復雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設計關鍵點分析

朱斌

【摘要】在現(xiàn)代社會發(fā)展中，土地資源日益緊張，工程建設與用地資源矛盾問題突出，為了節(jié)約土地資源，開始出現(xiàn)一大批高層建筑。隨著建筑高度的不斷增加，也暴露出較多問題。在高層建筑設計施工期間，必須考慮到多項因素，維護工程設計質(zhì)量，提升建筑建設標準。此次研究主要是圍繞復雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設計展開分析。

【關鍵詞】復雜高層;超高層建筑;結(jié)構(gòu)設計

通過分析當前發(fā)展形勢可知，經(jīng)濟發(fā)展促進了市場需求的轉(zhuǎn)變，相應增加建筑工程數(shù)量，擴大工程建設規(guī)模。結(jié)合城市規(guī)劃發(fā)展特點，尋找準確的發(fā)展路徑。由于復雜高層和超高層建筑數(shù)量不斷增加，建筑結(jié)構(gòu)復雜度提升，相應增加結(jié)構(gòu)設計難度。通過優(yōu)化設計方式，能夠提升建筑應用能效，同時可以提升結(jié)構(gòu)設計質(zhì)量與水平，為用戶提供安全舒適的居住環(huán)境，增加社工企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1、建筑結(jié)構(gòu)設計方案的適應性

1.1結(jié)構(gòu)方案與結(jié)構(gòu)類型

在復雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，必須準確選擇結(jié)構(gòu)方案，以此維護建筑施工質(zhì)量，充分發(fā)揮出建筑能效。在選擇建筑結(jié)構(gòu)方案時，必須全面考慮建筑實際情況。由于結(jié)構(gòu)方案與工程實況之間的偏差較大，在進入中期和后期施工階段，必須調(diào)整方案和結(jié)構(gòu)施工，不僅會影響建筑施工進度，還會加大建筑結(jié)構(gòu)設計難度，使施工企業(yè)承擔較大經(jīng)濟風險。如果出現(xiàn)設計變更問題，會耗費大量人力物力，還會產(chǎn)生較高經(jīng)濟損失。所以在選擇建筑結(jié)構(gòu)設計方案時，必須結(jié)合建筑專業(yè)知識，確保專業(yè)知識與設計方案的高度配合。在選擇建筑結(jié)構(gòu)類型時，還應當實地勘察施工區(qū)域地理環(huán)境，特別是對現(xiàn)代建筑來說，還應當分析抗震設防指標，保證所有建設項目滿足建筑需求，這樣才能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)造價進行控制。所以在結(jié)構(gòu)設計類型選擇上，必須重點考慮工程造價，保證各類項目滿足標準要求。

1.2結(jié)構(gòu)方案與結(jié)構(gòu)類型選擇要點

在選擇結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)類型時，必須注重復雜高層和超高層建筑概念設計。通過長期設計經(jīng)驗可知，在該類建筑結(jié)構(gòu)設計中，必須確保建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性和均勻性，確保建筑結(jié)構(gòu)的傳力途徑清晰，特別是抗側(cè)力與結(jié)構(gòu)豎向傳遞途徑。在現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展過程中，附加高層和超高層建筑都必須實現(xiàn)長久穩(wěn)定發(fā)展目標。

2、復雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設計難點

2.1側(cè)向風與抗震性

在超高層建筑結(jié)構(gòu)設計中，側(cè)向風與抗震性屬于重要設計內(nèi)容。在設計過程中必須考慮以上內(nèi)容。當建筑高度比較高時，側(cè)向風風力大，建筑容易晃動。建筑內(nèi)部電纜也會受到側(cè)向風力影響，引發(fā)安全事故。所以在設計建筑結(jié)構(gòu)時，必須考慮到側(cè)向風與抗震性要求，確保建筑剛度滿足規(guī)定要求。

2.2結(jié)構(gòu)布置難點

在布置超高層建筑結(jié)構(gòu)時，仍然會面臨較多難點。設計人員在布置時，所需要的專業(yè)知識比較多，必須考慮到每一個細節(jié)，確保建筑功能的正常發(fā)揮。復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)在后期維護上，相應增加建筑設計成本。所以在復雜高層和超高層結(jié)構(gòu)設計中，合理應用建筑節(jié)能技術(shù)，確保建筑設計達到標準要求，符合節(jié)能環(huán)保理念。在選擇建筑結(jié)構(gòu)設計方案時，必須考慮到節(jié)能環(huán)保效果，聯(lián)合各類因素進行分析，確保結(jié)構(gòu)設計方案的合理性。

