李桐

【摘 要】隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快，城市當(dāng)中的用地的逐漸緊張，超高層建筑已經(jīng)成為了發(fā)展趨勢(shì)。但目前我國(guó)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面還存在許多技術(shù)問(wèn)題。所以對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行研究具有非常大的意義。超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵性問(wèn)題進(jìn)行深入分析，希望對(duì)相關(guān)高層建筑設(shè)計(jì)人員有些許借鑒價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】超高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);關(guān)鍵性問(wèn)題

1.超高層建筑概述

超高層建筑指40層以上，高度100米以上的建筑物。中國(guó)《民用建筑設(shè)計(jì)通則》GB50352—2005規(guī)定：建筑高度超過(guò)100m時(shí)，不論住宅及公共建筑均為超高層建筑。根據(jù)世界超高層建筑學(xué)會(huì)的新標(biāo)準(zhǔn)，300米以上為超高層建筑。在我國(guó)，民用建筑按地上層數(shù)或高度分類劃分應(yīng)符合一些規(guī)定。住宅建筑按層數(shù)分類：一層至三層為低層住宅，四層至六層為多層住宅，七層至九層為中高層住宅，十層及十層以上為高層住宅;除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m者為單層和多層建筑，大于24m者為高層建筑;建筑高度大于等于100m的民用建筑為超高層建筑。

2.超高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)體系類型

2.1超高層建筑結(jié)構(gòu)體系類型

框架結(jié)構(gòu)體系是較為傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系，其主要是利用梁柱來(lái)組成框架，同時(shí)承受建筑水平和垂直方向上的荷載。其優(yōu)點(diǎn)是能夠靈活布置，便于立面的處理，建筑空問(wèn)較大;剪力墻結(jié)構(gòu)體系是指借助鋼筋混凝土板來(lái)構(gòu)成建筑的承重體系，其優(yōu)點(diǎn)是抗側(cè)剛度好、抗震能力強(qiáng)、抗風(fēng)能力強(qiáng)，當(dāng)建筑受到水平反向的作用時(shí)小易發(fā)生變形或側(cè)移的情況，承載力較好，外觀較為美觀，因此，剪力墻結(jié)構(gòu)在當(dāng)前的建筑中使用較為廣泛。但是這種結(jié)構(gòu)并小能夠被輕易拆除，后期維護(hù)較難，且小利于形成大的建筑利用空問(wèn);該結(jié)構(gòu)類型是將框架結(jié)構(gòu)體系與剪力墻結(jié)構(gòu)體系結(jié)合起來(lái)的復(fù)合型結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)體系結(jié)合力框架與剪力墻兩種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)，小僅能夠滿足超高層建筑靈活的建筑布局，同時(shí)也提高了超高層建筑的抗震能力和亢奮高能力，提高了超高層建筑的穩(wěn)定性。

2.2超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

在對(duì)超高層建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中首先要考慮到其承載能力，抗震能力及其穩(wěn)定性，不僅要保證建筑能夠承受水平方向的荷載，同時(shí)也要保證建筑能夠承受豎直方向上的荷載。因此，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師需要根據(jù)超高層建筑的實(shí)際高度合理選擇適當(dāng)?shù)目箓?cè)力結(jié)構(gòu)體系、重視荷載的傳遞路徑，并計(jì)算地震的荷載，以避免建筑出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、扭曲甚至是坍塌等問(wèn)題。

3.超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題分析及對(duì)策

3.1基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

只有保證了最基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)才能夠順利進(jìn)行后續(xù)的建設(shè)，對(duì)于建筑物埋人地下的深度要做出科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，這樣才能保證超高層建筑物不出現(xiàn)傾斜的現(xiàn)象，這些問(wèn)題的設(shè)計(jì)都是最基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。俗話說(shuō)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)決定上層建筑，但是在超高層建筑建設(shè)的過(guò)程中基礎(chǔ)設(shè)計(jì)決定了超高層建筑的建設(shè)。超高層建筑一般均設(shè)置多層地下室，確保結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)嵌固端的剛度，避免在水平力作用下地基基礎(chǔ)產(chǎn)生較大的水平位移影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

