复杂高层与超高层建筑结构设计要点

◎庞钦耀

一、复杂高层和超高层建筑结构设计难点

1.侧向风与抗震性。在超高层建筑结构设计中，侧向风与抗震性属于重要设计内容。在设计过程中必须考虑以上内容。当建筑高度比较高时，侧向风风力大，建筑容易晃动。建筑内部电缆也会受到侧向风力影响，引发安全事故。所以在设计建筑结构时，必须考虑到侧向风与抗震性要求，确保建筑刚度满足规定要求。

2.结构布置难点。在布置超高层建筑结构时，仍然会面临较多难点。设计人员在布置时，所需要的专业知识比较多，必须考虑到每一个细节，确保建筑功能的正常发挥。复杂高层和超高层建筑成本不仅表现在建筑本体上，也表现在后期维护上，相应增加建筑设计成本。所以在复杂高层和超高层结构设计中，合理应用建筑节能技术，确保建筑设计达到标准要求，符合节能环保理念。在选择建筑结构设计方案时，必须考虑到节能环保效果，联合各类因素进行分析，确保结构设计方案的合理性。

二、复杂高层和超高层建筑结构设计要点

1.重视建筑结构概念的设计环节。复杂高层建筑和超高层建筑在设计施工的过程中需要经历非常复杂的施工流程，在对这种结构进行施工时，需要对整体结构有一个较为清晰的把握，现代设计中非常流行的一种设计理念是概念设计，所以在这种结构的设计当中也要不断体现出概念设计的特点。第一，应该在保证建筑结构特点和均匀性的基础上，在实际的设计工作中将就对称性，从外观上给人更好的视觉享受。第二，在整个结构的设计当中涉及的人员相对较多，需要很多人的相互协作和配合，因此。在建筑结构的设计当中要重视传力路径的建造更好地保证在施工过程中能够有一条非常明确的传力通道。第三是在建筑的设计工作中要保证建筑的整体性，这种整体性的体现也是建筑施工企业施工水平的具体体现，在施工的设备当中也要尽量使用节能仪器，这样不仅能够更好地节约资源，也能在一定程度上减少建设资金的投入。

2.深入分析建筑结构设计指标。建筑结构设计指标不仅是复杂高层与超高层建筑结构设计人员应该遵循的指标，也是保证复杂高层与超高层建筑结构设计合理性的重要因素。因此在设计建筑结构时，相关人员就应该加强对以下几点内容的重视，从而提高复杂高层与超高层建筑结构设计的合理性。一是地震荷载指标：在研究人员的深入分析下，发现超高层建筑结构自震周期在6 秒至9 秒之间，因此在地震荷载指标的影响下，建议复杂高层与超高层建筑结构设计中直线倾斜下降时间控制在十秒左右。同时在分析该项技术指标时，也要全面结合建筑周围的实际情况，从而保证评估结果能够满足建筑结构合理性的要求；二是风荷载指标：由于复杂高层与超高层建筑主要会受到地震以及风力的影响，因此相关人员还应该遵照当前所提出的风荷载指标对建筑结构设计进行全面评估，从而实现对建筑变形的控制，提高建筑居住的安全性。

3.注重结构舒适度设计。确保复杂高层与超高层建筑水平振动舒适度是树立“以人为本”重要结构设计理念的基础。从结构设计的一般方法来说，复杂高层与超高层建筑的结构是相对柔软的。因而，在进行结构设计的过程中，不仅要保证结构设计的安全性，更要满足建筑物使用人群对舒适度的要求。这就意味着要对高层建筑的高钢规程和混凝土规程作出明确的设计要求。这一过程是使高层建筑物的结构设计达到顺风向和横风向顶点的最大加速度的重要设计内容。结构舒适度分析是复杂高层与超高层建筑结构设计的重要组成部分。具体内容包括以下两方面：第一，对混凝土结构的建筑来说，其设计的阻尼比最好取0.05；第二，对于钢结构以及混合结构的建筑来说，其设计的阻尼比要根据工程项目的实际情况控制在0.01-0.02之间。这样一来，就可以在复杂高层与超高层建筑水平振动舒适度不合格的情况下，进一步提升建筑物的舒适度水平。

4.注重建筑抗震设防烈度设计。建筑结构设计中抗震设计是非常重要的组成部分，由于我国地理环境各有不同，超高层建筑结构设计需要满足结构延性要求，这就需要设计人员能够遵守多道设防的设计原则。而一般建筑物的重心较低，在地震等灾害降临的时候，会更加安全一些。但复杂高层和超高层建筑的特殊性，楼层较高，受地震等灾害影响也较大，危险指数也会相对高一些。对于复杂高层与超高层建筑的结构设计要求，设计人员要根据其承受的不同强度来开展抗震设防烈度的设计工作。然而，由于建筑物高度是不同的，这就意味着在进行结构设计时，要依据实际工程情况进行有针对性的设计。一般情况下，复杂高层与超高层建筑高度均超过300m，那么在结构设计时，就不适合将其设计在抗震设防烈度为“八”的区域，而更适合设计在抗震设防烈度为“六”的区域。由此可以看出，在设计复杂高层与超高层建筑结构时，要综合考虑抗震设防烈度的具体情况。这样做，不仅可以有效减少建设误差，还可以保障居民的生命财产安全。此外，提高复杂高层与超高层建筑结构设计中的抗震技术水平，能够在一定程度上增强建筑物的经济性和安全性。

5.准确进行工程结构载荷计算。复杂高层和超高层建筑结构荷载对于建筑的稳定性和安全性具有直接的影响。和整体高度比较低的建筑进行比较，复杂高层和超高层建筑在水平和竖直方向的具体情况比较复杂，相关的设计人员要对荷载进行准确的计算，这样设计出来的方案才会起到积极的作用。

（1）地震载荷计算。针对复杂高层和超高层设计地震载荷计算，主要是对基础性内容进行基础性校核，当前复杂高层和超高层建筑结构自身的自振周期主要是在6.0～9.0s，而规范中的地震载荷主要的影响系数就是6.0s 左右，需要以建筑设计实际需要为基础，设置地震荷载取影响系数为6.0～10s。

（2）风荷载计算。相关数据显示，建筑物的整体高度不断提高，其风载荷水平也会随之提高。在计算风荷载的时候，要对高层超高层设计标准进行有效地遵循，对于当地的风力变化规律进行有效的结合，使荷载计算的具体波动范围得到有效地确定，在设计的过程中，要将风载荷余量进行有效地给予，这样一来，建筑结构的荷载表现才会得到有效的保证。

结束语：在城市不断发展的过程中，复杂的高层建筑和超高层建筑不断兴起，建筑施工企业在日益激烈的市场竞争中，也不断改进自身的技术，从而希望通过自身所具备的技术优势，不断提高自己在市场竞争中的地位。所以要在复杂高层建筑和超高层建筑设计工作中保证设计的科学性和合理性，这样才能更好地保证施工的顺利进行，同时在一定程度上也提高了建筑工程的质量，保证了建筑工程的安全。