超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計策略探討

摘要：為了進一步減少建筑的占地面積，超高層建筑逐漸興起，并且隨著人們工作生活的需求，超高層建筑在人們生活中占有越來越重要的作用，伴隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與進步，超高層建筑逐漸表現(xiàn)出其特有的存在特色，正是由于超高層建筑特有的存在形式，使人們更加注重超高層建筑合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，本文以現(xiàn)有的超高層建筑作為研究基礎(chǔ)，指出了超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點及相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計體系。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；策略探討

世界人口的數(shù)量每年以極快的速度在不斷的增長，用地面積需求量急劇增加，超高層建筑以其占地面積小且應(yīng)用范圍廣泛的特點受到人們的關(guān)注，同時超高層建筑的建筑體系也在不斷創(chuàng)新與發(fā)展，為了進一步提高超高層建筑使用的安全性能，相關(guān)的技術(shù)人員更加注重對超高層建筑進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，一個穩(wěn)定的超高層建筑的存在不僅可以在一定程度上節(jié)省用地面積，同時也可以證明一個國家真正的經(jīng)濟實力。

一、超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點

1、注重超高層建筑的水平承重能力

與高層建筑及一般的建筑相比，超高層建筑因其特有的存在高度，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)該更加注重建筑物結(jié)構(gòu)的承重力，隨著自然環(huán)境的不斷惡化，不管是地震及風災(zāi)發(fā)生的頻率都在不斷的增加，所以在對超高層建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該更加注重超高層建筑的水平承重能力，使超高層建筑可以有效的抵抗風力對其帶來的安全隱患，在超高層建筑當中，建筑物的自重與樓面的過度負載都與建筑的結(jié)構(gòu)彎矩和軸力有關(guān)，一般來說超高層建筑的水平承重力與建筑物的彎矩及軸力有直接關(guān)系，水平承重力越大相對的建筑物的彎矩及軸力就越大，超高層建筑建筑施工完成之后，其豎直方向上的承重力相對不會改變，但是水平方向的承重力會因受到地震、風力作用等自然災(zāi)害的影響而發(fā)現(xiàn)改變，危機人們的生命及財產(chǎn)安全，由此可見超高層建筑的水平承重力的結(jié)構(gòu)設(shè)計在整個超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中占有極其重要的地位，相關(guān)的設(shè)計人員對超高層建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時要特別注重對超高層建筑水平方向承重力的合理設(shè)計[1]。

2、注重建筑應(yīng)對變形問題的能力

超高層建筑的樓層較高，也就是說豎直方向要承受的重力極大，一旦建筑物豎直方向承受過大的重力就會引起建筑物的軸向變形，建筑物的軸向變形會直接影響連續(xù)梁的彎矩的大小，軸向變形引起連接梁中彎矩的減小，正彎矩不斷擴大的同時，負彎矩的數(shù)值卻在不斷的減小。所以相關(guān)的設(shè)計人員在對超高層建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要根據(jù)建筑的實際請擴控制軸向變形的數(shù)值大小，并且根據(jù)構(gòu)件長度的變化不斷調(diào)節(jié)軸向變形的數(shù)值，一旦建筑物的軸向發(fā)現(xiàn)變形不僅會影響施工中下料的長度同時也會影響建筑物構(gòu)件的剪力大小及發(fā)生位移變化，也就是說軸向變形會直接影響整個建筑物的安全性能[2]。

3、注重建筑的抗震性能

在對超高層建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，相關(guān)的設(shè)計人員應(yīng)該更加注重對建筑物的抗震性能的控制，抗震性能的高低直接影響著整個建筑物是否可以安全穩(wěn)定的使用，在建筑物的抗震性能方面進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，可以適時地對建筑物的一些關(guān)鍵部分進行抗震性能的加強，在提高建筑物抗震性能的同時也可以增加建筑物抗變形的能力，繼而加強整個建筑物的穩(wěn)定性，在對超高層建筑進行抗震性能的機構(gòu)設(shè)計時，不僅要考慮地震因素的影響，同時也要綜合考慮風力作用、地形變化及其他影響因素的共同作用。超高層建筑抗震性能的提高可以有效的保障即使建筑物發(fā)生了塑性形變，仍然可以抵抗地震對建筑物帶來的影響，避免因地震而出現(xiàn)的大量建筑物坍塌的現(xiàn)象，為人們的生命財產(chǎn)安全提供了基本的保障，另外在對超高層建筑進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要注意加強建筑物結(jié)構(gòu)延性，根據(jù)當?shù)貙嶋H的生活環(huán)境，制定相應(yīng)的建筑物抗震性能提高的措施，進一步滿足人們的正常工作生活需求[3]。

