復雜高層與超高層建筑結構設計要點解析

王燕鵬 徐培智

摘要：超高層建筑和復雜高層建筑與傳統(tǒng)建筑結構設計相比，存在著明顯差異問題，對于抗震性能以及降水等方面的要求也相對較高，加之建筑整體設計需要保證結構設計質量以及美觀度，所以設計工作開展需要考慮多方面內容，所受到的影響因素也較為繁雜。為保證結構設計方案的合理性以及科學性，展開結構設計時需要做好設計影響因素分析，以便制定出針對性應對策略，保證設計工作順利開展。基于此，對復雜高層與超高層建筑結構設計要點進行研究，以供參考。

關鍵詞：結構設計;超高層;復雜高層;設計要點

引言

超高層建筑是一個城市或者地區(qū)的標志之一，其科技感和美學都代表著城市的發(fā)展。超高層建筑其耗資量巨大，建設周期長。隨著時代的不斷發(fā)展，超高層建筑的結構設計發(fā)生了很大的變化。雖然我國在超高層建筑結構設計方面取得了一些成績，但在具體的發(fā)展過程中還存在一些問題?，F(xiàn)在超高層建筑的結構設計已經(jīng)成為高層建筑設計的核心內容，這說明超高層建筑的結構設計如果不及時解決結構設計中的一些問題，這將嚴重阻礙超高層建筑的發(fā)展。

1超高層建筑結構設計的特點

超高層建筑是指建筑達40層以上，高度達到100以上的建筑，超高層建筑已經(jīng)成為衡量建筑水平的重要標志。超高層建筑設計及技術通常都相對復雜，也是一項非常嚴謹?shù)墓ぷ?，在施工過程中不僅要做好安全保障，同時也要做好整體結構的科學布局。超高層建筑結構設計的關鍵和核心內容是通過抗側力構件來提高整個結構的延性，因為在超高層建筑結構設計過程中，不僅要考慮水平承載力，還要充分考慮建筑各方面的荷載，也包括豎向承載力。超高層結構主要考慮水平抗力。現(xiàn)階段超高層建筑日益增多，如何保證超高層建筑的抗側力，提高整個建筑的舒適性顯得尤為重要。只有有好的結構方案，才能有效地保證建筑物的舒適性。因此，在設計過程中，必須對各種結構方案進行充分的比較和選擇，在盡可能滿足建筑使用功能和建筑效果的前提下，應考慮結構安全性和經(jīng)濟性的合理性。在設計高層建筑結構的平面時，盡量使建筑物之間保持安全的防火距離。在人員集中的區(qū)域，應保持良好的人員疏散條件以便將人群及時疏散。合理地對超高層建筑進行布局的條件下，也要滿足基本使用功能，將設計標準統(tǒng)一，實現(xiàn)超高層建筑中設計技術的標準化要求。除此以外，在超高層建筑進行平面設計階段，為應對風、地震等安全風險，要合理規(guī)劃建筑內的交通路線，對樓梯的數(shù)量和位置進行合理安排，將基礎設施最大限度的利用，提高效率和安全性因素。

2復雜高層與超高層建筑結構設計要點

2.1框架結構

如果框架柱出現(xiàn)承載失效問題，框架梁上下縱筋會處于受拉狀態(tài)，此時需要做好框架梁的腰筋以及縱筋處理，做好貫通節(jié)點的優(yōu)化，確保其能夠滿足抗震連接錨固的具體需求。同時需要對兩端縱筋拉剪作用展開驗算操作，如果底層框架柱已經(jīng)失去作用，要通過對相鄰樓層上層柱的處理，做好鋼筋連接以及吊柱受力形式設置。因為中柱是豎向承重的重要構件，所以在中柱失去作用之后，需要考慮本層相鄰框架梁以及相鄰層框架柱的重力分配，確?？梢酝ㄟ^重新進行內力分配的方式，保證承重效果。進行框架結構樓板設置過程中，需要展開單向板設置工作，通過對長方形梁失去作用等極端狀況的分析，做好平面內變形儲存強度設置。此外，需要做好樓梯踏步板框架梁縱向鋼筋設置，要結合以往經(jīng)驗，將意外發(fā)生可能性考慮到其中，保證樓梯間填充墻倒塌的堆積荷載，能夠達到瞬間集中的狀態(tài)。

2.2增強消防設計水平

（1）合理做好總體布局和防火分區(qū)。在設計總平面圖時，掌握建筑與周邊建筑物的間距和車道，這也是建筑設計時首要考慮的重要因素之一，合理的平面布置圖，可以有效地緩解救火的壓力，同時對火勢的蔓延和發(fā)展具有阻礙的作用。防火分區(qū)的設置也能阻止火災的繼續(xù)蔓延，防火卷簾門分布到各個防火分區(qū)，每個分區(qū)都要安裝防火門自動開關設備，在防火卷簾門安裝時，卷簾與房梁、墻面不得留有縫隙，充分發(fā)揮其防火阻燃的作用，最大限度降低火勢蔓延的速度。（2）確保建筑物耐火能力。一類高層建筑物的耐火等級為一級，二類高層建筑物的耐火等級不得低于二級。所以，在超高層建筑防火設計時，應確保防火等級。嚴格遵守建筑的防火等級的設計，建筑物發(fā)生火災時，會為人員疏散提供更多的時間，降低建筑物的損壞程度，減少人們的財產(chǎn)損失。超高層建筑過程中不僅要對建筑的主體結構做好防火要求，后期的墻面和裝飾裝修都要做好防火要求。（3）自然排煙設計和安全疏散設置的設計。大量的高層建筑火災的發(fā)生證明了一個道理，煙也是火災中最大的影響因素，因此，排煙設計也是消防設計中一項應該重點考慮的環(huán)節(jié)。

2.3加強抗震能力

超高層建筑結構的抗震能力加強可以從材料選擇方面入手。在挑選材料時選擇重量更輕、堅固性更好的材料。如鋼結構的選擇上，可以選擇更為輕便的應用型鋼結構。同時其還具有優(yōu)質的堅固性。在地震發(fā)生時，更輕的材料有利于減少地震的損害，預防樓房塌陷所導致的人員傷亡。為了增加超高層建筑的支撐能力，可以在建筑中增加鋼筋的數(shù)量。通過多種方式，共同增加超高層建筑結構的抗震能力。

2.4控制豎向構件內力分布影響

豎向構件變化所產(chǎn)生的縮短變形差，會對構件內力產(chǎn)生直接影響。如果內力出現(xiàn)較大變化，構件的受力變形會在一瞬之間完成，而干縮變形則需要較長的時間，變形量大概在總壓縮量的1/3左右。消耗時間最長的變形，是由徐變更所產(chǎn)生的變形問題，可以通過相應公式完成線性徐變的變形量計算工作。在內力的作用之下，構件總壓縮量會隨著建筑高度的提升而出現(xiàn)增加趨勢，豎向構件所產(chǎn)生的縮短變形差問題，會在內力的作用之下而逐漸增大，在進行設計過程中需要明確考慮到這一點，做好變形差控制，預留出一定的變形空間，以防建筑出現(xiàn)變形問題。

結束語

超高層建筑從高層建筑發(fā)展而來，但與高層建筑有諸多不同。尤其是在防震、防火、防風等安全方面的設計上，超高層建筑比高層建筑有更高的要求。因此在超高層建筑設計時，要將確保安全穩(wěn)固作為基礎。并在此基礎之上，根據(jù)生產(chǎn)生活的實際需要，對其進行更為便捷、舒適、環(huán)保的設計，以滿足時代發(fā)展的需求。

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