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

李志輝

摘要：目前，我國(guó)城市建設(shè)發(fā)展迅速，越來(lái)越多的超高層建筑拔地而起，隨著城市內(nèi)部用地資源日益緊張，超高層建筑業(yè)逐漸受到人們的關(guān)注，其不僅可以緩解城市土地資源緊張的局面，還能夠滿足人口數(shù)量不斷增長(zhǎng)下的居住需求。但需要注意的是，超高層建筑相比于普通高的結(jié)構(gòu)形式，不管是在工藝技術(shù)，還是在質(zhì)量安全等方面都面臨很大的挑戰(zhàn)。下面文章主要對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出具體的設(shè)計(jì)策略。

關(guān)鍵詞：超高層;高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)問(wèn)題

引言

隨著建筑樓層數(shù)量的增多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面也有了很大變化，超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是高層建筑設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，其中應(yīng)用很多先進(jìn)的知識(shí)和技術(shù)工藝，設(shè)計(jì)人員必須具備先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，這樣才能滿足超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜、專業(yè)要求，在設(shè)計(jì)過(guò)程中不僅要關(guān)注結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性，還要保證建筑的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性。由于超高層建筑多屬于寫(xiě)字樓、辦公樓或居民用房，人流比較集中、密集，只有保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，才能實(shí)現(xiàn)超高層建筑物的正常使用。

1超高層建筑結(jié)構(gòu)的概念和特征

對(duì)于超高層建筑不同國(guó)家的定義也有所不同，其主要是指建筑高度大于27米的住宅建筑或建筑高度大于24米的非單層民用建筑。而從實(shí)踐操作上來(lái)看，超過(guò)一定建筑高度的建筑物即可稱之為高層建筑。超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容是通過(guò)側(cè)構(gòu)件提高整體結(jié)構(gòu)的延性，因?yàn)槌邔咏ㄖY(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中會(huì)受到各方面的荷載作用，不僅要考慮垂直方向的重力荷載，還要考慮水平方向的風(fēng)荷載等等，超高層結(jié)構(gòu)主要考慮抵抗水平力的作用。從當(dāng)前來(lái)看保證超高層建筑抗側(cè)能力是非常重要的，只有做好這方面的設(shè)計(jì)才能提高整體建筑物的舒適性。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要充分考慮各種結(jié)構(gòu)方案的效果，在此基礎(chǔ)上選擇最佳的優(yōu)化方案，滿足建筑功能性、安全性、經(jīng)濟(jì)性等各方面要求。

2超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題

2.1超高問(wèn)題

超高建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受到建筑本身的特點(diǎn)的影響，超高問(wèn)題較為關(guān)鍵，只有對(duì)樓層高度進(jìn)行深入的分析，才能有針對(duì)性的開(kāi)展結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。但是由于在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員無(wú)法對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量進(jìn)行綜合分析，對(duì)后期施工或使用安全等方面都缺乏認(rèn)識(shí)，一味的按照建設(shè)方自己的意愿，在樓層上不斷地增加高度以謀取更高的經(jīng)濟(jì)利益，都有可能給建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)一定風(fēng)險(xiǎn)。超高問(wèn)題的出現(xiàn)不僅是建筑企業(yè)違反結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范要求的一種行為，也會(huì)是建筑本身的穩(wěn)定性、抗震性能下降，在遇到一些自然災(zāi)害的時(shí)候，比如：暴雨、地震、強(qiáng)風(fēng)，高層建筑就容易受到威脅，嚴(yán)重的還會(huì)發(fā)生坍塌。

2.2抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)是非常重要的組成部分，由于我國(guó)地理環(huán)境各有不同，超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足結(jié)構(gòu)延性要求，這就需要設(shè)計(jì)人員能夠遵守多道設(shè)防的設(shè)計(jì)原則。但是需要注意的是，地震災(zāi)害發(fā)生多具有不確定、不可測(cè)特點(diǎn)，建筑自身重力下聯(lián)合荷載是高層建筑物倒塌的主要原因，如果在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中選用的建筑材料、技術(shù)工藝不能滿足高質(zhì)量、高強(qiáng)度的要求，就很可能造成建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。

2.3建筑框架設(shè)計(jì)存在問(wèn)題

很多建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候容易忽視縱向結(jié)構(gòu)對(duì)工程質(zhì)量的影響，高質(zhì)量的建筑框架不僅包括垂直框架的設(shè)計(jì)，還包括縱向框架的設(shè)計(jì)，這樣才能從根本上保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全，如果設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)的時(shí)候過(guò)于偏重其中一方，那么就會(huì)導(dǎo)致框架設(shè)計(jì)的不合理，給工程后期施工和使用埋下隱患。

3超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題的相關(guān)對(duì)策

3.1緩解超高問(wèn)題帶來(lái)的影響

超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中超高問(wèn)題是必然存在的，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中可能會(huì)反復(fù)的進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的修改，在一定的程度上影響著設(shè)計(jì)師的思路和重心，從而忽略超高層的超高問(wèn)題。我國(guó)對(duì)于建筑物高度有明確的規(guī)定，設(shè)計(jì)人員在此過(guò)程中應(yīng)該重視結(jié)構(gòu)體系與高度的一致性，為了解決超高問(wèn)題下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)該做好設(shè)計(jì)方案的反復(fù)審核，從而保證建筑的質(zhì)量和安全。

3.2提高超高建筑抗震荷載設(shè)計(jì)

抗震設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)抗震有著明確的規(guī)定，為了滿足地理環(huán)境、使用條件等多方面要求，需要根據(jù)不同地區(qū)建筑物抗震荷載設(shè)計(jì)進(jìn)行分類。從外，上面我們也有提及到抗震荷載設(shè)計(jì)需要遵循多道設(shè)防原則，這樣才能進(jìn)一步超高層建筑物的抗震性能。與此同時(shí)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該優(yōu)先選擇一些輕質(zhì)高強(qiáng)度材料，以滿足建筑物強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)變形等要求，從經(jīng)濟(jì)因素、質(zhì)量因素多方面人手，應(yīng)用減振裝置形成隔震層，提高結(jié)構(gòu)的延伸性，在遇到地震災(zāi)害的時(shí)候，建筑物可以形成震動(dòng)反射避免發(fā)生損壞或坍塌。

3.3基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常重要的，特別是超高層建筑物都比較高，在設(shè)計(jì)過(guò)程中為了提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性經(jīng)常會(huì)設(shè)計(jì)一些多層的地下室，這樣雖然能夠很好的保證超高層建筑的穩(wěn)定性，但是對(duì)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)也提出較高的要求。為了保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理，需要對(duì)建筑物地下埋深進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，避免超高層建筑物出現(xiàn)傾斜等設(shè)計(jì)問(wèn)題，為了保證超高層建筑基礎(chǔ)有效埋深，設(shè)計(jì)人員需要從地質(zhì)情況就、結(jié)構(gòu)高度、荷載分布等方面綜合考慮，選擇合理、有效的基礎(chǔ)方案，保證結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)嵌固端的剛度、強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

4結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著超高層建筑數(shù)量的增多，其安全性、經(jīng)濟(jì)性也受到更多的關(guān)注，超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理直接影響建筑物的安全和質(zhì)量。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行超高層建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該充分考慮超高層建筑的特點(diǎn)，合理選擇建筑結(jié)構(gòu)體系類型，在此基礎(chǔ)上選擇合適的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，重視超高問(wèn)題、荷載問(wèn)題的影響，保證建筑結(jié)構(gòu)的抗震性、穩(wěn)定性，從而提高超高層建筑的整體水平。