二、超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

1、框架結(jié)構(gòu)體系

與超高層建筑的其他結(jié)構(gòu)體系相比，超高層建筑對框架結(jié)構(gòu)的選擇存在一定的局限性，也就說受截面區(qū)域及地區(qū)實際環(huán)境的影響，框架結(jié)構(gòu)的實用性不大，框架結(jié)構(gòu)的選擇不僅違背了建筑物經(jīng)濟性發(fā)展的原則，同時也無法達到國家規(guī)定的多道設(shè)防的標準，所以導(dǎo)致了后期剪力墻結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)，超高層建筑中的剪力墻結(jié)構(gòu)體系因符合國家多道設(shè)防的標準所以得到了人們的廣泛認可，另外剪力墻結(jié)構(gòu)體系可以在一定程度上增加超高層建筑的承重力，增加了建筑物的剛度，可以有效的減少因軸向變形引起的超高層建筑坍塌事件的發(fā)生，大大提高了超高層建筑的整體使用性能，為了進一步提高超高層建筑水平承重力及垂直承重力，相關(guān)的設(shè)計人員在進行建筑的結(jié)構(gòu)體系設(shè)計時更加注重剪力墻結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用，剪力墻結(jié)構(gòu)體系受建筑物水平承重力的影響，可以更好的與建筑物的樓板與連續(xù)梁結(jié)合起來，共同組成了一個整體的結(jié)構(gòu)體系使超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系更加規(guī)范更加科學(xué)。

2、剪力墻結(jié)構(gòu)體系

剪力墻結(jié)構(gòu)體系是整個建筑物結(jié)構(gòu)體系中最常用也是應(yīng)用范圍最廣的結(jié)構(gòu)體系，剪力墻結(jié)構(gòu)體系可以很好的結(jié)合其他結(jié)構(gòu)體系的作用，并代替其他結(jié)構(gòu)體系作為超高層建筑中最主要的結(jié)構(gòu)體系來使用，不管是超高層建筑所承受的水平方向的承重力還是垂直方向的承重力，大部分都由剪力墻承受，即使剪力墻結(jié)構(gòu)體系受到外界環(huán)境因素的影響而發(fā)生位移時，其呈現(xiàn)出的曲線形式仍然是彎曲型，在超高層建筑的剪力墻體系中，剪力墻所呈現(xiàn)的剛度與強度也正好符合超高層建筑整體結(jié)構(gòu)體系的需求，因此剪力墻結(jié)構(gòu)體系的選用不僅可以有效的減少建筑施工過程中的坍塌事件，同時也可以促進剪力墻結(jié)構(gòu)體系在超高層建筑中應(yīng)用及發(fā)展[4]。

3、避難層結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計

因超高層建筑的樓層較高，所以一旦發(fā)生火災(zāi)等危險，極易給人們的生命財產(chǎn)安全帶來危害，所以在對超高層建筑進行結(jié)構(gòu)體系的選擇時，避難層的設(shè)計是極其重要的，避難層的合理設(shè)計與施工可以在火災(zāi)發(fā)生時給人們提供一個避難的場所避免人們受到火災(zāi)的傷害，但是超高層建筑內(nèi)人群數(shù)量龐大，所以在對避難層進行設(shè)計時要注意到這個問題，設(shè)計一個空間相對較大的避難層，大型避難層的設(shè)計不僅可以容納更多的受害人群，同時也可以提供一個通風性能較好，利于人群互相的場所，按照相關(guān)的設(shè)計規(guī)范的要求，避難層的設(shè)計樓層一般保持在十五層以下，同時在避難層的周邊要設(shè)置一些必需的消防設(shè)備及消防電梯，可以幫助人們進行快速逃生[5]。

4、簡體結(jié)構(gòu)體系

作為超高層建筑中一種有效的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，建筑物的簡體結(jié)構(gòu)體系是現(xiàn)有建筑的最主要的結(jié)構(gòu)體系，簡體結(jié)構(gòu)不管是在抗推剛度方面還是水平承重力方面都有極大的作用，但是簡體結(jié)構(gòu)具有一定的剪力滯后效應(yīng)，這種效應(yīng)極大的阻礙了簡體結(jié)構(gòu)水平承重力作用的發(fā)揮，為了進一步完善簡體結(jié)構(gòu)體系，使其使用性能更加完善，相關(guān)的設(shè)計人員在對簡體結(jié)構(gòu)體系進行選擇時，要注意減少剪力滯后效應(yīng)產(chǎn)生的影響，使簡體結(jié)構(gòu)體系可以更好的發(fā)揮其抗推剛度，提高超高層建筑的安全性能。

5、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)體系

鋼管混凝土是利用把混凝土填入鋼管當中來提高混凝土的強度，使其更加適用于高層建筑的設(shè)計施工，同時也可以有效的提高超高層建筑的承重能力，把混凝土填入鋼管當中，是混凝土利用鋼管的穩(wěn)定性及約束性來增加自身的抗壓能力及抗變形能力，可以大幅度提高超高層建筑的延性。

結(jié)束語

隨著超高層建筑使用范圍的擴大，希望相關(guān)的設(shè)計人員對超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題重視起來，不斷提高自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，進而保證超高層建筑的整體使用性能，更好的促進我國經(jīng)濟的進步與發(fā)展。

參考文獻：

[1]郭懷祥.淺談超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵性問題[J].中華民居（下旬刊），2014，09：357-358.

[2]肖自強，張建明.論超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2010，08：25-32.

[3]單純勇.超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計探析[J].企業(yè)改革與管理，2014，12：178.

[4]李楨章.超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].廣東土木與建筑，1995，02：25-32.

[5]吳立明.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響因素[J].城市地理，2014，18：97.