超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問(wèn)題思考

摘 要：人們通常會(huì)把高樓大廈與現(xiàn)代化的國(guó)際都市聯(lián)系在一起，體現(xiàn)出高層建筑對(duì)塑造城市的形象的突出貢獻(xiàn)。隨著超高層建筑逐漸成為我國(guó)現(xiàn)代建筑的主角，關(guān)于超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面便需要作出很大的思考與突破。超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是我國(guó)現(xiàn)代高層建筑的建設(shè)核心，因此，研究其存在的問(wèn)題，并將問(wèn)題盡快解決是關(guān)鍵。文章主要介紹了超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，分析了超高層建筑結(jié)構(gòu)體系選擇的原則和超高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題提出相應(yīng)的解決手段。

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

超高層建筑在一定程度上反映著整個(gè)城市經(jīng)濟(jì)的繁榮和社會(huì)的進(jìn)步，根據(jù)我國(guó)超高層建筑的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，200米以上的高層建筑在我國(guó)已經(jīng)非常常見(jiàn)，這使得超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為很重要的部分。

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要求、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、安全的設(shè)計(jì)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)揮其的性能，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(guò)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(wèn)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(wèn)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(guò)多則會(huì)影響建筑的經(jīng)濟(jì)性和使用性能，過(guò)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 超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問(wèn)題及對(duì)策

3.1 超高層建筑的超高問(wèn)題

目前，超高承重的問(wèn)題在很多超高層建筑中普遍存在，因此，我國(guó)對(duì)超高層建筑的抗震能力方面要求嚴(yán)格，并且嚴(yán)格規(guī)定了超高層建筑的高度。在超高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，禁止出現(xiàn)由于結(jié)構(gòu)類型的改變而導(dǎo)致超高層建筑的超高問(wèn)題出現(xiàn)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要認(rèn)真審核和設(shè)計(jì)超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，解決設(shè)計(jì)中存在的超高問(wèn)題。

3.2 超高層建筑的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題

剛度的中心、整體結(jié)構(gòu)的重心和幾何形心是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三個(gè)核心。超高層建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題關(guān)鍵在于進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候未將剛度的中心、結(jié)構(gòu)重心和幾何形心重合，造成建筑物在水平壓力下出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)要盡量注重平面布局圖的合理性，在一定程度上避免或預(yù)防建筑物的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題，從而保證了在超高層建筑中剛度中心、整體結(jié)構(gòu)的中心和幾何形心三個(gè)核心的重合。

3.3 嵌固端設(shè)置問(wèn)題

我國(guó)現(xiàn)有較多超高層建筑物在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)都會(huì)配置地下室，超高層建筑的嵌固端自然而然地被設(shè)置在地下室頂板的位置。超高層建筑的結(jié)構(gòu)嵌固端對(duì)高層建筑基礎(chǔ)具有一定的要求，其基礎(chǔ)需具有一定的埋置深度，目的是為了保證整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并對(duì)減弱地震反應(yīng)也起著一定的作用。設(shè)計(jì)師在嵌固端設(shè)置的問(wèn)題上面一定要表現(xiàn)出高效的工作狀態(tài)，從而避免在施工過(guò)程中由于嵌固端的設(shè)置而修改設(shè)計(jì)方案，造成日后不必要的麻煩。

4 超高層建筑的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

超高層建筑中最重要的設(shè)計(jì)就是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，建筑物所受的各種荷載都需通過(guò)基礎(chǔ)傳至地基，可謂“承上啟下”。超高層建筑的特點(diǎn)是層數(shù)多，上部結(jié)構(gòu)荷載大且較為集中，因此其基礎(chǔ)必須埋置深度大。在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的時(shí)候要保證其埋置深度必須滿足基地穩(wěn)定和變形的具體要求，以避免日后建筑物出現(xiàn)傾斜的狀況發(fā)生。超高層建筑物的基礎(chǔ)通常采用樁形、筏形或者復(fù)合基礎(chǔ)，其選型設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、施工條件、上部結(jié)構(gòu)情況、抗震設(shè)防和周圍環(huán)境條件等因素綜合考慮。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤為重要，因?yàn)槠渲苯佑绊懼呓ㄖ锏馁|(zhì)量與使用。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。

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作者簡(jiǎn)介：徐春卯（1983，2-），男，籍貫：內(nèi)蒙古，職稱：助教，學(xué)歷：本科，主要研究方向：園林。