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

高樂(lè)　羅晶

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，我國(guó)的建筑工程行業(yè)也在不斷發(fā)展，我國(guó)的建筑工程也迎來(lái)了較多的發(fā)展機(jī)遇以及現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。對(duì)于一些高層以及超高層建筑都是當(dāng)?shù)爻鞘械貥?biāo)性建筑，在結(jié)構(gòu)和形式上都有相對(duì)較為復(fù)雜的特點(diǎn)，針對(duì)于此，需要相關(guān)的設(shè)計(jì)人員不斷提高設(shè)計(jì)工作，從而保障建筑的整體結(jié)構(gòu)質(zhì)量。對(duì)于復(fù)雜高層與超高層建筑而言，需要合理的分配其選型和設(shè)計(jì)，本文主要針對(duì)于此，展開一系列的討論，并且提出合理化的建議，希望對(duì)我國(guó)高層與超高層建筑的發(fā)展起到一定的幫助作用。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜高層與超高層;建筑結(jié)構(gòu);選型和設(shè)計(jì)

針對(duì)于我國(guó)目前的發(fā)展現(xiàn)狀可以得出，我國(guó)的復(fù)雜高層以及超高層建筑還有一定的發(fā)展空間，需要相關(guān)的工作人員不斷提高對(duì)于相關(guān)技術(shù)的研究，從而提高建筑的整體建筑穩(wěn)定性以及實(shí)用性，重視結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)以及設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，對(duì)部分應(yīng)力負(fù)荷相對(duì)集中的部位進(jìn)行一定的加固設(shè)計(jì)。充分考慮外界環(huán)境因素對(duì)于建筑構(gòu)造穩(wěn)定性的影響，提高對(duì)于建筑的穩(wěn)定性保障，對(duì)建筑的質(zhì)量進(jìn)行一定的合理保障。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求

（一）合理的進(jìn)行構(gòu)造分析

在復(fù)雜高層建筑與超搞成建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要合理的分析，確保建筑的整體構(gòu)造的合理性，從而確保建筑的整體穩(wěn)定性和實(shí)用性，重視建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，對(duì)部分的應(yīng)力負(fù)荷進(jìn)行一定的集中加固設(shè)計(jì)，從而充分考慮外界環(huán)境因素對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的整體影響效果，比如一些溫度變化、風(fēng)力風(fēng)向等氣候條件，在建筑上形成一定的側(cè)移與形變問(wèn)題。另外，基于此設(shè)計(jì)而言，需要相關(guān)的設(shè)計(jì)人員提高對(duì)于建筑材料性能的準(zhǔn)確認(rèn)知，提高其延展性和形變能力，確保建筑構(gòu)造不會(huì)由于材料應(yīng)用而出現(xiàn)一系列的質(zhì)量問(wèn)題。

（二）優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案選擇

在復(fù)雜高層建筑與超高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)結(jié)構(gòu)以及方案進(jìn)行合理的選擇，只有如此才能夠保障建筑的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。針對(duì)于此，還可以從實(shí)際的情況進(jìn)行觸犯，展開一系列工程建設(shè)，在保證建筑結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性和安全性的情況下，協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和建筑工程成本投入，來(lái)制定相對(duì)較為全面系統(tǒng)和方案評(píng)價(jià)，將設(shè)計(jì)要求、工程材料、施工工藝以及自然因素等納入整體的評(píng)價(jià)體系中去，對(duì)于復(fù)雜的超高層建筑設(shè)計(jì)方案也要進(jìn)行深入的對(duì)比分析，從而選擇一個(gè)較為理想的結(jié)構(gòu)方案，確保工程建設(shè)的順利進(jìn)行和有效實(shí)施。

（三）完善結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖

在一些復(fù)雜的高層建筑與超高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)化的分析，為方案設(shè)計(jì)提供一定的數(shù)據(jù)支持，并且決定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和科學(xué)性。與此同時(shí)，在對(duì)高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該保證計(jì)算簡(jiǎn)圖能夠直觀全面的體現(xiàn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，全面的控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖的繪制誤差，從而能夠真實(shí)的反映出工程的整體結(jié)構(gòu)信息，從而能夠通過(guò)結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)計(jì)算來(lái)進(jìn)行方案的獲取和內(nèi)容的設(shè)計(jì)。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析

（一）荷載的計(jì)算

相應(yīng)應(yīng)力條件下復(fù)雜高層與超高層建筑的總體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有著較大的影響，能夠影響著其穩(wěn)定性和安全性，并且荷載也要在符合要求的情況下，相比于復(fù)雜的整體建筑，在高度較低時(shí)，在水平以及豎直方向上的荷載情況更為復(fù)雜，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員與需要對(duì)負(fù)載進(jìn)行精確的計(jì)算，從而有效的展開結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)工作。

（二）地震載荷的計(jì)算

在地震載荷的過(guò)程中，需要針對(duì)于復(fù)雜高層以及超高層設(shè)計(jì)中的穩(wěn)定性校核進(jìn)行一定的基礎(chǔ)分析，通過(guò)相關(guān)的研究表明，對(duì)于高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)的自振周期為六秒到九秒，在這個(gè)范圍內(nèi)，對(duì)于此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的抗震性能需要進(jìn)行一定的合理性分析，保持地震荷載影響系數(shù)在六秒左右?；诖?，還需要結(jié)合實(shí)際的需求來(lái)對(duì)地震載荷影響因素進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，保持其系數(shù)設(shè)置在六秒到十秒之內(nèi)。

