復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探微

濮存富

摘要：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人口數(shù)量得以急劇增長(zhǎng)，人均耕地面積變得越來(lái)越狹小，高層建筑以及超高層建筑便應(yīng)運(yùn)而生。本文主要分析和研究在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)，并且提出了如何把控好這些要點(diǎn)的具體辦法。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜高層；超高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和建筑技術(shù)的快速發(fā)展，復(fù)雜高層建筑和超高層建筑的數(shù)量越來(lái)越多，并且它們的復(fù)雜性呈現(xiàn)出一種不斷增加的趨勢(shì)，這些都給施工人員帶來(lái)了新的要求和挑戰(zhàn)[1]。所以要想保證復(fù)雜高層和超高層建筑的質(zhì)量和安全，一定要抓好施工階段，尤其是要控制好建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

一、復(fù)雜高層與超高層建筑和普通高層建筑在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的不同

復(fù)雜高層建筑和普通高層建筑之間在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面存在明顯的差異性，從建筑的高度上來(lái)看普通高層建筑通常來(lái)講都是在200m高度以內(nèi)的，而復(fù)雜高層建筑和超高層建筑基本都是超過(guò)200m甚至有的達(dá)到了上千米的高度。從建筑的材料設(shè)計(jì)上來(lái)看，普通高層施工人員一般就是應(yīng)用混凝土的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行施工建筑，但是在進(jìn)行復(fù)雜高層或者是超高層建筑的時(shí)候，還可以選用全鋼結(jié)構(gòu)以及混合結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，充分保證超高層建筑的安全性。復(fù)雜高層建筑對(duì)機(jī)電設(shè)備以及消防設(shè)備的要求標(biāo)準(zhǔn)同樣要比普通高層建筑高出很多，因?yàn)閺?fù)雜高層建筑需要考慮到對(duì)機(jī)電層以及避難層的設(shè)計(jì)。同時(shí)在防震的設(shè)計(jì)方面，復(fù)雜高層在進(jìn)行平面設(shè)計(jì)的時(shí)候所能夠選用的形狀要少的多，要能夠使設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)滿足我國(guó)的抗震要求。另外復(fù)雜高層建筑還需要考慮風(fēng)載荷作用對(duì)人們居住舒適度的影響，而普通的高層建筑通常來(lái)講不用考慮這些。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

（一）重視建筑結(jié)構(gòu)概念的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

很多的實(shí)踐已經(jīng)向我們表明，在對(duì)復(fù)雜高層建筑以及超高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要想保證建筑的質(zhì)量就一定要重視對(duì)其結(jié)構(gòu)概念的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)[2]。具體需要注意的內(nèi)容如下：

第一、要重視對(duì)建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則性以及平衡性的設(shè)計(jì)。

第二、要能夠保證所進(jìn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有直接的傳遞力的途徑，特別是對(duì)結(jié)構(gòu)的橫向以及豎向的傳力。

第三、一定要確保所進(jìn)行的設(shè)計(jì)工作能夠確保建筑整體的質(zhì)量能夠維持在較高水平。

第四、在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，還要充分考慮節(jié)能環(huán)保這一理念，要對(duì)耗能機(jī)制進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少建筑體系的耗能。

第五、還要充分考慮建筑材料的利用率，最大化的實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑材料的利用，節(jié)省建筑的施工成本。

要想能夠保證這一要點(diǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)現(xiàn)，是離不開(kāi)建筑工程師和施工人員之間的交流工作的，要讓施工人員充分了解建筑工程師的設(shè)計(jì)意圖，使得建筑工程師的設(shè)計(jì)思想能夠切實(shí)得以實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。

（二）根據(jù)實(shí)際情況選擇結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系

大量的理論和實(shí)踐表明，選擇科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系能夠在很大程度上提高復(fù)雜高層建筑以及超高層建筑的穩(wěn)定性和安全性，它也是建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)所在。在進(jìn)行選擇上具體需要考慮一下幾個(gè)方面：

第一、進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系的選擇時(shí)，一定要首先考慮建筑的高度。當(dāng)高層建筑物的高度第一100m的時(shí)候，可以選擇框架結(jié)構(gòu)、剪力墻以及框架—剪力墻相結(jié)合的結(jié)構(gòu)體系；當(dāng)建筑物的高度處在100m～200m的時(shí)候，所選用的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系主要為剪力墻、框架—核心筒；當(dāng)在200m～300m之間的時(shí)候所采用的結(jié)構(gòu)體系為框架—核心筒、框架—核心筒—伸臂；300m～400m，為框架—核心筒—伸臂、筒中筒；高于400m的建筑，算是比較高的建筑它在結(jié)構(gòu)體系的選擇上能夠選用的結(jié)構(gòu)體系也會(huì)相應(yīng)的減少，現(xiàn)階段我國(guó)的主要結(jié)構(gòu)體系為筒中筒—伸臂、大型框架/矩形斜撐/大型桁架的組合體等。

第二、在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作時(shí)，一定要充分做到各結(jié)構(gòu)體系之間的相互聯(lián)合和統(tǒng)一。

第三、在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)采用多種抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的時(shí)候，要預(yù)先進(jìn)行試驗(yàn)和分析，當(dāng)確保所選用的結(jié)構(gòu)體系能夠達(dá)到建筑要求時(shí)方能進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

