研究超高層建筑結構設計的關鍵性問題

【摘要】為解決超高層建筑結構設計中型鋼混凝土與圓鋼管混凝土柱鋼骨含鋼率把控、鋼筋混凝土核心筒型鋼柱設立等關鍵性問題，結合超高層建筑結構設計特點，提出結構設計規劃完善、提高結構設計科學性、加強層設置等措施，以期為超高層建筑結構設計關鍵性問題的處理效果提供參考。

【關鍵詞】超高層;建筑結構;結構設計;關鍵性問題

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

經濟的快速發展對于我國建筑行業整體發展而言，可以起到良好推動效果。由于受到外部因素影響，建筑行業在現階段以及未來發展中，主要是以高層超高層建筑為主，同時超高層建筑逐漸成為一個城市在建設和發展中的重要標志性建筑。超高層建筑能夠對目前城市內部現有土地資源進行合理利用，促使建筑豎向功能得到有效發揮，保證城市整體規劃建設水平有所提升。超高層建筑結構設計具有非常重要影響和作用，要對諸多先進知識以及技術等進行引進和利用，實現理論與實踐的高度融合。同時設計人員要對建筑的實用性及安全性展開綜合分析，以此來保證超高層建筑在后續投入正式使用時的安全性、可靠性。

1、超高層建筑結構設計特點

針對超高層建筑整體結構進行設計時，超高層建筑與高層建筑相比層數更高，其整個建筑水準會帶來的豎向軸應力普遍比較大。在水平面上很容易受到自然災害以及風力等各種因素條件帶來的干擾影響，所以在整個設計環節，要對建筑豎向荷載進行綜合分析，加強對建筑水平荷載的重視程度。由于高層建筑自身頂部壓力普遍比較大，所以在整個工程項目建設以及交付完成之后，通常出現不同程度的軸向走樣的問題，導致建筑梁彎曲受到嚴重干擾影響[1]。因此要結合現狀，保證高層建筑結構的安全性和穩定性，加強對建筑梁彎矩的管理和控制，盡可能避免出現建筑軸向走樣等問題。對高層建筑抗震性需求及足夠關注和重視，保證機構自身具有非常良好延展性，這樣才能夠促使高層建筑有效應對地震災害帶來的一系列危害影響，為人們的生命財產安全提供保證。

2、超高層建筑結構設計中關鍵性問題

2.1 型鋼混凝土與圓鋼管混凝土柱鋼骨含鋼率把控

型鋼混凝土鋼骨含鋼率會對超高層建筑產生決定性影響，結合目前我國現有諸多設計以及技術操作規范中提出的要求，其與實際情況之間存在明顯差異性。在互通之處，通常是以柱鋼當中鋼骨含鋼率低于4%為衡量依據和標準，將其作為型鋼混凝土與圓鋼管鋼筋混凝土柱相互之間進行有效區分的重要參考依據。在目前混合結構設計工作展開中，設計人員需要根據計算結果中呈現出的相關參數以及信息，實現對含鋼率客觀合理的判斷，同時要根據實際情況的不同，設置多于4%的含鋼鋁型鋼截面。如圖1所示。

2.2 鋼筋混凝土核心筒型鋼柱設立

對鋼筋混凝土核心筒型鋼柱進行設立時，特別是在受到地震以及風荷載帶來的一系列影響之后，鋼筋混凝土和新銅一般整體承受水平剪力可以達到85%之上，同時筒體外向也需要承受一定的豎向荷載[2]。通常需要承受將近樓層面積一半左右的荷載，所以對型鋼柱進行設立時，要將其直接設置在筒體外墻內部，保證筒體與型鋼混凝土外框處相互之間具有一定延性特點，促使兩者之間的豎向變形區別得到有效管理和控制。在整個筒體墻內，需要對型鋼柱進行科學合理設置，這樣做的目的是為了避免在整個剪力墻裂縫等病害問題出現之后，其承載力有所下降。在抗震高發區域，要保證抗震性能得到不斷強化，結合目前抗震性能設計提出一系列要求，將型鋼柱在墻體內部設立的重要性體現出來。由于內筒邊緣構件配筋面積占比相對比較大，所以無形當中導致設計以及施工中的困難程度有所增加。如圖2所示。

