超高層建筑結構設計的關鍵性問題思考

摘 要：人們通常會把高樓大廈與現代化的國際都市聯系在一起，體現出高層建筑對塑造城市的形象的突出貢獻。隨著超高層建筑逐漸成為我國現代建筑的主角，關于超高層建筑結構設計方面便需要作出很大的思考與突破。超高層建筑結構設計是我國現代高層建筑的建設核心，因此，研究其存在的問題，并將問題盡快解決是關鍵。文章主要介紹了超高層建筑結構設計的特點，分析了超高層建筑結構體系選擇的原則和超高層建筑結構的基礎設計，對超高層建筑結構設計存在的問題提出相應的解決手段。

關鍵詞：超高層建筑；結構設計；關鍵性問題

超高層建筑在一定程度上反映著整個城市經濟的繁榮和社會的進步，根據我國超高層建筑的發展趨勢來看，200米以上的高層建筑在我國已經非常常見，這使得超高層建筑結構設計成為很重要的部分。

1 超高層建筑結構設計的特點

超高層建筑結構首要考慮建筑物承受水平方向的荷載，其主要目的是抗擊地震以及暴風等自然環境對高層整體建筑結構的影響。其次考慮承受垂直方向的荷載也是非常必要的。只有橫縱兩方面的協調，才能共同完成抗重力與抗測力工作。

2 超高層建筑結構體系

2.1 體系的分類以及選用原則

超高層建筑一般是按照建筑使用功能要求、建筑高度不同以及建筑抗震防水、防火和經濟、可靠、合理、安全的設計原則，將超高層建筑結構體系分為框架結構體系、框架-剪力墻結構體系、剪力墻結構體系、框-筒結構體系、束筒結構體系以及筒中筒結構體系。在超高層建筑結構設計中主要采用鋼筋混凝土結構、型鋼混凝土結構、鋼管混凝土結構和全鋼結構。目前，鋼筋混凝土結構是我國超高層建筑的主要應用材料。在進行超高層建筑結構體系的選用時，首要考慮其安全及經濟性，其次要依據超高層建筑的高度和施工環境來選擇，同時要求超高層建筑的結構應具有較強的承壓能力。

2.2 超高層建筑的結構材料分析

鋼筋混凝土材料之所以成為我國目前超高層建筑建設中使用最為廣泛的材料，是因為鋼筋混凝土在適應超高層建筑結構設計的前提下，能夠全面發揮其的性能，并且鋼筋混凝土耐久性較強，結構剛度較大，在維護過程中成本費用較低，因此鋼筋混凝土作為建筑材料被廣泛應用于建筑領域。為了更好的發揮鋼筋混凝土的性能，在選擇的時候要注意其材質問題。

2.3 超高層建筑結構體系的選擇

（1）框架結構體系，框架結構是指利用梁柱組成縱橫兩個方向的框架結構體系，它可以同時承受水平荷載和垂直荷載。主要的優點是建筑平面布置較為靈活，有較大的建筑空間，并且建筑立面處理比較方便，被廣泛的應用于超高層建筑中。

但是這種結構也有一定的缺點，就是橫向剛度較小，當樓層層數較高時就容易發生側移，易造成非結構性構件破壞而影響使用。

（2）剪力墻結構體系，是指鋼筋混凝土構成的承重體系，剪力墻又被稱為抗風墻或抗震墻。剪刀墻結構的優點是整體結構性較好，剛度大，在水平方向的荷載作用下不宜變形，承載力也毋庸置疑，并且房間內無梁柱外露，較為美觀。此結構在高層建筑中被大量運用，其缺點就是剪力墻不能被輕易的破壞或拆除，不利于形成大的空間。

（3）框架-剪力墻結構，毫無疑問這種結構就是將框架結合和剪力墻結構的長處集于一體，在此情況下超高層建筑的結構不僅滿足了建筑布局的靈活性，而且增強了超高層建筑的抗震能力，可以滿足不同建筑功能的需求，但是剪力墻過多則會影響建筑的經濟性和使用性能，過少則會增大建筑物側墻的壓力而出現變形的現象。

3 超高層建筑結構設計的問題及對策

3.1 超高層建筑的超高問題

目前，超高承重的問題在很多超高層建筑中普遍存在，因此，我國對超高層建筑的抗震能力方面要求嚴格，并且嚴格規定了超高層建筑的高度。在超高層建筑結構的設計過程中，禁止出現由于結構類型的改變而導致超高層建筑的超高問題出現。在設計過程中要認真審核和設計超高層建筑的結構設計方案，解決設計中存在的超高問題。

3.2 超高層建筑的扭轉問題

剛度的中心、整體結構的重心和幾何形心是超高層建筑結構設計的三個核心。超高層建筑結構的扭轉問題關鍵在于進行設計的時候未將剛度的中心、結構重心和幾何形心重合，造成建筑物在水平壓力下出現扭轉的現象。設計者在設計時要盡量注重平面布局圖的合理性，在一定程度上避免或預防建筑物的扭轉問題，從而保證了在超高層建筑中剛度中心、整體結構的中心和幾何形心三個核心的重合。

3.3 嵌固端設置問題

我國現有較多超高層建筑物在結構設計時都會配置地下室，超高層建筑的嵌固端自然而然地被設置在地下室頂板的位置。超高層建筑的結構嵌固端對高層建筑基礎具有一定的要求，其基礎需具有一定的埋置深度，目的是為了保證整體結構的穩定性，并對減弱地震反應也起著一定的作用。設計師在嵌固端設置的問題上面一定要表現出高效的工作狀態，從而避免在施工過程中由于嵌固端的設置而修改設計方案，造成日后不必要的麻煩。

4 超高層建筑的基礎設計

超高層建筑中最重要的設計就是基礎設計，建筑物所受的各種荷載都需通過基礎傳至地基，可謂“承上啟下”。超高層建筑的特點是層數多，上部結構荷載大且較為集中，因此其基礎必須埋置深度大。在進行基礎設計的時候要保證其埋置深度必須滿足基地穩定和變形的具體要求，以避免日后建筑物出現傾斜的狀況發生。超高層建筑物的基礎通常采用樁形、筏形或者復合基礎，其選型設計應根據工程地質條件、施工條件、上部結構情況、抗震設防和周圍環境條件等因素綜合考慮。

5 結束語

綜上所述，超高層建筑結構設計尤為重要，因為其直接影響著超高建筑物的質量與使用。在設計超高層建筑的工作中，應注意建筑的結構體系、鋼管結構、深基坑支護結構等一系列問題。面對超高層建筑結構這一至關重要的問題，建筑行業要加大對超高層建筑結構設計的研究，加強對專業技術人才的培養，從而促進我國超高層建筑行業的發展。

參考文獻

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作者簡介：徐春卯（1983，2-），男，籍貫：內蒙古，職稱：助教，學歷：本科，主要研究方向：園林。