復雜高層與超高層建筑結構設計要點探微

濮存富

摘要：隨著我國國民經濟的快速發展，人口數量得以急劇增長，人均耕地面積變得越來越狹小，高層建筑以及超高層建筑便應運而生。本文主要分析和研究在進行高層建筑結構設計中的要點，并且提出了如何把控好這些要點的具體辦法。

關鍵詞：復雜高層；超高層建筑；結構設計

隨著我國經濟和建筑技術的快速發展，復雜高層建筑和超高層建筑的數量越來越多，并且它們的復雜性呈現出一種不斷增加的趨勢，這些都給施工人員帶來了新的要求和挑戰[1]。所以要想保證復雜高層和超高層建筑的質量和安全，一定要抓好施工階段，尤其是要控制好建筑結構的設計要點。

一、復雜高層與超高層建筑和普通高層建筑在結構設計上的不同

復雜高層建筑和普通高層建筑之間在結構設計方面存在明顯的差異性，從建筑的高度上來看普通高層建筑通常來講都是在200m高度以內的，而復雜高層建筑和超高層建筑基本都是超過200m甚至有的達到了上千米的高度。從建筑的材料設計上來看，普通高層施工人員一般就是應用混凝土的結構設計來進行施工建筑，但是在進行復雜高層或者是超高層建筑的時候，還可以選用全鋼結構以及混合結構來進行結構的設計，充分保證超高層建筑的安全性。復雜高層建筑對機電設備以及消防設備的要求標準同樣要比普通高層建筑高出很多，因為復雜高層建筑需要考慮到對機電層以及避難層的設計。同時在防震的設計方面，復雜高層在進行平面設計的時候所能夠選用的形狀要少的多，要能夠使設計的結構滿足我國的抗震要求。另外復雜高層建筑還需要考慮風載荷作用對人們居住舒適度的影響，而普通的高層建筑通常來講不用考慮這些。

二、結構設計要點分析

（一）重視建筑結構概念的設計環節

很多的實踐已經向我們表明，在對復雜高層建筑以及超高層建筑進行設計的時候，要想保證建筑的質量就一定要重視對其結構概念的設計環節[2]。具體需要注意的內容如下：

第一、要重視對建筑結構規則性以及平衡性的設計。

第二、要能夠保證所進行的建筑結構設計具有直接的傳遞力的途徑，特別是對結構的橫向以及豎向的傳力。

第三、一定要確保所進行的設計工作能夠確保建筑整體的質量能夠維持在較高水平。

第四、在進行設計的時候，還要充分考慮節能環保這一理念，要對耗能機制進行優化設計，減少建筑體系的耗能。

第五、還要充分考慮建筑材料的利用率，最大化的實現對建筑材料的利用，節省建筑的施工成本。

要想能夠保證這一要點環節的實現，是離不開建筑工程師和施工人員之間的交流工作的，要讓施工人員充分了解建筑工程師的設計意圖，使得建筑工程師的設計思想能夠切實得以實現和應用。

（二）根據實際情況選擇結構抗側力體系

大量的理論和實踐表明，選擇科學合理的結構抗側力體系能夠在很大程度上提高復雜高層建筑以及超高層建筑的穩定性和安全性，它也是建筑結構設計中的重點所在。在進行選擇上具體需要考慮一下幾個方面：

第一、進行結構體系的選擇時，一定要首先考慮建筑的高度。當高層建筑物的高度第一100m的時候，可以選擇框架結構、剪力墻以及框架—剪力墻相結合的結構體系；當建筑物的高度處在100m～200m的時候，所選用的結構抗側力體系主要為剪力墻、框架—核心筒；當在200m～300m之間的時候所采用的結構體系為框架—核心筒、框架—核心筒—伸臂；300m～400m，為框架—核心筒—伸臂、筒中筒；高于400m的建筑，算是比較高的建筑它在結構體系的選擇上能夠選用的結構體系也會相應的減少，現階段我國的主要結構體系為筒中筒—伸臂、大型框架/矩形斜撐/大型桁架的組合體等。

