復雜高層與超高層建筑結構設計要點分析

胡海燕，朱 琦

（1.湖北水利水電職業技術學院，湖北 武漢 430000；2.湖北正平水利水電工程質量檢測有限公司，湖北 武漢 430000）

復雜高層與超高層建筑結構設計要點分析

胡海燕1，朱 琦2

（1.湖北水利水電職業技術學院，湖北 武漢 430000；2.湖北正平水利水電工程質量檢測有限公司，湖北 武漢 430000）

隨著城市化進程的加快，復雜高層和超高層建筑也在不斷的涌現，建筑結構也越來越功能化、多樣化、復雜化，在一定程度上加大了建筑結構設計的難度。文章主要探析結構設計的基本要求、結構設計要點探析。

復雜高層；超高層；建筑結構；設計要點

確保建筑物使用經濟性、安全性的重點其實就是結構設計的科學性。目前，我國市場經濟正在突飛猛進的發展，人們對復雜高層、超高層建筑工程的項目建設的需求越來越高。但是，隨著建設設計過程的復雜程度進一步加深，特別是針對復雜高層建筑或者是超高層建筑來說，需要在設計過程中有效按照所承受的具體強度來進行相關的抗震設防烈度的設計工作。

1 結構設計的基本要求

1.1 合理進行構造分析

一般情況下，在復雜高層建筑與超高層建筑結構的實際設計工作中，相關的設計工作者需要充分確保建筑整體構造的科學性。在建筑整體穩定性、實用性得以確保的條件下，進一步強調結構設計的細節，逐漸加固設計一些應力負荷較為集中的位置。同時也需要將外界環境因素和對建筑構造整體穩定性造成的作用力度有機的結合在一起，主要包括風力風向、溫度變化等相關的氣候條件因素對建筑形變、側移問題的影響程度。相關的設計工作者需要對建筑材料性能的選擇方面有一個準確、有效的認知，充分了解相關的形變能力、延展性等特征，進一步避免由于材料應用問題而導致建筑構造發生質量問題情況的出現。

1.2 優化結構方案選擇

復雜高層建筑與超高層建筑結構設計中，進行工程建設最為基礎的條件是結構方案。鑒于此，相關的設計工作者確定結構方案時，需要由工程實際情況著手，充分確保建筑結構的安全性、穩定性，同時也對建筑工程成本投入與結構優化間的關系進行協調，完善出一個較為系統、全面的方案評價方案。在實際的評價體系中需要有效納入相關的評價標準，一般評價標準主要涉及工程材料、設計要求、施工工藝、自然因素等。在此基礎上，實現對復雜高層超高層結構設計方案展開深入比較分析的目的，合理選取一個最佳的結構方案，進一步促進工程建設成功開展。

1.3 完善結構計算簡圖

眾所周知，在實際的復雜高層建筑與超高層建筑結構設計工作中，要想達到建筑物結構精細化分析的目的，計算簡圖是一項必不可少的環節之一。計算簡圖的完善性和結構設計的科學性、合理性息息相關，能夠給予一個行之有效的數據支持的基礎內容于方案選擇上。這就需要在對高層超高層建筑結構進行設計的過程中，相關的設計工作者需要確保計算簡圖可以對結構特點進行全面、直觀的展示，對結構簡圖的繪制誤差展開全面的控制，最大程度上對工程結構信息進行系統、真實的反應，以期在結構計算簡圖的基礎上，有效得到方案設計中的重要內容。

2 結構設計要點探析

2.1 自振周期計算

在實際的應用工作中，高層超高層建筑需要承受的應力改變情況較為復雜，在振動特征方面上規律性不強。但是在頻率、振幅不斷波動的基礎上，高層超高層建筑一定程度上會因為振動和自振周期差不多而發生振動大幅度的情況，大大制約著高層超高層建筑的安全性、穩定性。鑒于此，在對結構的自振周期進行設計、計算的工作中，相關的設計工作者第一步就需要按照實際的建筑高度、抗震防烈度展開拋物線的擬合計算，同時和其他因素有機的結合在一起，進行綜合計算，提高自振計算結果的科學性。

