复杂高层与超高层建筑结构设计探析

高乐　罗晶

摘要：随着我国经济的发展和社会的进步，我国的建筑工程行业也在不断发展，我国的建筑工程也迎来了较多的发展机遇以及现实挑战。对于一些高层以及超高层建筑都是当地城市地标性建筑，在结构和形式上都有相对较为复杂的特点，针对于此，需要相关的设计人员不断提高设计工作，从而保障建筑的整体结构质量。对于复杂高层与超高层建筑而言，需要合理的分配其选型和设计，本文主要针对于此，展开一系列的讨论，并且提出合理化的建议，希望对我国高层与超高层建筑的发展起到一定的帮助作用。

关键词：复杂高层与超高层;建筑结构;选型和设计

针对于我国目前的发展现状可以得出，我国的复杂高层以及超高层建筑还有一定的发展空间，需要相关的工作人员不断提高对于相关技术的研究，从而提高建筑的整体建筑稳定性以及实用性，重视结构基础以及设计细节，对部分应力负荷相对集中的部位进行一定的加固设计。充分考虑外界环境因素对于建筑构造稳定性的影响，提高对于建筑的稳定性保障，对建筑的质量进行一定的合理保障。

一、结构设计的基本要求

（一）合理的进行构造分析

在复杂高层建筑与超搞成建筑的设计过程中，需要合理的分析，确保建筑的整体构造的合理性，从而确保建筑的整体稳定性和实用性，重视建筑的结构设计细节，对部分的应力负荷进行一定的集中加固设计，从而充分考虑外界环境因素对建筑结构的整体影响效果，比如一些温度变化、风力风向等气候条件，在建筑上形成一定的侧移与形变问题。另外，基于此设计而言，需要相关的设计人员提高对于建筑材料性能的准确认知，提高其延展性和形变能力，确保建筑构造不会由于材料应用而出现一系列的质量问题。

（二）优化结构方案选择

在复杂高层建筑与超高层建筑结构的设计过程中，需要对结构以及方案进行合理的选择，只有如此才能够保障建筑的质量和结构稳定性。针对于此，还可以从实际的情况进行触犯，展开一系列工程建设，在保证建筑结构整体稳定性和安全性的情况下，协调结构的优化和建筑工程成本投入，来制定相对较为全面系统和方案评价，将设计要求、工程材料、施工工艺以及自然因素等纳入整体的评价体系中去，对于复杂的超高层建筑设计方案也要进行深入的对比分析，从而选择一个较为理想的结构方案，确保工程建设的顺利进行和有效实施。

（三）完善结构计算简图

在一些复杂的高层建筑与超高层建筑结构的设计过程中，需要对建筑物结构进行精细化的分析，为方案设计提供一定的数据支持，并且决定结构设计的合理性和科学性。与此同时，在对高层与超高层建筑结构进行设计的过程中，设计人员应该保证计算简图能够直观全面的体现结构特点，全面的控制结构简图的绘制误差，从而能够真实的反映出工程的整体结构信息，从而能够通过结构的精准计算来进行方案的获取和内容的设计。

二、结构设计要点探析

（一）荷载的计算

相应应力条件下复杂高层与超高层建筑的总体结构稳定性有着较大的影响，能够影响着其稳定性和安全性，并且荷载也要在符合要求的情况下，相比于复杂的整体建筑，在高度较低时，在水平以及竖直方向上的荷载情况更为复杂，相关的设计人员与需要对负载进行精确的计算，从而有效的展开结构方案的设计工作。

（二）地震载荷的计算

在地震载荷的过程中，需要针对于复杂高层以及超高层设计中的稳定性校核进行一定的基础分析，通过相关的研究表明，对于高层和超高层建筑结构的自振周期为六秒到九秒，在这个范围内，对于此结构设计的抗震性能需要进行一定的合理性分析，保持地震荷载影响系数在六秒左右。基于此，还需要结合实际的需求来对地震载荷影响因素进行合理的设计，保持其系数设置在六秒到十秒之内。

（三）风荷载计算

在实际的工程设计过程中，经过实际的经验可以表明，随着建筑质量的高度的不断增加，其所能承受的风载荷水平也越来越高，风载荷计算通常也是采用100年重现期的风载荷对构建的承载力进行合理的设计，利用50重现期的风载荷对构建的承载力进行控制，对于200m以上的高层建筑也要进行风洞实验，在进行风载荷计算的过程中，还应该遵守相应的高层建筑设计标准来进行相应的操作，通过风力的变化规律来确定荷载计算的波动范围，在设计的过程中给予相对较为充分的风载荷余量，从而保障建筑结构在相应风力调价下载荷的具体表现。

（二）自振周期的计算

在高层超高层建筑的使用过程中，所承受的应力变化是先对较为复杂的，并且其振动特征往往也不具有规律性，然而在振幅与频率不断波动的情况下，高层建筑更容易的受到振动接近自振周期而出现大幅度的振动问题，从而形成一个严重的稳定性以及安全性问题。针对于此，在进行结构设计的过程中，设计人员需要根据实际的情况，并且根据抗震防烈度、建筑高度来进行抛物线的拟合计算，再通过结合其他的因素来进行计算，确保其自振计算结构的科学性和稳定性。

（三）抗震性能设计

在处于稳定性和使用性能的考量过程中，复杂高层和超高层建筑的抗震性能设计标准针对于传统的建筑形式有了较大的提升，现阶段而言，高层以及超高层建筑在抗震木匾的设置过程中，主要存在以下两个方面。

1、使用水准。对于地震重现期大致为50a的地震，在对建筑物的损伤能够忽略不计，并且针对于其结构进行合理的设计，从而保障建筑能够处于基木的弹性反应状态

2、倒塌水准。在倒塌水准中需要重视一下几点，首先需要对高层建筑以及超高层建筑的延性结构进行设计，确保其非弹性形变低于构件的弹性变形能力，其次，还要强于其他相关技术的规范要求，从而能够得到一定的安全保障。最后，针对于复杂建筑设计或者超高建筑设计，要确保其能够具有地震抗性作用，在各类环境下都能够保持相应的弹性。

（四）垂直交通设计

在垂直交通的设计过程中，对于框架—剪力墙与核心筒结构是当前复杂高层、超高层建筑的主要结构形式，其最主要的突出特征就是垂直交通体系结构能够提供水平载荷抵抗力。这种垂直交通的设计不仅可以将电梯、楼梯、卫生间等服务区域向平面中央集中，从而起到节省空间的作用，还可以给该区域提供一个良好的采光、视线范围以及交通环境。对于垂直的交通结构体系的承受力以及抗剪力都较大，都需要进行一个刚度来支撑此强度，对于中央垂直交通结构体系要处于建筑的几何中央位置，从而将建筑的质量重心、刚度重心以及型体核心进行重合，有利于结构的受力以及抗震。

三、结语：

根据本文的论述可以得出，针对于我国目前的复杂高层与超高层的建筑结构设计还存在一定的进步空间，需要相关的工作人員不断提高对于相关技术的研究，从而提高我国复杂高层建筑的设计质量，为我国建筑的发展奠定一定的基础。

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作者简介：高乐，男（1986.03），研究生（硕士），工程师，主要从事结构设计工作。

罗晶  女（1989.09），研究生（硕士），工程师，主要从事结构设计工作。