超高层建筑结构设计中的关键性问题探讨.pdf

中国厨卫超高层建筑结构设计中的关键性问题探讨王 琴（济南英华自动化技术有限公司，济南）摘 要 随着社会的进步 土地资源的短缺问题愈加严重 工程建设与土地资源的冲突也愈加明显 而超高层楼宇的建造有助于解决这些问题 由于超级楼宇的普及以及高度的持续提升 其结构上的一些问题也逐渐浮现 基于此 文章对超高层建筑结构设计中的关键性问题进行了深入探讨 以供参考 关键词 高层建筑 结构设计 关键问题中图分类号 作者简介：王琴（），工程师，从事人力资源管理工作。引言随着人口的持续壮大，再结合经济状况与市场需求的持续转变，建设项目的规模与数目也在持续增长。根据城市发展的情况，城市土地的缩小与人口的激增无疑是一对冲突。为了解决这个冲突，必须采取构造超高楼的策略，最大限度地利用土地，以便满足更多居民的居住需求。然而，由于超级大楼的数量持续上涨，其高度持续攀升，因此其建设的复杂性也在逐步增强。同时，很多超高层建筑多用于人口居住或写字楼，所以在功能满足和质量要求上会有更高的标准。这就需要在超高层建筑的设计和建设过程中不断提升建筑工艺，做好建设设计，以满足多元化的超高层建筑需求。特点针对超级大楼，最初的问题就是各种方位的负载压力。在规划阶段，除了必须考虑水平负载的承受能力，同时也必须保证所选用的物质具有良好的硬度与稳定性，以及垂直负载的承受能力，这些都必须符合规定的标准。然而，两种类型的负载在具体的设计阶段也各自具备优势。通常，水平负载被视作首要的考量因素，这就意味着超高楼的设计必须能应对如地震、狂风等特别恶劣的天气条件。只有当水平负载与垂直负载都符合规定时，才可以满足超高楼的设计标准。结构体系 结构体系的区分对于超高层建筑来说，可以通过对其建筑结构的主体的不同来进行结构体系的划分。混凝土设计、钢结构和钢组合结构设计和钢筋混凝土设计是其中较为常见的三类。这三类结构体系在我国的建筑行业中均有不同领域的划分和优势。但是对于超高层建筑而言，普遍选择钢筋混凝土设计的结构体系。相较于其他两种结构体系来说，钢筋混凝土设计能够有效满足超高层建筑建设的复杂度、需求的美观度和水平及垂直荷载的需求，能够适应不同种类、不同层级和不同类型的超高层建筑。而超高层建筑中还包括了常见的框架结构、剪力墙结构、伸臂结构、悬挂结构等。在实际的建设中，往往需要因地制宜，选择较为适用的结构体系。结构体系的选用原则针对超级大楼，挑选恰当的框架设计可以显著减少开中国厨卫 建筑工程与装修 年 期 支，增强其外形美感与居住舒适感。在挑选框架设计时，通常会根据其实际应用的功能、楼宇的高度以及特性来决定。在评估建筑的功能时，必须兼顾其对地震的抵御、防止火灾、合适的设计以及安全的保障等多个重要元素。同样，在挑选建筑的框架时，也应优先考量它的安全性与经济效益，接着是评估建筑的高度以及所处的环境的独特性，最后是评估建筑结构的耐压性。常用结构体系的选用在挑选超高层建筑的结构时，各种常见的结构体系各有其特点，因此设计师必须在制定设计时充分考量其经济效益与环保可接受度，并全盘评估各种机构体系。通过应用横向与纵向的支撑、柱子等构造，可以有效地抵抗水平与垂直的负载的建筑形式，将其命名为框架结构。它可以在简洁的空间设计上更加自由地适配各种设计要求，从而让框架结构有更大的可能性去适配各种建筑的需要，所以它在超高楼宇的设计中有着相当大的应用范围。剪力墙的构造原理是利用横向和纵向的墙体来承受水平和垂直的负荷。通常，超高层建筑的主要材料是钢筋混凝土，因此剪力墙在负荷承载上具有显著的优点，常常可以承受更大的负荷，从而满足更高的抗震要求。然而，在具体的应用中，经常会把框架结构与剪力墙结构相融合，从而形成框架剪力墙结构。