浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题

甘日宁

摘    要：一直以来，由于我国城市土地资源过于短缺，一时间令超高层建筑项目发展活力得以全面激活，不过涉及内部结构设计工作的难度亦全面增加，要求设计人员务必要在紧密融合实际的同时，自觉参与相关培训来提升自身的专业技能、规范设计流程。长此以往，切实开发出满足客户实际需求的创新型建筑产品，赢得更多客户群体的认可和信赖。

关键词：超高层;建筑结构;设计要点

1  超高层建筑在结构设计上与普通高层建筑的不同之处

超高层建筑在结构设计上与普通高层建筑之间存在着很大的区别。普通建筑的总高度不会超过200米，超高层建筑的高度要超过200米，甚至会超过1000米。在结构的设计上，普通高层建筑多为钢筋混凝土结构，超高层建筑在结构设计中会考虑楼层的高度以及安全性，多会采用钢结构或者是混合结构。另外，在对超高层建筑的设计中，还要更多地考虑诸多的因素，包括建筑的抗震性能、各种环境影响因素、建筑的避难层以及风荷载等等。所以，在对复杂商层建筑与超高层建筑的结构设计上，是存在很大的难度的。

2  影响超高层建筑结构设计效果的因素

2.1  风载荷

超高层建筑结构设计期间，荷载的选取需要基于高层建筑的实际情况、要求等展开。超高层建筑设计的过程中，需要细致考量高度所能够产生的影响。因为建筑物高度均相对较高，故而比较容易受到高度所带来风荷载的影响，也是建筑设计中所需要关注的重要问题。比如当前我国台北地区最高的101大楼，对这座大楼设计的过程中，需要细致分析周围的实际情况，考虑风载荷对大楼建设所能够产生的影响。101 大楼建设期间便邀请专业的加拿大人士实施风洞实验，提升大楼的抗风能力。

2.2  抗地震能力

地震的破坏力较大，故而在建筑设计的过程中需要做好地震力预测工作。但是由于当前技术条件有限，故而难以做出准确的预测。超高层建筑设计过程中，需要提升抗震预防的设计，且需要分析地震作用下主楼和裙楼的不同反应。

2.3  地基建设

建筑超高层的时候，打好地基十分重要。施工期间需要基于地质的情况展开针对性设计，进而保证其建筑设计的稳定性。比如在超高层建筑设计的过程中，针对于深度较高的软地基，则需要应用桩箱地基。在实际的工作过程中也可以基于具体的情况制定针对性的建设设计方案，比如针对于深度较低的岩石，则可以应用现浇混凝土的方式打地基;针对于深度很大的岩石，比如在地下120m左右的，则可以通过采用岩石上层的冲击土进行处理。实际结构设计期间可以应用框格式的地下连续墙作为基础支撑。针对于条件相对较好的，则可以应用筏形作为基础。地基设计的过程中，基于不同的差异进行综合分析，制定经济效益较高且比较规范的设计方案。

3  超高层建筑结构设计的方式

3.1  科学控制结构设计的指标

超高层建筑结构设计期间，需要全面了解相关的政策制度、法律制度，明确建筑设计的相关指标，为高层建筑设计活动的有序开展奠定良好基础。在实际的建筑设计过程中，可以通过合理选择分析软件、综合分析荷载作用等方式，保证整体结构设计的有效性。

3.1.1  合理选择分析软件

建筑结构设计期间可以应用信息化技术展开工作，近年来计算机软件数量较多，各类软件的侧重点也会有所差异。在实际的建筑设计过程中，需要注重对各类软件的分析与灵活应用。基于工程建设的实际情况进行综合分析，科学应用计算机软件。

3.1.2  综合考虑荷载作用

超高层建筑设计期间，需要对地震荷载、风荷载等进行综合分析。首先在地震荷载方面，需要对建筑施工场所实施地震安全性评估，基于安全评估的内容、评估的结果等进行综合分析。小地震的情况下需要实施包络设计，且需要基于规范要求合理选用地震波。其次在风荷载设计方面，风荷载对建筑物的稳定性会产生较大影响。伴随着建筑物高度的增加，风荷载也在不断增加，建筑高度高于200m以上的建筑，则需要实施风洞实验。合理控制超高层建筑设计的指标，对现代建筑行业的发展能够产生重要影响，常见的指标具体包含剪重比、自振周期以及层间位移角等等，需要基于实际的建筑设计要求展开工作，保证整体建设设计的效果。

3.2  合理选择结构抗侧力体系

针对于不同高度的高层建筑来讲，其所应用的结构抗侧力体系也会有所差异，需要实施针对性设计。建筑结构设计期间，需要将结构抗侧力构建视为一个整体，超高层建筑结构体系设计过程中，需要应用多层抗侧力结构体系进行管控，且保证各类抗侧力结构体系应用的价值，结合实际的作用效果进行实验分析，对抗侧力构建实施合理规划。条件允许的情况下超高层建筑结构抗侧力构建需要尽量予以融合，提升结构建设的稳定性，且通过伸臂桁架将核心筒和框架柱发挥联合的作用效果。比如广州东塔及其组合抗侧力体系，在建筑在结构设计中，即为通过伸臂桁架将核心筒和框架柱相互连接。同时，也可以通过环带桁架、巨型斜撑将框架柱等构成一个整体，打造巨型框架。再如深圳平安大厦，也应用了组合性的抗侧力体系。建筑结构设计期间，即为应用环带桁架、巨型斜撑等，打造为一个组合式的建筑结构整体。在此基础上，还可以通过将纵横向墙体相互融合的方式，构建组混凝土筒体或者组合墙，这也是提升建筑结构抗侧力能力的有效方式，可以应用到超高层建筑结构设计期间。

3.3  实施施工过程的模拟演练

施工建设可行性分析是超高层建筑结构设计期间所需要关注的重要问题，需要结合实际的施工场地、施工技术以及施工要求等进行分析，满足实际的建筑设计需求。设计人员在实际的设计过程中，需要全面考虑钢材的力量传输效果，复杂节点位置的钢筋可靠性以及建设施工的操作性价值等等。由于超高层建筑的建设要求越来越高，故而可以适当应用一些特殊的施工工艺，这也是保证建筑结构稳定的有效措施。工程结构设计期间还需要充分考虑施工期间的相关影响因素、可能会出现的风险因素等等。比如在超高层建筑中，竖向构件的压缩变形会使建筑物的外形发生準便，进而对建筑的内力分布也会产生不良影响。针对于这种问题，则可以对复杂高层和超高层建筑进行施工过程模拟和预变形演练。通过施工过程模拟演练的方式，及时发现施工期间可能会产生的影响因素，注意复杂节点位置的钢筋与钢材传力效果，通过有效的调节方式与优化控制，提升施工建设的质量，合理选择处理措施，保证现场施工的可实施性。

4  结束语

建筑高层设计的理念、设计的方式会直接关系到建筑的稳定性，特别是针对于超高层建筑来讲，其结构设计的重视程度更需要提升。超高层建筑结构的设计，可以通过科学控制结构设计的指标，合理选择结构抗侧力体系及实施施工过程的模拟演练等方式，使建筑结构设计更加科学、合理，为超高层建筑活动的开展奠定良好基础，保证建筑工程的安全性与合理性，也能够保障居民的生活质量与生命安全，推动现代建筑行业稳定性、持续性发展的重要方式。

参考文献：

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[3] 吴荣德，李国方.超高层建筑结构设计要点探析[J].住宅与房地产，2015（28）.