史春燕
中色科技股份有限公司 河南省洛阳市 471000
摘要：随着科技和建筑材料的不断发展，人们对于建筑的质量和美观的要求也是越来越高，而结构设计是保证建筑物质量的前提，因此我们应对结构设计中存在的问题要采取理合理的计算方法和切实有效的安全措施来保证建筑物的安全性和美观性。本文对某超高层建筑结构选型进行分析，以供参考。
关键词：超高层；建筑结构；选型
引言
建筑结构的设计主要是考虑建筑物的整体安全性，然后综合考虑建筑外观及造型、给排水设计、通风设计、电气设计及整栋建筑的其他方面。在实际的结构设计过程中，通常必须遵循结构安全、设计经济和造型美观的原则，尽可能地提高结构的舒适性并在保证结构设计安全性的基础上控制建筑的成本。
1建筑结构优化设计的内涵
建筑结构优化设计不仅能提升建筑的抗震性能和受力性能，还可节约资源，提升经济效益，具有重要的现实意义和经济价值。建筑结构优化设计应以原建筑方案为基础，兼顾建设现状以及经济成本进行合理优化，以主体结构和围护结构方案为内容，建立结构优化设计模型，通过科学计算，最终得出结构优化方案。建筑结构优化设计根据建筑的构成可分为：①主体结构的优化设计；②基础结构的优化设计；③建筑建筑细部结构的优化设计；④建筑围护结构的优化设计。建筑结构优化设计需综合考虑舒适性、功能性等因素，并立足于经济性进行造价控制，尽可能做到建筑结构造价的合理缩减。
2结构特点及所面临的问题
建筑平面布置将电梯井道、楼梯、设备用房、卫生间等服务型功能的空间布置于塔楼中间区域，办公、会议室等布置于周边；沿高度方向，建筑立面追求简洁、实用的设计理念，建筑外形尺寸基本相同；基于上述建筑功能要求，参考类似工程经验，结构体系初步确定为框架-核心筒结构，其基本思路是利用中间区域的电梯井道、楼梯间墙体等组成核心筒，外周圈均匀布置框架柱。混凝土结构可塑性强、用钢量少，取材方便，维护成本低，加之混凝土和钢筋强度等级不断提高，促使混凝土结构在超高层建筑建造中得到广泛应用。但混凝土结构存在自身质量大、结构构件尺寸较大等问题。钢-混凝土混合结构是将钢与混凝土组合而成的结构类型，可有效发挥钢与混凝土自身的优点。基于本工程高度并不是很大，并无太多复杂超限内容，以及对结构造价的控制，结构材料拟选择混凝土结构或钢-混凝土混合结构。
3工程建设中建筑结构设计常见问题
3.1结构体系的合理选择
根据《建筑抗震设计规范》，工程中常见的结构形式分为以下几种，如框架结构、框架－抗震墙结构、抗震墙、部分框支抗震墙、筒体、板柱－抗震墙结构等，但是很多情况下选用的结构形式与建筑物的高度、设防烈度等不相符，结构设计存在严重的安全隐患；因此在建筑物的结构设计中，如果建筑高度较高且工程建设地点为高烈度设防区，就需要考虑使用框架－核心筒结构、抗震墙结构、框架－抗震墙框架结构等结构体系而不宜选用单纯的框架结构。
3.2结构设计与现场冲突的问题
作为整个施工的准备阶段，设计图纸是整个施工准备阶段的最核心的一项内容。所以如果想使整个建筑设计在工程建设的过程中发挥指导施工的作用和保证建筑结构的安全性，就需要对施工图进行一定的改善，目前情况下，我国的相关工程中设计图一直存在着许多问题，由于设计人员对于工程建设的环境理解不充分、对现场实际情况不了解，导致设计图中有许多与工程建设环境、现场实际不相符的设计理念，从而使整工程个建设过程中出现许多问题，对整个工程建设中工程质量产生了极坏的影响。
4针对塔楼高度超限的措施
4.1增强核心筒延性
为改善混凝土核心筒的延性，采取了下述的措施：轴压比控制在0.4左右，最大值不超过0.5（重力荷载代表值下）。T1塔楼全楼及T2塔楼商业高度范围核心筒剪力墙体抗震等级已按特一级进行设计，并控制中震下墙体拉应力。在关键区域的连梁中布置交叉钢筋，增强连梁延性。约束边缘构件在底部加强区范围及上下各延一层设置，在约束边缘构件层与构造边缘构件层之间设置2层过渡层，同时芯筒角部约束边缘构件延伸至墙肢轴压比大于0.35的楼层。