3、超高層建筑結構設計策略

3.1 結構設計規劃的完善和優化

為了保證超高層建筑結構在設計時的可靠性、安全性以及穩定性，為超高層建筑投入正式使用時的質量提供保證，需要結合目前超高層建筑結構設計中存在的諸多問題，提出有效解決對策，保證結構設計的合理性和可靠性[3]。對建筑結構在后續使用時的安全性進行確定，相關技術人員需要提高對建筑結構設計的關注度，對項目建設周邊實際情況給予足夠關注和重視，特別是對于復雜高層或者超高層建筑結構而言，設計人員需要對設計概念以及前期準備工作等諸多環節給予足夠關注和重視。分析結構設計規則性以及均衡性等基本原則，保證建筑結構在設計時，各部位都可以將其自身支撐作用最大化發揮出來。另外要對復雜高層或者超高層建筑結構設計過程進行完善和優化，保證設計人員能夠與施工人員之間建立良好溝通和交流關系，將外觀效果以及施工過程等作為出發點，實現對現有規劃設計流程的完善和優化，這樣才能夠避免后續出現各種不同類型問題。計算機技術在結構設計中的應用具有實質性意義，能夠提高設計效率和質量。因此，相關工作人員需要積極引進計算機技術以及軟件，促使結構設計規劃得到完善和優化。

3.2 結構設計科學性的提升

建筑設計標準在編制和實施中，不僅可以被看作是復雜高層以及超高層建筑結構設計人員在日常工作時必須要遵循的基本原則，而且也可以被看作是保證超高層建筑結構在設計時的重要前提條件。相關工作人員需要保證超高層建筑結構在設計時具有一定科學性和合理性，遵循現有地震荷載標準以及相關要求，超高層建筑結構自振周期通常是6秒至9秒范圍。所以在受到地震荷載標準影響下，通?？梢詫⒏叱邔咏ㄖY構設計當中涉及到的直線傾斜進行有效控制，將其自身市場控制在10秒左右[4]。對該技術標準展開深入分析，從多個角度出發對建筑周邊實際情況展開綜合分析，以此來保證建筑結構在設計時的科學性和合理性。除此之外，要遵循風和散的基本標準要求，由于超高層建筑具有一定特殊性，自身很容易受到地震以及風力帶來的危害影響。因此相關設計人員需要嚴格按照目前現有風荷載標準要求對建筑結構設計展開全方位有效評估和判斷，對建筑變形等相關問題進行有效管理和控制，促使建筑居住安全性以及穩定性得到提升，為人們的生命財產安全提供保證。

3.3 加強層的設置

核心筒結構設置被看作是超高層建筑中必不可少重要組成部分，保證核心筒結構設計的合理性，有利于促使超高層建筑自身相對比較薄弱的抗側剛度得到提升。通常由于相對比較弱的結構抗側剛度無法滿足側向位移等各方面的基本需求，因此要結合超高層建筑設計現狀，對結構加強層進行合理布設，可以對剛度相對比較大的水平伸臂構件進行科學合理設置。由于受到水平荷載影響，其自身會產生一定軸向壓力或者拉力，促使外荷載能夠得到平衡處理。以此為基礎，可以產生傾覆力矩，促使核心筒承載壓力以及力矩得到有效控制，盡可能降低其自身側向偏移的概率。超高層建筑結構設計方案編制時，要保證方案內容的合理性和科學性，建筑方案設計質量會直接影響到超高層建筑結構整體應用效果。因此要在保證經濟性的基礎上，加強對建筑結構設計安全性以及可靠性的重視。在方案設計中要對結構規則性給予足夠關注和重視，對符合要求的耗能機制進行構建和落實，保證設計思路的科學性和合理性，促使整個超高層建筑結構在設計時具有一定整體性特點，為超高層建筑結構整體設計質量提供保證，實現經濟效益的最大化。

結語：

超高層建筑結構設計中，由于該類型結構具有一定特殊性，因此要根據超高層建筑結構設計特點，對現有設計標準以及規范化標準要求等展開深入分析。在保證能夠滿足現代人日常居住需求的同時，要為超高層建筑結構整體質量提供保證。同時要加強對風荷載以及抗震性能等各方面的優化和完善，保證超高層建筑結構在設計以及規劃時的科學性和理性，促使超高層建筑使用周期得到延長。在強化高層超高層建筑結構質量的基礎上，能夠滿足現代人在日常生活中提出的個性化居住需求。

參考文獻：

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[3]黃祖華.研究超高層建筑結構設計的技術要點及相關問題[J].建材與裝飾，2018（32）：140.

[4]王翃，王翔.超高層建筑結構設計中的關鍵點及難點[J].居舍，2018（15）：91.

作者簡介：黃勇（1990.10-），男，漢族，湖南衡陽人，本科，工程師，研究方向：結構設計工作。