论述某复杂高层建筑结构设计

高彩霞

摘要：一些建筑企业为了彰显自身的实力，建筑设计师为了创作更加具有代表性的作品，很多复杂的高层建筑结构设计诞生。虽然这代表着行业行业正在朝着现代化的方向发展，但是导致设计的难度也有所增加。若是设计人员不能全面的掌控，全方位的進行思考，必定会导致建筑结构设计不能满足建筑工程项目建设的实际需求。本文就是针对某复杂高层结构设计进行深入分析，希望对相关设计人员有所启示，促进我国建筑行业的不断发展。

关键词：某复杂高层结构；设计师；超限设计

引言：高层建筑是现代建筑的代表，很多的建筑设计人员认为，结构设计越为复杂，也就代表着自身的设计实力越有出色。建筑企业认为建设的高层建筑工程项目结构越为复杂，代表着企业的实力也就越强，导致很多的非常复杂的高层结构设计项目诞生。但是需要格外注重的是结构设计越为复杂，结构设计难度也会有所增加，很有可能因为设计人员考虑的不够全面，导致结构设计不能满足工程建设的实际需求，最终对建筑工程建设质量造成了非常不良的影响，不仅对建筑企业的经济效益和社会效益有所影响，同时对于高层建筑应用人员的生命财产安全也会造成非常不良的影响，本文以某复杂高层结构设计为例，下面就进行详细的阐述。

一、 工程概况

该工程属于多功能高层综合体建筑设计，在该工程的建筑空间结构设计中包含着室内步行街，还有众多的商业店铺。人们在这一高层建筑中不仅可以购买生活用品，也同时还可以观看电影、运动健身、工作，是高度综合的高层建筑项目。将该建筑工程主要划分为两个区域，第一个是商业区域，第二个是办公区域。商业区域布置在高层建筑中的下部分，上部分为办公区域。建筑项目的楼层最高达二十六层，工程项目整体的建筑面积为三十万平方米。工程项目在±0.00

以下被裙房连接成为一个整体部分，以上依据建筑具有的层数、建筑的高度和相应的结构体系被设置成为三个单体部分。建筑工程结构设计的应用年限为五十年，需要保证建筑结构设计安全等级达到国家规定的二级标准。因为该工程项目属于人口分布较为密集的商业区域，所以对于建筑的抗震性能必须要给予高度的重视，其抗震防裂程度需要设置为八度。设计人员必须要严格的保证建筑结构设计的合理性、科学性、可靠性，这样才能保障建筑工程建设质量达到预期的设想，保证建筑应用人员的生命财产安全。

二、结构计算分析

（一）多遇地震作用下计算分析

本工程采用SATWE和PMSAP软件进行三维空间有限元计算。考虑5%偶然偏心和双向地震作用两种情况分别进行验算；采用刚性楼板假定理论计算楼层位移和位移比；结构内力计算及配筋时考虑楼板开洞及大空间等影响，采用局部弹性膜分析模型。结构主要计算结果见表1～表3，由表1～表3可知结构在地震作用和风荷载下的最大位移角，周期比，位移比等参数均满足规范要求。

（二）多遇地震作用下弹性时程分析

采用SATWE进行弹性时程分析，地震波选用程序内提供的两组实际地震记录和一组人工模拟的加速度曲线进行计算。时程分析法计算得到的结构最大相应结果与CQC法计算的结果列于表4，从表4中可以看出，对应于3条输入的地震时程曲线，时程法计算得到基底剪力最大层间位移角和位移比基本满足要求，每条时程曲线计算得到的结构底部剪力均不小于CQC法求得的底部剪力的65%，3条时程曲线计算所得的结构底部剪力的平均值不小于CQC求得的底部剪力的80%，满足规范要求。

（三）中震作用下主要竖向构件验算。

根据结构静力和动力弹塑性分析法计算结果，由于设备层的存在，缓解了塔楼与裙房之间的刚度突变，结构的薄弱层部位反设备层以上的第2层左右，即结构的第8层，第9层位置为薄弱楼层，同时各单体在主塔楼15层～18层左右，由于抗侧力构件断面调整，结构有部分刚度突变的反应，设计中按薄弱层位置进行加强。本次设计对结构的薄弱部位的薄弱构件按中震不屈服进行抗震性能化设计。计算结果表明，底部加强部位核心筒剪力墙在重力荷载和中震水平作用标准效应下均未出现拉应力，所有墙体均能满足中震不屈服的性能目标。