2.2 載荷計算

一般情況下，相應應力基礎上復雜高層、超高層建筑結構載荷會直接影響著其自身的安全性、穩定性。和其他整體高度過低建筑的比較中，可以發現在豎直以及水平方向上復雜高層超高層建筑物的載荷現象的復雜性更高，這就需要相關的設計工作者對載荷展開科學的計算，便于結構方案設計的順利進行。①風載荷計算：依據相關的工程設計實踐經驗，建筑整體的高度和其自身承受的風載荷水平呈現正相關的關系。通常風載荷計算應用的是采用50重現期的風載荷對構件承載力開展控制，100風載荷對構件承載力展開對應的設計，針對超過200m的高層建筑應用的是風洞試驗。在具體的設計過程中，有效提供足夠的風載荷余量，在實際風載荷計算過程中，需要依據相關的高層超高層設計標準的同時，也需要和當地風力變化規律進行有機的結合，明確載荷計算的實際波動范圍，最大化確保在相應風力調價下建筑結構載荷表現的正常性；②地震載荷計算：地震載荷的計算主要是針對復雜高層、超高層設計所需要的校核基礎性內容而言的。按照科學研究展示，結構設計抗震性能規范中的地震載荷影響系數大約是6.0s，而現如今高層、超高層建筑結構的自振周期在6.0～9.0s的范圍，說明需要按照建筑設計的具體需求有效控制地震載荷取影響系數于6.0～10s的范圍內。

2.3 垂直交通設計

現如今，復雜高層、超高層建筑的主要結構形式其實就是核心筒結構，最為突出的特征就是其垂直交通體系結構在一定程度上可以給予相應的水平載荷抵抗力。在有效把樓梯、電梯、衛生間等相關服務區域順著平面中央集中的同時，也可以節省大量的空間，另一方面，也可以幫助功能區域具備優良的視線、交通環境、采光條件。在實際大大垂直交通結構體系的設計工作中，需要將采光、節能、維護性三者的要求進行合理的結合，在潛移默化中提高了設計的難度。與此同時，由于垂直交通結構體系的承受抗剪力、剪力均較大，需要一個較強的剛度來進行支撐。眾所周知，中央垂直交通結構體系主要是位于建筑的幾何中央位置，有效重合了建筑的剛度重心、質量重心、型體核心，促進結構抗震、受力的實效性。

2.4 抗震性能設計

通常情況下，從實際使用性能以及穩定性性能的考量著手，在和傳統建筑形式的比較中，可發現目前我國的復雜高層、超高層建筑的抗震性能設計標準已經有了一個較大的提升。如今在抗震目標的設置方面上，我國的高層、超高層建筑需要涉及兩個方面：①倒塌水準：在倒塌水準中需要重視：第一步重視主要高層、超高層建筑構件中存在的非延性部件，切實關注其破壞模式的具體應力需求，加強于技術規定的要求；第二步重視高層建筑、超高層建筑的延性結構構件，其非彈性形變不能超過其構件的彈性變形能力；第三步在實際設計復雜建筑設計、超高建筑的過程中，重視建筑物控制構件，有效確保控制構件具備中等地震抗性的性能，確保較大的彈性；②使用水準：針對地震重現期是5Oa的地震來說，在其結構設計中，要求建筑保持一個基木彈性反應的狀態下，然而可以將其建筑物的損傷忽略不計。

2.5 抗震設防烈度

復雜高層與超高層建筑物的安全應用的關鍵設計內容就是建筑抗震設防烈度的設計。針對實際的復雜高層、超高層建筑的結構設計要求而言，相關的設計工作者按照實際的承受強度來進行具體的抗震設防烈度設計工作。一般情況下，大部分的建筑物高度是不同的，鑒于此，在實際的結構設計工作中，有效按照具體的工程情況展開有針對性的設計工作。復雜高層、超高層建筑高度不得小于300 m，需要在抗震設防烈度為“六”的區域。與此同時，相關的設計工作者需要重視細節，順從“以人為本”的設計理念。最大程度上確保人民群眾生命財產的安全性。

3 結束語

綜上所述，復雜高層與超高層建筑結構設計作為復雜的一項工程，我們簡析了結構設計的基本要求、結構設計要點探析，分析和探討的目的是為了更好的滿足社會發展的需要。

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[3]王勇,張建平,王鵬翊,等.建筑結構設計中的模型自動轉化方法[J].建筑科學與工程學報,2012,(4):53-58.

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TU3

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2096-2789（2016）11-0183-02