这种将两者优势整合的方法，不仅能满足各种建筑布局的需求，增加空间的利用效率，还能最大限度地降低建设难度，同时维持良好的水平和垂直负载，满足功能性、经济性、安全性之间的统一。实际的应用过程中需要合理考虑剪力墙的配比。如果剪力墙太少，超高层建筑自身的荷载往往对侧墙造成极大的压力，很容易出现变形等问题。如果剪力墙过多，又会对建筑物整体的经济造成影响，并且还会影响建筑物内部空间，降低使用性能。因此，在实际的应用过程中需要设计方仔细考虑相应因素的合理配比。关键性问题 受力性能在超高层建筑的设计方案拟定的过程中，很多建筑师都没有规划超高层建筑的具体结构特征，更多地是以超高层建筑内部的空间结构和空间利用率为主要的考虑方向。这就使得在超高层建筑的实际建设过程中往往会存在受力性能缺失的情况，影响超高层建筑的水平和垂直荷载。所以，在进行超高层建筑地结构设计前就需要明确超高层建筑的结构体系选择，做好受力分析，明确向下作用力和地基承载力之间的影响关系。同时，为了保证超高层建筑的整体荷载能力，还需要对其主要的承重部位进行相应的受力性能分析。荷载传递问题在挑选和设计超高层建筑的结构体系时，也必须对重力负荷的传播途径做出适当的研究，以便确定楼板的摆放位置。同时，在安排楼板的过程中，需要根据建筑的真实状态、内部装修以及设备的分布情况进行适当的评估和全面思考，以便找到最适宜的楼板摆放位置。在建设过程中，为了提高建设效率和节省时间，可以在选择重力负荷的传输路径时，采用单向或双向导荷的混合方法，这样能够保证重力负荷的传输路线。另外，在实际的建筑过程中，如果在建筑物内部遇到了多种类型的荷载路径，就需要设计师对不同的载荷层、承重墙等进行软件模拟，以确保重力载荷能正确传导，避免建筑物因其自身的重力载荷而出现变形等问题。超高问题目前，我国的相关法规对超高层建筑的各项特性提出了更加清晰的规定。其中，抗震性能被视为最主要的特性评估标准之一。然而，抗震性能通常与超高层建筑的结构体系的高度等因素有所联系。尽管如此，许多建筑师在设计超高层建筑时，往往会忽视建筑结构的改变，从而引发了超高的问题。另外，一些建筑在实际施工阶段，由于各种外部因素的影响，可能会出现临时增高的状况，从而造成建筑物超高。如果出现建筑物超高的情况，就需要设计师重新对建筑物的结构设计方案进行相应的审核和重构，重新计算其水平和垂直方向的荷载，做好受力分析，避免因超高问题而影响建筑物整体的质量和稳定性。扭转问题在设计超高层建筑时，必须确保刚度的中心、几何形心以及结构重心的协调性，这是超高层建筑结构设计的关键。但是，许多超高层建筑的设计过程中，对于扭转的问题却未能给予足够的关注。在执行超高层建筑的结构设计时，并未确保刚度的中心、几何形心以及结构重心完全一致，导致了超高层建筑在实际施工过程中经常会受到水平压力的作用，从而对其实际应用和稳定性产生不利影响。因此，为了更好地解决超高层建筑在设计过程中出现的扭转问题，设计人员在进行超高层建筑的结构设计过程中需要对其平面布局进行综合考虑和整体分析；同时做好受力分析，确保超高层建筑的三个核心完全重合，降低出现扭转问题的概率，提升超高层建筑的安全性。抗侧力结构体系问题抗侧力体系是指抗击水平地震作用及风荷载的结构体系。选择合适的抗侧力体系能有效提升建筑的安全性和稳定性。在抗侧力体系的选择过程中，往往会考虑到以下因素。要考虑建筑物的实际高度，如果建筑物小于 ，就可以选择简单的框架结构或者框架剪力墙结构；而建筑物的高度在 之间时，就需要选择框架核心筒结构或者剪力墙结构来满足建筑的结构体系需求。同时，在实际的建设过程中，如果采用多个结构体系相结合的方式以提升建筑物的抗侧力，就需要对实际情况进行计算和分析，按照不同的受力情况和建筑物的功能需求进行分析。