復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

◎龐欽耀

一、復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1.側(cè)向風(fēng)與抗震性。在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，側(cè)向風(fēng)與抗震性屬于重要設(shè)計(jì)內(nèi)容。在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮以上內(nèi)容。當(dāng)建筑高度比較高時(shí)，側(cè)向風(fēng)風(fēng)力大，建筑容易晃動(dòng)。建筑內(nèi)部電纜也會(huì)受到側(cè)向風(fēng)力影響，引發(fā)安全事故。所以在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，必須考慮到側(cè)向風(fēng)與抗震性要求，確保建筑剛度滿足規(guī)定要求。

2.結(jié)構(gòu)布置難點(diǎn)。在布置超高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，仍然會(huì)面臨較多難點(diǎn)。設(shè)計(jì)人員在布置時(shí)，所需要的專業(yè)知識(shí)比較多，必須考慮到每一個(gè)細(xì)節(jié)，確保建筑功能的正常發(fā)揮。復(fù)雜高層和超高層建筑成本不僅表現(xiàn)在建筑本體上，也表現(xiàn)在后期維護(hù)上，相應(yīng)增加建筑設(shè)計(jì)成本。所以在復(fù)雜高層和超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，合理應(yīng)用建筑節(jié)能技術(shù)，確保建筑設(shè)計(jì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，符合節(jié)能環(huán)保理念。在選擇建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案時(shí)，必須考慮到節(jié)能環(huán)保效果，聯(lián)合各類因素進(jìn)行分析，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理性。

二、復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.重視建筑結(jié)構(gòu)概念的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。復(fù)雜高層建筑和超高層建筑在設(shè)計(jì)施工的過(guò)程中需要經(jīng)歷非常復(fù)雜的施工流程，在對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時(shí)，需要對(duì)整體結(jié)構(gòu)有一個(gè)較為清晰的把握，現(xiàn)代設(shè)計(jì)中非常流行的一種設(shè)計(jì)理念是概念設(shè)計(jì)，所以在這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中也要不斷體現(xiàn)出概念設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。第一，應(yīng)該在保證建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和均勻性的基礎(chǔ)上，在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中將就對(duì)稱性，從外觀上給人更好的視覺(jué)享受。第二，在整個(gè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中涉及的人員相對(duì)較多，需要很多人的相互協(xié)作和配合，因此。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中要重視傳力路徑的建造更好地保證在施工過(guò)程中能夠有一條非常明確的傳力通道。第三是在建筑的設(shè)計(jì)工作中要保證建筑的整體性，這種整體性的體現(xiàn)也是建筑施工企業(yè)施工水平的具體體現(xiàn)，在施工的設(shè)備當(dāng)中也要盡量使用節(jié)能儀器，這樣不僅能夠更好地節(jié)約資源，也能在一定程度上減少建設(shè)資金的投入。

2.深入分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)不僅是復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該遵循的指標(biāo)，也是保證復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的重要因素。因此在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，相關(guān)人員就應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)以下幾點(diǎn)內(nèi)容的重視，從而提高復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。一是地震荷載指標(biāo)：在研究人員的深入分析下，發(fā)現(xiàn)超高層建筑結(jié)構(gòu)自震周期在6 秒至9 秒之間，因此在地震荷載指標(biāo)的影響下，建議復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中直線傾斜下降時(shí)間控制在十秒左右。同時(shí)在分析該項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)時(shí)，也要全面結(jié)合建筑周圍的實(shí)際情況，從而保證評(píng)估結(jié)果能夠滿足建筑結(jié)構(gòu)合理性的要求；二是風(fēng)荷載指標(biāo)：由于復(fù)雜高層與超高層建筑主要會(huì)受到地震以及風(fēng)力的影響，因此相關(guān)人員還應(yīng)該遵照當(dāng)前所提出的風(fēng)荷載指標(biāo)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行全面評(píng)估，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑變形的控制，提高建筑居住的安全性。