4.2针对大底盘多塔的措施
按整体模型和各塔楼分开的模型分别计算，采用较不利的结果进行结构设计。加强收进部位的楼板及水平构件竖向体型突变部位以及相邻上下的楼板宜加强，楼板加厚，双层双向配筋，每层每方向钢筋网的配筋率不宜小于0.25%。收进部位上、下各2层塔楼周边竖向结构构件的抗震构造措施提高一级以提高收进部位的延性。与主塔楼连为整体的裙房的抗震等级，除应按裙房本身确定外，相关范围（三跨）不应低于主楼的抗震等级。考虑在裙房范围内每30~40m设置温度后浇带，封闭期间气温宜控制在20~25℃，5~25℃为合拢温度；考虑混凝土徐变对温度收缩作用效应的折减效应，折减系数取0.3；对于受约束较大的部位以及楼板温度应力敏感的部位，应采取加强配筋等措施。
5结构选型
A座高度约为192米，符合《高层建筑混凝土结构技术规定》B级钢筋混凝土框架-核心筒建筑的最大高度要求，符合《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规定》混合框架-核心筒和钢框架-核心筒的最大适用高度要求。因此，可以使用混合结构、整体钢筋混凝土结构。根据《高层建筑混凝土结构技术规定》6度区乙型建筑B级高度的框架-核心筒结构，框架和核心筒的抗震等级均为1级。对于A座结构选型分析，综合考虑芯筒和建筑平面图的特点，混凝土芯筒提高结构的内侧刚度，不影响建筑内部空间的使用，压缩性能好，因此在选择方案时不包括在整个钢结构体系中。
6方案优化及技术经济指标比较
对钢骨混凝土柱-混凝土梁-核心筒和钢管混凝土柱-混凝土梁-核心筒进行了初步优化。考虑周边楼板悬挑、柱网稀疏等因素，核心筒在长度方向和宽度方向的抗侧刚度存在明显差异(楼板中心为结构刚度集中区域，结构易扭转，周边刚度差)，因此进行方案优化。通过削弱X方向(长方向)的刚度，可以在这个方向打孔，同时增加Y方向墙板的厚度。此外，为了增强抗扭刚度，柱间环形框架梁的截面尺寸应适当增大。但需要注意的是，周边框架的刚度不宜削弱太多，设计柱截面尺寸不宜过小。
7建筑结构优化设计对策
建筑方案设计是建筑设计的最初阶段，为初步设计、施工图设计奠定基础。但大部分建筑方案设计仅注重平面使用功能、外立面效果，有的为了在建筑方案投标过程中吸引业主注意，在外立面增加一些生搬硬套的国外建筑元素。这种设计方案给后期初步设计、施工图设计埋下了很多隐患，甚至影响方案实现的可行性。因此，在建筑方案阶段，应对建筑方案认真推敲，对不合理之处及时提出。通过与建筑专业充分沟通，对建筑的平面布置、立面造型、柱网布置等提出合理化建议和要求，将结构的高度、复杂程度、不规则程度等均控制在合理范围内。要尽可能进行结构验算，给方案提供明确的意见，为后期的工作提供保障。建筑结构优化设计人员参与建筑方案阶段的设计工作，不仅能保障项目顺利进行、避免错误，更能节省人力物力。
结束语
建筑结构的优化设计可以在保证结构设计符合安全性、耐久性要求的前提下，实现对建筑结构造价成本的有效控制，并结合对结构的节能优化设计，进一步提升建筑结构的绿色性与可持续性。因此，企业必须重视建筑结构的优化设计，依据对建筑建设需求、现场实际情况的分析与掌握，提升结构设计的合理性与可行性，促进建筑功能与作用的最大化体现，确保建筑建设符合人们多元化的居住需求。
参考文献
[1]周德勋.基于超高层建筑的结构选型策略研究[J].建筑技术开发,2018,45(16):21-22.
[2]孙静.超高层建筑结构方案选型及抗震性能分析与优化初探[J].住宅与房地产,2018(15):123.