（三）要注意做好防震設(shè)計(jì)

第一、在進(jìn)行超高層以及復(fù)雜高層建筑的施工操作的時(shí)候，要想保證能夠起到一定的抗震作用，對(duì)于建筑材料的選擇是至關(guān)重要的。

第二、要切實(shí)做好建筑的設(shè)計(jì)工作，確保地震發(fā)生時(shí)，能量的輸入能夠得到有效的控制。具體所需要做到的方面有：首先，當(dāng)建筑物施工完成時(shí)，對(duì)建筑物的構(gòu)建進(jìn)行承載力驗(yàn)收工作的時(shí)候，要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)在地震情況下的各樓層的位移和變形的限制進(jìn)行良好的控制；其次，在對(duì)超高層和復(fù)雜高層建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要充分考慮到地震所發(fā)生的可能性，采用積極和基于抗震的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，并且對(duì)所進(jìn)行的設(shè)計(jì)要進(jìn)行定量的分析，確保所作的抗震設(shè)計(jì)能夠滿足要求；然后要對(duì)建筑物在地震情況下，所發(fā)生的變形和位移這兩者之間的關(guān)系進(jìn)行精確的計(jì)算，預(yù)先設(shè)計(jì)好構(gòu)件的變形值；其四，結(jié)合建筑物的高度和大小對(duì)建筑物的構(gòu)造進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)；最后，高層建筑施工的場(chǎng)地一定要選用堅(jiān)固的土地，確保地基的穩(wěn)定性，這在一定程度上也能夠減少地震的危害性。

第三、利用先進(jìn)的施工技術(shù)最大化提升建筑的延性。對(duì)于高層建筑來(lái)講，它自身的承載能力基本上是一定的，但是它的延性確實(shí)有很大的不同，同時(shí)已經(jīng)有大量的實(shí)踐和理論表明，建筑物具有良好的延性能夠?qū)⒌卣鹚鶐?lái)的能量進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)移，減少建筑結(jié)構(gòu)的變形程度。所以要想做好防震工作，從提升建筑結(jié)構(gòu)的延性入手也不失為一個(gè)好的辦法。

第四、做好施工前的設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)工作的質(zhì)量高低對(duì)于抗震效果有著明顯的影響作用，所以在進(jìn)行超高層以及復(fù)雜高層建筑施工的時(shí)候一定要做好建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)工作，并且要根據(jù)建筑所處的地理位置和建筑高度選用適合的結(jié)構(gòu)體系[3]。一般來(lái)講目前最為流行的結(jié)構(gòu)體系主要有三種：框架—筒、筒中筒以及框架—支撐結(jié)構(gòu)體。

（四）控制結(jié)構(gòu)的自重，提供科學(xué)合理的重力荷載傳遞路徑

第一、對(duì)于高層建筑的重力荷載傳遞途經(jīng)已經(jīng)要進(jìn)行明確的設(shè)計(jì)，使得傳遞途徑盡可能的直接和明確。

第二、對(duì)樓板的選用方面，一定要綜合建筑的具體高度、設(shè)備、承重能力等方面的要求，并且還要綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等因素，綜合考慮之后確定最優(yōu)的選擇。

第三、在進(jìn)行施工建設(shè)的時(shí)候，可以采用鋼筋+組合樓板相結(jié)合的形式，來(lái)縮短施工工期和達(dá)到減低樓板自重的目的；并且針對(duì)組合梁，可以在具體鋪設(shè)的時(shí)候采用上面鋪設(shè)小鋼梁下面鋪設(shè)大鋼梁的方法，減少施工成本；在進(jìn)行混凝土平板施工操作的時(shí)候，可以通過(guò)在混凝土中填充柱狀、球形或者其他形狀的輕質(zhì)材質(zhì)降低結(jié)構(gòu)的重量。

第四、超高層建筑的外圈所鑄造的框架柱以及核心筒會(huì)存在一定的差異壓縮，要充分考慮這種變形差對(duì)水平建筑構(gòu)件所產(chǎn)生的內(nèi)力影響。如果有必要可以將框架和核心筒之間相互連接的水平構(gòu)件進(jìn)行連接，一端采用鉸連接方法，另一端采用桁架斜腹桿延遲的連接方法，保證建筑工程的施工質(zhì)量。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，復(fù)雜高層和超高層建筑是社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及建筑施工技術(shù)的提高，越來(lái)越高的施工技術(shù)將會(huì)在復(fù)雜高層和超高層建筑的施工中有所體現(xiàn)。所以在對(duì)復(fù)雜高層以及超高層建筑進(jìn)行施工的時(shí)候，對(duì)于施工工藝的選取是非常重要的，同時(shí)為了切實(shí)保證施工質(zhì)量一定要對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作做好嚴(yán)格把控，控制好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，爭(zhēng)取從根本上保證高層建筑的施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉軍進(jìn)，肖從真等. 復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J]. 建筑結(jié)構(gòu)，2011，11：34-40.

[2]黃鶴. 復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討[J]. 才智，2012，04：24-25.

[3]單斌. 芻議復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 中華民居（下旬刊），2014，04：67-68.