复杂高层与超高层建筑结构设计要点分析

2016-03-14胡海燕

工程技术研究 2016年11期

关键词：高层探析抗震

胡海燕，朱琦

（1.湖北水利水电职业技术学院，湖北武汉 430000；2.湖北正平水利水电工程质量检测有限公司，湖北武汉 430000）

复杂高层与超高层建筑结构设计要点分析

胡海燕1，朱琦2

（1.湖北水利水电职业技术学院，湖北武汉 430000；2.湖北正平水利水电工程质量检测有限公司，湖北武汉 430000）

随着城市化进程的加快，复杂高层和超高层建筑也在不断的涌现，建筑结构也越来越功能化、多样化、复杂化，在一定程度上加大了建筑结构设计的难度。文章主要探析结构设计的基本要求、结构设计要点探析。

复杂高层；超高层；建筑结构；设计要点

确保建筑物使用经济性、安全性的重点其实就是结构设计的科学性。目前，我国市场经济正在突飞猛进的发展，人们对复杂高层、超高层建筑工程的项目建设的需求越来越高。但是，随着建设设计过程的复杂程度进一步加深，特别是针对复杂高层建筑或者是超高层建筑来说，需要在设计过程中有效按照所承受的具体强度来进行相关的抗震设防烈度的设计工作。

1 结构设计的基本要求

1.1 合理进行构造分析

一般情况下，在复杂高层建筑与超高层建筑结构的实际设计工作中，相关的设计工作者需要充分确保建筑整体构造的科学性。在建筑整体稳定性、实用性得以确保的条件下，进一步强调结构设计的细节，逐渐加固设计一些应力负荷较为集中的位置。同时也需要将外界环境因素和对建筑构造整体稳定性造成的作用力度有机的结合在一起，主要包括风力风向、温度变化等相关的气候条件因素对建筑形变、侧移问题的影响程度。相关的设计工作者需要对建筑材料性能的选择方面有一个准确、有效的认知，充分了解相关的形变能力、延展性等特征，进一步避免由于材料应用问题而导致建筑构造发生质量问题情况的出现。

1.2 优化结构方案选择

复杂高层建筑与超高层建筑结构设计中，进行工程建设最为基础的条件是结构方案。鉴于此，相关的设计工作者确定结构方案时，需要由工程实际情况着手，充分确保建筑结构的安全性、稳定性，同时也对建筑工程成本投入与结构优化间的关系进行协调，完善出一个较为系统、全面的方案评价方案。在实际的评价体系中需要有效纳入相关的评价标准，一般评价标准主要涉及工程材料、设计要求、施工工艺、自然因素等。在此基础上，实现对复杂高层超高层结构设计方案展开深入比较分析的目的，合理选取一个最佳的结构方案，进一步促进工程建设成功开展。

1.3 完善结构计算简图

众所周知，在实际的复杂高层建筑与超高层建筑结构设计工作中，要想达到建筑物结构精细化分析的目的，计算简图是一项必不可少的环节之一。计算简图的完善性和结构设计的科学性、合理性息息相关，能够给予一个行之有效的数据支持的基础内容于方案选择上。这就需要在对高层超高层建筑结构进行设计的过程中，相关的设计工作者需要确保计算简图可以对结构特点进行全面、直观的展示，对结构简图的绘制误差展开全面的控制，最大程度上对工程结构信息进行系统、真实的反应，以期在结构计算简图的基础上，有效得到方案设计中的重要内容。

2 结构设计要点探析

2.1 自振周期计算

在实际的应用工作中，高层超高层建筑需要承受的应力改变情况较为复杂，在振动特征方面上规律性不强。但是在频率、振幅不断波动的基础上，高层超高层建筑一定程度上会因为振动和自振周期差不多而发生振动大幅度的情况，大大制约着高层超高层建筑的安全性、稳定性。鉴于此，在对结构的自振周期进行设计、计算的工作中，相关的设计工作者第一步就需要按照实际的建筑高度、抗震防烈度展开抛物线的拟合计算，同时和其他因素有机的结合在一起，进行综合计算，提高自振计算结果的科学性。

