復雜高層與超高層建筑結構設計探析

高樂　羅晶

摘要：隨著我國經濟的發展和社會的進步，我國的建筑工程行業也在不斷發展，我國的建筑工程也迎來了較多的發展機遇以及現實挑戰。對于一些高層以及超高層建筑都是當地城市地標性建筑，在結構和形式上都有相對較為復雜的特點，針對于此，需要相關的設計人員不斷提高設計工作，從而保障建筑的整體結構質量。對于復雜高層與超高層建筑而言，需要合理的分配其選型和設計，本文主要針對于此，展開一系列的討論，并且提出合理化的建議，希望對我國高層與超高層建筑的發展起到一定的幫助作用。

關鍵詞：復雜高層與超高層;建筑結構;選型和設計

針對于我國目前的發展現狀可以得出，我國的復雜高層以及超高層建筑還有一定的發展空間，需要相關的工作人員不斷提高對于相關技術的研究，從而提高建筑的整體建筑穩定性以及實用性，重視結構基礎以及設計細節，對部分應力負荷相對集中的部位進行一定的加固設計。充分考慮外界環境因素對于建筑構造穩定性的影響，提高對于建筑的穩定性保障，對建筑的質量進行一定的合理保障。

一、結構設計的基本要求

（一）合理的進行構造分析

在復雜高層建筑與超搞成建筑的設計過程中，需要合理的分析，確保建筑的整體構造的合理性，從而確保建筑的整體穩定性和實用性，重視建筑的結構設計細節，對部分的應力負荷進行一定的集中加固設計，從而充分考慮外界環境因素對建筑結構的整體影響效果，比如一些溫度變化、風力風向等氣候條件，在建筑上形成一定的側移與形變問題。另外，基于此設計而言，需要相關的設計人員提高對于建筑材料性能的準確認知，提高其延展性和形變能力，確保建筑構造不會由于材料應用而出現一系列的質量問題。

（二）優化結構方案選擇

在復雜高層建筑與超高層建筑結構的設計過程中，需要對結構以及方案進行合理的選擇，只有如此才能夠保障建筑的質量和結構穩定性。針對于此，還可以從實際的情況進行觸犯，展開一系列工程建設，在保證建筑結構整體穩定性和安全性的情況下，協調結構的優化和建筑工程成本投入，來制定相對較為全面系統和方案評價，將設計要求、工程材料、施工工藝以及自然因素等納入整體的評價體系中去，對于復雜的超高層建筑設計方案也要進行深入的對比分析，從而選擇一個較為理想的結構方案，確保工程建設的順利進行和有效實施。

（三）完善結構計算簡圖

在一些復雜的高層建筑與超高層建筑結構的設計過程中，需要對建筑物結構進行精細化的分析，為方案設計提供一定的數據支持，并且決定結構設計的合理性和科學性。與此同時，在對高層與超高層建筑結構進行設計的過程中，設計人員應該保證計算簡圖能夠直觀全面的體現結構特點，全面的控制結構簡圖的繪制誤差，從而能夠真實的反映出工程的整體結構信息，從而能夠通過結構的精準計算來進行方案的獲取和內容的設計。

二、結構設計要點探析

（一）荷載的計算

相應應力條件下復雜高層與超高層建筑的總體結構穩定性有著較大的影響，能夠影響著其穩定性和安全性，并且荷載也要在符合要求的情況下，相比于復雜的整體建筑，在高度較低時，在水平以及豎直方向上的荷載情況更為復雜，相關的設計人員與需要對負載進行精確的計算，從而有效的展開結構方案的設計工作。

（二）地震載荷的計算

在地震載荷的過程中，需要針對于復雜高層以及超高層設計中的穩定性校核進行一定的基礎分析，通過相關的研究表明，對于高層和超高層建筑結構的自振周期為六秒到九秒，在這個范圍內，對于此結構設計的抗震性能需要進行一定的合理性分析，保持地震荷載影響系數在六秒左右。基于此，還需要結合實際的需求來對地震載荷影響因素進行合理的設計，保持其系數設置在六秒到十秒之內。

