复杂高层与超高层建筑结构设计要点解析

王燕鹏 徐培智

摘要：超高层建筑和复杂高层建筑与传统建筑结构设计相比，存在着明显差异问题，对于抗震性能以及降水等方面的要求也相对较高，加之建筑整体设计需要保证结构设计质量以及美观度，所以设计工作开展需要考虑多方面内容，所受到的影响因素也较为繁杂。为保证结构设计方案的合理性以及科学性，展开结构设计时需要做好设计影响因素分析，以便制定出针对性应对策略，保证设计工作顺利开展。基于此，对复杂高层与超高层建筑结构设计要点进行研究，以供参考。

关键词：结构设计;超高层;复杂高层;设计要点

引言

超高层建筑是一个城市或者地区的标志之一，其科技感和美学都代表着城市的发展。超高层建筑其耗资量巨大，建设周期长。随着时代的不断发展，超高层建筑的结构设计发生了很大的变化。虽然我国在超高层建筑结构设计方面取得了一些成绩，但在具体的发展过程中还存在一些问题。现在超高层建筑的结构设计已经成为高层建筑设计的核心内容，这说明超高层建筑的结构设计如果不及时解决结构设计中的一些问题，这将严重阻碍超高层建筑的发展。

1超高层建筑结构设计的特点

超高层建筑是指建筑达40层以上，高度达到100以上的建筑，超高层建筑已经成为衡量建筑水平的重要标志。超高层建筑设计及技术通常都相对复杂，也是一项非常严谨的工作，在施工过程中不仅要做好安全保障，同时也要做好整体结构的科学布局。超高层建筑结构设计的关键和核心内容是通过抗侧力构件来提高整个结构的延性，因为在超高层建筑结构设计过程中，不仅要考虑水平承载力，还要充分考虑建筑各方面的荷载，也包括竖向承载力。超高层结构主要考虑水平抗力。现阶段超高层建筑日益增多，如何保证超高层建筑的抗侧力，提高整个建筑的舒适性显得尤为重要。只有有好的结构方案，才能有效地保证建筑物的舒适性。因此，在设计过程中，必须对各种结构方案进行充分的比较和选择，在尽可能满足建筑使用功能和建筑效果的前提下，应考虑结构安全性和经济性的合理性。在设计高层建筑结构的平面时，尽量使建筑物之间保持安全的防火距离。在人员集中的区域，应保持良好的人员疏散条件以便将人群及时疏散。合理地对超高层建筑进行布局的条件下，也要满足基本使用功能，将设计标准统一，实现超高层建筑中设计技术的标准化要求。除此以外，在超高层建筑进行平面设计阶段，为应对风、地震等安全风险，要合理规划建筑内的交通路线，对楼梯的数量和位置进行合理安排，将基础设施最大限度的利用，提高效率和安全性因素。

2复杂高层与超高层建筑结构设计要点

2.1框架结构

如果框架柱出现承载失效问题，框架梁上下纵筋会处于受拉状态，此时需要做好框架梁的腰筋以及纵筋处理，做好贯通节点的优化，确保其能够满足抗震连接锚固的具体需求。同时需要对两端纵筋拉剪作用展开验算操作，如果底层框架柱已经失去作用，要通过对相邻楼层上层柱的处理，做好钢筋连接以及吊柱受力形式设置。因为中柱是竖向承重的重要构件，所以在中柱失去作用之后，需要考虑本层相邻框架梁以及相鄰层框架柱的重力分配，确保可以通过重新进行内力分配的方式，保证承重效果。进行框架结构楼板设置过程中，需要展开单向板设置工作，通过对长方形梁失去作用等极端状况的分析，做好平面内变形储存强度设置。此外，需要做好楼梯踏步板框架梁纵向钢筋设置，要结合以往经验，将意外发生可能性考虑到其中，保证楼梯间填充墙倒塌的堆积荷载，能够达到瞬间集中的状态。

2.2增强消防设计水平

（1）合理做好总体布局和防火分区。在设计总平面图时，掌握建筑与周边建筑物的间距和车道，这也是建筑设计时首要考虑的重要因素之一，合理的平面布置图，可以有效地缓解救火的压力，同时对火势的蔓延和发展具有阻碍的作用。防火分区的设置也能阻止火灾的继续蔓延，防火卷帘门分布到各个防火分区，每个分区都要安装防火门自动开关设备，在防火卷帘门安装时，卷帘与房梁、墙面不得留有缝隙，充分发挥其防火阻燃的作用，最大限度降低火势蔓延的速度。（2）确保建筑物耐火能力。一类高层建筑物的耐火等级为一级，二类高层建筑物的耐火等级不得低于二级。所以，在超高层建筑防火设计时，应确保防火等级。严格遵守建筑的防火等级的设计，建筑物发生火灾时，会为人员疏散提供更多的时间，降低建筑物的损坏程度，减少人们的财产损失。超高层建筑过程中不仅要对建筑的主体结构做好防火要求，后期的墙面和装饰装修都要做好防火要求。（3）自然排烟设计和安全疏散设置的设计。大量的高层建筑火灾的发生证明了一个道理，烟也是火灾中最大的影响因素，因此，排烟设计也是消防设计中一项应该重点考虑的环节。

2.3加强抗震能力

超高层建筑结构的抗震能力加强可以从材料选择方面入手。在挑选材料时选择重量更轻、坚固性更好的材料。如钢结构的选择上，可以选择更为轻便的应用型钢结构。同时其还具有优质的坚固性。在地震发生时，更轻的材料有利于减少地震的损害，预防楼房塌陷所导致的人员伤亡。为了增加超高层建筑的支撑能力，可以在建筑中增加钢筋的数量。通过多种方式，共同增加超高层建筑结构的抗震能力。

2.4控制竖向构件内力分布影响

竖向构件变化所产生的缩短变形差，会对构件内力产生直接影响。如果内力出现较大变化，构件的受力变形会在一瞬之间完成，而干缩变形则需要较长的时间，变形量大概在总压缩量的1/3左右。消耗时间最长的变形，是由徐变更所产生的变形问题，可以通过相应公式完成线性徐变的变形量计算工作。在内力的作用之下，构件总压缩量会随着建筑高度的提升而出现增加趋势，竖向构件所产生的缩短变形差问题，会在内力的作用之下而逐渐增大，在进行设计过程中需要明确考虑到这一点，做好变形差控制，预留出一定的变形空间，以防建筑出现变形问题。

结束语

超高层建筑从高层建筑发展而来，但与高层建筑有诸多不同。尤其是在防震、防火、防风等安全方面的设计上，超高层建筑比高层建筑有更高的要求。因此在超高层建筑设计时，要将确保安全稳固作为基础。并在此基础之上，根据生产生活的实际需要，对其进行更为便捷、舒适、环保的设计，以满足时代发展的需求。

参考文献：

[1]张立春.复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J].住宅与房地产，2020（09）：64.

[2]万小妹.复杂高层与超高层建筑结构设计要点分析[J].门窗，2019（17）：137-138.

[3]王越.复杂高层与超高层建筑结构设计要点分析[J].住宅与房地产，2019（24）：71+96.