浅析高层多塔复杂体型建筑的结构设计研究

孙寇柱

摘要：随着城市化进程的不断加快，高层建筑已经成为现代化建筑中最普遍的建筑类型，正是由于高层建筑的市场前景巨大，所以人们对高层建筑的结构设计提出了更高的要求。本文结合现实中的具体情况，对高层多塔复杂体型建筑的结构设计特点进行分析，对设计过程中需要注意的问题进行详细论述。

关键词：高层多塔复杂体型；高层建筑；结构设计

社会经济的发展在给人们带来生活便利的同时，也造成了一定的负面影响，一定程度不仅不利于社会的整体发展，反而会造成一系列的社会发展隐患，例如城镇人口逐渐增加，导致城市用地面积在逐年减少，为了有效缓解城市拥挤的现状，高层建筑应运而生，在现代城市建筑中占据着越来越重要的地位[1]。而近年来高层建筑的高度在不断增加，摆在住户和建筑企业面前最大的问题就是安全，高层建筑的结构体系逐渐呈现出多样化的特点，由于实践的难度较大，因此，有关部门和工作人员在进行高层建筑的施工时，尤为重视对高层建筑中结构的设计，这对整个工程的质量有着至关重要的作用和影响。

一、高层建筑结构设计的特点

（一）水平荷载

在进行高层建筑的结构设计时，水平荷载会产生相应的力矩，造成高层建筑在施工过程中产生倾覆性的负面影响，而且在此过程中产生的轴力与高层建筑的整体高度的两次方成正比例，高层建筑的高度与竖向构件中的弯矩和轴力的一次方成正比例。此外，与高层建筑中固定的竖向荷载不同，水平荷载中的作用力会随着高层建筑动力特性的不同而产生相应程度的变化。因此，从这个层面上来说，水平荷载已经成为高层建筑結构设计中的决定性因素。

（二）轴向变形

在高层建筑项目中，楼房中柱会产生比较大的轴向变形现象，这是因为当高层建筑达到一定高度后，楼房自重会产生相应的轴向压应力造成的。中柱变形会导致高层建筑连续梁中支座处的负弯矩值逐渐减小，而跨中正弯矩值和端支座负弯矩值则会相应变大。

（三）侧移成为高层建筑结构设计的控制指标

在现代高层建筑的结构设计工作中，高层建筑整体高度的不断增加，会导致水平荷载下结构的侧移变形会迅速增大，若不及时对此作出针对性的调整，则会对高层建筑的整体质量安全产生严重的负面影响，因此，相关工作人员在进行高层建筑的结构设计时，要保证水平荷载作用下的高层建筑的结构在可控、可调的范围内。

（四）结构延性成为高层建筑结构设计的重要指标

中低层建筑的结构相对较硬，在地震作用下的变形较小，而高层建筑则完全相反，在遭遇地震后楼层结构的变形较大，所以要及时的采取相应的措施，以保证建筑结构在遭到一定程度的破坏时，整体结构不会产生太大的变形，避免因为楼体的严重变形造成人员伤亡和财产损失，从而确保高层建筑结构具备充足的延性。

二、高层多塔复杂体型建筑的结构设计

（一）结构选型

以附带两个塔楼的多塔楼结构的某高层商住楼为例，根据高层建筑的平面结构设计，工作人员在进行结构选型时有两种结构方案可供选择，一是在楼房的基础面上方用防震缝将住宅楼和商场分隔开来，使得各栋建筑受力明确且均匀，在传力、对模型的计算、内力和位移比分析等方面能进行有效控制；二是住宅楼和商场之间不设置防震缝，为多塔复杂体型建筑结构。最后根据实际的考察分析，权衡各方面的综合因素之后，第二种方案明显更符合施工现场的实际情况，也有利于高层多塔复杂体型建筑的结构设计进行。具体来说，高层建筑多塔复杂体型的结构要避免以下几种不规则的结构类型，如表1：

（二）结构计算

高层多塔复杂体型建筑的显著特点，就是其具有复杂的楼体形状和高难度的内部结构，所以为了确保其计算结构的真实可靠性，设计人员要灵活运用多种不同的方式对其进行计算，避免造成计算结果的不确定性[2]。具体来说，复杂的高层建筑结构，应至少采用两种不同力学模型的结构分析软件进行整体内力位移计算，在进行抗震计算时，振型数不应小于15，对多塔楼结构的振型数不应小于塔楼数的9倍，且计算振型数应使各振型参与质量之和不小于总质量的90%。

三、带转换层高层多塔设计选型及注意事项

在高层建筑结构的底部，当上部楼层竖向构件中的剪力墙和框架柱等无法直接落地时，应设置适当的转换层，在结构转换层布置空腹桁架、箱形结构和斜撑等方式的转换结构构件，如果该高层建筑采用非抗震设计和6度抗震设计，则其转换结构构件可采用厚板，当高层建筑中的地下室采用7、8度抗震设计时，其转换结构构件同样可采用厚板。

底部大空间部分框支剪力墙高层建筑结构在地面以上的大空间层数应严格遵循以下标准，即8度时不宜超过3层、7度时不宜超过5层、6度时可适当提高。其最大适用高度如表2所示：

结束语

城市化水平的不断提高是近年来高层建筑逐渐成为建筑行业主流的重要原因，尽管发展速度很快，但总体上质量并不十分理想，特别是在高层多塔复杂体型建筑的结构设计中，相关人员仅仅是重视结构设计的精确性，而忽略了设计方案与现实施工过程中的具体联系。所以为了避免高层建筑的结构设计与实际情况偏离较大，同时防止出现安全意外等现象，相关设计人员在保证高层多塔复杂体型建筑多样化特点时，要做出科学合理的设计选择，根据实际情况具体分析、区别对待，运用所掌握的相关理论知识处理实际生活中高层建筑的各种问题。

参考文献

[1]朱剑.浅析高层多塔复杂体型建筑的结构设计研究[J].科技资讯，2011，14（10）：79-80.

[2]陈珍.高层多塔复杂体型建筑结构的设计研究[J].建材世界，2011，06（05）：89-90.