胡海燕，朱 琦

（1.湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430000；2.湖北正平水利水電工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，湖北 武漢 430000）

復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

胡海燕1，朱 琦2

（1.湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430000；2.湖北正平水利水電工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，湖北 武漢 430000）

隨著城市化進(jìn)程的加快，復(fù)雜高層和超高層建筑也在不斷的涌現(xiàn)，建筑結(jié)構(gòu)也越來(lái)越功能化、多樣化、復(fù)雜化，在一定程度上加大了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度。文章主要探析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析。

復(fù)雜高層；超高層；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

確保建筑物使用經(jīng)濟(jì)性、安全性的重點(diǎn)其實(shí)就是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性。目前，我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)正在突飛猛進(jìn)的發(fā)展，人們對(duì)復(fù)雜高層、超高層建筑工程的項(xiàng)目建設(shè)的需求越來(lái)越高。但是，隨著建設(shè)設(shè)計(jì)過(guò)程的復(fù)雜程度進(jìn)一步加深，特別是針對(duì)復(fù)雜高層建筑或者是超高層建筑來(lái)說(shuō)，需要在設(shè)計(jì)過(guò)程中有效按照所承受的具體強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行相關(guān)的抗震設(shè)防烈度的設(shè)計(jì)工作。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求

1.1 合理進(jìn)行構(gòu)造分析

一般情況下，在復(fù)雜高層建筑與超高層建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，相關(guān)的設(shè)計(jì)工作者需要充分確保建筑整體構(gòu)造的科學(xué)性。在建筑整體穩(wěn)定性、實(shí)用性得以確保的條件下，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)，逐漸加固設(shè)計(jì)一些應(yīng)力負(fù)荷較為集中的位置。同時(shí)也需要將外界環(huán)境因素和對(duì)建筑構(gòu)造整體穩(wěn)定性造成的作用力度有機(jī)的結(jié)合在一起，主要包括風(fēng)力風(fēng)向、溫度變化等相關(guān)的氣候條件因素對(duì)建筑形變、側(cè)移問(wèn)題的影響程度。相關(guān)的設(shè)計(jì)工作者需要對(duì)建筑材料性能的選擇方面有一個(gè)準(zhǔn)確、有效的認(rèn)知，充分了解相關(guān)的形變能力、延展性等特征，進(jìn)一步避免由于材料應(yīng)用問(wèn)題而導(dǎo)致建筑構(gòu)造發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題情況的出現(xiàn)。

1.2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案選擇

復(fù)雜高層建筑與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，進(jìn)行工程建設(shè)最為基礎(chǔ)的條件是結(jié)構(gòu)方案。鑒于此，相關(guān)的設(shè)計(jì)工作者確定結(jié)構(gòu)方案時(shí)，需要由工程實(shí)際情況著手，充分確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性、穩(wěn)定性，同時(shí)也對(duì)建筑工程成本投入與結(jié)構(gòu)優(yōu)化間的關(guān)系進(jìn)行協(xié)調(diào)，完善出一個(gè)較為系統(tǒng)、全面的方案評(píng)價(jià)方案。在實(shí)際的評(píng)價(jià)體系中需要有效納入相關(guān)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，一般評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)主要涉及工程材料、設(shè)計(jì)要求、施工工藝、自然因素等。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜高層超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案展開(kāi)深入比較分析的目的，合理選取一個(gè)最佳的結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)一步促進(jìn)工程建設(shè)成功開(kāi)展。

1.3 完善結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖

眾所周知，在實(shí)際的復(fù)雜高層建筑與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，要想達(dá)到建筑物結(jié)構(gòu)精細(xì)化分析的目的，計(jì)算簡(jiǎn)圖是一項(xiàng)必不可少的環(huán)節(jié)之一。計(jì)算簡(jiǎn)圖的完善性和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、合理性息息相關(guān)，能夠給予一個(gè)行之有效的數(shù)據(jù)支持的基礎(chǔ)內(nèi)容于方案選擇上。這就需要在對(duì)高層超高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，相關(guān)的設(shè)計(jì)工作者需要確保計(jì)算簡(jiǎn)圖可以對(duì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行全面、直觀的展示，對(duì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖的繪制誤差展開(kāi)全面的控制，最大程度上對(duì)工程結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行系統(tǒng)、真實(shí)的反應(yīng)，以期在結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上，有效得到方案設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析