2.2 载荷计算

一般情况下，相应应力基础上复杂高层、超高层建筑结构载荷会直接影响着其自身的安全性、稳定性。和其他整体高度过低建筑的比较中，可以发现在竖直以及水平方向上复杂高层超高层建筑物的载荷现象的复杂性更高，这就需要相关的设计工作者对载荷展开科学的计算，便于结构方案设计的顺利进行。①风载荷计算：依据相关的工程设计实践经验，建筑整体的高度和其自身承受的风载荷水平呈现正相关的关系。通常风载荷计算应用的是采用50重现期的风载荷对构件承载力开展控制，100风载荷对构件承载力展开对应的设计，针对超过200m的高层建筑应用的是风洞试验。在具体的设计过程中，有效提供足够的风载荷余量，在实际风载荷计算过程中，需要依据相关的高层超高层设计标准的同时，也需要和当地风力变化规律进行有机的结合，明确载荷计算的实际波动范围，最大化确保在相应风力调价下建筑结构载荷表现的正常性；②地震载荷计算：地震载荷的计算主要是针对复杂高层、超高层设计所需要的校核基础性内容而言的。按照科学研究展示，结构设计抗震性能规范中的地震载荷影响系数大约是6.0s，而现如今高层、超高层建筑结构的自振周期在6.0～9.0s的范围，说明需要按照建筑设计的具体需求有效控制地震载荷取影响系数于6.0～10s的范围内。

2.3 垂直交通设计

现如今，复杂高层、超高层建筑的主要结构形式其实就是核心筒结构，最为突出的特征就是其垂直交通体系结构在一定程度上可以给予相应的水平载荷抵抗力。在有效把楼梯、电梯、卫生间等相关服务区域顺着平面中央集中的同时，也可以节省大量的空间，另一方面，也可以帮助功能区域具备优良的视线、交通环境、采光条件。在实际大大垂直交通结构体系的设计工作中，需要将采光、节能、维护性三者的要求进行合理的结合，在潜移默化中提高了设计的难度。与此同时，由于垂直交通结构体系的承受抗剪力、剪力均较大，需要一个较强的刚度来进行支撑。众所周知，中央垂直交通结构体系主要是位于建筑的几何中央位置，有效重合了建筑的刚度重心、质量重心、型体核心，促进结构抗震、受力的实效性。

2.4 抗震性能设计

通常情况下，从实际使用性能以及稳定性性能的考量着手，在和传统建筑形式的比较中，可发现目前我国的复杂高层、超高层建筑的抗震性能设计标准已经有了一个较大的提升。如今在抗震目标的设置方面上，我国的高层、超高层建筑需要涉及两个方面：①倒塌水准：在倒塌水准中需要重视：第一步重视主要高层、超高层建筑构件中存在的非延性部件，切实关注其破坏模式的具体应力需求，加强于技术规定的要求；第二步重视高层建筑、超高层建筑的延性结构构件，其非弹性形变不能超过其构件的弹性变形能力；第三步在实际设计复杂建筑设计、超高建筑的过程中，重视建筑物控制构件，有效确保控制构件具备中等地震抗性的性能，确保较大的弹性；②使用水准：针对地震重现期是5Oa的地震来说，在其结构设计中，要求建筑保持一个基木弹性反应的状态下，然而可以将其建筑物的损伤忽略不计。

2.5 抗震设防烈度

复杂高层与超高层建筑物的安全应用的关键设计内容就是建筑抗震设防烈度的设计。针对实际的复杂高层、超高层建筑的结构设计要求而言，相关的设计工作者按照实际的承受强度来进行具体的抗震设防烈度设计工作。一般情况下，大部分的建筑物高度是不同的，鉴于此，在实际的结构设计工作中，有效按照具体的工程情况展开有针对性的设计工作。复杂高层、超高层建筑高度不得小于300 m，需要在抗震设防烈度为“六”的区域。与此同时，相关的设计工作者需要重视细节，顺从“以人为本”的设计理念。最大程度上确保人民群众生命财产的安全性。