復雜高層與超高層建筑結構設計研究

毛昉

超高層建筑施工期間會面臨諸多問題，施工難度較大、安全事故發生率較高。針對于復雜高層與超高層建筑來講，需要注重風險管理的重視程度，優化建筑結構設計模式，在明確了解復雜高層與超高層建筑特點的基礎上，以科學、合理的設計，降低各類不良問題發生率，保證建筑結構設計的整體效果。文章將基于復雜高層與超高層建筑結構設計的實際情況進行分析，希望能夠對相關研究活動帶來一定借鑒價值。

1 影響復雜高層與超高層建筑結構設計效果的因素

復雜高層與超高層建筑結構設計期間，多會受到風載荷、抗地震能力及地基建設等因素影響，總體的建筑結構設計效果不夠理想。

1.1 風載荷

復雜高層與超高層建筑結構設計期間，荷載的選取需要基于高層建筑的實際情況、要求等展開。復雜高層與超高層建筑設計的過程中，需要細致考量高度所能夠產生的影響[1]。因為建筑物高度均相對較高，故而比較容易受到高度所帶來風荷載的影響，也是建筑設計中所需要關注的重要問題。

比如當前我國臺北地區最高的101大樓，對這座大樓設計的過程中，需要細致分析周圍的實際情況，考慮風載荷對大樓建設所能夠產生的影響。101大樓建設期間便邀請專業的加拿大人士實施風洞實驗，提升大樓的抗風能力。

1.2 抗地震能力

地震的破壞力較大，故而在建筑設計的過程中需要做好地震力預測工作。但是由于當前技術條件有限，故而難以做出準確的預測[2]。復雜高層與超高層建筑設計過程中，需要提升抗震預防的設計，且需要分析地震作用下主樓和裙樓的不同反應，常見的抗震不利結構豎向設計方式如圖1所示。

1.3 地基建設

建筑復雜高層與超高層的時候，打好地基十分重要。施工期間需要基于地質的情況展開針對性設計，進而保證其建筑設計的穩定性。

圖1 常見的抗震不利結構豎向設計方式

比如在復雜高層與超高層建筑設計的過程中，針對于深度較高的軟地基，則需要應用樁箱地基。在實際的工作過程中也可以基于具體的情況制定針對性的建設設計方案，比如針對于深度較低的巖石，則可以應用現澆混凝土的方式打地基；針對于深度很大的巖石，比如在地下120m左右的，則可以通過采用巖石上層的沖擊土進行處理。實際結構設計期間可以應用框格式的地下連續墻作為基礎支撐。針對于條件相對較好的，則可以應用筏形作為基礎。地基設計的過程中，基于不同的差異進行綜合分析，制定經濟效益較高且比較規范的設計方案。

2 復雜高層與超高層建筑結構設計的方式

復雜高層與超高層建筑結構設計期間，可以通過科學控制結構設計的指標，合理選擇結構抗側力體系及實施施工過程的模擬演練等方式，保證整體結構設計的質量與效果。

2.1 科學控制結構設計的指標

復雜高層與超高層建筑結構設計期間，需要全面了解相關的政策制度、法律制度，明確建筑設計的相關指標，為高層建筑設計活動的有序開展奠定良好基礎[3]。在實際的建筑設計過程中，可以通過合理選擇分析軟件、綜合分析荷載作用等方式，保證整體結構設計的有效性。

2.1.1 合理選擇分析軟件

建筑結構設計期間可以應用信息化技術展開工作，近年來計算機軟件數量較多，各類軟件的側重點也會有所差異[4]。在實際的建筑設計過程中，需要注重對各類軟件的分析與靈活應用。基于工程建設的實際情況進行綜合分析，科學應用計算機軟件。

2.1.2 綜合考慮荷載作用

復雜高層與超高層建筑設計期間，需要對地震荷載、風荷載等進行綜合分析。首先在地震荷載方面，需要對建筑施工場所實施地震安全性評估，基于安全評估的內容、評估的結果等進行綜合分析[5]。小地震的情況下需要實施包絡設計，且需要基于規范要求合理選用地震波。其次在風荷載設計方面，風荷載對建筑物的穩定性會產生較大影響。伴隨著建筑物高度的增加，風荷載也在不斷增加，建筑高度高于200m以上的建筑，則需要實施風洞實驗。