第二、在進行建筑結構的設計工作時，一定要充分做到各結構體系之間的相互聯合和統一。

第三、在對建筑結構采用多種抗側力結構體系的時候，要預先進行試驗和分析，當確保所選用的結構體系能夠達到建筑要求時方能進行實際應用。

（三）要注意做好防震設計

第一、在進行超高層以及復雜高層建筑的施工操作的時候，要想保證能夠起到一定的抗震作用，對于建筑材料的選擇是至關重要的。

第二、要切實做好建筑的設計工作，確保地震發生時，能量的輸入能夠得到有效的控制。具體所需要做到的方面有：首先，當建筑物施工完成時，對建筑物的構建進行承載力驗收工作的時候，要對建筑結構在地震情況下的各樓層的位移和變形的限制進行良好的控制；其次，在對超高層和復雜高層建筑進行設計的時候，要充分考慮到地震所發生的可能性，采用積極和基于抗震的設計方法進行建筑結構的設計工作，并且對所進行的設計要進行定量的分析，確保所作的抗震設計能夠滿足要求；然后要對建筑物在地震情況下，所發生的變形和位移這兩者之間的關系進行精確的計算，預先設計好構件的變形值；其四，結合建筑物的高度和大小對建筑物的構造進行有針對性的設計；最后，高層建筑施工的場地一定要選用堅固的土地，確保地基的穩定性，這在一定程度上也能夠減少地震的危害性。

第三、利用先進的施工技術最大化提升建筑的延性。對于高層建筑來講，它自身的承載能力基本上是一定的，但是它的延性確實有很大的不同，同時已經有大量的實踐和理論表明，建筑物具有良好的延性能夠將地震所帶來的能量進行有效的轉移，減少建筑結構的變形程度。所以要想做好防震工作，從提升建筑結構的延性入手也不失為一個好的辦法。

第四、做好施工前的設計工作。設計工作的質量高低對于抗震效果有著明顯的影響作用，所以在進行超高層以及復雜高層建筑施工的時候一定要做好建筑結構的抗震設計工作，并且要根據建筑所處的地理位置和建筑高度選用適合的結構體系[3]。一般來講目前最為流行的結構體系主要有三種：框架—筒、筒中筒以及框架—支撐結構體。

（四）控制結構的自重，提供科學合理的重力荷載傳遞路徑

第一、對于高層建筑的重力荷載傳遞途經已經要進行明確的設計，使得傳遞途徑盡可能的直接和明確。

第二、對樓板的選用方面，一定要綜合建筑的具體高度、設備、承重能力等方面的要求，并且還要綜合考慮經濟、環保等因素，綜合考慮之后確定最優的選擇。

第三、在進行施工建設的時候，可以采用鋼筋+組合樓板相結合的形式，來縮短施工工期和達到減低樓板自重的目的；并且針對組合梁，可以在具體鋪設的時候采用上面鋪設小鋼梁下面鋪設大鋼梁的方法，減少施工成本；在進行混凝土平板施工操作的時候，可以通過在混凝土中填充柱狀、球形或者其他形狀的輕質材質降低結構的重量。

第四、超高層建筑的外圈所鑄造的框架柱以及核心筒會存在一定的差異壓縮，要充分考慮這種變形差對水平建筑構件所產生的內力影響。如果有必要可以將框架和核心筒之間相互連接的水平構件進行連接，一端采用鉸連接方法，另一端采用桁架斜腹桿延遲的連接方法，保證建筑工程的施工質量。

結語：

綜上所述，復雜高層和超高層建筑是社會發展的必然結果，隨著社會經濟以及建筑施工技術的提高，越來越高的施工技術將會在復雜高層和超高層建筑的施工中有所體現。所以在對復雜高層以及超高層建筑進行施工的時候，對于施工工藝的選取是非常重要的，同時為了切實保證施工質量一定要對建筑結構的設計工作做好嚴格把控，控制好建筑結構設計的要點，爭取從根本上保證高層建筑的施工質量。

參考文獻：

[1]劉軍進，肖從真等. 復雜高層與超高層建筑結構設計要點[J]. 建筑結構，2011，11：34-40.

[2]黃鶴. 復雜高層與超高層建筑結構設計要點探討[J]. 才智，2012，04：24-25.

[3]單斌. 芻議復雜高層與超高層建筑結構設計[J]. 中華民居（下旬刊），2014，04：67-68.