摘要：超高层建筑能够为使用者提供更加良好的居住环境和工作环境，同时也能够起到提升土地资源利用效率的作用，因此成为了我国建筑工程行业发展的大势所趋。而在本文之中，首先对超高层建筑结构体系进行了全面的分析，然后结合建筑结构体系的实际情况，提出了超高层建筑结构选型的依据与方法，希望能对相关行业的从业人员起到一定的积极作用。
关键词：超高层建筑；结构体系；选型
一、超高层建筑结构体系分析
（一）框架-支撑、框架剪力墙、剪力墙结构体系
随着我国建筑工程行业的深入发展，建筑结构的高度也在不断提升，而框架结构的抗侧刚度往往较弱，难以满足侧移的具体需求，因此为了确保超高层建筑能够满足结构刚度的实际需求，因此会在框架结构体系之中引入支撑，从而形成了框架-支撑结构体系。通过这种结构，能够使超高层建筑的抗侧刚度得到有效提升，降低结构在水平作用力之下产生的位移情况。而框架建立墙结构也是以框架为主体结构，通过相应数量的钢筋设置或者型钢混凝土剪力墙的配置，使其能够有着较为良好的抗震能力。一般来说，这种结构体系的竖向作用力往往是由框架承受，而钢筋混凝土剪力墙则需要承受超高层建筑水平方向的作用力以及对应的倾覆力矩。这里要注意的是，剪力墙可以根据实际需求进行更加领好的设计，能够以两片并联的形式存在，能够使抗侧力体系的高宽比得到有效调控，进而使整个结构体系的抗推能力和抗倾覆能力得到全面提升。目前应用较为广泛的矿建建立墙结构体系有混凝土结构体系和钢框架体系，而在框架结构之中所有的结构形式都为剪力墙结构时我们将其称为剪力墙结构，这种结构体系的抗侧力性能能加良好，然而其总体重量也更大，在地震时受到的作用力也会得到全面提升[1]。
（二）筒体结构体系
筒体结构结构体系在超高层建筑结构体系之中有着多种应用形式。第一种形式为框筒、核心筒与筒中筒的结构形式。筒体结构本身就是一种从剪力墙结构体系之中优化二来的结构，能够在我国钢结构建筑与混凝土结构建筑之中得到良好的应用。其结构要点在于使剪力墙与框架形成围合状态，然后成为一个竖向的结构形式，其刚度较高，筒壁较薄。其最主要的特性在于其外围结构为主要的抗侧力结构，能够使其如同一个悬臂梁进行倾覆弯矩力的抵抗。常见的筒体结构有通过建筑深梁和密排柱组成的空间框架，这也就是所谓的框筒结构，而另一种则是通过电梯井和竖向管道构成的实腹筒体，也就是所谓的核心筒。而筒中筒结构也就是通过密柱深梁外框筒以及其中的芯筒以楼板进行连接的空间结构体系，使前两者的结合体，有着较强的整体性和抗位移强度[2]。
第二种形式则是带有支撑的筒体结构，这种结构是在传统筒体结构之中，通过加设多级斜向支撑来提升筒体的抗侧性能，从而使结构能够满足更高层建筑的性能需求。在超高层建筑之中，筒体结构往往会进行斜桁架的设置来进行支撑，而在混凝土结构之中则会采用多层的斜向剪力墙设计来满足筒体的支撑需求。
第三种形式则是成束筒的结构体系，其要点在于将多个单筒集成一体成为束状，使其成为一个空间刚度较大的抗侧力体系。成束筒结构在受到水平作用力时会呈现出弯曲的状态，而如果建筑的平面刚度较大，将会使其受力形式得到全面调动，而其产生的轴力往往要比单框筒要高。从这一点来看，成束筒结构体系在水平作用力之下的剪力滞后情况往往较小，而砼结构也是由多个单筒进行组合而成，其结构空间的受力水平较高，能够满足不同高度超高层建筑物的受力需求，同时其布置形式也较为灵活。
（三）伸臂结构体系
这种结构体系也就是指在每隔基层的核心筒处，伸出刚度较高的钢臂，钢臂要能够与外侧柱直接相连，同时还要沿着外圈框架设置相应的桁架来形成相应的结构体系。这种结构体系的抗侧刚度较高，而其钢臂应该为混凝土梁或者是钢桁架，其高度应该与技术层高度相符。伸臂结构以及外侧框架柱应该能够对芯筒的弯曲进行有效的约束，通过柱子的轴向刚度来调整整个体系的抗侧刚度，因此这种结构体系也在超高层建筑之中得到了广泛的应用，能够起到有效的限制水平位移和降低筒内弯矩的作用。
