简析复杂高层与超高层建筑结构设计要点

洪雪峰++陈然

摘 要：在生活质量上升的同时人们对建筑的应用性能也提出了更高的要求，在这一背景下建筑形式也呈现出了多样化特点，为了进一步缓解城市用地压力，增加城市人口容量，复杂高层及超高层建筑应运而生，与此同时建筑数量也在逐年增加。从当前形势来看，建筑结构的设计不仅要满足人们的宜居要求，更要以人们的个性化需求为出发点，不断完善建筑的应用功能。为了从根本上提高复杂高层与超高层建筑的质量，结构设计必不可少，只有确保设计能够达到规范化应用标准，才能为结构的稳固提供基础保障。

关键词：复杂高层；超高建筑结构；设计要点

结构设计并不是一项简单的设计工作，其能效发挥与不确定因素的控制效果是相互关联的，尤其是复杂高层的层高特点，会直接造成设计难度的进一步增加，因此这就需要从建筑需求入手，开展有针对性的设计工作，并将相应影响因素纳入重点考量范畴中，一旦结构设计环节缺少对结构布置的合理性规划，不仅后续建筑施工流程难以正常推进，建筑质量更会受到直接影响，而建筑结构缺少稳定性，也会导致其使用寿命不断缩短，因此，这就需要不断强化对复杂高层及超高层建筑结构设计的研究，充分掌握其设计要点。

一、复杂高层及超高层建筑结构设计要点

1.强化对概念设计的重视

在当今社会，设计可以说是建筑施工的灵魂，尤其是复杂高层及超高层建筑，结构设计的优化性也就显得至关重要。目前，我国的设计师也将工作重心放在了高层结构设计上，在实际设计环节根据对设计项目的研究及总结，也逐渐形成了一定的规范化标准，其中最为主要的就是强化概念设计。首先，复杂高层及超高层由于层高较高，这就对结构的稳定性提出了更要的要求，在实际设计环节应当以此为关键点，在结构设计中不断加强对结构受力的均匀性设计，使其更加符合应用的规范化标准。

其次，设计内容中应该涵盖着对应力高效传递的优化研究项目，使其能够在应用过程中实现力的快速分解及传递；第三，在结构设计环节，应当确保其标准内容能够直接体现在结构整体上，实现对结构的完善性规划整理；第四，当今社会的各个领域中都倡导应用绿色能源，减少浪费及污染问题，而这一理念也应当在结构设计中得以灌输，只有这样才能有效提升复杂高层及超高层建筑的环保性能；第五，在推进设计工作时应当在结合工程实际情况的基础上，将建筑材料与结构进行有机结合，使二者能够更加具有协调性，从而从根本上提高材料利用率，使其能够在后续应用中承受高强度的结构荷载力。总体来说，为了将以上几点落实到设计主體中，需要建筑以及结构工程师的密切配合，在互相交流经验及工程项目研讨过程中，不断对设计图纸进行优化调整，使其更加具有参考价值。

2. 科学选择结构抗侧力体系

为了在复杂高层与超高层建筑结构设计中，能够充分体现出安全性问题，我国相关设计师总结出，提高结构抗侧力体系的科学性是基础。选择该体系的过程中，应当注重以下几点：结构体系的合理选择应当根据具体的建筑高度来确定，我国相关工作人员在近年来的工作中总结出了不同结构抗侧力体系与不同高度建筑之间的关系。

例如，在建筑高度小于等于100m 的时候，该体系最佳组合为框架、框架剪力墙及剪力墙；当建筑物的高度在100～200m之间的时候，最佳体系为剪力墙和框架核心筒；当建筑物高度在200～300m之间时，该体系最佳组成为框架核心筒、框架核心筒伸臂；如果该建筑高度小于600m时，该结构抗侧力体系的最佳构成应该为筒中筒伸臂、巨型框架、桁架、斜撑及组合体；在进行设计的过程中，应注重以上提及的相关结构抗侧力构件能够保持高度的连接，最好能够形成一个统一的整体。

3. 高度重视建筑抗震设计

复杂高层与超高层建筑当中，其抗震设计应当在建筑功能充分发挥的基础上进行确立，同时该环节也是确保建筑拥有较高安全性的重要部分。抗震方案在高层建筑当中，最重要的一点就是科学选择建筑材料；实现有效减少地震过程中的能量增加。在这项工作当中，验收承载力是使用建筑构件最主要的方式，并且应当有效控制地震情况下建筑结构的层间位移限值；在实际高层建筑的过程中，结构抗震手段的应用应当在位移的基础上建立，并定量分析相关设计方案，促使地震发生时结构的变形弹性能够对建筑产生一定程度的保护作用；精确分析地震发生时建筑构件会产生的变形及位移在建筑结构中的体现具有重要意义，这样一来，能够对构建变形值进行有效的确立；针对性设计应当体现在建筑构件的生产要求及建筑界面的应变分别当中，同时应当注重场地的坚固性，这也是有效降低地震发生时能量输入的重要方式。

4. 坚持高程建筑结构设计经济理念

复杂高程和超高层建筑是一项较大的项目，在结构设计和施工过程中，会面临很多成本输出问题。因此，在建筑结构设计过程中，应该坚持经济型设计理念。对于结果设计方案，应该坚持优化处理，避免在建设过程中由于结构冗长而造成成本浪费的问题。

二、复杂高层与超高层建筑结构设计中确保计算和设计的准确性

1. 合理选择分析软件、合理计算结果

现阶段，复杂高程与超高层建筑结构计算软件的种类很多，侧重点也有所不同，在结构设计过程中，设计人员首先应该明确不同的软件的作用，然后根据实际需要合理选择合适的计算软件。与此同时，还应该对具体的设计计算结果进行科学分析，从力学理念和工程设计经验方面进行合理判断，确保计算结果的合理性和准确性。

2. 重视荷载与作用方面的考虑

对于复杂高层与超高层建筑的结构设计，由于高层建筑很容易受到风载荷的影响，因此在高层建筑，尤其是超高层建筑结构设计中，应该重点考虑风载荷的影响。例如，在某大楼设计过程中，不仅需要考虑相关设计规范，而且还进行了相关风洞试验，从而提高建筑物的抗风载能力。在具体的试验过程中，设计了一个以 1：500 为比例的模型在半径为 600m 的风场环境中进行试验，验证建筑在不同风况下的受力情况。

现阶段，对于地震灾害的预测，在技术方面还有一定的限制，很难准确预定地震灾害。有些发达国家对于地震的研究十分深入，但是依然无法准确预估地震发生的时间和地点。因此，在高层建筑设计过程中，应该加强抗地震力的设计。与此同时，还应该重点考虑建筑主楼、裙楼在地震力作用下的不同反应。

综上所述，随着科学技术水平的不断提高，人们生活质量不断上升，我国城市建设过程中复杂高层与超高层建筑增加，在对这类建筑进行设计的过程中，应当充分考虑到抗震设防烈度、结构方案及类型等因素。经过我国建筑行业近年来积累的经验，总结出复杂高层与超高层建筑结构设计要点包括概念设计、结构抗侧力体系及抗震设计等内容。新时期，我国建筑行业相关工作人员只有在实践中不断加强对这些方面的重视，才能够促进我国建筑业不断进步。

参考文献：

[1] 罗郁.复杂高层与超高层建筑结构设计的重点[J].现代装饰：理论，2015（2）.

[2] 王婷，王刚.探究复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J].新材料新装饰，2014（7）.