浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题

摘 要：随着我国建筑事业的不断进步和发展，超高层建筑在我国现代建筑中越来越多，同时，超高层建筑结构设计方面发生了很大的变化。超高层建筑结构设计是现代高层建筑建设的核心，但是，我国超高层建筑结构设计方面还存在很多问题。因此，研究超高层建筑结构设计的关键性问题具有非常重大的意义。本文介绍了高层建筑结构的特点，阐述了超高层建筑结构体系的选择的原则，提出了高层建筑结构设计的问题及对策，最后介绍了超高层建筑结构的基础设计。对本文的论述，希望能起到抛砖引玉的作用。

关键词：超高层建筑；结构设计；关键性问题

前 言

目前，随着我国社会和科学技术的不断发展，超高层建筑越来越受到人们的关注，并且超高层建筑在我国城市建设中的地位也不断备受重视。由于超高层建筑是一个复杂和系统化的过工程，超高层建筑的结构设计不仅要具有一定的安全性，还应该保证超高层设计的结构设计的科学性和合理性。因此，建筑施工單位应该注重超高层建筑结构设计中的一些关键性问题，从而提高超高层建筑施工的质量。

1 高层建筑结构的特点

超高层建筑结构的设计不仅要保证超高层建筑能够承受水平方向的荷载，还应该保证超高层建筑能够承受垂直方向的荷载。在实际进行超高层建筑结构设计时，外界因素产生的水平方向的荷载是超高层建筑结构设计应该主要考虑的因素。随着我国城市超高层建筑的不断增加，因此，超高层建筑的结构会直接影响超高层建筑的舒适性。但是，超高层建筑的结构不仅能够影响住房的舒适性，还能影响超高层建筑的质量。因此，在进行超高层建筑的结构设计时，首先首先应该将超高层建筑的承载控制在一定的范围内，所以，超高层建筑结构设计的核心就是对其抗压力的设计。

2 超高层建筑结构体系的选择

2.1 超高层结构体系分类

由于超高层建筑结构体系的不同，可以将超高层建筑结构的设计主要包括混凝土的设计、钢结构与钢组合结构的设计和钢筋混凝土结构的设计等。目前，我国的超高层建筑大多都是采用的是钢筋混凝土结构，钢筋混凝土的结构主要包括框架结构、剪力墙结构和伸臂结构及悬挂结构等。

2.2 超高层建筑体系选用原则

在进行超高层建筑体系的选用时，应该按照合理、经济和安全等原则选择最为合适的超高层建筑体系。当然，超高层建筑体系的选择还需要以建筑物的要求、建筑物的高度和建筑施工的环境等为依据。同时，超高层建筑的结构还应该具有较好的承受压力的能力。

2.3 超高层的结构材料分析

目前，钢筋混凝土料是超高层建筑建设过程中使用最广的材料，当然，钢筋混凝土材料的选用应该以超高层建筑结构的设计要求为依据，从而较好地发挥钢筋混凝土材料的性能。由于钢筋混凝土材料具有耐久性和结构刚度大、耐火性较好、维护费用低等优点，因而钢筋混凝土材料被广泛使用于建筑领域。但是，应该注意钢筋混凝土的结构厚度问题，从而更加合理地选择钢筋混凝土的材质。

2.4 超高层结构体系选择

超高层建筑物结构体系的选择一般包括以下几个方面：①框架结构体系。框架结构是指横向和纵向的利用梁、柱等组成的结构，并且能承受水平和垂直方向荷载的建筑结构体系。由于单一的框架结构平面布置比较灵活，使得框架结构体系具有空间大的优点，因而被广泛使用于超高层建筑中。②剪力墙结构体系。剪力墙结构是指利用高层建筑物的横向和纵向墙壁承载水平和垂直方向荷载的结构。由于建筑物的剪力墙大多都是以钢筋混凝土的材质，因而剪力墙结构对于提高超高层建筑的抗震性能十分有利。③框架-剪力墙结构。框架-剪力墙是指选取了框架结构和剪力墙两者的优点，使得超高层建筑的结构不仅能够满足建筑结构布局灵活的优点，还能使超高层建筑结构具有较好的抗测力能力。当然，由于剪力墙太少，就会增大建筑物侧墙的压力而使得其出现变形等问题；而剪力墙增多，就会影响高层建筑的经济性，还会影响超高层建筑的使用性能。

