复杂高层与超高层建筑结构设计要点

张亮

摘要：随着我国经济的发展，越来越多的企业参与到建筑行业中来。建筑行业发展越来越好，但是在建筑楼层时对其设计也是十分重要的。本文就我们目前建筑行业的基本情况，对复杂高层和超高层建筑结构设计的要点进行了分析。

关键词：复杂高层；超高层；设计要点

随着我国城市化进程的加快，越来越多的楼房拔地而起，尤其是高层和超高层的楼房越来越多，但是在满足发展的需要时，也要对楼房的质量进行严格的把关，必须保证其安全性和持久性。建筑上的设计直接影响着楼房的整体性和使用性，所以说在对楼房的设计中必须要使用多个技术手段，保证楼房的质量和整体性。

1影响复杂高层与超高层建筑设计的因素

对于复杂高层和超高层的建筑设计来说，载荷的选取是十分重要的。对于载荷的选取，首先可以根据在建筑中载荷选取的相关规定来进行确定再有就是根据施工地周圍的实际情况来进行决定。

1.1 风载荷。在对复杂高层和超高层的建筑进行设计的时候，我们要考虑其高度带来的影响。由于这类建筑物的高度都比较高，所以容易受风载荷影响，这个因素对于超高层的影响要比复杂高层的影响大很多，也可以说在对超高层的建筑中，风载荷是对其影响最大的因素。例如，我国目前最有名的台北的101大楼，在对这座大楼设计的时候，不仅仅要考虑到周围的实际情况，也要考虑风载荷对其影响。所以该公司就请了加拿大的专业人士进行了风洞试验，用此提高该大楼的抗风能力。

1.2 抗地震的能力。地震的破坏力是极强的，在建筑的时候一定要做好地震力预测，但是由于现在的技术条件有限，很难进行精准的预算。即使是目前来说对于地震研究比较深入的国家日本也无法对其进行精准的监测，无法确定地震发生的时间、地点以及伤害程度。所以说在建筑复杂高层和超高层的时候一定要做好地震防御。同时还要考虑在地震作用下主楼和裙楼的不同反应。

1.3 打好地基。在建筑复杂高层和超高层的时候，打好地基是非常重要的。在施工的时候要根据不同的地质情况采取不同的方案，以保证其稳定性。例如，在建筑的时候遇到比较深厚的软地基，在这样的时候就必须采取桩箱地基。当然也可以根据不同的情况制定不同的方案；对于那种深度不大的岩石，可以采用现浇混凝土的方式打地基；同时对于那种深度很大的岩石，比如在地下120米左右的，可以通过利用岩石上层的冲击土，可以使用框格式的地下连续墙作为基础支撑；但是对于那种地下条件比较好的，可以采用筏形基础。在进行地基的设计时，要根据不同的情况制定法案，最后确立一个技术含量高又适合的方案。

1.4 建筑功能需要。所有的建筑工程都是以满足其使用功能而建造的，所以在设计的时候必须满足这一要求。在设计的时候，需要考虑建筑的艺术性和使用功能的需要，同时也不要忽略经济的需要。最终的一点就是，在设计的时候必须得考虑到其可实施性，而且也必须要保证建筑材料达到设计需要。

1.5 也应该考虑到施工过程中的状况。在建筑复杂高层和超高层的时候，要考虑到竖向构件会出现明显的变形现象同时也会出现因为相互之间的作用变形的状况，这些都会对建筑物的外观有影响。所以，为了能够实现建筑的合理性和在施工过程中的安全性。对于这一类的建筑，进行施工模拟和变形预算就有着非常重要的作用。在施工的过程中对施工结构的分析应该结合方案，确定施工过程中结构的变化。

