超高层建筑结构设计问题及对策研究

超高层建筑结构设计问题及对策研究

杜俞泽,王伟

北京中环世纪工程设计有限责任公司青岛分公司，山东 青岛 266000

摘要：随着人们对超高层建设项目的增多，促进建筑结构设计的要求不断提高。在设计超高层建筑时，不仅要体现出建筑的观赏价值，还要融入当地的特色文化，设计人员可以采用现代设计方式进行超高层建筑设计。在设计超高层建筑时，建筑的结构非常关键。进行结构设计时，设计人员可以加入一些自己的设计理念，对超高层建筑的结构进行优化。同时，在进行结构设计时，也会遇到一些问题，影响结构设计的质量，如果不能及时解决，会拖慢超高层建筑的建设速度，还可能埋下安全隐患。因此，设计人员要不断充实自己，遇到问题时，能结合自身的经验，及时处理问题，并找到问题产生的原因。

关键词：超高层建筑；结构设计；问题和对策

引言

我国建筑行业经过多年发展，虽已取得了一些成绩，但在建筑结构设计方面仍存在不少问题。超高层建筑结构设计作为建筑工程设计研究的重点内容，关系着建筑工程的质量，一定程度上反映了超高层建筑的发展方向。

1超高层建筑结构设计目标

满足使用需求是超高层建筑结构设计的主要目标。具体来讲，主要需要注意以下3方面的使用需求：（1）满足安全性需求。设计人员要按照国家标准进行防火、防风、抗震等多方面的设计优化，确保建筑物整体安全性。（2）满足功能实用需求。当前建筑物的功能在不断增多，这对于满足居民的使用要求、提高居民居住生活舒适度有着明显的效果。坚持功能优化原则，可以保证居民顺利地开展各项生产生活活动。（3）满足环境需求。中国对绿色节能高度重视，建筑行业未来发展主要趋势之一就是节能环保。在超高层建筑设计中满足环境需求就是推动建筑建设和环境和谐发展，尽量减少建筑建设对周围环境的不良影响。

2超高层建筑结构设计问题

2.1抗震结构设计问题

我国处于环太平洋地震带与欧亚地震带之间，地震活动相对较为频繁，可以说我国是地震的重灾区，因此在建筑结构设计方面尤其要注意建筑结构设置的抗震性能，减少地震对我国建筑尤其是人身安全造成的危害。数据显示，每年我国因地震造成的死亡人数约占全球地震死亡人数的一半，由此可见，地震给我国带来的危害不容小觑，导致的房屋损害、倒塌现象比比皆是。因此，如何建造出抗震性能较好的建筑是当前建筑行业重点关注的问题。

2.2消防设计有待加强

大部分建筑内都会有地下车库，车库内存在很多车辆，车辆内含有大量汽油，如果火势蔓延到地下车库，很容易发生爆炸。在进行消防设计时，设计人员没有在超高层建筑内设置足够的消防设施，当危险来临时，无法利用消防设施灭火。另外，消防逃生通道的设计位置比较隐蔽，当火灾发生时，人们无法快速逃离。因此，超高层建筑的消防设计水平提升工作，是设计人员首要解决的问题。

2.3防风结构设计问题

风力是最不可控的自然灾害之一，虽然无法用肉眼看到风力作用对建筑的危害，但对于超高层这种细长的建筑物而言，风力作用对建筑结构的影响还是比较明显的。在计算建筑建筑结构风荷载时，应以最大风速为风荷载的重要指标，预测建筑结构设计寿命。

