研究超高层建筑结构设计的关键性问题

【摘要】为解决超高层建筑结构设计中型钢混凝土与圆钢管混凝土柱钢骨含钢率把控、钢筋混凝土核心筒型钢柱设立等关键性问题，结合超高层建筑结构设计特点，提出结构设计规划完善、提高结构设计科学性、加强层设置等措施，以期为超高层建筑结构设计关键性问题的处理效果提供参考。

【关键词】超高层;建筑结构;结构设计;关键性问题

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

经济的快速发展对于我国建筑行业整体发展而言，可以起到良好推动效果。由于受到外部因素影响，建筑行业在现阶段以及未来发展中，主要是以高层超高层建筑为主，同时超高层建筑逐渐成为一个城市在建设和发展中的重要标志性建筑。超高层建筑能够对目前城市内部现有土地资源进行合理利用，促使建筑竖向功能得到有效发挥，保证城市整体规划建设水平有所提升。超高层建筑结构设计具有非常重要影响和作用，要对诸多先进知识以及技术等进行引进和利用，实现理论与实践的高度融合。同时设计人员要对建筑的实用性及安全性展开综合分析，以此来保证超高层建筑在后续投入正式使用时的安全性、可靠性。

1、超高层建筑结构设计特点

针对超高层建筑整体结构进行设计时，超高层建筑与高层建筑相比层数更高，其整个建筑水准会带来的竖向轴应力普遍比较大。在水平面上很容易受到自然灾害以及风力等各种因素条件带来的干扰影响，所以在整个设计环节，要对建筑竖向荷载进行综合分析，加强对建筑水平荷载的重视程度。由于高层建筑自身顶部压力普遍比较大，所以在整个工程项目建设以及交付完成之后，通常出现不同程度的轴向走样的问题，导致建筑梁弯曲受到严重干扰影响[1]。因此要结合现状，保证高层建筑结构的安全性和稳定性，加强对建筑梁弯矩的管理和控制，尽可能避免出现建筑轴向走样等问题。对高层建筑抗震性需求及足够关注和重视，保证机构自身具有非常良好延展性，这样才能够促使高层建筑有效应对地震灾害带来的一系列危害影响，为人们的生命财产安全提供保证。

2、超高层建筑结构设计中关键性问题

2.1 型钢混凝土与圆钢管混凝土柱钢骨含钢率把控

型钢混凝土钢骨含钢率会对超高层建筑产生决定性影响，结合目前我国现有诸多设计以及技术操作规范中提出的要求，其与实际情况之间存在明显差异性。在互通之处，通常是以柱钢当中钢骨含钢率低于4%为衡量依据和标准，将其作为型钢混凝土与圆钢管钢筋混凝土柱相互之间进行有效区分的重要参考依据。在目前混合结构设计工作展开中，设计人员需要根据计算結果中呈现出的相关参数以及信息，实现对含钢率客观合理的判断，同时要根据实际情况的不同，设置多于4%的含钢铝型钢截面。如图1所示。

2.2 钢筋混凝土核心筒型钢柱设立

对钢筋混凝土核心筒型钢柱进行设立时，特别是在受到地震以及风荷载带来的一系列影响之后，钢筋混凝土和新铜一般整体承受水平剪力可以达到85%之上，同时筒体外向也需要承受一定的竖向荷载[2]。通常需要承受将近楼层面积一半左右的荷载，所以对型钢柱进行设立时，要将其直接设置在筒体外墙内部，保证筒体与型钢混凝土外框处相互之间具有一定延性特点，促使两者之间的竖向变形区别得到有效管理和控制。在整个筒体墙内，需要对型钢柱进行科学合理设置，这样做的目的是为了避免在整个剪力墙裂缝等病害问题出现之后，其承载力有所下降。在抗震高发区域，要保证抗震性能得到不断强化，结合目前抗震性能设计提出一系列要求，将型钢柱在墙体内部设立的重要性体现出来。由于内筒边缘构件配筋面积占比相对比较大，所以无形当中导致设计以及施工中的困难程度有所增加。如图2所示。