（三）風荷載計算

在實際的工程設計過程中，經過實際的經驗可以表明，隨著建筑質量的高度的不斷增加，其所能承受的風載荷水平也越來越高，風載荷計算通常也是采用100年重現期的風載荷對構建的承載力進行合理的設計，利用50重現期的風載荷對構建的承載力進行控制，對于200m以上的高層建筑也要進行風洞實驗，在進行風載荷計算的過程中，還應該遵守相應的高層建筑設計標準來進行相應的操作，通過風力的變化規律來確定荷載計算的波動范圍，在設計的過程中給予相對較為充分的風載荷余量，從而保障建筑結構在相應風力調價下載荷的具體表現。

（二）自振周期的計算

在高層超高層建筑的使用過程中，所承受的應力變化是先對較為復雜的，并且其振動特征往往也不具有規律性，然而在振幅與頻率不斷波動的情況下，高層建筑更容易的受到振動接近自振周期而出現大幅度的振動問題，從而形成一個嚴重的穩定性以及安全性問題。針對于此，在進行結構設計的過程中，設計人員需要根據實際的情況，并且根據抗震防烈度、建筑高度來進行拋物線的擬合計算，再通過結合其他的因素來進行計算，確保其自振計算結構的科學性和穩定性。

（三）抗震性能設計

在處于穩定性和使用性能的考量過程中，復雜高層和超高層建筑的抗震性能設計標準針對于傳統的建筑形式有了較大的提升，現階段而言，高層以及超高層建筑在抗震木匾的設置過程中，主要存在以下兩個方面。

1、使用水準。對于地震重現期大致為50a的地震，在對建筑物的損傷能夠忽略不計，并且針對于其結構進行合理的設計，從而保障建筑能夠處于基木的彈性反應狀態

2、倒塌水準。在倒塌水準中需要重視一下幾點，首先需要對高層建筑以及超高層建筑的延性結構進行設計，確保其非彈性形變低于構件的彈性變形能力，其次，還要強于其他相關技術的規范要求，從而能夠得到一定的安全保障。最后，針對于復雜建筑設計或者超高建筑設計，要確保其能夠具有地震抗性作用，在各類環境下都能夠保持相應的彈性。

（四）垂直交通設計

在垂直交通的設計過程中，對于框架—剪力墻與核心筒結構是當前復雜高層、超高層建筑的主要結構形式，其最主要的突出特征就是垂直交通體系結構能夠提供水平載荷抵抗力。這種垂直交通的設計不僅可以將電梯、樓梯、衛生間等服務區域向平面中央集中，從而起到節省空間的作用，還可以給該區域提供一個良好的采光、視線范圍以及交通環境。對于垂直的交通結構體系的承受力以及抗剪力都較大，都需要進行一個剛度來支撐此強度，對于中央垂直交通結構體系要處于建筑的幾何中央位置，從而將建筑的質量重心、剛度重心以及型體核心進行重合，有利于結構的受力以及抗震。

三、結語：

根據本文的論述可以得出，針對于我國目前的復雜高層與超高層的建筑結構設計還存在一定的進步空間，需要相關的工作人員不斷提高對于相關技術的研究，從而提高我國復雜高層建筑的設計質量，為我國建筑的發展奠定一定的基礎。

參考文獻：

[1]王連波.高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結構設計分析[J].住宅與房地產，2019（18）：228.

[2]李智.有關高層建筑結構設計問題及對策的探討[J].居舍，2019（16）：104.

[3]李琦.探究民用高層鋼筋混凝土建筑結構設計優化[J].工程建設與設計，2019（10）：5-6.

[4]葛法制.復雜高層與超高層建筑結構設計探析[J].工程建設與設計，2019（10）：9-10.

[5]周劍婷.高層建筑框支—剪力墻結構設計要點探析[J].住宅與房地產，2019（15）：50.

作者簡介：高樂，男（1986.03），研究生（碩士），工程師，主要從事結構設計工作。

羅晶? 女（1989.09），研究生（碩士），工程師，主要從事結構設計工作。