3超高层建筑结构设计问题的优化对策

3.1抗震性能优化

建筑设计单位为了提高超高层建筑安全性和稳定性，充分研读了中国2016年最新修订的《建筑抗震设计规范》，该规范中要求针对不规则建筑物、甲级建筑物高度范围有限的建筑物进行抗震能力计算时，可以利用时程分析法补充多次地震计算。设计师在进行平均值优化时可以采取多条时程曲线进行计算，在计算结果较大值时可以选用模态分解反应谱法。当前建筑业采用最多的传统抗震结构体系就是延性结构体系，也就是对建筑物结构的刚度进行控制。但是当发生地震时，结构构件会进入到延展性较大的非弹性状态，通过这种方式将地震产生的能量尽可能地消耗，避免地震对建筑物产生严重影响。该结构形式在提高建筑抗震性、保证建筑物大震不倒方面发挥着重要作用。建筑结构动力特性可以通过摆动、滑移、悬挂隔震等处理措施减少地震反应，降低地震能量所产生的影响，这是当前防震措施中一种极具发展前景的方法。在超高层建筑结构设计中，需要按照建筑物功能要求合理选择结构形式，要坚持经济性、便捷性原则，不但要保证建筑物满足居民的使用要求，还要将开间、深度、层高、层数等建筑平面关系和形状尽量减少，尽量统一柱网布局和层高，保证能够重复使用标准层。位移是超高层建筑首先要考虑的因素，设计师不但要对平面形状和标高变化进行深入的分析，还要注意将建筑物整体刚难度提高，从而减小结构位移。在布置超高层结构时，可以提高架构刚度，加强各个构件的连接，让各个构件协同工作，共同提升建筑结构刚度。同时设计师要对基础整体性进行优化，避免基础平移或者扭转影响到建筑结构侧向位移，要注意加强结构薄弱部位和受力复杂部位的强度。

3.2消防设计优化

在设计时，设计人员要做好规划工作，在建筑物内要设置防火分区，当火灾出现时，能够更好地防止火势蔓延。在进行超高层建筑设计时，要将防火性较强的材料运用到超高层建筑当中，并在每个区域内安装感应式防火卷帘门，当火灾发生时，卷帘门会受到感应，及时关门，防止火势蔓延。在设计防火卷帘门时，要注意卷帘门要紧贴墙壁房梁，二者之间不能存在空隙，否则火势会蔓延到其他区域。防火卷帘门在一定程度上能够减缓火势蔓延的速度，能够为消防人员争取到更多的救援时间。设计人员要在建筑内设计排烟管道，火灾发生时，会产生大量的浓烟。为了防止居民吸入大量的浓烟，设计人员要做好排烟设计工作，将排烟通道放置在墙体上方，当火灾发生时，人们能够快速找到排烟通道并打开。在设计建筑墙体时，设计人员要按照防火规定进行设计，确保墙体的防火性能达到规定的标准。

3.3防风结构设计优化

超高层建筑由于高度较高，整体结构较为细长，容易受风力作用影响，缩减建筑结构使用寿命，广州市某办公大楼作为超高层建筑结构，应检测其顶层结构的抗风能力，通过加强梁柱或钢结构的设计，强化建筑结构刚度，增强建筑结构的抗风能力。此外，针对建筑物外形设计，也可以将建筑结构外形设计为抗风能力强的形状，如圆形、椭圆形、三角形等，广州市某办公大楼的外形设计采用了椭圆形结构，既满足高层建筑的抗风性能，又满足建筑结构外表的观赏性。

3.4节能设计

超高层建筑在建造过程中会用到大量的材料，也会消耗大量的能源。目前，我国能源消耗量过大，渐渐开始出现能源紧缺的情况。因此，在设计时，设计人员不仅要注重结构设计，还要加强节能设计。节能设计就是在设计过程中贯穿节能理念，在建造过程中，要使用节能设备，减少能源消耗。设计人员要使用绿色材料进行建造。设计人员可以将太阳能、风能等清洁类能源运用到超高层建筑当中，可以在建筑顶部安装太阳能电池板，为居民提供电能，在建筑内设计多个通风口，保持室内空气流动，在夏季时，降低室内的温度。

结语

在进行超高层建筑结构设计时，设计人员主要从抗震、消防、防风等方面进行设计，在设计过程中，要明确结构设计的要点，同时，还要找出超高层建筑结构设计中出现的问题，按照相关标准做好超高层建筑的结构设计工作，确保超高层建筑结构设计的质量，促进我国建筑行业的发展。

参考文献

［1］吴文煊.某超高层建筑结构设计中关键问题的思考探究［J］.四川建材，2022，48（3）：25-26.

［2］宁海永.超高层建筑结构设计的关键性问题探讨［J］.中国设备工程，2022（1）：244-245.

［3］纪秀艳.超高层建筑结构设计问题及对策研究［J］.产业与科技论坛，2021，20（21）：23.

［4］江璐.超高层建筑结构设计的关键性问题探究［J］.居舍，2021（30）：105-106.