分析结构设计在复杂高层及超高层建筑物中设计要点

王振兴 李伟河

摘 要：随着我国经济市场的不断发展，对复杂高层和超高层建筑项目的需求逐渐增加。其中，结构设计是保证建筑安全性、合理性和经济性的主要因素。然而，目前我国复杂高层和超高层建筑的设计中还存在一些有待解决的问题，需要进一步分析并找出对策。

关键词：复杂高层;超高层建筑;结构设计;必要的

1 复杂高层和超高层建筑结构设计综述

为了保证我国高层建筑结构设计的安全性和经济性，我国的《建筑抗震设计规范》（GB  50011-2010）（以下简称抗力规范）、《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ  3-2010）（以下简称《高层混凝土规范》）和《高层民用建筑钢结构技术规程》 （JGJ  99-98）（以下简称《高钢规范》）都是正确的。但是，随着社会经济的发展，计算和分析方法的改进，高层建筑结构设计的安全性和经济性越来越受到重视随着加工技术的进步和施工技术的提高，一些地区出现了大量的复杂高层建筑，突破了传统，超过了高度。 结构的复杂性主要体现在三个方面：高度超限、不规则的结构平面布局和不规则的竖向布局。在中国，一些超高的复杂高层建筑有上海大厦、深圳平安国际金融中心、天津印稿117大厦和广州东塔周大福中心，结构高度分别为580、588、597和518米。在平面和竖向结构严重不规则的高层建筑中，中央电视台新址主楼和法门寺折叠佛塔最具代表性。

2 复杂高层和超高层建筑的设计考虑

2.1 结构方案和结构类型

建筑结构方案是建筑设计的基本框架，是建筑设计的第一步。对于复杂的高层和超高层建筑，结构方案和类型是其质量的保证。建筑的舒适度和抗震能力都是围绕这一基本框架进行的。如果第一步是错误的，错误只会在后面的步骤中被发现，整个设计方案需要被推翻和重做，造成不必要的浪费。如果在施工过程中发现不合理之处，不仅会影响工程的按期完成，还会给设计者造成直接的经济损失。因此，在考虑复杂高层和超高层建筑的设计时，必须首先选择合理的结构方案。

2.2 结构舒适度

复杂高层和超高层建筑由于建筑高度高，在建筑结构上相对难以保持一定的安全性。与普通建筑相比，这类建筑的结构较为柔软。一般来说，软结构建筑的结构舒适度较差，因此在复杂高层和超高层建筑的设计中应考虑舒适度。根据建筑结构的不同，舒适度分析一般分为两种类型，一种是混凝土结构建筑，另一种是混合或钢结构建筑。这两种不同结构对阻尼比的要求也不同，前者为0.05，后者为0.01-0.02。或者根据不同的建筑功能进行舒适度分析，不同建筑功能的建筑水平振动指标限值不同，如公寓式住宅的水平振动指标区间要求不同于公共建筑。因此，不同建筑功能的建筑应根据其不同用途进行设计，这在一定程度上可以提高建筑的结构舒适度。

2.3 抗震设防烈度

复杂高层建筑和超高层建筑与一般建筑有明显的区别，即建筑高度高于其他建筑。相反，复杂高层建筑和超高层建筑对建筑区域的抗震设防烈度要求更高。根据现有复杂高层和超高层建筑的设计经验，建筑高度超过100米的建筑的具体高度与该地区的抗震设防烈度有很大关系。根据建筑设计行业的不成文规定，在抗震设防烈度为6度或以下的地区可以建造复杂的高层和超高层建筑，在抗震设防烈度为6度至8度的地区可以建造高度小于300米的复杂高层和超高层建筑，在抗震设防烈度为8度以上的地区不能建造复杂的高层和超高层建筑。

3 复杂高层和超高层建筑的结构设计要点

3.1 计算负荷

3.1.1 风荷载的计算

随着建筑高度的增加，风荷载对建筑结构稳定性的影响越来越明显。在风荷载研究中，结构构件的承载力通常由重现期为100年的风荷载设计，由重现期为50年的风荷载控制，并对高度大于等于200米的建筑物进行风洞试验。在计算风荷载的过程中，有必要根据相应的高层和超高层建筑设计标准，结合当地历史风变化数据进行研究，以掌握风荷载的波动范围，并在设计过程中充分考虑风荷载裕量对建筑结构的影响，从而保证建筑结构能够完全适应当地的风荷载要求，保证建筑结构的稳定性。

3.1.2 地震荷载的计算

地震荷载是荷载研究的核心内容，也是复杂高层和超高层建筑结构设计的基本内容之一。一般来说，复杂高层和超高层建筑的自振周期为6.0-9.0s，建筑结构设计的地震荷载影响系数约为6.0s，在研究地震荷载问题时，有必要将地震荷载影响系数设计在6.0-10.0s的范围内，并在此基础上进行数据计算。

3.2 抗震设计

3.2.1 塌陷等级研究

在分析倒塌程度的过程中，应注意以下问题：（1）在研究建筑延性构件的过程中，有必要规定构件的非弹性变形小于弹性变形能力;（2）针对建筑结构中的一些非延性构件，有必要充分考虑破坏模式的受力特点和要求，重视相关技术内容的研究;（3）在建筑结构设计过程中，应保证建筑结构具有良好的稳定性和至少中等的抗震能力，即使在中等地震的影响下仍能保证建筑结构的弹性。

3.2.2 使用水平研究

对于重现期为50年的地震，此时对建筑结构的破坏可以忽略不计，但在相应的结构设计分析中，有必要对其弹性响应状态進行相应的研究，以获得与建筑相关的更全面的信息。

4 结束语

综上所述，在复杂高层和超高层建筑的结构设计过程中，不断提高设计质量和专业水平至关重要;它不仅能为用户提供安全舒适的建筑环境，还能提高建设项目的经济效益和社会效益。因此，在复杂高层和超高层建筑的设计过程中，应准确把握结构设计的关键点。

参考文献：

[1]冯福雄，李新磊.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探讨[J].建筑与装饰，2019，000（001）：33-34.

[2]田少华.复杂高层与超高层建筑结构设计要点研究[J].工程技术研究，2019（13）.

[3]吴开磊.超限高层建筑结构设计中相关要点探究[J].住宅与房地产，2019（15）.