浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题

摘要：随着建筑行业的发展，建筑工程建设范围越来越广，现阶段我国为了解决土地供应紧张问题，普遍采用高层建筑以满足人们对住房的需求。建筑方案越来越复杂，民众对建筑效果以及空间要求越来越高，从而对设计提出了更高的要求。高层建筑施工结构设计相较普通项目更为复杂，需要保证建筑结构的安全、舒适度，兼顾施工的可行和便利性，且超高层绝非简单的项目直接拔高扩大，需要从结构体系、舒适度控制、人员匹配等方面进行适配。以保证超高层项目落地的安全合理。

关键词：浅谈；超高层；建筑结构设计；关键性问题 引言

在我国城市土地资源紧缺问题日益严峻的背景下，城市中的建筑正越来越趋向于超高层建筑。超高层建筑将绝大部分建筑空间扩展到了上层，能够大大节省土地资源，但与此同时，也带来了一些设计方面的问题。其中，超高层建筑建筑结构的设计问题是一项重难点，所以有必要针对该问题展开深入研究，以促进超高层建筑的发展。

一、超高层建筑结构的特点

结合实际情况来看，相对于传统建筑结构体系设计工作来说，超高层建筑结构设计工作开展的一个重点是需要布置合理的抗侧系统来保证建筑结构有合理的刚度和舒适度。超高层建筑立面效果可能会有凹凸或者大悬挑、连体等复杂情况出现，且超高层自重会更大，考虑到嵌固深度，地下室层数亦会相应增加。所以超高层的特点总结为：更高、更深、更重、更复杂。

二、超高层结构设计需重点注意问题 2.1结构体系不合理

结构方案选择是超高层最重要的设计工作，超高层有这更大的水平力、更重的竖向荷载、更深的地下室及水浮力。各种方案需重点分析讨论，稍有不慎就有可能出现安全、舒适度、或者成本浪费的情况。所以结构体系的选择是超高层设计的重中之重。

2.2结构舒适度的问题

超高层因为更大的水平力，以及结构体系相对更柔，更容易出现更多的舒适度的问题，规范对结构定点的风震加速度、楼盖震动加速度有明确的要求。结构设计过程中应重点注意对舒适度参数进行检查，跨度较大，体型不合理的位置应重点分析。

2.3扭转方面的问题

扭转的控制是控制超高层结构的安全性、舒适性很重要的一个指标。建筑方案越来越“怪异”给结构设计扭转控制增加了越来越大的难度。超高层结构扭转控制不善，地震、台风工况下，极易造成重大安全事故。所以扭转的控制在超高层结构设计中是需要重点注意。

2.4地下室、基础的设计

超高层的更高意味着塔楼需要更深的嵌固深度，更深的嵌固深度意味着更深的地下室和更大的水浮力，更深的深基坑等等一系列的问题。所以超高层地下室的设计相交普通高层有其特殊性，结构设计过程中需要重点注意此类问题。

三、超高层建筑结构设计的问题对策 3.1重要结构方案的谨慎确定

超高层现有的结构方案为以下几种：剪力墙结构、框架核心筒、筒中筒、伸臂式筒体结构、巨型框架等，部分超高层视功能需要可能存在框支剪力墙结构，以及钢结构。结构设计初应和建筑方案单位详细沟通，熟悉理解方案设计意图，对重难点重点分析。综合确定结构最优方案。如为了保证抗侧刚度可能结合避难层增设结构加强层。为了减轻自重优化抗震性能部分大跨需要调整为钢结构。刚

结构和混凝土结构的连接也需要重点分析以后进行确定。部分建筑空间要求较高，为了缩小竖向构件的尺寸，可能会采用型钢砼结构，以满足建筑空间要求。部分超高层框架核心筒结构存在自重下柱子和核心筒的竖向荷载下的变形不协调的问题，类似此类问题需要增加一些钢结构以改善柱子单位面积受力大，核心筒相对较小的情况。综上所述，重要的结构方案一定要深入理解消化建筑方案以后，进行综合判断后确定。确保结构方案最后才能保证后面落地以后的各种性能合理。

3.2结构舒适度

超高层结构设计在满足安全的前提下，对建筑结构的舒适度需要更加重点关注，因为超高层更大的水平力作用下更容易出现舒适度的问题。主要体现在对建筑物的水平振动位移控制，一般情况下，超高层建筑结构设计，要体现出建筑的柔软性。对建筑物顶部顺风向风振、横风向风振和扭转风振给予重点关注。在混凝土结构设计中，将混凝土的阻尼比控制在0.05，在钢结构或者混合建筑结构设计中，通常将阻尼比控制在0.01~0.02，不同建筑结构的设计舒适度要求不同。超高层建筑功能可能较复杂，可以是公共建筑，也可以是公寓类建筑，由于不同种类的差异，对其的指标限制也有所不同，因此，设计人员还需要了解高层建筑的用处，遵循其中的差异，然后提出合理的差异性设计。

3.3扭转问题

就现阶段超高层建筑相对更柔，扭转问题是更为常见的问题，如若结构设计工作人员未能够在设计阶段控制住扭转变形，那么超高层建筑结构整体的性能都将会遭受影响。通常情况下，建筑结构在出现扭转问题时，建筑结构中受力较大的竖向构件就以及发生脆性破坏，并且在水平力的影响下，这类脆性破坏将会变得更为严重。结合实际情况来看，超高层建筑结构设计扭转控制的核心为将建筑物的几何重心、刚度重心无限贴近。结构平面布置的原则就是保证抗侧力刚度的同时应保证抗侧刚度的均匀，以上述两个重心的重叠为最终目标。在结构设计工作开展阶段，设计工作人员就应做好建筑结构抗扭转措施的设计工作，以此来从基础上提升超高层建筑结构的抗扭刚度。

3.4地下室、基础设计

超高层地下室及基础设计较为复杂，基地反力大，反力分布不均匀等特点，一个重要的设计思路为刚度调平。反力大的区域应该不止更多的桩或者更大的筏板，分散上部荷载对地基的影响，反力相对较小的区域可以保证地基有足够的承载力即可，认为调整地基所受的应力，尽可能的减小沉降不均匀的情况。

超高层地下室水浮力一般比较大，抗浮方案的选择尤其重要，常见的是抗拔桩、抗拔锚杆、增加自重等方法。其中增加自重相对成本较高，安全系数大，抗拔锚杆和抗拔桩应该重点注意现场施工工艺和场地情况的各种影响。确保选择一个经济合理、安全可靠的抗浮方案。

结束语：

超高层建筑结构设计要突出“以人为本”的设计原则，重点对结构方案、抗震性能、舒适度、经济性等进行分析。对施工现场进行全面考察，对地质条件进行深入勘察，对方案诉求有深入的理解，综合各方面因素审慎的确定的方案，严格控制扭转、舒适度，保证超高层安全、经济、合理的实施落地。

参考文献：[1]鹿道凡.超高层建筑结构设计的关键性问题研究[J].地产,2019(13):75.

[2]张百振,范志昂.浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题[J].绿色环保建材,2018(11):67+70.

[3]丁瑜婷.浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题[J].居舍,2018(29):87. [4]魏亚超.浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题[J].建材与装饰,2018(22):115.

[5]徐春卯.超高层建筑结构设计的关键性问题思考[J].科技创新与应用,2015(13):243.