在实际施工过程中，如果建筑工程与装修中国厨卫 中国厨卫采用了混合结构体系，就需要考虑到不同抗侧力体系之间的实际差异和自身情况。例如，核心筒和钢框架两种体系由于自身使用的材料不同，在自重方面存在着较大的差异。这就需要在建筑施工过程中优先对核心筒进行施工，然后再做钢框架的施工，而且两者之间的高差必须控制在 层之间。只有这样，才能在充分释放混合结构性能的同时，确保超高层建筑的稳定性和安全性。嵌固端问题在当前阶段，我国的许多高层建筑都配备了地下室，这已经变成了建筑中必不可少的一部分。因此，在设计过程中，许多设计师会选择将超高层建筑的固定部分安置在地下室的顶部。对于超高层建筑来说，嵌固端的稳定性和安全性起着关键作用。只有当嵌固端的基础具备一定的埋深度，才能确保建筑的整体稳定性。同时，由于嵌固端的整体结构和对超高层建筑性能的影响，其不同的埋深位置和深度对于减轻地震对建筑的影响也有一定的效果。所以，设计好嵌固端且做好受力分析之后，就需要完成嵌固端整体的安装。避免后续因施工过程中的其他因素而更改嵌固端的位置，影响整体的施工进程。地基和基础设计问题作为一个建筑的关键支撑部分，地基与基础的质量直接决定着建筑的总体稳固度与安全程度。特别在超高层建筑中，这两个部分的关键作用尤为明显。只有优秀的地基与基础设计，才能确保超高层建筑的稳固与安全。设计方需要在进行建筑物的整体设计过程中，一方面是要对工程建设的地质情况和地下水分布进行相应的勘察和分析，选择更加科学的基础施工方案，避免出现地基沉降的问题；另一方面，在进行独立基础间的拉梁设计过程中，需要对覆土荷载进行相应的测算，分析它对建筑强度的影响。如果覆土荷载并不能满足超高层建筑的建筑需求，就需要提升混凝土或配筋的强度，来提升建筑物整体的安全性和稳定性。对于独立基础的设计，在进行实际的设计过程中可以采用阶梯形设计方案，这样的设计方案能够在确保后期施工的同时提升工程质量，地基和基础设计需要设计人员在前期就做好整体的综合考量，降低返工的可能性。抗震能力问题对于超级大楼来说，其抗震特性是最核心的特质之一。为了增强这类大楼的抗震特质，首先必须精心挑选合适的材质，其次在施工过程中必须保证地震能源的吸收与释放具备良好的路径。针对可能在地震过程中发生的每一层的位置偏移与形状改动，需要做出适当的控制，以防止其在建筑内部的分布与扩展，降低单独区域的位置偏移与形状改动对建筑总体结构稳定性的破坏，从而降低地震的威胁。在构造超级大楼时，必须评估地震潜在风险的数值与质量，以便确保其防震设计符合当地的地震抵御能力标准。除此之外，还需要控制不同强劲的地震所造成的建筑构件的变形阈值，确保超高层建筑自身满足不同的抗震能力需求。最后，在建设区域选择过程中需要尽可能地选择较为坚固的土地，确保地基的稳定性，做好地基和基础的设计，减少地震对超高层建筑的危害。结语针对超高楼的架构规划，需要从各个角度去审视这些楼的建造，以便保证其实际的功能、经济效益、稳固性以及安全性。另外，在具体的施工阶段，也必须将建筑的钢筋混凝土框架、深基坑保护框架等相关议题纳入整体思维。鉴于超高楼宇的庞大规模、复杂的功能与特性，从设计阶段开始，就应全盘思考。只有持续增强专家的技术水平，才可以推动我国的超高楼宇持续向前发展。参考文献 朱开闰超高层建筑结构设计的关键性问题思考城市建设理论研究（电子版），（）：蒋代波山地高层建筑的抗震设计与安全应对策略工程抗震与加固改造，（）：张文灏超高层建筑结构设计的关键性问题思考建材与装饰，（）：王朝稳超高层建筑结构设计的关键性问题思考门窗，（）：周鼎关于超高层建筑结构设计中关键性问题的几点思考城市建筑，（）：中国厨卫 建筑工程与装修