复杂高层与超高层建筑结构设计要点探微

濮存富

摘要：随着我国国民经济的快速发展，人口数量得以急剧增长，人均耕地面积变得越来越狭小，高层建筑以及超高层建筑便应运而生。本文主要分析和研究在进行高层建筑结构设计中的要点，并且提出了如何把控好这些要点的具体办法。

关键词：复杂高层；超高层建筑；结构设计

随着我国经济和建筑技术的快速发展，复杂高层建筑和超高层建筑的数量越来越多，并且它们的复杂性呈现出一种不断增加的趋势，这些都给施工人员带来了新的要求和挑战[1]。所以要想保证复杂高层和超高层建筑的质量和安全，一定要抓好施工阶段，尤其是要控制好建筑结构的设计要点。

一、复杂高层与超高层建筑和普通高层建筑在结构设计上的不同

复杂高层建筑和普通高层建筑之间在结构设计方面存在明显的差异性，从建筑的高度上来看普通高层建筑通常来讲都是在200m高度以内的，而复杂高层建筑和超高层建筑基本都是超过200m甚至有的达到了上千米的高度。从建筑的材料设计上来看，普通高层施工人员一般就是应用混凝土的结构设计来进行施工建筑，但是在进行复杂高层或者是超高层建筑的时候，还可以选用全钢结构以及混合结构来进行结构的设计，充分保证超高层建筑的安全性。复杂高层建筑对机电设备以及消防设备的要求标准同样要比普通高层建筑高出很多，因为复杂高层建筑需要考虑到对机电层以及避难层的设计。同时在防震的设计方面，复杂高层在进行平面设计的时候所能够选用的形状要少的多，要能够使设计的结构满足我国的抗震要求。另外复杂高层建筑还需要考虑风载荷作用对人们居住舒适度的影响，而普通的高层建筑通常来讲不用考虑这些。

二、结构设计要点分析

（一）重视建筑结构概念的设计环节

很多的实践已经向我们表明，在对复杂高层建筑以及超高层建筑进行设计的时候，要想保证建筑的质量就一定要重视对其结构概念的设计环节[2]。具体需要注意的内容如下：

第一、要重视对建筑结构规则性以及平衡性的设计。

第二、要能够保证所进行的建筑结构设计具有直接的传递力的途径，特别是对结构的横向以及竖向的传力。

第三、一定要确保所进行的设计工作能够确保建筑整体的质量能够维持在较高水平。

第四、在进行设计的时候，还要充分考虑节能环保这一理念，要对耗能機制进行优化设计，减少建筑体系的耗能。

第五、还要充分考虑建筑材料的利用率，最大化的实现对建筑材料的利用，节省建筑的施工成本。

要想能够保证这一要点环节的实现，是离不开建筑工程师和施工人员之间的交流工作的，要让施工人员充分了解建筑工程师的设计意图，使得建筑工程师的设计思想能够切实得以实现和应用。

（二）根据实际情况选择结构抗侧力体系

大量的理论和实践表明，选择科学合理的结构抗侧力体系能够在很大程度上提高复杂高层建筑以及超高层建筑的稳定性和安全性，它也是建筑结构设计中的重点所在。在进行选择上具体需要考虑一下几个方面：

第一、进行结构体系的选择时，一定要首先考虑建筑的高度。当高层建筑物的高度第一100m的时候，可以选择框架结构、剪力墙以及框架—剪力墙相结合的结构体系；当建筑物的高度处在100m～200m的时候，所选用的结构抗侧力体系主要为剪力墙、框架—核心筒；当在200m～300m之间的时候所采用的结构体系为框架—核心筒、框架—核心筒—伸臂；300m～400m，为框架—核心筒—伸臂、筒中筒；高于400m的建筑，算是比较高的建筑它在结构体系的选择上能够选用的结构体系也会相应的减少，现阶段我国的主要结构体系为筒中筒—伸臂、大型框架/矩形斜撑/大型桁架的组合体等。