3 高层建筑结构设计的问题分析及对策

3.1 扭转问题

超高层建筑结构设计的核心是刚度的中心、几何形心和结构重心，然而，超高层建筑物结构的扭转问题主要就是在进行结构设计时，没有将超高层建筑物刚度的中心、几何形心和结构重心进行重合，使得超高层建筑在水平压力下出现扭转的现象。为了更好地解决超高层建筑物结构设计中出现的扭转问题，结构设计人员在进行超高层建筑物的结构设计时，应该选用合理的平面布局图，从而保证超高层建筑物的三个核心能够重合。

3.2 受力性能的问题

对于超高层建筑物的结构设计方案，建筑师在最初进行结构设计时，一般很少考虑超高层建筑的具体结构特征，而过多考虑的是超高层建筑物的空间结构，从而使得超高层建筑物结构设计的受力性能存在一定的问题。因此，在进行超高层建筑物的结构设计时，应该明确所选择结构体系中向下作用力和地基承载力之间的关系。同时，在进行超高层建筑物结构设计方案选择阶段时，还需要对超高层建筑的主要承重部位的布局和数量进行总体设计。

3.3 超高的问题

明确，超高层建筑都存在超高承重的问题，由于我国对超高层建筑的抗震能力具有相关的要求，使得我国超高层建筑物的结构高度也具有严格的规定。因此，在进行超高层建筑物的结构设计的过程中，建筑设计人员会由于结构类型的更换而忽略超高层建筑物存在的超过问题，从而导致结构施工图不能通过审核。因此，需要对超高层建筑物的结构设计方案重新进行设计和审核，以解决超高层建筑物结构设计中的超高问题。

3.4 嵌固端的设置问题

现在，我国很多超高层建筑物结构设计都会配置两层以上地下室，使得超高层建筑物的嵌固端一般都设置在地下室顶板的位置。对于嵌固端的设置问题，高层建筑物结构设计师一般会忽略这类问题带来的后期影响。从而使得在进行超高层建筑物的施工过程中，会由于嵌固端的设置问题而经常进行设计方案的修改，进而给超高层建筑物埋下了安全隐患。

4 基础设计

基础设计是超高层建筑物结构设计的一个最为重要的设计，同时基础设计对超高层建筑物结构整体设计具有非常重大的影响。因此，超高层建筑结构基础设计时，应该保证超高层建筑的埋置深度必须满足基地变形和稳定的相关要求，从而减少超高层建筑物出现倾斜等问题。对于桩基的采用，其埋置的深度也应该按照相关的设计要求进行，使得超高层建筑一般都适合设置地下室结构。由于人工挖孔桩具有承载能力大和施工工艺简单等优点，目前在贵州市的超高层建筑施工中被广泛采用。在基础设计前，应该提前在超高泥岩承载力不高层建筑物的附近设置地下连续墙作为挡土支护，同时，针对超高层建筑施工场地的问题，基础设计时超高层建筑的楼层中心范围应该采用深埋的方法，使得超高层建筑物的中筒和相邻的墙体直伸到基础内，至于一些外墙等结构应该采用人工挖孔桩。超高层建筑物的基础平面图如图1所示。

5 总 结

总而言之，超高层建筑的结构设计是一个全面和系统化的工作，它对超高层建筑物的建设具有非常重大的意义。随着我国超高层建筑的不断发展，超高层建筑结构设计的要求也越来越高，因而需要高层建筑结构设计师不断提高自己的专业水平，总结实际设计的经验，以解决超高层建筑物结构设计中的关键性问题，从而促进我国超高层建筑行业的良好发展。

参考文献

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作者简介：郭怀祥（1968-），男，汉族，贵州人，本科，工程师，主要从事工民建筑施工与管理方面工作。