簡析復雜高層與超高層建筑結構設計要點

洪雪峰++陳然

摘 要：在生活質量上升的同時人們對建筑的應用性能也提出了更高的要求，在這一背景下建筑形式也呈現出了多樣化特點，為了進一步緩解城市用地壓力，增加城市人口容量，復雜高層及超高層建筑應運而生，與此同時建筑數量也在逐年增加。從當前形勢來看，建筑結構的設計不僅要滿足人們的宜居要求，更要以人們的個性化需求為出發點，不斷完善建筑的應用功能。為了從根本上提高復雜高層與超高層建筑的質量，結構設計必不可少，只有確保設計能夠達到規范化應用標準，才能為結構的穩固提供基礎保障。

關鍵詞：復雜高層；超高建筑結構；設計要點

結構設計并不是一項簡單的設計工作，其能效發揮與不確定因素的控制效果是相互關聯的，尤其是復雜高層的層高特點，會直接造成設計難度的進一步增加，因此這就需要從建筑需求入手，開展有針對性的設計工作，并將相應影響因素納入重點考量范疇中，一旦結構設計環節缺少對結構布置的合理性規劃，不僅后續建筑施工流程難以正常推進，建筑質量更會受到直接影響，而建筑結構缺少穩定性，也會導致其使用壽命不斷縮短，因此，這就需要不斷強化對復雜高層及超高層建筑結構設計的研究，充分掌握其設計要點。

一、復雜高層及超高層建筑結構設計要點

1.強化對概念設計的重視

在當今社會，設計可以說是建筑施工的靈魂，尤其是復雜高層及超高層建筑，結構設計的優化性也就顯得至關重要。目前，我國的設計師也將工作重心放在了高層結構設計上，在實際設計環節根據對設計項目的研究及總結，也逐漸形成了一定的規范化標準，其中最為主要的就是強化概念設計。首先，復雜高層及超高層由于層高較高，這就對結構的穩定性提出了更要的要求，在實際設計環節應當以此為關鍵點，在結構設計中不斷加強對結構受力的均勻性設計，使其更加符合應用的規范化標準。

其次，設計內容中應該涵蓋著對應力高效傳遞的優化研究項目，使其能夠在應用過程中實現力的快速分解及傳遞；第三，在結構設計環節，應當確保其標準內容能夠直接體現在結構整體上，實現對結構的完善性規劃整理；第四，當今社會的各個領域中都倡導應用綠色能源，減少浪費及污染問題，而這一理念也應當在結構設計中得以灌輸，只有這樣才能有效提升復雜高層及超高層建筑的環保性能；第五，在推進設計工作時應當在結合工程實際情況的基礎上，將建筑材料與結構進行有機結合，使二者能夠更加具有協調性，從而從根本上提高材料利用率，使其能夠在后續應用中承受高強度的結構荷載力。總體來說，為了將以上幾點落實到設計主體中，需要建筑以及結構工程師的密切配合，在互相交流經驗及工程項目研討過程中，不斷對設計圖紙進行優化調整，使其更加具有參考價值。

2. 科學選擇結構抗側力體系

為了在復雜高層與超高層建筑結構設計中，能夠充分體現出安全性問題，我國相關設計師總結出，提高結構抗側力體系的科學性是基礎。選擇該體系的過程中，應當注重以下幾點：結構體系的合理選擇應當根據具體的建筑高度來確定，我國相關工作人員在近年來的工作中總結出了不同結構抗側力體系與不同高度建筑之間的關系。

例如，在建筑高度小于等于100m 的時候，該體系最佳組合為框架、框架剪力墻及剪力墻；當建筑物的高度在100～200m之間的時候，最佳體系為剪力墻和框架核心筒；當建筑物高度在200～300m之間時，該體系最佳組成為框架核心筒、框架核心筒伸臂；如果該建筑高度小于600m時，該結構抗側力體系的最佳構成應該為筒中筒伸臂、巨型框架、桁架、斜撐及組合體；在進行設計的過程中，應注重以上提及的相關結構抗側力構件能夠保持高度的連接，最好能夠形成一個統一的整體。

3. 高度重視建筑抗震設計

復雜高層與超高層建筑當中，其抗震設計應當在建筑功能充分發揮的基礎上進行確立，同時該環節也是確保建筑擁有較高安全性的重要部分。抗震方案在高層建筑當中，最重要的一點就是科學選擇建筑材料；實現有效減少地震過程中的能量增加。在這項工作當中，驗收承載力是使用建筑構件最主要的方式，并且應當有效控制地震情況下建筑結構的層間位移限值；在實際高層建筑的過程中，結構抗震手段的應用應當在位移的基礎上建立，并定量分析相關設計方案，促使地震發生時結構的變形彈性能夠對建筑產生一定程度的保護作用；精確分析地震發生時建筑構件會產生的變形及位移在建筑結構中的體現具有重要意義，這樣一來，能夠對構建變形值進行有效的確立；針對性設計應當體現在建筑構件的生產要求及建筑界面的應變分別當中，同時應當注重場地的堅固性，這也是有效降低地震發生時能量輸入的重要方式。

4. 堅持高程建筑結構設計經濟理念

復雜高程和超高層建筑是一項較大的項目，在結構設計和施工過程中，會面臨很多成本輸出問題。因此，在建筑結構設計過程中，應該堅持經濟型設計理念。對于結果設計方案，應該堅持優化處理，避免在建設過程中由于結構冗長而造成成本浪費的問題。

二、復雜高層與超高層建筑結構設計中確保計算和設計的準確性

1. 合理選擇分析軟件、合理計算結果

現階段，復雜高程與超高層建筑結構計算軟件的種類很多，側重點也有所不同，在結構設計過程中，設計人員首先應該明確不同的軟件的作用，然后根據實際需要合理選擇合適的計算軟件。與此同時，還應該對具體的設計計算結果進行科學分析，從力學理念和工程設計經驗方面進行合理判斷，確保計算結果的合理性和準確性。

2. 重視荷載與作用方面的考慮

對于復雜高層與超高層建筑的結構設計，由于高層建筑很容易受到風載荷的影響，因此在高層建筑，尤其是超高層建筑結構設計中，應該重點考慮風載荷的影響。例如，在某大樓設計過程中，不僅需要考慮相關設計規范，而且還進行了相關風洞試驗，從而提高建筑物的抗風載能力。在具體的試驗過程中，設計了一個以 1：500 為比例的模型在半徑為 600m 的風場環境中進行試驗，驗證建筑在不同風況下的受力情況。

現階段，對于地震災害的預測，在技術方面還有一定的限制，很難準確預定地震災害。有些發達國家對于地震的研究十分深入，但是依然無法準確預估地震發生的時間和地點。因此，在高層建筑設計過程中，應該加強抗地震力的設計。與此同時，還應該重點考慮建筑主樓、裙樓在地震力作用下的不同反應。

綜上所述，隨著科學技術水平的不斷提高，人們生活質量不斷上升，我國城市建設過程中復雜高層與超高層建筑增加，在對這類建筑進行設計的過程中，應當充分考慮到抗震設防烈度、結構方案及類型等因素。經過我國建筑行業近年來積累的經驗，總結出復雜高層與超高層建筑結構設計要點包括概念設計、結構抗側力體系及抗震設計等內容。新時期，我國建筑行業相關工作人員只有在實踐中不斷加強對這些方面的重視，才能夠促進我國建筑業不斷進步。

參考文獻：

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