑的水平承重力與建筑物的彎矩及軸力有直接關系，水平承重力越大相對的建筑物的彎矩及軸力就越大，超高層建筑建筑施工完成之后，其豎直方向上的承重力相對不會改變，但是水平方向的承重力會因受到地震、風力作用等自然災害的影響而發現改變，危機人們的生命及財產安全，由此可見超高層建筑的水平承重力的結構設計在整個超高層建筑的結構設計中占有極其重要的地位，相關的設計人員對超高層建筑進行結構設計時要特別注重對超高層建筑水平方向承重力的合理設計[1]。

2、注重建筑應對變形問題的能力

超高層建筑的樓層較高，也就是說豎直方向要承受的重力極大，一旦建筑物豎直方向承受過大的重力就會引起建筑物的軸向變形，建筑物的軸向變形會直接影響連續梁的彎矩的大小，軸向變形引起連接梁中彎矩的減小，正彎矩不斷擴大的同時，負彎矩的數值卻在不斷的減小。所以相關的設計人員在對超高層建筑進行結構設計時，要根據建筑的實際請擴控制軸向變形的數值大小，并且根據構件長度的變化不斷調節軸向變形的數值，一旦建筑物的軸向發現變形不僅會影響施工中下料的長度同時也會影響建筑物構件的剪力大小及發生位移變化，也就是說軸向變形會直接影響整個建筑物的安全性能[2]。

3、注重建筑的抗震性能

在對超高層建筑進行結構設計時，相關的設計人員應該更加注重對建筑物的抗震性能的控制，抗震性能的高低直接影響著整個建筑物是否可以安全穩定的使用，在建筑物的抗震性能方面進行結構設計時，可以適時地對建筑物的一些關鍵部分進行抗震性能的加強，在提高建筑物抗震性能的同時也可以增加建筑物抗變形的能力，繼而加強整個建筑物的穩定性，在對超高層建筑進行抗震性能的機構設計時，不僅要考慮地震因素的影響，同時也要綜合考慮風力作用、地形變化及其他影響因素的共同作用。超高層建筑抗震性能的提高可以有效的保障即使建筑物發生了塑性形變，仍然可以抵抗地震對建筑物帶來的影響，避免因地震而出現的大量建筑物坍塌的現象，為人們的生命財產安全提供了基本的保障，另外在對超高層建筑進行結構設計時，要注意加強建筑物結構延性，根據當地實際的生活環境，制定相應的建筑物抗震性能提高的措施，進一步滿足人們的正常工作生活需求[3]。

二、超高層建筑的結構體系

1、框架結構體系

與超高層建筑的其他結構體系相比，超高層建筑對框架結構的選擇存在一定的局限性，也就說受截面區域及地區實際環境的影響，框架結構的實用性不大，框架結構的選擇不僅違背了建筑物經濟性發展的原則，同時也無法達到國家規定的多道設防的標準，所以導致了后期剪力墻結構體系的出現，超高層建筑中的剪力墻結構體系因符合國家多道設防的標準所以得到了人們的廣泛認可，另外剪力墻結構體系可以在一定程度上增加超高層建筑的承重力，增加了建筑物的剛度，可以有效的減少因軸向變形引起的超高層建筑坍塌事件的發生，大大提高了超高層建筑的整體使用性能，為了進一步提高超高層建筑水平承重力及垂直承重力，相關的設計人員在進行建筑的結構體系設計時更加注重剪力墻結構體系的應用，剪力墻結構體系受建筑物水平承重力的影響，可以更好的與建筑物的樓板與連續梁結合起來，共同組成了一個整體的結構體系使超高層建筑的結構體系更加規范更加科學。

2、剪力墻結構體系

剪力墻結構體系是整個建筑物結構體系中最常用也是應用范圍最廣的結構體系，剪力墻結構體系可以很好的結合其他結構體系的作用，并代替其他結構體系作為超高層建筑中最主要的結構體系來使用，不管是超高層建筑所承受的水平方向的承重力還是垂直方向的承重力，大部分都由剪力墻承受，即使剪力墻結構體系受到外界環境因素的影響而發生位移時，其呈現出的曲線形式仍然是彎曲型，在超高層建筑的剪力墻體系中，剪力墻所呈現的剛度與強度也正好符合超高層建筑整體結構體系的需求，因此剪力墻結構體系的選用不僅可以有效的減少建筑施工過程中的坍塌事件，同時也可以促進剪力墻結構體系在超高層建筑中應用及發展[4]。

3、避難層結構體系的設計

因超高層建筑的樓層較高，所以一旦發生火災等危險，極易給人們的生命財產安全帶來危害，所以在對超高層建筑進行結構體系的選擇時，避難層的設計是極其重要的，避難層的合理設計與施工可以在火災發生時給人們提供一個避難的場所避免人們受到火災的傷害，但是超高層建筑內人群數量龐大，所以在對避難層進行設計時要注意到這個問題，設計一個空間相對較大的避難層，大型避難層的設計不僅可以容納更多的受害人群，同時也可以提供一個通風性能較好，利于人群互相的場所，按照相關的設計規范的要求，避難層的設計樓層一般保持在十五層以下，同時在避難層的周邊要設置一些必需的消防設備及消防電梯，可以幫助人們進行快速逃生[5]。

4、簡體結構體系

作為超高層建筑中一種有效的抗側力結構，建筑物的簡體結構體系是現有建筑的最主要的結構體系，簡體結構不管是在抗推剛度方面還是水平承重力方面都有極大的作用，但是簡體結構具有一定的剪力滯后效應，這種效應極大的阻礙了簡體結構水平承重力作用的發揮，為了進一步完善簡體結構體系，使其使用性能更加完善，相關的設計人員在對簡體結構體系進行選擇時，要注意減少剪力滯后效應產生的影響，使簡體結構體系可以更好的發揮其抗推剛度，提高超高層建筑的安全性能。

5、鋼管混凝土結構體系

鋼管混凝土是利用把混凝土填入鋼管當中來提高混凝土的強度，使其更加適用于高層建筑的設計施工，同時也可以有效的提高超高層建筑的承重能力，把混凝土填入鋼管當中，是混凝土利用鋼管的穩定性及約束性來增加自身的抗壓能力及抗變形能力，可以大幅度提高超高層建筑的延性。

結束語

隨著超高層建筑使用范圍的擴大，希望相關的設計人員對超高層建筑的結構設計問題重視起來，不斷提高自身的結構設計水平，進而保證超高層建筑的整體使用性能，更好的促進我國經濟的進步與發展。

參考文獻：

[1]郭懷祥.淺談超高層建筑結構設計的關鍵性問題[J].中華民居（下旬刊），2014，09：357-358.

[2]肖自強，張建明.論超高層建筑結構設計[J].工程建設與設計，2010，08：25-32.

[3]單純勇.超高層建筑結構設計探析[J].企業改革與管理，2014，12：178.

[4]李楨章.超高層建筑結構設計[J].廣東土木與建筑，1995，02：25-32.

[5]吳立明.高層建筑結構設計的影響因素[J].城市地理，2014，18：97.