复杂高层与超高层建筑结构设计关键点分析

刘飞宇

摘 要：文章在对影响复杂高层与超高层建筑结构设计的因素进行分析之后，得出目前此类建筑结构设计工作中的不足，提出了此类建筑结构设计工作的关键点，以供相关设计人员参考。

关键词：复杂高层与超高层建筑;结构设计;影响因素;关键点

近年来复杂高层以及超高层建筑数量不断增多，但随之也暴露出此类建筑具有施工难度大、安全事故概率高的问题。要预防和避免此类问题，就要做好此类工程的结构设计工作，把握关键点，保证其合理、易于施工以及安全性。

一、复杂高层与超高层建筑结构设计的主要影响因素

影响复杂高层与超高层建筑结构设计的影响因素众多，主要因素如下：

首先是风载荷因素。此类建筑由于建筑高度较高、体型复杂，容易受到风荷载的影响，通常需要在设计之初通过风洞实验来确定建筑的体型系数和自振频率等参数，然后进行详细的数值模拟分析以指导结构设计，保证其抗风能力。

其次就是地震因素。此类建筑对地震响应强烈，如结构设计不合理，有重大安全隐患。

再者就是温度应力。此类建筑超长、超高，其向阳面和背阴面、低区与高区之间温差较大，温度应力较大，结构设计须充分考虑。

最后就是地基因素。地基是确保整栋建筑稳定性的根本，此类建筑往往开挖范围、开挖深度较大，同一建筑的基础遇到不同地质情况的可能性较大，需重点针对不同地质情况开展设计。

二、复杂高层与超高层建筑结构设计的关键点

（一）结构抗侧力体系

为了确保此类建筑的稳定性和安全性，针对不同建筑高度、平面功能进行结构抗侧力体系的选择异常重要。通过对大量建筑实例进行分析，总结得出以下规律：对于高度100m以内的建筑可选择框架结构、剪力墙结构或框架-剪力墙结构;高度在100～200m之间的建筑，可选择剪力墙或者框架-核心筒结构;高度在200～300m之间的建筑一般选择框架-核心筒或者框架-核心筒-伸臂结构;高度处于300～400m之间，一般选择框架-核心筒-伸臂或者筒中筒结构;对于高度超过400m以上的建筑，一般需要合理選择筒中筒―伸臂、巨型框架、矩形斜撑、大型桁架的组合结构体系。另外，节点的连接方式要跟结构体系想对应，保证各节点连接体系之间的相互联合与统一。同时对于特别复杂的建筑，还需要进行缩比例的模型试验和数值仿真模拟分析来选择最佳的抗侧力结构体系。

（二）抗震设计

针对此类建筑的抗震设计，重点就是从建筑材料的选择以及能量输入的控制方面进行设计。对于后者来说，不仅需要保证地震情况下可以良好控制不同楼层的位移和变形问题，还应进行基于抗震设计的定量分析方法，满足所有地震的可能性要求。其次，还需通过精确计算变形和位移两者之间的关系，得到构件的变形值，从而指导构件设计。同时需结合建筑物的高度和尺寸，保证地基的稳定性，最大限度降低地震所造成的危害。此外，就是通过构件设计、采用先进的材料和施工技术来提高建筑的延性和耗能性能，降低地震造成的建筑变形程度，实现对地震能量的转移。

（三）准确的温度应力分析

此类建筑超长、超高，其向阳面和背阴面、低区与高区之间温差较大，温度应力较大，严重时可对结构安全造成很大影响。故应选取合理的温升和温降，进行合理的温度应力计算分析，并根据分析结果采取合理的加强措施、设置位置合理的后浇带及封闭时间，保证此类建筑在温度应力作用下不对结构安全产生较大影响。

（四）合理的基础设计

任何建筑均是通过基础将上部结构的各种作用传递给地基，故合理的基础设计尤为重要。对于此类建筑，需结合基础荷载采取合理的基础形式，并进行严格的基础变形设计。在确定合理的基础形式后，连同上部结构一起进行数值仿真模拟分析，保证基础和上部结构协同工作，共同抵抗各自作用。

三、结束语

针对复杂高层和超高层建筑的特点，通过分析影响此类建筑结构设计的主要因素，得出需重点做好结构抗侧力体系选取、抗震设计、温度应力分析及合理的基础设计，确保此类建筑的结构安全。

参考文献：

[1] 张芳. 复杂高层与超高层建筑结构设计关键点探讨[J]. 科学与财富， 2017（22）：46-46.

[2] 袁晟. 复杂高层与超高层建筑结构设计要点研究[J]. 低碳世界， 2017（4）：157-158.