復雜高層與超高層建筑結構設計要點探究

梁敬

摘 要：隨著我國市場經濟的，復雜的和高層超高層建筑施工項目的建設需求的不斷發展逐漸增加。其設計是確保建筑物安全，合理，經濟的主要因素。但現在，復雜的高層和超高層建筑在我國的設計中，仍存在一些亟待解決的問題，需要進一步的開發和分析，以確定應對策略。

關鍵詞：復雜高層;超高層建筑;結構的設計;要點

1 復雜高層與超高層建筑結構設計概述

為保證我國高層建筑結構設計的安全性和經濟性，我國《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2010）（以下簡稱抗規）、《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ 3--2010）[2]（以下簡稱高層混凝土規程）和《高層民用建筑鋼結構技術規程》（JGJ 99-98）（以下簡稱高鋼規）均對高層建筑的適用高度、結構平面布置和結構豎向布置的規則性提出了明確要求。但是，隨著社會經濟的發展、計算分析手段的完善、結構材料性能的提高、加工工藝的進步和施工技術水平的提升，在建設單位和建筑師對建筑效果新、奇、特，以及部分地區對建筑物高度的追求下，造型突破傳統、高度超限的大量復雜高層建筑紛呈出現。結構復雜性主要體現在三大方面：高度超限、結構平面布置不規則、結構豎向布置不規則。國內部分高度超限的復雜高層建筑有上海中心大廈、深圳平安國際金融中心、天津高銀117大廈、廣州東塔周大福中心的結構高度分別達到580、588、597和518m。結構平面與豎向嚴重不規則的高層建筑中，CCTV新址主樓和法門寺合十舍利塔最具代表性。

2 復雜高層與超高層建筑設計的考慮因素

2.1 結構方案與結構類型

建筑物的結構方案是其設計的基本框架，也是該建筑物設計工作的第一步，對于復雜高層和超高層建筑來說，結構方案和結構類型更是其質量的保證。建筑物的舒適度和抗震能力等都是圍繞這個基本框架進行的，如果第一步做錯的話，在后面的步驟才發現錯誤，就需要將整個設計方案推翻重做，造成不必要的浪費，如果在施工過程中才發現不合理，不但會影響工程如約按期完成交工，而且會給設計者造成直接的經濟損失。因此，在考慮復雜高層與超高層建筑的設計時，首先必須選擇合理的結構方案。

2.2 結構舒適度

高層復合物與高層建筑，因為建筑高度較高，所以建筑結構相對更難以保持一定的安全性，建筑施工和比較，構建人類的普遍偏軟結構一般建筑更柔軟的類型舒適性物質會加重病情，所以這個因素也應考慮在舒適高樓復雜與高層建筑的設計。根據不同的建筑結構舒適分析一般分為兩種類型，一種是建筑混凝土結構，另一種是混合的或建筑鋼結構。或按照建筑舒適性分析，不同層次的不同的建筑特色，如住宅公寓建設要求和不同類的公共建筑振動指標范圍水平的各種建筑之間振動指標值的功能有所不同。因此，對于不同的功能建筑的建設根據其不同的用途進行設計，可以提高建筑物的結構的舒適到某種程度。

2.3 抗震設防烈度

高層復雜的存在相比，高層建筑與一般建筑有著明顯的區別，建筑高度比其他建筑高。相比之下，高層復合物與高層建筑的建筑面積的相對高地震烈度的要求。根據現有的復雜的和高層次的設計經驗的高層建筑，大廈的建筑物超過100m特定高度的高度與該地區的地震烈度有很大的關系。建筑設計行業不成文的規定，一般認為6度的地震烈度及以下地區可以建高樓與復雜高層建筑，在6-8度的地區可以建立地震烈度高樓復雜的用超高度不超過300米高層建筑，區域8度以上的地震強度為不適合的高層和高層建筑復雜的結構。

3 復雜高層與超高層建筑結構設計的要點

3.1 計算載荷

3.1.1 風載荷計算

隨著建筑高度不斷增加，風載荷對建筑結構穩定性的影響也越來越明顯。而在開展有關風荷載的研究中，通常以100年重現期的風荷載設計結構構件承載力，以50年重現期風荷載控制構件承載力，對高度大于等于200m的建筑物進行風洞試驗。在計算風載荷過程中，需要根據相應的高層、超高層建筑結構的設計標準，并結合當地歷史的風力變化資料進行研究，以掌握風載荷的波動范圍，并在設計過程中充分考慮到風荷載余量對建筑結構的影響，確保建筑結構能充分適應當地的風載荷要求，保證建筑結構的穩定性。

3.1.2 地震載荷計算

地震載荷是載荷問題研究中的關鍵內容，也是復雜高層、超高層建筑結構設計中的基礎性內容之一。一般認為，如果復雜高層、超高層建筑結構自振周期為6.0-9.0s，而建筑結構設計的地震載荷影響系數約為6.0s，那么在地震載荷問題的研究中，需要將地震載荷影響系數設計在6.0-10.0s范圍內，并以此為基礎開展數據的計算。

3.2 抗震設計

3.2.1 對倒塌水準的研究

在分析倒塌水準過程中，需要注意以下幾點問題：（1）在研究建筑的延性結構構件過程中，需要規定非彈性形變小于構件的彈性形變能力;（2）針對建筑結構中存在的一些非延性部件，需要充分考慮破壞模式的應力特征與要求，并重視對其相關技術內容的研究;（3）在開展有關建筑結構設計過程中，應保證建筑物結構具有良好的穩定性，并確保其至少具有中等地震抗性作用，并即使在中等地震的影響下依然能保證建筑結構的彈性。

3.2.2 對使用水準的研究

對于地震重現期為50a的地震，此時其對建筑結構的損傷是忽略不計的，但在相應的結構設計分析中，需要相應的研究其彈性反應狀態，以更全面的獲取與建筑相關的資料。

4 結束語

總而言之，在復雜高層以及超高層建筑結構設計過程中，應當不斷提高設計質量和專業水平，這是非常關鍵的;不僅可以為用戶提供安全、舒適的建筑環境，而且可以提高建筑工程的經濟效益和社會效益，所以復雜高層與超高層建筑設計過程中，應當準確把握結構設計要點。

參考文獻：

[1]馮福雄，李新磊.復雜高層與超高層建筑結構設計要點探討[J].建筑與裝飾，2019，000（001）：33-34.

[2]田少華.復雜高層與超高層建筑結構設計要點研究[J].工程技術研究，2019（13）.

[3]吳開磊.超限高層建筑結構設計中相關要點探究[J].住宅與房地產，2019（15）.