簡析復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

洪雪峰++陳然

摘 要：在生活質(zhì)量上升的同時人們對建筑的應(yīng)用性能也提出了更高的要求，在這一背景下建筑形式也呈現(xiàn)出了多樣化特點，為了進(jìn)一步緩解城市用地壓力，增加城市人口容量，復(fù)雜高層及超高層建筑應(yīng)運(yùn)而生，與此同時建筑數(shù)量也在逐年增加。從當(dāng)前形勢來看，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計不僅要滿足人們的宜居要求，更要以人們的個性化需求為出發(fā)點，不斷完善建筑的應(yīng)用功能。為了從根本上提高復(fù)雜高層與超高層建筑的質(zhì)量，結(jié)構(gòu)設(shè)計必不可少，只有確保設(shè)計能夠達(dá)到規(guī)范化應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，才能為結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固提供基礎(chǔ)保障。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜高層；超高建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計要點

結(jié)構(gòu)設(shè)計并不是一項簡單的設(shè)計工作，其能效發(fā)揮與不確定因素的控制效果是相互關(guān)聯(lián)的，尤其是復(fù)雜高層的層高特點，會直接造成設(shè)計難度的進(jìn)一步增加，因此這就需要從建筑需求入手，開展有針對性的設(shè)計工作，并將相應(yīng)影響因素納入重點考量范疇中，一旦結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)缺少對結(jié)構(gòu)布置的合理性規(guī)劃，不僅后續(xù)建筑施工流程難以正常推進(jìn)，建筑質(zhì)量更會受到直接影響，而建筑結(jié)構(gòu)缺少穩(wěn)定性，也會導(dǎo)致其使用壽命不斷縮短，因此，這就需要不斷強(qiáng)化對復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的研究，充分掌握其設(shè)計要點。

一、復(fù)雜高層及超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

1.強(qiáng)化對概念設(shè)計的重視

在當(dāng)今社會，設(shè)計可以說是建筑施工的靈魂，尤其是復(fù)雜高層及超高層建筑，結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化性也就顯得至關(guān)重要。目前，我國的設(shè)計師也將工作重心放在了高層結(jié)構(gòu)設(shè)計上，在實際設(shè)計環(huán)節(jié)根據(jù)對設(shè)計項目的研究及總結(jié)，也逐漸形成了一定的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)，其中最為主要的就是強(qiáng)化概念設(shè)計。首先，復(fù)雜高層及超高層由于層高較高，這就對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提出了更要的要求，在實際設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)以此為關(guān)鍵點，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中不斷加強(qiáng)對結(jié)構(gòu)受力的均勻性設(shè)計，使其更加符合應(yīng)用的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)。

其次，設(shè)計內(nèi)容中應(yīng)該涵蓋著對應(yīng)力高效傳遞的優(yōu)化研究項目，使其能夠在應(yīng)用過程中實現(xiàn)力的快速分解及傳遞；第三，在結(jié)構(gòu)設(shè)計環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)確保其標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容能夠直接體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)整體上，實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)的完善性規(guī)劃整理；第四，當(dāng)今社會的各個領(lǐng)域中都倡導(dǎo)應(yīng)用綠色能源，減少浪費(fèi)及污染問題，而這一理念也應(yīng)當(dāng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中得以灌輸，只有這樣才能有效提升復(fù)雜高層及超高層建筑的環(huán)保性能；第五，在推進(jìn)設(shè)計工作時應(yīng)當(dāng)在結(jié)合工程實際情況的基礎(chǔ)上，將建筑材料與結(jié)構(gòu)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使二者能夠更加具有協(xié)調(diào)性，從而從根本上提高材料利用率，使其能夠在后續(xù)應(yīng)用中承受高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)荷載力?？傮w來說，為了將以上幾點落實到設(shè)計主體中，需要建筑以及結(jié)構(gòu)工程師的密切配合，在互相交流經(jīng)驗及工程項目研討過程中，不斷對設(shè)計圖紙進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使其更加具有參考價值。

2. 科學(xué)選擇結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系

為了在復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，能夠充分體現(xiàn)出安全性問題，我國相關(guān)設(shè)計師總結(jié)出，提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的科學(xué)性是基礎(chǔ)。選擇該體系的過程中，應(yīng)當(dāng)注重以下幾點：結(jié)構(gòu)體系的合理選擇應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的建筑高度來確定，我國相關(guān)工作人員在近年來的工作中總結(jié)出了不同結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系與不同高度建筑之間的關(guān)系。

例如，在建筑高度小于等于100m 的時候，該體系最佳組合為框架、框架剪力墻及剪力墻；當(dāng)建筑物的高度在100～200m之間的時候，最佳體系為剪力墻和框架核心筒；當(dāng)建筑物高度在200～300m之間時，該體系最佳組成為框架核心筒、框架核心筒伸臂；如果該建筑高度小于600m時，該結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的最佳構(gòu)成應(yīng)該為筒中筒伸臂、巨型框架、桁架、斜撐及組合體；在進(jìn)行設(shè)計的過程中，應(yīng)注重以上提及的相關(guān)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件能夠保持高度的連接，最好能夠形成一個統(tǒng)一的整體。

