魏伟
孝感市城乡规划建筑设计研究院, 湖北 孝感 432100
摘要：作为时代高速发展的产物，超高层建筑的建设需求在不断增长。随着人们对建筑外观和使用功能要求的提高，超高层建筑结构的复杂性和施工难度也不断增加，如何在满足建筑使用功能、美观要求的前提下，设计出结构先进、技术可靠的建筑结构基础体系，成为目前建筑结构设计师们关注的焦点问题。
关键词：超高层建筑；建筑结构基础设计
前言
在现代建筑设计体系中，超高层建筑的结构基础设计占据了重要的地位。因此，设计师们在进行设计时应更加注意建筑结构基础的稳固性。因此在超高层建筑设计中，设计人员必须从保证结构基础稳定性这个角度为基本出发点，其他专业配合调整，对结构方案进行改进优化。特别是当超高层建筑出现结构变形时，为了满足建筑工程结构稳定的需要，根据超高层建筑结构设计特点，要有针对性地进行结构方案调整。本文以超高层建筑结构设计的关键点为切入点，着重探讨超高层建筑结构设计中的一系列问题。
1 超高层建筑结构基础设计的意义
1.1 保障超高层建筑架构的需要
超高层建筑，根据规范的要求，一般可认为是100米以上为超高层，实践中一般以250米至400米间为多。在建筑高度很高、层数很多、功能多元、使用人数纵多的情况下，建筑结构设计就需要考虑上层建筑的构架问题。在前期的结构设计工作中，既要对材料、结构和应用效果等方面的要求进行设计和研究，又要在保证建筑整体结构的合理性和完整性的前提下，根据超高层建筑的特点和功能要求来设计。一般来说，框筒、核心筒、筒中筒等不同类型的架构，体现了不同建筑布局和功能使用要求，进一步的说，构件布局均衡匀称，因地制宜，恰到关键处的设置，都体现了结构设计师对结构架构抗弯、抗扭能力的理解和思考。
1.2 保证超高层建筑的安全性和稳定性需求
对任何建筑物而言，稳定性和安全性都是判断建筑物是否合格的重要指标，随着建筑物高度的不断提高，对建筑物的安全性和稳定性的要求也在不断提高。如果建筑结构设计方案科学合理，则保证了建筑结构的安全与稳定是十分必要的。
1.3满足建筑的使用功能
从用户角度进行建筑结构设计，丰富建筑的实用性和功能性，使用户能够有效地利用室内空间。正确、科学的结构设计能影响其结构空间的应用性能，因此，在设计中应特别重视。
2 超高层建筑结构基础设计的基本原则
2.1合理的结构简图设计
结构简图设计是超高层建筑结构设计中的一个重要环节，对它的要求很高。简图设计需要精确的数据作为支撑，要体现结构体系的力学模型，体现力传导的准确性和顺畅型，构件数值模拟的精确度等特征。如果数据不准确，就会造成设计的偏差和不合理。所以在设计前需要对工程场地进行详细的勘察，以保证数据的准确性，提高简图设计的合理性，同时也为后续的施工提供良好的数据支持和依据。
2.2合理的基础结构设计
在超高层建筑中，基础结构设计是施工的重要依据，它对结构的稳定性和安全性起着至关重要的作用。施工前，不仅要对周围环境、地质条件、水文条件等进行勘察分析，还要对周围建筑物的影响因素进行总结，选择最合理、可行性最大的设计方案。
3 超高层建筑结构基础设计中存在的问题
3.1存在的问题
3.1.1超高问题
从本质上讲，超高层建筑是为了节约建筑用地，最大限度地开发建筑空间。目前我国建筑规范规定，超10层以上的极高层建筑高度>27m，超100m为超高层建筑，超高层与差高层建筑在结构设计上有很大的区别，超高层建筑如果超过了规范要求的线稿，就必须按规范进行结构设计。
超高层建筑设计中，超高是比较常见的现象，主要原因是业主对经济利益的过分关注，对相关制度的不了解，导致超高层建筑出现了超高的情况，甚至一些单位在明知超高层建筑超高的情况下，还按照超高层建筑的结构规范来设计，以降低建筑成本，获得较高的利润。在这样的条件下，超高后结构的整体性、稳定性和承载状况都将发生改变，不仅影响到建筑的整体质量，同时也导致建筑抗震性能和抵御外部环境影响的能力下降，给人们的生命财产安全带来极大隐患。