第二、在进行建筑结构的设计工作时，一定要充分做到各结构体系之间的相互联合和统一。

第三、在对建筑结构采用多种抗侧力结构体系的时候，要预先进行试验和分析，当确保所选用的结构体系能够达到建筑要求时方能进行实际应用。

（三）要注意做好防震设计

第一、在进行超高层以及复杂高层建筑的施工操作的时候，要想保证能够起到一定的抗震作用，对于建筑材料的选择是至关重要的。

第二、要切实做好建筑的设计工作，确保地震发生时，能量的输入能够得到有效的控制。具体所需要做到的方面有：首先，当建筑物施工完成时，对建筑物的构建进行承载力验收工作的时候，要对建筑结构在地震情况下的各楼层的位移和变形的限制进行良好的控制；其次，在对超高层和复杂高层建筑进行设计的时候，要充分考虑到地震所发生的可能性，采用积极和基于抗震的设计方法进行建筑结构的设计工作，并且对所进行的设计要进行定量的分析，确保所作的抗震设计能够满足要求；然后要对建筑物在地震情况下，所发生的变形和位移这两者之间的关系进行精确的计算，预先设计好构件的变形值；其四，结合建筑物的高度和大小对建筑物的构造进行有针对性的设计；最后，高层建筑施工的场地一定要选用坚固的土地，确保地基的稳定性，这在一定程度上也能够减少地震的危害性。

第三、利用先进的施工技术最大化提升建筑的延性。对于高层建筑来讲，它自身的承载能力基本上是一定的，但是它的延性确实有很大的不同，同时已经有大量的实践和理论表明，建筑物具有良好的延性能够将地震所带来的能量进行有效的转移，减少建筑结构的变形程度。所以要想做好防震工作，从提升建筑结构的延性入手也不失为一个好的办法。

第四、做好施工前的设计工作。设计工作的质量高低对于抗震效果有着明显的影响作用，所以在进行超高层以及复杂高层建筑施工的时候一定要做好建筑结构的抗震设计工作，并且要根据建筑所处的地理位置和建筑高度选用适合的结构体系[3]。一般来讲目前最为流行的结构体系主要有三种：框架—筒、筒中筒以及框架—支撑结构体。

（四）控制结构的自重，提供科学合理的重力荷载传递路径

第一、对于高层建筑的重力荷载传递途经已经要进行明确的设计，使得传递途径尽可能的直接和明确。

第二、对楼板的选用方面，一定要综合建筑的具体高度、设备、承重能力等方面的要求，并且还要综合考虑经济、环保等因素，综合考虑之后确定最优的选择。

第三、在进行施工建设的时候，可以采用钢筋+组合楼板相结合的形式，来缩短施工工期和达到减低楼板自重的目的；并且针对组合梁，可以在具体铺设的时候采用上面铺设小钢梁下面铺设大钢梁的方法，减少施工成本；在进行混凝土平板施工操作的时候，可以通过在混凝土中填充柱状、球形或者其他形状的轻质材质降低结构的重量。

第四、超高层建筑的外圈所铸造的框架柱以及核心筒会存在一定的差异压缩，要充分考虑这种变形差对水平建筑构件所产生的内力影响。如果有必要可以将框架和核心筒之间相互连接的水平构件进行连接，一端采用铰连接方法，另一端采用桁架斜腹杆延迟的连接方法，保证建筑工程的施工质量。

结语：

综上所述，复杂高层和超高层建筑是社会发展的必然结果，随着社会经济以及建筑施工技术的提高，越来越高的施工技术将会在复杂高层和超高层建筑的施工中有所体现。所以在对复杂高层以及超高层建筑进行施工的时候，对于施工工艺的选取是非常重要的，同时为了切实保证施工质量一定要对建筑结构的设计工作做好严格把控，控制好建筑结构设计的要点，争取从根本上保证高层建筑的施工质量。

参考文献：

[1]刘军进，肖从真等. 复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J]. 建筑结构，2011，11：34-40.

[2]黄鹤. 复杂高层与超高层建筑结构设计要点探讨[J]. 才智，2012，04：24-25.

[3]单斌. 刍议复杂高层与超高层建筑结构设计[J]. 中华民居（下旬刊），2014，04：67-68.