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（四）巨型结构体系
这种结构体系是由多级结构体系组成的，一般包括了巨型框架结构和桁架结构等，而在这其中，巨型框架结构也就是由巨型柱或者截面较大的实体柱组成，通过在楼体之内设置巨型梁的方式，来形成刚度较大的巨型框架体系，从而使超高层建筑拥有能够承受水平和竖向作用力的一级结构；而上下框架之间的梁柱会构成相应的二级结构，其作用力会从结构直接传递到一级结构的梁柱之中，由于其本身的需要承受的作用力较小、构件截面较小这也使建筑结构体系的灵活性得到有效提升。巨型桁架结构能够通过大截面的竖杆与斜杆组成相应的悬臂桁架，从而使水平作用力和竖向作用力能够得到有效传递，进而使超高层建筑的安全性和稳定性得到有效的提升[3]。
二、超高层建筑结构选型分析
（一）结合建筑物抗震性能需求进行选型
在建筑结构选型的过程之中，必须考虑到建筑物的实际需求和抗震要求，在尽量满足建筑使用性能和美观性的前提之下，不断提升结构的抗震能力。我国现行的技术标准和相关规范之中，也提出了对结构刚度、力学性能、承载能力和经济性能有效控制的前提下，提升建筑结构最大高度的要求，从而使超高层建筑结构有着更加良好的抗震性能。
（二）结合超高层建筑物经济性要求进行结构选型
结构选型还要考虑到经济性的问题，而能够影响超高层建筑结构选型的经济性指标较多，包阔建筑结构的高度、跨度、形状以及规则程度等，其中，施工材料与施工工艺流程是最为重要的影响因素。一旦这些因素之中发生了相应的改变，那么超高层建筑结构的经济性也会得到对应的改变。因此，相应的设计人员和技术人员应该能够对超高层建筑的结构体系进行全面的分析，选择更加合理的平面和竖向布置形式，从而将超高层建筑结构的经济成本控制在合理的范围之内。
（三）对超高层建筑结构体系进行必要的创新
随着时代的发展，科技的进步，超高层建筑有着更加复杂化的趋势。而传统的建筑结构体系往往无法满足这些复杂的超高层建筑结构的设计要求，需要设计人员能够以创新发展的眼光进行超高层建筑结构体系的设计与选择。而从我国超高层建筑结构体系的发展历程来看，虽然说当前已经有着明确的规范和要求来限制超高层建筑结构的选型，然而只要设计人员有着锐意创新的科研精神，就能够对建筑结构形式进行合理的创新，设计出更符合时代发展要求，更加安全和稳定的结构体系，因此，结构设计人员必须能够在已有的知识基础之上，对于超高层建设地点的地理环境、人文背景等多种因素进行深入分析，从而创造出更加美观、功能性更强、文化底蕴更加深厚的超高层建筑结构体系[4]。
三、结束语
随着我国经济建设水平的不断提升，建筑工程行业也得到了全面的发展，而从实际情况来看，超高层建筑由于其能够达到节约用地，提升土地资源利用效率的作用，因此成为了当前建筑工程行业较为重要的发展趋势，而这也就要求了技术人员能够对超高层建筑结构体系进行全面的研究和分析。技术人员和设计人员应该能够对超高层建筑结构体系有着更加深入的了解，考虑到施工因素、经济性和安全性等多种因素，选择更加符合超高层建筑要求的结构体系，从而使我国超高层建筑结构的稳定性和安全性得到不断提升，推动我国超高层建筑行业的深入发展。
参考文献
[1]林柏胜,季柏城. 超高层建筑结构体系选型[J]. 建筑设计管理,2004,(4):47-48.
[2]任萌. 超高层建筑结构体系的选择分析[J]. 中华民居,2014,(15):147.
[3]汪兴. 高层建筑结构体系分析及基础选型研究[J]. 建筑工程技术与设计,2015,(18):1796-1796.
[4]高宾. 超高层建筑施工中塔吊的选型分析[J]. 环球市场,2017,(5):301.
论文作者:栾极
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/18
标签：结构论文; 体系论文; 高层建筑论文; 刚度论文; 作用力论文; 框架论文; 建筑结构论文; 《基层建设》2019年第26期论文;