3.1.2沉降问题
超高层建筑沉降较大，轻的建筑结构整体下沉，重的建筑倾斜倒塌。建筑沉降的主要原因是：
（1）由地质条件引起的沉降。因地质结构比较复杂，地基设计不合理，造成地基倾斜度较大，影响了地基的支护稳定性，或者由于地基设计没有充分考虑地质和地下水条件，导致建筑物发生不均匀沉降；
（2）结构设计不合理，建筑自重随高度的增加而不断增加，建筑物各部分受力不均造成不均匀沉降；
（3）在地下室设计中，由于没有对底板筋进行合理的配置，导致地下室结构承载能力降低，引起不均匀沉降。
3.1.3嵌固端设置问题
嵌固端部的设置直接关系到建筑物的结构能否与其上、下层构成有机整体，如果设置不合理，将会降低建筑物的安全性，甚至引发安全事故。其存在的问题主要表现在：一是嵌固端的选择缺乏合理性；超高层建筑的嵌固端一般设置在地下室顶板或人防工程顶板上，其自身的安全隐患较大。一旦地下结构顶板出现问题，将直接影响整个上层建筑的稳定与安全。二是由于下层刚度在嵌固端嵌固面的比例不合理或设计刚度计算误差较大而对尺寸控制不够；抗震设计不合理，造成抗震裂缝处理不当，引起结构安全问题。
4 解决思路及相应对策
4.1优化超高层建筑设计方案，避免超高问题出现
超高层建筑结构设计前，首先要调查施工场地和周围环境，了解地下水分布、地质构造、风雪荷载等情况，为结构设计提供可靠的数据支持，保证结构符合工程要求和现场实际。要严格按照我国现行设计标准和规范进行超高层建筑结构设计，合理选择设计方案，验证设计方案的科学性和合理性，在掌握各方资料的基础上，对设计方案进行优化，避免出现不符合实际情况，特别是超高的现象。
4.2合理设计地基基础，避免沉降发生
在基础设计过程中，要充分掌握施工场地的地质、水文和地下水分布情况，对基础进行优化设计，能有效地提高建筑结构的安全性和稳定性。在设计中，一般采用天然地基、防水板和锚杆相结合的形式，同时准确地计算基础的配筋量，增加基础结构的稳定性，避免由于基础承载力不足而造成建筑失稳。如在超高层建筑中设有地下室，可采用褥垫方式设置不同的承载层，提高地下室结构的承载力和强度，避免地下室顶板因承载力不足而产生裂缝，影响整个基础结构的稳定。与此同时，在设计阶段，设计者也要对地下水位的分布进行监测，做好地基基础的防水和排水设计，提高建筑物的稳定性。对于地质结构比较复杂的地区，设计者应充分考虑地质因素，再进行地基基础加固设计，以增加土体结构的稳定性，保证地基基础能承受整个建筑荷载。
4.3科学设置嵌固端
在选择嵌固端安装位置时，需要选择有效埋深基础的顶部和顶部。在嵌固端选择位置高于顶面时，要保证嵌固端与埋设深度一致，控制好其与室外地面的差高。要求嵌固端选点位置必须具有较高的强度和承载力，并能有效地避免柱塑性铰下移。超高层建筑地下室嵌固端应设置在地下室顶板上，顶板厚度为16cm，且顶板具有良好的抗弯刚度，顶板设计不得留有空隙，保证了顶板结构的完整性。
结束语
总而言之，超高层建筑的结构基础设计直接关系到建筑工程的质量和结构的稳定、安全，因此，在设计过程中，设计者应本着严谨、认真的态度，对超高层建筑结构基础设计中可能出现的问题进行分析，并针对问题提出有效的预防措施和解决办法。设计人员在进行结构设计前，还需深入施工现场，仔细勘察周围环境及地质条件等，为结构设计工作提供可靠的数据支持，同时为后续工程的施工提供正确的指导和规范。
参考文献
[1]魏亚超.浅谈超高层建筑结构设计的关键性问题[J].建材与装饰，2018（22）：115.
[2]徐春卯.超高层建筑结构设计的关键性问题思考[J].科技创新与应用，2018（13）：243.