3. 高度重視建筑抗震設(shè)計

復(fù)雜高層與超高層建筑當(dāng)中，其抗震設(shè)計應(yīng)當(dāng)在建筑功能充分發(fā)揮的基礎(chǔ)上進(jìn)行確立，同時該環(huán)節(jié)也是確保建筑擁有較高安全性的重要部分?？拐鸱桨冈诟邔咏ㄖ?dāng)中，最重要的一點就是科學(xué)選擇建筑材料；實現(xiàn)有效減少地震過程中的能量增加。在這項工作當(dāng)中，驗收承載力是使用建筑構(gòu)件最主要的方式，并且應(yīng)當(dāng)有效控制地震情況下建筑結(jié)構(gòu)的層間位移限值；在實際高層建筑的過程中，結(jié)構(gòu)抗震手段的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)在位移的基礎(chǔ)上建立，并定量分析相關(guān)設(shè)計方案，促使地震發(fā)生時結(jié)構(gòu)的變形彈性能夠?qū)ㄖa(chǎn)生一定程度的保護(hù)作用；精確分析地震發(fā)生時建筑構(gòu)件會產(chǎn)生的變形及位移在建筑結(jié)構(gòu)中的體現(xiàn)具有重要意義，這樣一來，能夠?qū)?gòu)建變形值進(jìn)行有效的確立；針對性設(shè)計應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)在建筑構(gòu)件的生產(chǎn)要求及建筑界面的應(yīng)變分別當(dāng)中，同時應(yīng)當(dāng)注重場地的堅固性，這也是有效降低地震發(fā)生時能量輸入的重要方式。

4. 堅持高程建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟(jì)理念

復(fù)雜高程和超高層建筑是一項較大的項目，在結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工過程中，會面臨很多成本輸出問題。因此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)該堅持經(jīng)濟(jì)型設(shè)計理念。對于結(jié)果設(shè)計方案，應(yīng)該堅持優(yōu)化處理，避免在建設(shè)過程中由于結(jié)構(gòu)冗長而造成成本浪費(fèi)的問題。

二、復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中確保計算和設(shè)計的準(zhǔn)確性

1. 合理選擇分析軟件、合理計算結(jié)果

現(xiàn)階段，復(fù)雜高程與超高層建筑結(jié)構(gòu)計算軟件的種類很多，側(cè)重點也有所不同，在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，設(shè)計人員首先應(yīng)該明確不同的軟件的作用，然后根據(jù)實際需要合理選擇合適的計算軟件。與此同時，還應(yīng)該對具體的設(shè)計計算結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析，從力學(xué)理念和工程設(shè)計經(jīng)驗方面進(jìn)行合理判斷，確保計算結(jié)果的合理性和準(zhǔn)確性。

2. 重視荷載與作用方面的考慮

對于復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于高層建筑很容易受到風(fēng)載荷的影響，因此在高層建筑，尤其是超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該重點考慮風(fēng)載荷的影響。例如，在某大樓設(shè)計過程中，不僅需要考慮相關(guān)設(shè)計規(guī)范，而且還進(jìn)行了相關(guān)風(fēng)洞試驗，從而提高建筑物的抗風(fēng)載能力。在具體的試驗過程中，設(shè)計了一個以 1：500 為比例的模型在半徑為 600m 的風(fēng)場環(huán)境中進(jìn)行試驗，驗證建筑在不同風(fēng)況下的受力情況。

現(xiàn)階段，對于地震災(zāi)害的預(yù)測，在技術(shù)方面還有一定的限制，很難準(zhǔn)確預(yù)定地震災(zāi)害。有些發(fā)達(dá)國家對于地震的研究十分深入，但是依然無法準(zhǔn)確預(yù)估地震發(fā)生的時間和地點。因此，在高層建筑設(shè)計過程中，應(yīng)該加強(qiáng)抗地震力的設(shè)計。與此同時，還應(yīng)該重點考慮建筑主樓、裙樓在地震力作用下的不同反應(yīng)。

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，人們生活質(zhì)量不斷上升，我國城市建設(shè)過程中復(fù)雜高層與超高層建筑增加，在對這類建筑進(jìn)行設(shè)計的過程中，應(yīng)當(dāng)充分考慮到抗震設(shè)防烈度、結(jié)構(gòu)方案及類型等因素。經(jīng)過我國建筑行業(yè)近年來積累的經(jīng)驗，總結(jié)出復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點包括概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系及抗震設(shè)計等內(nèi)容。新時期，我國建筑行業(yè)相關(guān)工作人員只有在實踐中不斷加強(qiáng)對這些方面的重視，才能夠促進(jìn)我國建筑業(yè)不斷進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

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