合理控制復雜高層與超高層建筑設計的指標，對現代建筑行業的發展能夠產生重要影響，常見的指標具體包含剪重比、自振周期以及層間位移角等等，需要基于實際的建筑設計要求展開工作，保證整體建設設計的效果。

2.2 合理選擇結構抗側力體系

針對于不同高度的高層建筑來講，其所應用的結構抗側力體系也會有所差異，需要實施針對性設計。建筑結構設計期間，需要將結構抗側力構建視為一個整體，復雜高層與超高層建筑結構體系設計過程中，需要應用多層抗側力結構體系進行管控，且保證各類抗側力結構體系應用的價值，結合實際的作用效果進行實驗分析，對抗側力構建實施合理規劃。條件允許的情況下復雜高層與超高層建筑結構抗側力構建需要盡量予以融合，提升結構建設的穩定性，且通過伸臂桁架將核心筒和框架柱發揮聯合的作用效果。比如廣州東塔及其組合抗側力體系，在建筑在結構設計中，即為通過伸臂桁架將核心筒和框架柱相互連接。同時，也可以通過環帶桁架、巨型斜撐將框架柱等構成一個整體，打造巨型框架。再如深圳平安大廈，也應用了組合性的抗側力體系。建筑結構設計期間，即為應用環帶桁架、巨型斜撐等，打造為一個組合式的建筑結構整體。在此基礎上，還可以通過將縱橫向墻體相互融合的方式，構建組混凝土筒體或者組合墻，這也是提升建筑結構抗側力能力的有效方式，可以應用到復雜高層與超高層建筑結構設計期間。

2.3 實施施工過程的模擬演練

施工建設可行性分析是復雜高層與超高層建筑結構設計期間所需要關注的重要問題，需要結合實際的施工場地、施工技術以及施工要求等進行分析，滿足實際的建筑設計需求。設計人員在實際的設計過程中，需要全面考慮鋼材的力量傳輸效果，復雜節點位置的鋼筋可靠性以及建設施工的操作性價值等等。由于復雜高層與超高層建筑的建設要求越來越高，故而可以適當應用一些特殊的施工工藝，這也是保證建筑結構穩定的有效措施。

工程結構設計期間還需要充分考慮施工期間的相關影響因素、可能會出現的風險因素等等。比如在復雜高層與超高層建筑中，豎向構件的壓縮變形會使建筑物的外形發生準便，進而對建筑的內力分布也會產生不良影響。針對于這種問題，則可以對復雜高層和超高層建筑進行施工過程模擬和預變形演練。通過施工過程模擬演練的方式，及時發現施工期間可能會產生的影響因素，注意復雜節點位置的鋼筋與鋼材傳力效果，通過有效的調節方式與優化控制，提升施工建設的質量，合理選擇處理措施，保證現場施工的可實施性。

3 結束語

建筑高層設計的理念、設計的方式會直接關系到建筑的穩定性，特別是針對于復雜高層與超高層建筑來講，其結構設計的重視程度更需要提升。復雜高層與超高層建筑結構的設計，可以通過科學控制結構設計的指標，合理選擇結構抗側力體系及實施施工過程的模擬演練等方式，使建筑結構設計更加科學、合理，為復雜高層建筑與超高層建筑活動的開展奠定良好基礎，保證建筑工程的安全性與合理性，也能夠保障居民的生活質量與生命安全，推動現代建筑行業穩定性、持續性發展的重要方式。

[1]魏國富.復雜高層與超高層建筑結構設計要點及相關問題探討[J].中國住宅設施，2017（06）：18～19.

[2]邱永忠.論復雜高層建筑結構和超高層建筑的設計方法[J].低碳世界，2016（24）：184～185.

[3]吳榮德，李國方.復雜高層與超高層建筑結構設計要點探析[J].住宅與房地產，2015（28）：40.

[4]朱蔚惠.復雜不規則超高層建筑的結構設計與驗證的實踐——上海某商貿廣場塔樓一工程[J].建筑與文化，2013（06）：71～73.

[5]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.