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

◎龐欽耀

一、復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1.側(cè)向風(fēng)與抗震性。在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，側(cè)向風(fēng)與抗震性屬于重要設(shè)計(jì)內(nèi)容。在設(shè)計(jì)過程中必須考慮以上內(nèi)容。當(dāng)建筑高度比較高時(shí)，側(cè)向風(fēng)風(fēng)力大，建筑容易晃動(dòng)。建筑內(nèi)部電纜也會(huì)受到側(cè)向風(fēng)力影響，引發(fā)安全事故。所以在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，必須考慮到側(cè)向風(fēng)與抗震性要求，確保建筑剛度滿足規(guī)定要求。

2.結(jié)構(gòu)布置難點(diǎn)。在布置超高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，仍然會(huì)面臨較多難點(diǎn)。設(shè)計(jì)人員在布置時(shí)，所需要的專業(yè)知識(shí)比較多，必須考慮到每一個(gè)細(xì)節(jié)，確保建筑功能的正常發(fā)揮。復(fù)雜高層和超高層建筑成本不僅表現(xiàn)在建筑本體上，也表現(xiàn)在后期維護(hù)上，相應(yīng)增加建筑設(shè)計(jì)成本。所以在復(fù)雜高層和超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，合理應(yīng)用建筑節(jié)能技術(shù)，確保建筑設(shè)計(jì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，符合節(jié)能環(huán)保理念。在選擇建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案時(shí)，必須考慮到節(jié)能環(huán)保效果，聯(lián)合各類因素進(jìn)行分析，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理性。

二、復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.重視建筑結(jié)構(gòu)概念的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。復(fù)雜高層建筑和超高層建筑在設(shè)計(jì)施工的過程中需要經(jīng)歷非常復(fù)雜的施工流程，在對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工時(shí)，需要對(duì)整體結(jié)構(gòu)有一個(gè)較為清晰的把握，現(xiàn)代設(shè)計(jì)中非常流行的一種設(shè)計(jì)理念是概念設(shè)計(jì)，所以在這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中也要不斷體現(xiàn)出概念設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。第一，應(yīng)該在保證建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和均勻性的基礎(chǔ)上，在實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中將就對(duì)稱性，從外觀上給人更好的視覺享受。第二，在整個(gè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中涉及的人員相對(duì)較多，需要很多人的相互協(xié)作和配合，因此。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)當(dāng)中要重視傳力路徑的建造更好地保證在施工過程中能夠有一條非常明確的傳力通道。第三是在建筑的設(shè)計(jì)工作中要保證建筑的整體性，這種整體性的體現(xiàn)也是建筑施工企業(yè)施工水平的具體體現(xiàn)，在施工的設(shè)備當(dāng)中也要盡量使用節(jié)能儀器，這樣不僅能夠更好地節(jié)約資源，也能在一定程度上減少建設(shè)資金的投入。

2.深入分析建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)不僅是復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該遵循的指標(biāo)，也是保證復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性的重要因素。因此在設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，相關(guān)人員就應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)以下幾點(diǎn)內(nèi)容的重視，從而提高復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。一是地震荷載指標(biāo)：在研究人員的深入分析下，發(fā)現(xiàn)超高層建筑結(jié)構(gòu)自震周期在6 秒至9 秒之間，因此在地震荷載指標(biāo)的影響下，建議復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中直線傾斜下降時(shí)間控制在十秒左右。同時(shí)在分析該項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)時(shí)，也要全面結(jié)合建筑周圍的實(shí)際情況，從而保證評(píng)估結(jié)果能夠滿足建筑結(jié)構(gòu)合理性的要求；二是風(fēng)荷載指標(biāo)：由于復(fù)雜高層與超高層建筑主要會(huì)受到地震以及風(fēng)力的影響，因此相關(guān)人員還應(yīng)該遵照當(dāng)前所提出的風(fēng)荷載指標(biāo)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行全面評(píng)估，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑變形的控制，提高建筑居住的安全性。

