探析超高層建筑結構設計中的關鍵點及難點

【摘要】隨著時代的發展，超高層建筑憑借其優勢與特點備受人們關注。尤其是在土地資源日益緊張的今天，超高層建筑成為解決這一問題的重要手段。但是超高層建筑因為其特有的復雜性，關乎人們的生命財產安全，所以一些因素必須加以考慮。論文結合筆者研究，圍繞超高層建筑結構設計，探討了其中的關鍵點與難點。

【關鍵詞】超高層建筑；結構設計；關鍵

隨著我國經濟的飛速發展，我國各大城市中的超高層建筑陸續出現，如已投入使用的上海環球金融中心、上海中心大廈等。這些超高層建筑在彰顯城市經濟實力、形象和建筑魅力的同時也承擔著提高土地使用率，保護土地資源的作用。相信在未來一段時間內，超高層建筑依然將會成為建筑設計中不可或缺的一部分。正因為如此，探討超高層建筑結構設計中的關鍵點及難點，就顯得很有必要。

一、超高層建筑結構設計中的關鍵點

（一）抗風性

抗風性是超高層建筑結構設計中的關鍵點之一，而與抗風性有關的屬性則是風載荷。因為超高層建筑高度通常較高，這樣就容易受到風載荷的影響。所以，抗風性成為超高層建筑結構設計中的關鍵點。所以設計人員在設計時，應該充分考慮，提高超高層建筑頂層部分以及對風載荷較為敏感區域的基本風壓?；撅L壓可以從全國基本風壓圖規范上獲得，如果沒有則可以根據當地本年度最大風壓值的規范，并結合基本風壓的定義進行計算獲得。除此以外，還可以借助梁柱的組合效果或者鋼臂來應提高應對風載荷的能力。需要注意的是，相對于單體建筑來說群體建筑更容易受到相鄰建筑物流場的相互干擾，這樣一來超高層建筑風載荷形態和大小都會有所變化，在一些特殊情況下可能遠超平時風力，可能會影響建筑的抗風性，所以需要設計人員加以注意。必要時可以進行風洞試驗，并測試風載荷。

（二）抗震性

抗震性在超高層建筑結構設計中同樣關鍵，在設計時必須加以考慮。超高層建筑不僅需要在正常時期為人們提供服務，還應該在地震來臨時保障人們的生命安全。雖然說在超高層建筑結構設計中實現減震還較為困難，但是現階段卻也存在幾個較為有效的方案。目前來說，為了達到減震的目的，普遍采用SRC與鋼支撐相結合的方式。除此以外還有一種為全鋼結構，它相較于鋼混結構而言具有自重較輕，能夠有效減輕地震力，緩解地震載荷。為了達到標準的抗震性等級，超高層建筑中還可以采用高位轉換耗能減震結構體系，通過增加一定的支撐結構，增加建筑物的剛度，這樣當地震發生時能夠確保減震支撐可以提供適當的剛度與阻力。

（三）地基基礎

空中樓閣永遠不可能存在，因此地基基礎是超高層建筑至關重要的一個關鍵。只有地基打好了，超高層建筑才能聳立在地面上。所以在進行設計時應該結合當地的地基形態、地質結構有針對性的選擇地基結構。

（四）超限高層

這也是至為關鍵的一環。根據規定，超過規范要求，受到限制的高層建筑就是超限高層。出于對防震、防火等原因，超高層建筑對于工程技術的標準與要求更高。在設計時就應該注意建筑抗震的設計依據、薄弱部位應該采取的抗震措施等。在一些超高層建筑結構中（框架與墻體、簡體共同抗側力），應該適當調整框架部分的地震剪力，而調整的依據則需要根據超高層建筑超限的程度來確定。

二、超高層建筑結構設計中的難點

（一）充分考慮側向風因素和抗震性

作為超高層建筑設計中的關鍵點，風載荷與抗震性一直是設計師們必須加以考慮的因素。因為側向風如果高到了一定程度的話，不僅會導致建筑物晃動，給人帶來不適，還可能影響建筑中的電纜線路等，導致事故的發生。因此設計中必須加以考慮，確保結構剛度符合要求。對于抗震措施也同樣如此，如設置約束屈曲支撐、增加阻力或者設置減震支座等，但是具體措施還應該根據實際情況加以選擇。

（二）結構系統的設計選擇

對于超高層建筑的結構系統的設計，應該綜合考慮，選擇最佳的方案。一般來說，需要綜合考慮的因素眾多如超高層建筑的平面、高度以及形體等資料。只有充分利用這些資料，才能確保建筑結構系統的合理布置。除此以外，在設計時還應該充分利用建筑墻體，保障超高層建筑具有充足的空間。舉例來說如超高層建筑的電梯井道，就看可以將它作為剪力墻的核心筒來設計，這樣在充分利用空間的同時還能提高建筑結構的強度，一舉兩得。另外還有一個問題需要考慮，那就是因為結構系統的多選擇性也就意味著造價的不盡相同。所以應該在結構選型時充分考慮，通過反復對比驗算，最終選擇一個十分合理的超高層建筑結構設計方案。

（三）結構布置中的難點分析

超高層建筑的結構布置同樣存在難點。因為較為復雜，所以需要綜合其他專業學科內容來設計。比如各種設備所需要的洞口、管線的布置等，必須考慮到位，留下足夠的空間，從而保障超高層建筑各項功能正常實現。不僅如此，因為超高層建筑固有的一些特點，如轉換梁下的凈高難以控制，因此針對這個問題需要采用型鋼組合結構或者空間鋼桁架等結構。

（四）建筑節能

超高層建筑的耗能是十分巨大的，這不僅體現在造價成本上，還體現在建筑竣工后的日常運行與維護上。所以說將建筑節能融入超高層建筑結構設計之中是十分有必要的，但是如何才能實現也是值得思考的一個問題。因此，設計時在設計時也應該遵循適度原則和節能環保原則，通過理性分析，選擇集實用性、節能型與美觀性為一體的超高層建筑結構設計方案。

結語：綜上所述，隨著我國市場經濟的不斷發展，超高層建筑業越來越多。對于這些超高層建筑的結構設計，應該在充分考慮其實用性的同時顧及到其安全性。但是根據目前的分析來看，依然存在一些重視結構計算的準確性，卻忽視了結構設計方案的可操作性，最終出現多種問題。所以，高層建筑結構設計人員應該清醒的認識到當前形勢，根據自身具體情況進行分析與計算與設計，從而從容應對高層建筑結構設計中存在的諸多問題。

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