超高层建筑结构设计的关键性问题研究

王充

摘要：随着经济社会的不断发展，我国城市化进展不断深入，为了满足越来越多的城市人口，高楼大厦的数目也越来越多。高层建筑往往能够体现出城市的形象，也常常在一定程度上代表了当地的工业水平。作为我国现代建筑的核心内容，超高层建筑的结构设计需要相关工作人员不断深入研究。本文主要阐述了超高层建筑结构体系的选择，提出了现阶段超高层建筑结构设计中的问题，并介绍了提高超高层建筑结构设计水平的具体措施，对解决我国超高层建筑结构设计的关键性问题具有一定的借鉴意义与参考价值。

关键词：超高层建筑;结构设计;关键性问题;研究

引言：随着建筑行业的不断发展，超高层建筑越来越得到人们的普遍关注。实际上，超高层建筑能够有效提高土地资源利用率，最大限度地发挥建筑的空间上的功能。由于超高层建筑结构设计涉及到许多专业领域的知识，所以有关设计师应该具备先进的理论基础，并不断更新设计理念，使得超高层建筑结构设计随着我国的不断发展而提升。而由于超高层建筑结构具有餐饮娱乐、商务酒店等多种功能，所以相较于传统建筑而言，超高层建筑结构设计的关键性问题更加复杂，这就更加科学合理的设计方式，保障建筑项目的各项指标能够达到预期目标。

一、超高层建筑结构体系的选择

（一）超高层建筑结构体系分类

超高层常用的主体结构体系为钢筋混凝土结构、钢结构和钢-混凝土混合结构，而结构类型主要有筒中筒、框架-核心筒以及其他组合结构，并根据需要可设置带加强层。楼盖结构宜采用预应力或非预应力扁梁、宽扁梁，大开间平板或压型钢板组合楼板等，这有利于减少楼盖高度的结构形式。

（二）超高层结构体系选用原则

对于超高层结构，水平风荷载和地震作用是控制结构设计的主要因素，竖向荷载所需结构材料的数量与层数成线性关系增加，抵抗水平荷载所需结构材料的数量与高度成指数关系增加。因此，选择结构体系时应选择最高效的抗侧力结构体系。在选择结构体系时除了要考虑荷载作用的影响外，还应考虑非荷载作用的影响.例如混凝土徐变收缩温度变化、地基差异沉降等使结构内部变形对结构产生的不利影响。结构体系选用的基本原则为：结构在竖向重力荷载作用下受力均匀、平面均匀、体型简单，结构刚度、质量沿竖向均匀变化，结构有足够的抗扭刚度。

（三）超高层的结构材料分析

现阶段，在超高层建筑项目建设过程中应用最为普遍的材料就是钢筋混凝土。在进行钢筋混凝土材料选择时，应该以超高层建筑的结构的方案设计作为主要依据。只有这样才能最大限度的发挥钢筋混凝土材料的作用。实际上，钢筋混凝土具有很多优点，例如耐久性大、维修费用低等，也正因如此，越来越多的施工单位在进行方案设计时，在条件允许时会优先选择这种材料。但值得注意的是，应该选择合适的钢筋混凝土的结构厚度，进而使混凝土材质更加适合建筑结构设计。

二、现阶段超高层建筑结构设计中的问题

（一）超高层建筑的扭转问题

刚度的中心、整体结构的重心和几何形心是超高层建筑结构设计的三个核心。超高层建筑结构的扭转问题关键在于进行设计的时候未将刚度的中心、结构重心和几何形心重合，造成建筑物在水平压力下出现扭转的现象。设计者在设计时要尽量注重平面布局图的合理性，在一定程度上避免或预防建筑物的扭转问题，从而保证了在超高层建筑中刚度中心、整体结构的中心和几何形心三个核心的重合。

（二）嵌固端设置问题

我国现有较多超高层建筑物在结构设计时都会配置地下室，超高层建筑的嵌固端自然而然地被设置在地下室顶板的位置。超高层建筑的结构嵌固端对高层建筑基础具有一定的要求，其基础需具有--定的埋置深度，目的是为了保证整体结构的稳定性，并对减弱地震反应也起着一定的作用。设计师在嵌固端设置的问题上面一定要表现出高效的工作状态，从而避免在施工过程中由于嵌固端的设置而修改设计方案，造成日后不必要的麻烦。

（三）受力性能的问题

在实际设计过程中，很少有设计人员能够在超高层建筑物结构设计方案中考虑其具体的结构特征，相比来说，空间结构考虑的相对较多。这一问题的存在，则导致超高层建筑结构本身的受力性能受到影响。为了有效解决这些问题，就需要技术人员在实际设计过程中提前明确地基承载力和结构体系向下作用力之间的关系，并且需要在确定超高层建筑结构设计方案的过程中，加强建筑主要承重部位的数量核定以及布局优化。

三、提高超高层建筑结构设计水平的具体措施

（一）提高结构设计规划水平

复杂高层与超高层建筑结构设计的规划水平能够保障建筑项目使用的安全稳定性，所以设计人员应该更加关注超高层建筑结构设计的规划，综合考虑工程周围环境例如水文、人文等，不断完善结构设计规划。首先，有关工作人员必须要关注设计过程中的相关原理，在准备设计时遵循建筑整体结构设计的规则性以及协调性，实现建筑结构的各方面与建筑整体风格的高度统一。而且进行超高层结构设计规划时应该灵活的运用计算机技术，将更加高效的软件运用到设计规划中，不断完善超高层建筑结构规划，尽可能的令建筑项目实现设计方案的各项预期目标。

（二）加强结构设计的审核工作

有关工作人员在对超高层建筑结构混凝土图纸进行设计时，应该尽可能的将图中内容详尽标明，有关数据也要经过精密计算后记录。在设计师完成建筑结构设计时，还需要再次对图纸进行严格审核，一旦发现问题，必须妥善解决进而完善图纸内容。只有这样才能在保证后续施工过程中的顺利展开的同时提高资金投入率，避免影响施工进度。

（三）结构设计与施工过程紧密结合

优良的超高层建筑项目离不开科学合理的结构设计和操作规范的工作过程，在进行建筑项目建设时必须将二者紧密结合，只有这样才能保证超高层建筑结构项目有效提高经济效益及社会效益。在进行方案设计过程中一定要注意结构的规则性与科学性，保证施工可以顺利展开，而且，在进行设计时一定要保持清晰的设计思路，使超高层建筑结构整体水平不断提高。设计师与施工单位要密切交流，防止由于施工过程与结构设计相互脱节而导致超高層建筑项目各项标准难以达标。

四、结束语

综上所述，超高层建筑能够在提升城市的整体规划质量的同时满足市民越来越高的物质及精神层面上的需求，实现城市整体的进一步发展。在进行超高层建筑结构设计时，应该注意超高层建筑结构体系的选择，避免在设计过程中出现各类问题，不断加强建筑结构设计规划，注重结构完成后的审核工作，同时将建筑结构设计与施工过程紧密结合，不断促进超高层建筑结构的可持续发展，进而推动我国城市化的不断深入，为最终实现共同富裕的目标不断努力。

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哈尔滨工业大学建筑设计研究院 黑龙江哈尔滨 150000