3.注重結(jié)構(gòu)舒適度設(shè)計(jì)。確保復(fù)雜高層與超高層建筑水平振動(dòng)舒適度是樹立“以人為本”重要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般方法來說，復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)是相對(duì)柔軟的。因而，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，不僅要保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性，更要滿足建筑物使用人群對(duì)舒適度的要求。這就意味著要對(duì)高層建筑的高鋼規(guī)程和混凝土規(guī)程作出明確的設(shè)計(jì)要求。這一過程是使高層建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到順風(fēng)向和橫風(fēng)向頂點(diǎn)的最大加速度的重要設(shè)計(jì)內(nèi)容。結(jié)構(gòu)舒適度分析是復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要組成部分。具體內(nèi)容包括以下兩方面：第一，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的建筑來說，其設(shè)計(jì)的阻尼比最好取0.05；第二，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)以及混合結(jié)構(gòu)的建筑來說，其設(shè)計(jì)的阻尼比要根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況控制在0.01-0.02之間。這樣一來，就可以在復(fù)雜高層與超高層建筑水平振動(dòng)舒適度不合格的情況下，進(jìn)一步提升建筑物的舒適度水平。

4.注重建筑抗震設(shè)防烈度設(shè)計(jì)。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗震設(shè)計(jì)是非常重要的組成部分，由于我國地理環(huán)境各有不同，超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足結(jié)構(gòu)延性要求，這就需要設(shè)計(jì)人員能夠遵守多道設(shè)防的設(shè)計(jì)原則。而一般建筑物的重心較低，在地震等災(zāi)害降臨的時(shí)候，會(huì)更加安全一些。但復(fù)雜高層和超高層建筑的特殊性，樓層較高，受地震等災(zāi)害影響也較大，危險(xiǎn)指數(shù)也會(huì)相對(duì)高一些。對(duì)于復(fù)雜高層與超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)其承受的不同強(qiáng)度來開展抗震設(shè)防烈度的設(shè)計(jì)工作。然而，由于建筑物高度是不同的，這就意味著在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要依據(jù)實(shí)際工程情況進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。一般情況下，復(fù)雜高層與超高層建筑高度均超過300m，那么在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，就不適合將其設(shè)計(jì)在抗震設(shè)防烈度為“八”的區(qū)域，而更適合設(shè)計(jì)在抗震設(shè)防烈度為“六”的區(qū)域。由此可以看出，在設(shè)計(jì)復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，要綜合考慮抗震設(shè)防烈度的具體情況。這樣做，不僅可以有效減少建設(shè)誤差，還可以保障居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。此外，提高復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震技術(shù)水平，能夠在一定程度上增強(qiáng)建筑物的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

5.準(zhǔn)確進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)載荷計(jì)算。復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)荷載對(duì)于建筑的穩(wěn)定性和安全性具有直接的影響。和整體高度比較低的建筑進(jìn)行比較，復(fù)雜高層和超高層建筑在水平和豎直方向的具體情況比較復(fù)雜，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員要對(duì)荷載進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，這樣設(shè)計(jì)出來的方案才會(huì)起到積極的作用。

（1）地震載荷計(jì)算。針對(duì)復(fù)雜高層和超高層設(shè)計(jì)地震載荷計(jì)算，主要是對(duì)基礎(chǔ)性內(nèi)容進(jìn)行基礎(chǔ)性校核，當(dāng)前復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)自身的自振周期主要是在6.0～9.0s，而規(guī)范中的地震載荷主要的影響系數(shù)就是6.0s 左右，需要以建筑設(shè)計(jì)實(shí)際需要為基礎(chǔ)，設(shè)置地震荷載取影響系數(shù)為6.0～10s。

（2）風(fēng)荷載計(jì)算。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，建筑物的整體高度不斷提高，其風(fēng)載荷水平也會(huì)隨之提高。在計(jì)算風(fēng)荷載的時(shí)候，要對(duì)高層超高層設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行有效地遵循，對(duì)于當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)力變化規(guī)律進(jìn)行有效的結(jié)合，使荷載計(jì)算的具體波動(dòng)范圍得到有效地確定，在設(shè)計(jì)的過程中，要將風(fēng)載荷余量進(jìn)行有效地給予，這樣一來，建筑結(jié)構(gòu)的荷載表現(xiàn)才會(huì)得到有效的保證。

結(jié)束語：在城市不斷發(fā)展的過程中，復(fù)雜的高層建筑和超高層建筑不斷興起，建筑施工企業(yè)在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，也不斷改進(jìn)自身的技術(shù)，從而希望通過自身所具備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不斷提高自己在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的地位。所以要在復(fù)雜高層建筑和超高層建筑設(shè)計(jì)工作中保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，這樣才能更好地保證施工的順利進(jìn)行，同時(shí)在一定程度上也提高了建筑工程的質(zhì)量，保證了建筑工程的安全。