3、超高层建筑结构设计策略

3.1 结构设计规划的完善和优化

为了保证超高层建筑结构在设计时的可靠性、安全性以及稳定性，为超高层建筑投入正式使用时的质量提供保证，需要结合目前超高层建筑结构设计中存在的诸多问题，提出有效解决对策，保证结构设计的合理性和可靠性[3]。对建筑结构在后续使用时的安全性进行确定，相关技术人员需要提高对建筑结构设计的关注度，对项目建设周边实际情况给予足够关注和重视，特别是对于复杂高层或者超高层建筑结构而言，设计人员需要对设计概念以及前期准备工作等诸多环节给予足够关注和重视。分析结构设计规则性以及均衡性等基本原则，保证建筑结构在设计时，各部位都可以将其自身支撑作用最大化发挥出来。另外要对复杂高层或者超高层建筑结构设计过程进行完善和优化，保证设计人员能够与施工人员之间建立良好沟通和交流关系，将外观效果以及施工过程等作为出发点，实现对现有规划设计流程的完善和优化，这样才能够避免后续出现各种不同类型问题。计算机技术在结构设计中的应用具有实质性意义，能够提高设计效率和质量。因此，相关工作人员需要积极引进计算机技术以及软件，促使结构设计规划得到完善和优化。

3.2 结构设计科学性的提升

建筑设计标准在编制和实施中，不仅可以被看作是复杂高层以及超高层建筑结构设计人员在日常工作时必须要遵循的基本原则，而且也可以被看作是保证超高层建筑结构在设计时的重要前提条件。相关工作人员需要保证超高层建筑结构在设计时具有一定科学性和合理性，遵循现有地震荷载标准以及相关要求，超高层建筑结构自振周期通常是6秒至9秒范围。所以在受到地震荷载标准影响下，通常可以将高超高层建筑结构设计当中涉及到的直线倾斜进行有效控制，将其自身市场控制在10秒左右[4]。对该技术标准展开深入分析，从多个角度出发对建筑周边实际情况展开综合分析，以此来保证建筑结构在设计时的科学性和合理性。除此之外，要遵循风和散的基本标准要求，由于超高层建筑具有一定特殊性，自身很容易受到地震以及风力带来的危害影响。因此相关设计人员需要严格按照目前现有风荷载标准要求对建筑结构设计展开全方位有效评估和判断，对建筑变形等相关问题进行有效管理和控制，促使建筑居住安全性以及稳定性得到提升，为人们的生命财产安全提供保证。

3.3 加强层的设置

核心筒结构设置被看作是超高层建筑中必不可少重要组成部分，保证核心筒结构设计的合理性，有利于促使超高层建筑自身相对比较薄弱的抗侧刚度得到提升。通常由于相对比较弱的结构抗侧刚度无法满足侧向位移等各方面的基本需求，因此要结合超高层建筑设计现状，对结构加强层进行合理布设，可以对刚度相对比较大的水平伸臂构件进行科学合理设置。由于受到水平荷载影响，其自身会产生一定轴向压力或者拉力，促使外荷载能够得到平衡处理。以此为基础，可以产生倾覆力矩，促使核心筒承载压力以及力矩得到有效控制，尽可能降低其自身侧向偏移的概率。超高层建筑结构设计方案编制时，要保证方案内容的合理性和科学性，建筑方案设计质量会直接影响到超高层建筑结构整体应用效果。因此要在保证经济性的基础上，加强对建筑结构设计安全性以及可靠性的重视。在方案设计中要对结构规则性给予足够关注和重视，对符合要求的耗能机制进行构建和落实，保证设计思路的科学性和合理性，促使整个超高层建筑结构在设计时具有一定整体性特点，为超高层建筑结构整体设计质量提供保证，实现经济效益的最大化。

结语：

超高层建筑结构设计中，由于该类型结构具有一定特殊性，因此要根据超高层建筑结构设计特点，对现有设计标准以及规范化标准要求等展开深入分析。在保证能够满足现代人日常居住需求的同时，要为超高层建筑结构整体质量提供保证。同时要加强对风荷载以及抗震性能等各方面的优化和完善，保证超高层建筑结构在设计以及规划时的科学性和理性，促使超高层建筑使用周期得到延长。在强化高层超高层建筑结构质量的基础上，能够满足现代人在日常生活中提出的个性化居住需求。

参考文献：

[1]李盛勇，吕坚锋，徐麟，廖耘.高层建筑结构

合理构成与高效率结构设计[J].建筑结构，2020，50（04）：1-7+24.

[2]蒲杰.高层、超高层建筑结构设计调平法及其应用[J].中国标准化，2018（18）：33-34.

[3]黃祖华.研究超高层建筑结构设计的技术要点及相关问题[J].建材与装饰，2018（32）：140.

[4]王翃，王翔.超高层建筑结构设计中的关键点及难点[J].居舍，2018（15）：91.

作者简介：黄勇（1990.10-），男，汉族，湖南衡阳人，本科，工程师，研究方向：结构设计工作。