超高层建筑结构现状研究及其阻碍因素解读

【摘要】随着我国经济的蓬勃发展，超高层建筑的数量日益增加，结合我国超高层建筑的发展现状，从三个常用结构体系：筒体结构体系、巨型结构体系、混合结构体系，详细介绍了超高层建筑结构的常见类型，为超高层建筑结构的选择提供参考依据。从我国目前超高层存在的主要问题――防火和节能出发，提出合理化建议，促进我国超高层建筑又快又好发展。

【关键词】超高层；结构体系；防火；节能

引言

近年来，我国超高层建筑如雨后春笋般一座座拔地而起，原有的结构体系已经不能满足超高层结构的要求，在超高层建筑蓬勃发展的同时，结构的分析和设计面临新的挑战。随之对应的筒体结构体系、巨型结构体系和混合结构体系被广泛推广和应用，但是目前阻K超高层建筑发展的主要民生问题是防火和节能，如果解决防火和节能问题，我国的超高层建筑才能快速发展。

1.超高建筑的发展现状

我国的超高层建筑主要分布在长三角、珠三角地区以及北上广深等经济发达地区，并且逐渐向全国其他区域扩展，根据相关文献的数据统计结果显示，2013年-2018时期我国计划完成250m以上的超高层建合计164幢。

2.超高层建筑结构类型

2.1 筒体结构体系

筒体结构体系是由若干纵横交接的剪力墙集中到房屋内部或者外部形成封闭式的筒体，目的是用来承担来自房屋的竖向以及水平荷载的结构体系，筒体结构体系包括：框架―筒体结构、筒中筒结构以及束筒结构。

（1）框架―筒体结构：竖向荷载由框架和筒体共同承受，水平荷载由筒体承受，一般适用于大50层的超高层建筑的结构中，其结构形式又分为框架―空腹筒体结构和框架―实腹筒体结构。

（2）筒中筒结构：由中间剪力墙内筒和周边外框筒组成。在水平力作用情况下，内外筒协同工作，内筒可布置电梯间、楼梯间等一些服务设施，外筒则可安装玻璃幕墙。

（3）束筒结构：束筒结构也称为组合筒结构，由字面意思可知该结构类型是将若干个筒组合成一个整体，共同承受竖向和水平荷载。

2.2 巨型结构体系

巨型结构体系由主结构与次结构共同工作的一种结构体系，其主结构主要为抵抗侧力体系，次结构承受竖向荷载并将竖向荷载传给主结构。

（1）巨型框架结构该结构由一级结构与每隔若干层设置一道巨型梁，一起组成刚度较大的巨型框架承受荷载。巨型框架与其他常规结构体系可以任意组合，得到许多性能优的巨型结构体系。

（2）巨型桁架结构该结构是由竖杆和斜杆共同组成的悬臂桁架，目的是共同承担水平和竖向荷载。巨型桁架结构也可与其他常规结构体系组合，产成许多性能优的巨型结构体系。

2.3 混合结构体系

钢―混凝土混合结构体系结合了两种材料的优点，既钢材自重轻、延性好、抗震性能较强优点以及混凝土造价长处，因此目前被广泛应用于超高层建筑中。混合结构体系还有型钢混凝土外筒+钢筋混凝土内筒以及型钢混凝土框架+钢筋混凝土内筒等混合结构体系。

3.我国超高层建筑存在的问题

我国在超高层建筑发展上存在许多问题，在这里主要讨论民生的两大问题―防火和节能。防火问题历来是我国建筑行业的重点的问题，可见防火的重要性以及必要性。在我国每年建筑行业的能源消耗量是非常惊人。随着超高层建筑行业的蓬勃发展，防火和节能问题再一次引起了广泛的关注。

3.1 建筑防火安全设置不规范

虽然我国的大多数建筑物结构是混凝土结构，在发生大火的情况下，整体结构形式不易发生变形。现代化的超高层建筑防火显得非常重要，防火通道的建设上很不完善，比如在很多超高层建筑中，灭火工具方面不仅稀少，而且大多已经老化；在紧急的逃生楼梯通道上，因为楼层过高从而楼梯逃生速度缓慢。

3.2 节能环保意识不强

我国每年消耗在建筑行业的材料、能源数目是无法估计。建筑物越高，能源的消耗量就越大，如何在保证质量安全的前提下，最大化的减少能源消耗。而我国超高层建筑在节能建设上存在的许多问题是：对于超高层的建筑材料必须使用性能更好的材料，然而在建筑施工时，大多使用的是一般的传统建筑材料，最大的问题就是保温，防水等方面不过关。其次超高层建筑中存在大量的照明、电梯等一大批耗能设备，因此如何减少设施耗能也是一个关键的问题。

4.建设安全科学的超高层建筑的建议

4.1 严格规范超高层建筑的防火要求

保护生命和财产安全是社会民生的重大问题，因此必须严格要求防火安全。除在超高层建筑物内放置大量的灭火设施以外；对于超高层建筑来说，如何在发生火灾后，迅速逃生才是最重要的；如果在超高层建筑中逃生完全凭借楼梯，是一个非常不现实的问题，所以必须投入人力物力设计出一款在火灾中也可以乘坐电梯逃生设备，是阻碍超高层建筑发展的重要因素。

4.2 重视节能理念推进超高层建筑的建设

首先积极开发新型的节能材料来完成施工建设的质量。其次在北方地区适当增加建筑物墙体的厚度，减少热能的流失。最后相关设计人员必须高度重视超高层建筑物的节能设计的研究，因为节能是未来超高层建筑的一个发展趋势。

4.3 建设更加舒适安全的超高层建筑

民用建筑物建设的最重要的目的是为了给居民提供一个安全舒适的场所。我们不仅应该重视建筑物的美观，更应该关注的是建筑物自身的使用性能。随着时代的快速发展，人们更加倾向于建筑物的安全和舒适的功能。

5.结语

随着超高层建筑的几何形式的多样化以及高度不断增高，在结构的安全和使用功能方面提出了更高的要求，因此研究发展更加合理的结构体系将成为超高层建筑发展的关键；尽管我国的超高层建筑在发展中存在很多问题，但是这并不影响我们去设计出宏伟的蓝图，因为我相信，在不久的将来，我们一定会实现设计出安全舒适的居住梦想。

参考文献

[1]李卉 超高层建筑结构体系的类型分析[J].山西建筑，2016

[2]丁洁民我国高度250m以上超高层建筑结构现状 [J]. 建筑结构学报，2014

[3]张书茂 超高层住宅建筑设计的未来发展趋势[J].门窗，2013