3.2嵌固端的設(shè)置問(wèn)題

必須要設(shè)計(jì)多層的地下室，這樣才能夠很好的保證超高層建筑的穩(wěn)定性，一般超高層建筑物的嵌固端都會(huì)設(shè)置在地下室的底端，很多設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的過(guò)程中并沒(méi)有過(guò)多的考慮嵌固端的問(wèn)題，因此很容易就會(huì)為后續(xù)的建設(shè)埋下隱患，從而影響整個(gè)超高層建筑的穩(wěn)定性。

3.3扭轉(zhuǎn)問(wèn)題

在超高層建筑中建筑設(shè)計(jì)的核心是建筑的幾何中心、剛度中心以及高層建筑的結(jié)構(gòu)重心，這三個(gè)部分共同組成了建筑物的核心。但是在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中很多設(shè)計(jì)師就會(huì)忽略將幾何中心、剛度中心以及建筑的重心進(jìn)行重合，因此就會(huì)造成因?yàn)閴毫Φ膯?wèn)題而出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題。結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)時(shí)在結(jié)構(gòu)受力較大的豎向構(gòu)件的邊緣容易發(fā)生脆性破壞，在水平力尤其是地震力的作用下更先進(jìn)人破壞狀態(tài)，設(shè)計(jì)時(shí)必須采取有效的加強(qiáng)措施，提高結(jié)構(gòu)的抗扭剛度。為控制結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)，采取整體調(diào)整結(jié)構(gòu)方案，是結(jié)構(gòu)的平面盡量規(guī)則，讓剛度中心與建筑重心盡量重合，從而減少結(jié)構(gòu)相對(duì)偏心距。例如在建筑物四周布置抗側(cè)力構(gòu)件通過(guò)調(diào)整抗側(cè)力構(gòu)件的布置位置來(lái)改善結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。

有時(shí)單一的增加構(gòu)件截面和剛度并不能改善扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，在大震作用下由于構(gòu)件進(jìn)人非彈性階段，剛度大的構(gòu)件承擔(dān)了更多的地震剪力，這些構(gòu)件也會(huì)導(dǎo)致脆性破壞。對(duì)于處于扭轉(zhuǎn)位移較大處的構(gòu)件，應(yīng)采用混合結(jié)構(gòu)構(gòu)件來(lái)提高構(gòu)件的延性，從而來(lái)增加結(jié)構(gòu)的安全性能。

3.4受力性能的問(wèn)題

如果建筑物的承受力比較的差就會(huì)很容易發(fā)生一些意外事故，或者是因?yàn)橐恍┩饨绲奶鞖猸h(huán)境問(wèn)題導(dǎo)致建筑物有所損壞。因此在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)該充分的考慮建筑物的向下作用力和建筑物的承受力，然后對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善，減少一些建筑承受力的問(wèn)題，這樣也能夠大大的提高超高層建筑的質(zhì)量。超高層的結(jié)構(gòu)在分析時(shí)應(yīng)選用符合實(shí)際工作情況的計(jì)算簡(jiǎn)圖來(lái)分析，利用空間分析方法進(jìn)行整體分析，且采用3個(gè)不同力學(xué)模型的計(jì)算軟件進(jìn)行復(fù)核。

4.結(jié)語(yǔ)

在設(shè)計(jì)超高層建筑的工作中，應(yīng)注意建筑的結(jié)構(gòu)體系、鋼管結(jié)構(gòu)、深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)等一系列問(wèn)題。面對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)這一至關(guān)重要的問(wèn)題，建筑行業(yè)要加大對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究，加強(qiáng)對(duì)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，從而促進(jìn)我國(guó)超高層建筑行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐克銑.復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].江西建材，2017（23）：42+46.

[2]熊星一.超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].建設(shè)科技，2017（16）：50.

[3]梁國(guó)章.復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析[J].門(mén)窗，2017（06）：134.