3.注重結(jié)構(gòu)舒適度設(shè)計(jì)。確保復(fù)雜高層與超高層建筑水平振動(dòng)舒適度是樹(shù)立“以人為本”重要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般方法來(lái)說(shuō)，復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)是相對(duì)柔軟的。因而，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不僅要保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性，更要滿足建筑物使用人群對(duì)舒適度的要求。這就意味著要對(duì)高層建筑的高鋼規(guī)程和混凝土規(guī)程作出明確的設(shè)計(jì)要求。這一過(guò)程是使高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到順風(fēng)向和橫風(fēng)向頂點(diǎn)的最大加速度的重要設(shè)計(jì)內(nèi)容。結(jié)構(gòu)舒適度分析是復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分。具體內(nèi)容包括以下兩方面：第一，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的建筑來(lái)說(shuō)，其設(shè)計(jì)的阻尼比最好取0.05；第二，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)以及混合結(jié)構(gòu)的建筑來(lái)說(shuō)，其設(shè)計(jì)的阻尼比要根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況控制在0.01-0.02之間。這樣一來(lái)，就可以在復(fù)雜高層與超高層建筑水平振動(dòng)舒適度不合格的情況下，進(jìn)一步提升建筑物的舒適度水平。

4.注重建筑抗震設(shè)防烈度設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)是非常重要的組成部分，由于我國(guó)地理環(huán)境各有不同，超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足結(jié)構(gòu)延性要求，這就需要設(shè)計(jì)人員能夠遵守多道設(shè)防的設(shè)計(jì)原則。而一般建筑物的重心較低，在地震等災(zāi)害降臨的時(shí)候，會(huì)更加安全一些。但復(fù)雜高層和超高層建筑的特殊性，樓層較高，受地震等災(zāi)害影響也較大，危險(xiǎn)指數(shù)也會(huì)相對(duì)高一些。對(duì)于復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)其承受的不同強(qiáng)度來(lái)開(kāi)展抗震設(shè)防烈度的設(shè)計(jì)工作。然而，由于建筑物高度是不同的，這就意味著在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要依據(jù)實(shí)際工程情況進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。一般情況下，復(fù)雜高層與超高層建筑高度均超過(guò)300m，那么在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，就不適合將其設(shè)計(jì)在抗震設(shè)防烈度為“八”的區(qū)域，而更適合設(shè)計(jì)在抗震設(shè)防烈度為“六”的區(qū)域。由此可以看出，在設(shè)計(jì)復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，要綜合考慮抗震設(shè)防烈度的具體情況。這樣做，不僅可以有效減少建設(shè)誤差，還可以保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。此外，提高復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震技術(shù)水平，能夠在一定程度上增強(qiáng)建筑物的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

5.準(zhǔn)確進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)載荷計(jì)算。復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)荷載對(duì)于建筑的穩(wěn)定性和安全性具有直接的影響。和整體高度比較低的建筑進(jìn)行比較，復(fù)雜高層和超高層建筑在水平和豎直方向的具體情況比較復(fù)雜，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員要對(duì)荷載進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，這樣設(shè)計(jì)出來(lái)的方案才會(huì)起到積極的作用。

（1）地震載荷計(jì)算。針對(duì)復(fù)雜高層和超高層設(shè)計(jì)地震載荷計(jì)算，主要是對(duì)基礎(chǔ)性內(nèi)容進(jìn)行基礎(chǔ)性校核，當(dāng)前復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)自身的自振周期主要是在6.0～9.0s，而規(guī)范中的地震載荷主要的影響系數(shù)就是6.0s 左右，需要以建筑設(shè)計(jì)實(shí)際需要為基礎(chǔ)，設(shè)置地震荷載取影響系數(shù)為6.0～10s。

（2）風(fēng)荷載計(jì)算。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，建筑物的整體高度不斷提高，其風(fēng)載荷水平也會(huì)隨之提高。在計(jì)算風(fēng)荷載的時(shí)候，要對(duì)高層超高層設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效地遵循，對(duì)于當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)力變化規(guī)律進(jìn)行有效的結(jié)合，使荷載計(jì)算的具體波動(dòng)范圍得到有效地確定，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要將風(fēng)載荷余量進(jìn)行有效地給予，這樣一來(lái)，建筑結(jié)構(gòu)的荷載表現(xiàn)才會(huì)得到有效的保證。

結(jié)束語(yǔ)：在城市不斷發(fā)展的過(guò)程中，復(fù)雜的高層建筑和超高層建筑不斷興起，建筑施工企業(yè)在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，也不斷改進(jìn)自身的技術(shù)，從而希望通過(guò)自身所具備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不斷提高自己在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的地位。所以要在復(fù)雜高層建筑和超高層建筑設(shè)計(jì)工作中保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，這樣才能更好地保證施工的順利進(jìn)行，同時(shí)在一定程度上也提高了建筑工程的質(zhì)量，保證了建筑工程的安全。