淺談超高層建筑結構設計的關鍵性問題

鄭海龍

（大同市二院建筑設計研究有限責任公司，山西 大同 037000）

現階段我國的城市化建設正在快速發展中，也正是由于城市化進程為超高層建筑的發展提供了機遇。建筑行業的進一步發展使得許多高層建筑大量出現，這些高層建筑的高度有的已經超過了百米，這樣的建筑被人們成為超高層建筑。超高層建筑的構建需要合理的結構設計，并且還需要從穩定性和承載力的角度考慮問題。

1 超高層建筑結構設計的要點分析

超高層建筑就是在現有高層建筑的基礎上進行高度的增加，但這絕對不是簡單建筑材料的堆積和累加，建筑設計每增高一點，其整體的建筑重心就會發生偏移。在考慮建設超高層建筑之前，設計人員必須要對超高層建筑的承載力、應力、可靠性以及舒適性納入到建筑設計的考量范圍之內。同時研究人員還需要在確保建筑能夠承受來自水平和垂直方向的荷載，在此基礎上設計者還需要使房屋建筑具備相應的延性。從超高建筑的整體設計來看，超高層建筑需要綜合考慮各個方面的因素?？茖W的選擇結構設計，合理的配置建筑資源，目的就是為了防止因外力的作用使超高層建筑本身發生開裂、扭轉、位移以及塌陷等問題的發生，從而保證超高層建筑的施工質量［1］。

2 超高層建筑的主要結構類型

2.1 剪力墻結構類型

在考慮超高層結構設計時，一定要綜合考慮到外力對建筑的影響力。為了防止超高層建筑發生開裂和位移這種的情況發生。設計人員一定要設計出能夠應對各方面影響因素的結構設計方案。從當下的超高層建筑來看，剪力墻的結構設計類型被廣泛應用于超高層建筑上。這是由于剪力墻結構本身就擁有許多優秀的性能。剪力墻本身的結構設計不僅剛度大而且還能承載極強的應力。即使在水平力的影響下，超高層建筑本身也不會發生變形。更值得一提的是剪力墻的設計較為美觀，房間之中并不會出現梁柱外顯的現象，這也符合絕大多數用戶對美的追求。但是凡事既有利也有弊，剪力墻的多面墻結構設計無法進行靈活的平面布置。多面墻也占據了大范圍的室內空間。從設計上來看，剪力墻只能適用于超高層建筑［2］。

2.2 框架-剪力墻結構類型

由于剪力墻結構設計本身擁有出色的性能，但是受到自身多面墻設計的影響，從而使得平面布置無法靈活設計。鑒于這一點，設計人員提出了框架-剪力墻結構設計方案，這種新的結構設計將框架設計與剪力墻設計完美的融合成為了一個統一的整體。這種新型的結構設計突破了剪力墻多面墻結構設計的困境，其在能夠靈活進行平面設計的同時，又能使超高層建筑本身擁有很強的抗震性能，進而達到超高層建筑設計所需的各種要求。

2.3 框架-核心筒結構類型

框架-核心筒結構類型在超高層建筑里面也十分常見。其主要是由于核心筒本身擁有較好的水平荷載承載能力，再加上核心筒本身的結構設計，使得核心筒結構在搭配框架設計時，會留有充裕的建筑空間。而在考慮各種應力對框架-核心筒結構的影響時，由于核心筒本身的剛度強，因此該結構類型可以廣泛適用于超高層建筑當中。

3 超高層建筑結構設計的關鍵問題及解決對策

3.1 結構布置問題及解決對策

超高層建筑在設計時不僅要考慮建筑質量的問題，即要考慮到各種因素對其本身的影響。同時設計人員還要考慮到超高層建筑的舒適性，舒適性一般指的是居住空間、房屋布局以及燃氣、水電暖等基礎設施的建設。在以剪力墻為主導的結構設計時，設計人員需要提前規劃好設計方案，并預測出建設當中的重難點。

3.2 位移計算問題及解決對策

超高層建筑常常因為結構設計不合理，從而出現了建筑物位移情況的發生。設計人員在建設超高層建筑之初，位移計算問題就成為了超高層建筑結構設計問題的關鍵。因此在設計過程當中，相關人員需要充分考慮到位移產生的源頭，并對建筑物水平的應力進行限制。

3.3 嵌固端設計問題及解決對策

超高層在設計建造之初，本身就會設計兩層或者更多的地下室，這些地下室的一端嵌固在地下一層樓板以及地下室頂板的位置上。并且根據相關的建設標準規定，嵌固端的下部剛度一定不能小于本身上部剛度的兩倍。這是為了抵消外力對超高層建筑本身造成的各種影響，嵌固端的設計也是為了鞏固和完善超高層建筑的結構設計，而地下室的結構也能夠利用剪刀墻的結構進行設計，使之滿足剛度的要求。

3.4 基礎設計問題及解決對策

超高層在設計時不僅會受到來自水平方向力的影響，同時也會受到垂直方向力的影響。為了解決垂直力對超高層建筑本身產生影響，施工人員往往會采用樁作為建筑基礎，換個角度來看，用樁作為建筑基礎的工人能夠根據樁的受力分析，了解建筑材料本身的優缺點。利用核心筒能夠解決應力的基本問題。而施工人員按照剪力墻的結構類型搭建多個木樁，在地質選址時，工人需要在持力層處施工。根據施工規范進行能夠符合沉降差的要求。

4 結語

總體來說，超高層建筑已經成為了未來建筑行業的發展方向，同時在對超高層建設的過程當中，設計人員需要綜合考慮到影響超高層建筑的各個因素，比如外部荷載、舒適性和安全性等方面的因素，設計人員需要結合幾種常見的結構類型對建筑平面進行靈活設計，從而實現既定的建筑功能。