三、针对超限及复杂结构问题采取的措施

（一）主裙楼连为一体

形成大底盘单塔、双塔结构，塔楼结构与底盘结构质心的距离大于底盘相应边长的20%，竖向收进大于25%，为保证结构底盘与塔楼的整体作用，将裙房屋面板加厚至150mm，并设置双层双向拉通钢筋，配筋率不小于0.25%，裙房屋面上下层结构的楼板加厚至120mm，并设置双层双向拉通钢筋，配筋率不小于0.25%；塔楼中与裙房连接体相连的外围柱、墙从固定端至裙房出屋面上一层的高度范围内，在构造措施上按抗震等级提高一级进行加强。

（二）楼板凹凸和楼板局部不连续

为加强步行街和中庭两侧结构单元之间以及大洞口两侧结构单元之间的连接，设计中采用通过增加连接部分楼板厚度及加强楼板和联系梁的配筋等措施改善平面内洞口两侧的整体工作性能。对连接部位及大洞口两侧的楼板厚度加厚至150mm，并设置双层双向拉通钢筋，配筋率不小于0.25%，连接部位的梁配筋按中震不屈服进行加强，保证大震下水平力的可靠传递。同时由于平面不规则引起的扭转效应较为显著，设计中控制边缘的竖向构件轴压比、剪压比及其配筋。

（三）局部竖向构件不连续

为减小中庭部位的悬挑长度及改善影厅局部受力性能，保证地下车库的正常使用及建筑的空间效果，增设部分不落地框架柱，形成部分局部转换结构，该部位影响范围虽小，但转换构件受力复杂，设计中采用将该部位转换构件抗震等级加强一级，并按框支转换层结构的构造要求对转换部位的楼板、框支梁、框支柱配筋加强。

（四）地基基础设计

本工程主楼为地下2层、地上25层～26层（含设备夹层）框架-核心筒结构，裙房为地下2层、地上4层框架-剪力墙结构。方案中按主体所在部位附带裙房分为三部分，每一部分主体与裙楼连为一个整体，荷载差异非常大：主体部分塔楼下基底压力达到700kPa～800kPa左右，而裙房部分由于基础埋深大，地下水位较高，上部荷载小，不足以抵抗地下水水头压力引起的浮力，需进行抗浮设计，两者之间的差异沉降显而易见。考虑到主体所需单桩承载力大，且裙房存在抗浮问题，本次设计主楼筒体部分拟采用后压浆钻孔灌注桩---筏板基础，边框架柱对应部位采用后压浆钻孔灌注桩---承台+防水板的基础形式，减小主楼沉降及主楼核心筒部位与周边框架柱部位的差异沉降，工程桩有效桩长暂定30m，桩径700mm，间距2.1m。裙房也采用桩基，同时承担抗压（水位较低时）及抗拔（现状水位时）作用，有效桩长暂定23m，桩径700mm。主裙楼之间设置沉降后浇带，待主体沉降稳定后浇筑以减小沉降差。后浇带浇筑之后，由于降水停止，引起裙房部分发生上浮，按抗浮设计最不利部位变形计算，在主裙楼交接部位的3跨内配置抵抗不均匀沉降的钢筋。预估主楼单桩竖向承载力极限值为9000kN，裙房单桩竖向承载力极限值为7000kN，抗拔承载力极限值为3000kN。

结语：复杂高层建筑结构设计时应进行抗震性能化设计，针对构件的重要程度提出不同的抗震性能目标，并采取对应的抗震加强措施。多方面的考虑建筑结构设计，严格的保证建筑结构设计质量，促进建筑行业的不断发展

参考文献

[1]李巍娜，宋玉峰，黄丹心.复杂高层建筑弹塑性动力分析[J].广西城镇建设.2011（07）

[2]陈安妮，王丽娅.复杂高层建筑转换层的结构设计[J].中华民居（下旬刊）.2013（04）

[3]石春民.复杂高层建筑结构设计要点分析[J].江苏建筑.2013（S1）