高层、超高层建筑结构设计技术分析

胡锦仪

湖南省长沙市第一中学

高层、超高层建筑结构设计技术分析

胡锦仪

湖南省长沙市第一中学

随着社会经济的发展，各类高度超限、造型突破传统的高层和超高层建筑相继出现，这类建筑的复杂性表现在三个方面，即结构平面不规则、高度超限、结构布置不规则等等，对于设计工作提出了更为严格的要求。本文主要针对高层、超高层建筑结构设计技术进行分析。

高层、超高层建筑 结构设计 分析

1 引言

科学技术水平的不断提高，对我国经济的发展和社会的进步有着巨大的推动作用，同时也对建筑行业带来了一定的发展机遇和挑战。高层和超高层建筑在城市内数量越来越多，为解决城市住房紧张和土地资源紧张问题作出了突出贡献。高层和超高层也成为了城市形象建筑的代表，而这类建筑的可靠性、安全性和持久性也成为建筑人员和使用人员最为关心的问题。本文针对于在高层超高层结构设计当中存在的一些问题进行了分析，并给出了科学的解决方案，希望能够给高层与超高层建筑结构设计者提供有效的理论依据。

2 复杂高层与超高层建筑结构设计方案的制定

在结构材料性能和计算分析手段的完善下，各类高度超限、造型各异的复杂高层与超高层建筑出现，这类建筑的复杂性表现在三个方面，即结构平面不规则、高度超限、结构布置不规则等等，为了保证设计的质量，在高层和超高层设计伊始，就需要和专业的方案进行密切的配合，从可行性和安全性出发，对建筑的结构进行概念设计。这需要从以下几个方面进行：（1）尽最大努力提升建筑结构的规则性和均匀性。（2）充分重视结构的纵向和侧面传力途径的设计，传力途径要清晰明了。（3）结构中的耗能机制要科学合理。（4）最大限度地发挥材料的利用率，形成良好的空间承受受力。（5）整体结构科学合理。

科学合理的结构设计方案，是高层和超高层建筑高质量、高效率施工的重要保障。如果结构设计方案不合理，很容易在施工过程中出现问题，问题的纠正不及时，会对建筑质量造成严重威胁。不仅仅为施工单位造成损失，也会因为较大的设计修改而为设计单位带来巨大的损失。因此，设计人员在进行高层与超高层建筑结构设计的时候，要紧密结合建筑结构的专业知识，设计出科学合理的建筑结构设计方案。

3 选择合适的结构类型，有效降低工程造价

在高层和超高层建筑设计的时候，充分考虑施工地点的地质特征和当地的抗震要求。只有对建筑的环境进行科学合理的综合性分析，才能够保证施工的顺利进行、保证施工质量，有效降低工程的造价。

4 加强抗震设计，保障建筑的安全性

要想保证高层、超高层建筑的安全性，必须在抗震设计上做好工作。可以通过以下几个方面做好抗震设计：（1）选择正确的建筑抗震性能材料。作为抗震性能材料，要求质量轻、强度大、材质均匀。同时建筑构件间需要保持良好的整体性能、具有连续性及延展性。这样才能够在发生地震的时候，快速有效地将地震的能量消耗掉，减少对建筑的损害。（2）重视抗震结构的设计方法。在抗震设计的时候，要注意从结构和构件多个方面的综合考虑，来提高建筑抗震性能。地震发生时，在方向上具有不确定性，所以设计者可以设计抗侧力结构体系来达到形心和刚心重合，来提高抗震性。（3）加强构件强度。通过混凝土结构等刚性强度较大的机构来抵抗地震能量对建筑的冲击力，减少建筑变形，从而提高建筑的安全性。（4）在建筑物的抗震设防烈度要进行充分考虑，根据建筑能够承受的强度，对于高层超高层建筑进行安全合理的设计。一方面减少误差，避免局面的生命和财产受到损失，另外还能够加强建筑的经济性和安全性。

5 做好抗风设计，减少建筑安全隐患

随着建筑物高度的增加，风力对建筑的危害也越大。其危害性主要体现在隔墙开裂、主体结构受损、高层震动使居民的感觉不适等。所以说在对高层、超高层建筑进行设计的时候，要做好抗风设计，减少风力带来的安全隐患。主要方式如下：（1）可以利用结构玻璃代替玻璃幕墙维护，来提高建筑的抗风性能，确保建筑在风力作用下产生损伤。（2）做好建筑的风洞实验，科学分析其危害，以提高建筑的抗风载能力。（3）提高高层建筑的舒适设计，限制结构震动加速，减轻居民的不适感。

6 选择合理的结构抗侧力体系，提升建筑的安全性和稳定性

不同的结构，对结构抗侧力的要求程度有所不同，所以我们在进行建筑抗侧力体系设计时，要根据具体的要求进行合理的选择。在进行抗侧力设计的时候也要考虑整体效果，各抗侧力结构之间要有有效的结合。目前比较成熟的抗侧力方案有：（1）在墙体的水平方向和垂直方向进行筒状设计。（2）利用甚臂桁架把核心筒和框架柱结合起来，使之成为一个整体。（3）使框架柱相互交叉形成更大的框架结构。

随着经济的发展，复杂高层和超高层建筑不断涌现。由于其设计的复杂性，给建筑设计带来很大的挑战。为了提高这些建筑的安全性、稳定性和经济性，在结构设计的时候就必须从概念设计出发，设计出科学合理的建筑结构。

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[3] 吴宏磊,丁洁民,崔剑桥,张保.超高层建筑结构加强层耗能减震技术及连接节点设计研究[J].建筑结构学报.2014(03)