（三）風(fēng)荷載計(jì)算

在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)可以表明，隨著建筑質(zhì)量的高度的不斷增加，其所能承受的風(fēng)載荷水平也越來(lái)越高，風(fēng)載荷計(jì)算通常也是采用100年重現(xiàn)期的風(fēng)載荷對(duì)構(gòu)建的承載力進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，利用50重現(xiàn)期的風(fēng)載荷對(duì)構(gòu)建的承載力進(jìn)行控制，對(duì)于200m以上的高層建筑也要進(jìn)行風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，在進(jìn)行風(fēng)載荷計(jì)算的過(guò)程中，還應(yīng)該遵守相應(yīng)的高層建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的操作，通過(guò)風(fēng)力的變化規(guī)律來(lái)確定荷載計(jì)算的波動(dòng)范圍，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中給予相對(duì)較為充分的風(fēng)載荷余量，從而保障建筑結(jié)構(gòu)在相應(yīng)風(fēng)力調(diào)價(jià)下載荷的具體表現(xiàn)。

（二）自振周期的計(jì)算

在高層超高層建筑的使用過(guò)程中，所承受的應(yīng)力變化是先對(duì)較為復(fù)雜的，并且其振動(dòng)特征往往也不具有規(guī)律性，然而在振幅與頻率不斷波動(dòng)的情況下，高層建筑更容易的受到振動(dòng)接近自振周期而出現(xiàn)大幅度的振動(dòng)問(wèn)題，從而形成一個(gè)嚴(yán)重的穩(wěn)定性以及安全性問(wèn)題。針對(duì)于此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)實(shí)際的情況，并且根據(jù)抗震防烈度、建筑高度來(lái)進(jìn)行拋物線的擬合計(jì)算，再通過(guò)結(jié)合其他的因素來(lái)進(jìn)行計(jì)算，確保其自振計(jì)算結(jié)構(gòu)的科學(xué)性和穩(wěn)定性。

（三）抗震性能設(shè)計(jì)

在處于穩(wěn)定性和使用性能的考量過(guò)程中，復(fù)雜高層和超高層建筑的抗震性能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)于傳統(tǒng)的建筑形式有了較大的提升，現(xiàn)階段而言，高層以及超高層建筑在抗震木匾的設(shè)置過(guò)程中，主要存在以下兩個(gè)方面。

1、使用水準(zhǔn)。對(duì)于地震重現(xiàn)期大致為50a的地震，在對(duì)建筑物的損傷能夠忽略不計(jì)，并且針對(duì)于其結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，從而保障建筑能夠處于基木的彈性反應(yīng)狀態(tài)

2、倒塌水準(zhǔn)。在倒塌水準(zhǔn)中需要重視一下幾點(diǎn)，首先需要對(duì)高層建筑以及超高層建筑的延性結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保其非彈性形變低于構(gòu)件的彈性變形能力，其次，還要強(qiáng)于其他相關(guān)技術(shù)的規(guī)范要求，從而能夠得到一定的安全保障。最后，針對(duì)于復(fù)雜建筑設(shè)計(jì)或者超高建筑設(shè)計(jì)，要確保其能夠具有地震抗性作用，在各類環(huán)境下都能夠保持相應(yīng)的彈性。

（四）垂直交通設(shè)計(jì)

在垂直交通的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)于框架—剪力墻與核心筒結(jié)構(gòu)是當(dāng)前復(fù)雜高層、超高層建筑的主要結(jié)構(gòu)形式，其最主要的突出特征就是垂直交通體系結(jié)構(gòu)能夠提供水平載荷抵抗力。這種垂直交通的設(shè)計(jì)不僅可以將電梯、樓梯、衛(wèi)生間等服務(wù)區(qū)域向平面中央集中，從而起到節(jié)省空間的作用，還可以給該區(qū)域提供一個(gè)良好的采光、視線范圍以及交通環(huán)境。對(duì)于垂直的交通結(jié)構(gòu)體系的承受力以及抗剪力都較大，都需要進(jìn)行一個(gè)剛度來(lái)支撐此強(qiáng)度，對(duì)于中央垂直交通結(jié)構(gòu)體系要處于建筑的幾何中央位置，從而將建筑的質(zhì)量重心、剛度重心以及型體核心進(jìn)行重合，有利于結(jié)構(gòu)的受力以及抗震。

三、結(jié)語(yǔ)：

根據(jù)本文的論述可以得出，針對(duì)于我國(guó)目前的復(fù)雜高層與超高層的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還存在一定的進(jìn)步空間，需要相關(guān)的工作人員不斷提高對(duì)于相關(guān)技術(shù)的研究，從而提高我國(guó)復(fù)雜高層建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量，為我國(guó)建筑的發(fā)展奠定一定的基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：高樂(lè)，男（1986.03），研究生（碩士），工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

羅晶? 女（1989.09），研究生（碩士），工程師，主要從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。