淺談超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問題

魏亞超

（身份證號(hào)：640103198907051210 寧夏銀川 750021）

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

超高層建筑結(jié)構(gòu)首要考慮建筑物承受水平方向的荷載，其主要目的是抗擊地震以及暴風(fēng)等自然環(huán)境對(duì)高層整體建筑結(jié)構(gòu)的影響。其次考慮承受垂直方向的荷載也是非常必要的。只有橫縱兩方面的協(xié)調(diào)，才能共同完成抗重力與抗測(cè)力工作。

2 超高層建筑結(jié)構(gòu)體系

2.1 體系的分類以及選用原則

超高層建筑一般是按照建筑使用功能、建筑高度不同以及建筑抗震防水、防火和經(jīng)濟(jì)、可靠、合理、安全的原則，將超高層建筑結(jié)構(gòu)體系分為框架結(jié)構(gòu)體系、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框-筒結(jié)構(gòu)體系、束筒結(jié)構(gòu)體系以及筒中筒結(jié)構(gòu)體系。在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和全鋼結(jié)構(gòu)。目前，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是我國(guó)超高層建筑的主要應(yīng)用材料。在進(jìn)行超高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選用時(shí)，首要考慮其安全及經(jīng)濟(jì)性，其次要依據(jù)超高層建筑的高度和施工環(huán)境來(lái)選擇，同時(shí)要求超高層建筑的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有較強(qiáng)的承壓能力。

2.2 超高層建筑的結(jié)構(gòu)材料分析

鋼筋混凝土材料之所以成為我國(guó)目前超高層建筑建設(shè)中使用最為廣泛的材料，是因?yàn)殇摻罨炷猎谶m應(yīng)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提下，能夠全面發(fā)揮其性能，并且鋼筋混凝土耐久性較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)剛度較大，在維護(hù)過程中成本費(fèi)用較低，因此鋼筋混凝土作為建筑材料被廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域。為了更好的發(fā)揮鋼筋混凝土的性能，在選擇的時(shí)候要注意其材質(zhì)問題。

2.3 超高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選擇

①框架結(jié)構(gòu)體系，框架結(jié)構(gòu)是指利用梁柱組成縱橫兩個(gè)方向的框架結(jié)構(gòu)體系，它可以同時(shí)承受水平荷載和垂直荷載。主要的優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置較為靈活，有較大的建筑空間，并且建筑立面處理比較方便，被廣泛的應(yīng)用于超高層建筑中。但是這種結(jié)構(gòu)也有一定的缺點(diǎn)，就是橫向剛度較小，當(dāng)樓層層數(shù)較高時(shí)就容易發(fā)生側(cè)移，易造成非結(jié)構(gòu)性構(gòu)件破壞而影響使用。②剪力墻結(jié)構(gòu)體系，是指鋼筋混凝土構(gòu)成的承重體系，剪力墻又被稱為抗風(fēng)墻或抗震墻。剪刀墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是整體結(jié)構(gòu)性較好，剛度大，在水平方向的荷載作用下不宜變形，承載力也毋庸置疑，并且房間內(nèi)無(wú)梁柱外露，較為美觀。此結(jié)構(gòu)在高層建筑中被大量運(yùn)用，其缺點(diǎn)就是剪力墻不能被輕易的破壞或拆除，不利于形成大的空間。③框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，毫無(wú)疑問這種結(jié)構(gòu)就是將框架結(jié)合和剪力墻結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)處集于一體，在此情況下超高層建筑的結(jié)構(gòu)不僅滿足了建筑布局的靈活性，而且增強(qiáng)了超高層建筑的抗震能力，可以滿足不同建筑功能的需求，但是剪力墻過多則會(huì)影響建筑的經(jīng)濟(jì)性和使用性能，過少則會(huì)增大建筑物側(cè)墻的壓力而出現(xiàn)變形的現(xiàn)象。

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

3.1 扭轉(zhuǎn)問題

超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心是剛度的中心、幾何形心和結(jié)構(gòu)重心，然而，超高層建筑物結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問題主要就是在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，沒有將超高層建筑物剛度的中心、幾何形心和結(jié)構(gòu)重心進(jìn)行重合，使得超高層建筑在水平壓力下出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。為了更好地解決超高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行超高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該選用合理的平面布局圖，從而保證超高層建筑物的三個(gè)核心能夠重合。

3.2 受力性能的問題

對(duì)于超高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，建筑師在最初進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，一般很少考慮超高層建筑的具體結(jié)構(gòu)特征，而過多考慮的是超高層建筑物的空間結(jié)構(gòu)，從而使得超高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的受力性能存在一定的問題。因此，在進(jìn)行超高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該明確所選擇結(jié)構(gòu)體系中向下作用力和地基承載力之間的關(guān)系。同時(shí)，在進(jìn)行超高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案選擇階段時(shí)，還需要對(duì)超高層建筑的主要承重部位的布局和數(shù)量進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。

3.3 超高的問題

由于我國(guó)對(duì)超高層建筑的抗震能力具有相關(guān)的要求，使得我國(guó)超高層建筑物的結(jié)構(gòu)高度也具有嚴(yán)格的規(guī)定。因此，在進(jìn)行超高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，建筑設(shè)計(jì)人員會(huì)由于結(jié)構(gòu)類型的更換，而忽略建筑物存在的超高問題，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)施工圖不能通過審核。需要對(duì)超高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案重新進(jìn)行設(shè)計(jì)和審核，以解決超高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的超高問題。

3.4 嵌固端的設(shè)置問題

現(xiàn)在，我國(guó)很多超高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都會(huì)配置兩層以上地下室，使得超高層建筑物的嵌固端一般都設(shè)置在地下室頂板的位置。對(duì)于嵌固端的設(shè)置問題，高層建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師一般會(huì)忽略這類問題帶來(lái)的后期影響。從而使得在進(jìn)行超高層建筑物的施工過程中，會(huì)由于嵌固端的設(shè)置問題而經(jīng)常進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的修改，進(jìn)而給超高層建筑物埋下了安全隱患。

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)等一系列問題。面對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)這一至關(guān)重要的問題，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]王民偉，劉士充.淺談超高層建筑結(jié)構(gòu)體系[J].經(jīng)營(yíng)管理者，2012（14）.

[2]肖自強(qiáng)，張建明.論超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2010（8）.