浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题

浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题

李耀华

永州市规划设计院

【摘要】近些年来，基于我国社会经济快速发展背景下，城市居住人口逐渐增多，加快了城市化进程的同时，在一定程度中从城市居住人口不断增长趋势下，还能够充分体现出城市水平得到显著提高，进一步推动城市化经济发展，但是与此同时却逐渐凸显出一系列矛盾与问题，比如在人口与土地问题逐渐突出背景下，大多数开发商在投资时，重点关注高空建筑或者地下建筑，以此来解决用地紧张问题。本文主要分析在设计超高层建筑时需要注意的各种事项及问题，并提出相应解决措施，以期能为高层建筑的结构设计提供理论依据。

【关键词】建筑结构；高层；设计；问题；应对措施

近年来，基于高层建筑不断发展背景下，超高层建筑越来越多，且不再属于大城市中独有的标志。通过利用城市中有限土地资源，将建筑横向建设功能充分发挥出现，建构成高层建筑对提高城市的规划水平起着重要作用，在一定程度上，高层建筑可将整个城市的经济与社会进步情况反映出来。对于超高层建筑的设计，需应用到各种先进知识与先进技术，且对于设计师的要求较高，不仅需具备扎实理论基础与先进设计理念，同时还要考虑到建筑安全性与实用性，确保超高成建筑满足人们使用需求，因此在设计超高层的建筑结构时，一些关键性的问题应引起设计师重视。

1.在设计超高层的建筑时所存在问题与相应解决对策

1.1扭转问题

大部分超高层的建筑结构中易存在扭转问题，若在设计建筑时未充分对该问题进行科学处理，那么则易对超高层整个建筑结构造成影响。在设计超高层建筑时，应重视三个核心内容，分别为建筑几何中心、高层建筑结构中心与建筑刚度中心，均为建筑物核心组成部分[1]。然而在实际实际过程中，大部分设计师未充分重视对建筑中心、刚度中心与几何中心重合，从而导致建筑因压力问题而产生扭转问题。一旦建筑结构发生扭转后，对于竖向构件且受力较大结构边缘就易出现脆性破坏现象，受水平力特别是地震力影响，会率先进入到破坏状态，故而在设计过程中，需提供有效强化措施，进一步增强结抗扭刚度。为了对结构扭转现象进行控制，应合理调整建筑整体的结构方案，遵循结构平面尽量规则，最大程度上促使建筑中心能够与刚度中心相重合，以此来降低结构偏心距。比如，可将抗侧力的构建放置在建筑四周位置，通过对抗侧力构件位置进行调整，促使建筑结构扭转效应得到改善。有时通过单一以增加构件的截面与刚度是无法实现扭转效应的，尤其是在大地震作者用下，因构件进入至非弹性的阶段中，对于地震剪力只能由刚度较大的构件来承担，也会导致这些构件出现脆性破坏。因此，对于处在扭转位移比较大的构件，可通过应用混合结构的构件提升其延性，以此来增强结构安全性[2]。

1.2基础设计

在超高层建筑的设计中，基础设计是最为重要的，对于建筑物而言，其所承受的各种荷载大多都有基础传到地基，进而起到“承上启下”作用[3]。由于超高成建筑特点主要为层数多，且上部结构的荷载量较大、较为集中，故而基础埋置必须够大。在开展基础设计时，需确保其所埋置深度能够符合基地稳定与变形要求，避免建筑物发生倾斜现象。对于超高层的建筑物，通常情况下，基地大多采取符合基础、筏形基础或者桩形基础，需结合工地的地质、上部结构、施工、四周环境、抗震设防等条件综合进行考虑，以此来选择合适的基地类型。

1.3超高问题

现阶段中，在大多数超高层建筑内普遍有超高承重问题存在，故而在建筑的抗震能力上，我国对于超高层的建筑有着严格要求，且对于建筑高度也有一定规定。因此在设计超高层的建筑时，不可因结构类型发生变化而造成建筑出现超高问题，需认真对超高层的建筑结构方案进行审核与设计，避免超高问题存在。

1.4嵌固端的设置问题

在大多数超高层的建筑物中，在设计建筑结构时都会存在地下室，因此对于建筑嵌固端则被放在地下室的底板处[4]。实际上，对于超高层建筑结构的嵌固端而言，其对于高层建筑的基础有一定要求，需要基础埋置在一定深度内，主要目的是为了确保整体结构具备稳定性，而且还能够降低地震反应。设计师在处理嵌固端问题时，需表现出高效工作状态，避免在施工期间因嵌固端问题而导致设计方案被修改，出现一些不必要麻烦。

2.在设计超高层建筑时需注意事项

对于超高层的建筑结构进行设计时，需考虑到荷载考量、建筑安全及抗震性。2.1荷载考量

与低层建筑相比，超高层的建筑高度更高，需考虑到建筑物对水平方向所承受的荷载量，并且在水平面上还会受到风力、自然灾害等因素的干扰。因此在设计高层建筑结构时，既要对建筑的横向荷载进行考量，同时还应当加大对整个建筑水平的荷载进行考量[5]。

2.2建筑安全

由于高层建筑的顶部压力较大，导致建筑在完工并交付使用时，会出现轴向走样情况，进而对建筑粱的弯矩造成影响，因此在设计建筑结构时，要想确保高层建筑安全性，需对建筑粱的弯矩进行重点关注，避免建筑发生轴向走样现象2.3抗震性

对于高层建筑的设计，需重点关注其结构是否具备延展性特点，对保证高层建筑抵抗地震自然灾害，确保人们生命安全与财产安全起着重要作用。

3.结语

总而言之，在设计超高层建筑的结构时需引起重视，其将直接对超高建筑物使用与质量造成影响。对于设计人员而言，在设计过程中需强化对建筑结构的设计标准、设计规范与居住舒适度进行解析，重视建筑结构体系、深基坑支护结构、钢管结构等问题，进而设计出具备较强抗震性能、较高合理性及结构科学的建筑结构方案，以此来确保超高层建筑使用安全性与使用周期，给居住者创造安全工作、生活环境。

参考文献：

[1]赵洋.建筑结构设计中应注意的问题探讨[J].山西建筑,2019,45(01):36-37.

[2] 张良平, 杨文参. 某超高层建筑结构设计中几个关键问题的思考[J]. 建筑结构, 2019, 499(07):60-64.

[3] 王大高. 超高层建筑结构设计的关键问题探讨[J]. 低碳世界, 2020, 199(01):105-106.

[4] 余晓雅. 超高层建筑结构设计分析及结构方案对比研究[J]. 四川水泥, 2020, 281(01):340-340.

[5] 彭宁. 关于高层建筑结构设计关键性问题的探讨[J]. 四川水泥, 2020, 289(09):287+293.