3、復雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設計要點

3.1注重抗震設計，維護建筑安全

為了保證復雜高層和超高層建筑安全，必須注重抗震設計。建筑抗震設計要點如下：第一，合理選擇建筑材料。設計人員在選擇設計材料時，必須選擇高強度、材質(zhì)均勻的材料，確保構(gòu)件連接的延展性和連續(xù)性。通過建筑材料減少地震能量，降低地震反應，避免破壞建筑結(jié)構(gòu)。第二，加大構(gòu)件強度。通過混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)提升建筑結(jié)構(gòu)抗震性能，加強抗形變能力。第三，合理設置抗震設防烈度。在設置建筑抗震設防烈度時，必須考慮到建筑整體承受強度，以此減少地震災害的破壞。

需要注意的是，不同建筑物存在高度差異，在結(jié)構(gòu)設計時，必須按照實際情況開展針對性設計。復雜高層和超高層建筑高度大于300m，在開展建筑結(jié)構(gòu)設計時，不能將抗震設防烈度設置為八區(qū)域，而應當采用六區(qū)域。通過上述分析可知，在建筑結(jié)構(gòu)設計時，通過抗震設計可以減少設計誤差，全面加強建筑抗震水平。

3.2結(jié)構(gòu)舒適度設計

對于復雜高層和超高層建筑來說，必須確保振動舒適度問題。在結(jié)構(gòu)設計時，既要確保結(jié)構(gòu)安全，還要滿足舒適度要求。設計人員必須明確按照高鋼規(guī)程與混凝土規(guī)程，確保建筑達到順風向與橫風向頂點的最大加速度。在建筑結(jié)構(gòu)設計中，必須注重舒適度分析?；炷两Y(jié)構(gòu)建筑阻尼比設置為0.05。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑的阻尼比設置為0.01-0.02。通過分析復雜高層和超高層建筑的用途可知，公共建筑水平振動指標限值和建筑指標限值的差異比較大，必須按照建筑不同使用功能，開展差異化設計。在設計過程中，可以采用建筑減震技術(shù)和視覺跟蹤技術(shù)。通過應用現(xiàn)代化技術(shù)，可以保證在建筑水平振動舒適度不合格情況下，全面提升建筑舒適度水平。

3.3設計實施過程

在建筑結(jié)構(gòu)設計時，必須考慮到可行性問題。若沒有關注到項目可行性，即使結(jié)構(gòu)設計合理，也不能滿足建筑要求。設計人員在設計期間，必須考慮到鋼材質(zhì)傳遞效果與復雜節(jié)點的鋼筋可靠性，同時考慮施工建設的可行性。上述問題是復雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設計存在的問題。在設計過程中，為了處理型鋼和混凝土梁柱節(jié)點主筋相交問題，必須采取有效措施進行優(yōu)化設計：第一，鋼筋與表面加勁板采用焊接處理。第二，鋼筋繞過型鋼，在鋼板上開洞穿過鋼筋。第三，型鋼和混凝土梁柱節(jié)點表面焊接鋼筋，同時連接套筒。由于高層建筑的建設要求比較高，在設計期間可以采用特殊工藝，全面確保建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.4推廣經(jīng)濟適用理念

由于復雜高層和超高層建筑比較特殊，設計難度大，工程設計圖紙復雜，涉及到較多人員因素和影響因素，相應增加建筑結(jié)構(gòu)設計施工成本。當工程結(jié)構(gòu)設計成本預算較高時，就會降低施工企業(yè)的經(jīng)濟效益，壓縮利潤空間，無法促進建筑行業(yè)的發(fā)展。所以在具體設計時，必須嚴格遵循經(jīng)濟適用性原則，確保工程設計質(zhì)量，選擇高性價比材料。通過工程設計降低人力成本，優(yōu)先選擇高素質(zhì)施工團隊，以此降低額外工程費用。在選擇建筑材料時，不僅要確保材料質(zhì)量，還應當考慮到經(jīng)濟性問題，按照材料使用周期進行分批次采購，全面提升材料的有效利用率，增加建筑行業(yè)的經(jīng)濟效益。

結(jié)語：

綜上所述，復雜高層和超高層建筑的規(guī)則不同，因此結(jié)構(gòu)設計的難度比較大。為了確保建筑主體穩(wěn)定性，在設計過程中必須注重概念設計，制定合理有效的設計方案。按照建筑實際情況，充分考慮到抗風險和抗震性能，并將其應用到結(jié)構(gòu)設計中，全面提升復雜高層和超高層建筑設計質(zhì)量。

參考文獻：

[1]秦海.超高層建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測現(xiàn)場實施狀況驗收方法[J].山西建筑，2020，46（02）：143-144.

[2]熊學文.建筑邊柱防護平臺在異形超高層建筑施工中的應用[J].居舍，2019，12（32）：179-180.