2在设计时应该注意的问题

在对复杂高层和超高层进行设计的时候，我们应该注意以下几个问题。

① 确保其舒适度。在保证建筑物的安全基础上，也要增加其舒适度。

② 同时也要考虑到在施工的过程中不定因素的影响。在施工的过程中会出现许多影响建筑的因素。

③ 在设计的过程中也要注意其可实施度。设计人员在设计的时候，应该注意复杂的节点部位和钢材传力的可靠性。

3设计策略

针对在设计的时候的影响要素，我制定了以下这几种策略。

3.1 可以根据实际情况合理的减少梁距和柱距。

3.1.1 减小梁距。在建筑的过程中我们可以增加框架中梁的数量，这样做不仅仅可以降低框架因为超重荷造成的变形，也可以增加柱子的力量，可以更好的抵抗结构体系下的总力矩。

3.1.2 减小柱距。建筑框架是由柱和梁构成的体系。我们可以通过增加柱的数量，增加柱的支撑力，防止因为力量过大而造成的变形，保证建筑物的外观美感，并且通过减小柱距能提高整个结构体系的刚度。

3.2 采用双重的结构体系。

我们可以采用弯—减的双重结构体系。弯—减就是弯曲型和剪切型这两种的不同的变形性质完成一个结构系统。通过这两种不同的结构系统之间的结合和协助工作，可以减小楼顶位移和整个楼层上下之间的位移。

3.2.1 框---墙体系。在外力的作用下，单一的框架结构很容易变形，并且它也是典型的剪切变形，在它的上部移动就会较小，其下部就会移动很大。同时单独的剪力墙变形是上部的移动较大、下部的移动较小。在我们采用和墙—减的综合结构之后，就可以将每个楼层联系起来，这样就会使得框架和剪力墙能够同时载重，这样就可以保证框架和剪力墙的变形能够一样，提高建筑物的载荷力。

3.2.2 框—撑体系。在对建筑物进行设计的时候，我们可以通过合理的设计框架和支撑体系，达到最后的支撑效果，也就是说可以在最大程度上降低其变形。

3.2.3 最后一种体系就是筒中简。筒中间的构成与上面两种体系类似，但是在建筑时能起到最好的效果。

3.3设计要符合抗侧力的科学的结构体系。

在我们对高层建筑进行设计时，要尽可能的保证建筑中结构抗侧力体系各个组件可以相互连接并形成一个有效的整体。而在对复杂高层建筑进行设计的过程中。我们要根据要建建筑所在地的具体情况，设计多重抗侧力结构体系。同时对其进行综合性的分析，得出这些抗侧力结构对建筑的贡献度。使得我们可以对这些抗侧力结构进行科学的评判。

3.4 合理设置刚臂。

对于建筑平面是方形结构的大楼来说，一般都是采用芯筒--框架体系，这样建筑物的大部分力量都是由芯筒承担，也就是说整个建筑物是否变形是由芯筒的变形程度决定的。在水平力的作用下，芯筒的变形是以弯曲为主的。并且由于芯筒的尺寸还是由建筑物的竖向服务面积需所决定，这样的情况就会造成芯筒的高度要比宽度大很大。为了能够做到建筑物的侧移减小这一目的，我们可以在复杂高层和超高层的建筑物每隔十米就布置一个设备层，并且在这些设备层里添加桁架，以此来形成刚臂。这样做就可以使筒芯与框架构成一体，同时也可以使得框架结构中的外柱也可以参与进行，增加抗弯的力量，有效的抑制了筒芯的每个截面的倾斜并且这种效果在顶部的表现最为明显。

4 结束语

综上所述，在建筑复杂高层和超高层的设计中，能够对整个设计有最大影响的就是结构设计，尤其是在满足高层的外观需求的同时也要满足其功能需求。也就是说在设计的时候，要进行全面的考虑。并且也要结合建筑混凝土的要求，提高建筑物的稳定性。与此同时，我们还应该重视在建筑材料上的选择。还有，在设计的时候还要考虑到施工现场的交通情况和一些其他的建筑物等等，确保在施工的时候能够建立起有效的框架，保证设计的有效性。

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