2.1 自振周期計(jì)算

在實(shí)際的應(yīng)用工作中，高層超高層建筑需要承受的應(yīng)力改變情況較為復(fù)雜，在振動(dòng)特征方面上規(guī)律性不強(qiáng)。但是在頻率、振幅不斷波動(dòng)的基礎(chǔ)上，高層超高層建筑一定程度上會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)和自振周期差不多而發(fā)生振動(dòng)大幅度的情況，大大制約著高層超高層建筑的安全性、穩(wěn)定性。鑒于此，在對(duì)結(jié)構(gòu)的自振周期進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算的工作中，相關(guān)的設(shè)計(jì)工作者第一步就需要按照實(shí)際的建筑高度、抗震防烈度展開(kāi)拋物線(xiàn)的擬合計(jì)算，同時(shí)和其他因素有機(jī)的結(jié)合在一起，進(jìn)行綜合計(jì)算，提高自振計(jì)算結(jié)果的科學(xué)性。

2.2 載荷計(jì)算

一般情況下，相應(yīng)應(yīng)力基礎(chǔ)上復(fù)雜高層、超高層建筑結(jié)構(gòu)載荷會(huì)直接影響著其自身的安全性、穩(wěn)定性。和其他整體高度過(guò)低建筑的比較中，可以發(fā)現(xiàn)在豎直以及水平方向上復(fù)雜高層超高層建筑物的載荷現(xiàn)象的復(fù)雜性更高，這就需要相關(guān)的設(shè)計(jì)工作者對(duì)載荷展開(kāi)科學(xué)的計(jì)算，便于結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行。①風(fēng)載荷計(jì)算：依據(jù)相關(guān)的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建筑整體的高度和其自身承受的風(fēng)載荷水平呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系。通常風(fēng)載荷計(jì)算應(yīng)用的是采用50重現(xiàn)期的風(fēng)載荷對(duì)構(gòu)件承載力開(kāi)展控制，100風(fēng)載荷對(duì)構(gòu)件承載力展開(kāi)對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)，針對(duì)超過(guò)200m的高層建筑應(yīng)用的是風(fēng)洞試驗(yàn)。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，有效提供足夠的風(fēng)載荷余量，在實(shí)際風(fēng)載荷計(jì)算過(guò)程中，需要依據(jù)相關(guān)的高層超高層設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，也需要和當(dāng)?shù)仫L(fēng)力變化規(guī)律進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，明確載荷計(jì)算的實(shí)際波動(dòng)范圍，最大化確保在相應(yīng)風(fēng)力調(diào)價(jià)下建筑結(jié)構(gòu)載荷表現(xiàn)的正常性；②地震載荷計(jì)算：地震載荷的計(jì)算主要是針對(duì)復(fù)雜高層、超高層設(shè)計(jì)所需要的校核基礎(chǔ)性?xún)?nèi)容而言的。按照科學(xué)研究展示，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震性能規(guī)范中的地震載荷影響系數(shù)大約是6.0s，而現(xiàn)如今高層、超高層建筑結(jié)構(gòu)的自振周期在6.0～9.0s的范圍，說(shuō)明需要按照建筑設(shè)計(jì)的具體需求有效控制地震載荷取影響系數(shù)于6.0～10s的范圍內(nèi)。

2.3 垂直交通設(shè)計(jì)

現(xiàn)如今，復(fù)雜高層、超高層建筑的主要結(jié)構(gòu)形式其實(shí)就是核心筒結(jié)構(gòu)，最為突出的特征就是其垂直交通體系結(jié)構(gòu)在一定程度上可以給予相應(yīng)的水平載荷抵抗力。在有效把樓梯、電梯、衛(wèi)生間等相關(guān)服務(wù)區(qū)域順著平面中央集中的同時(shí)，也可以節(jié)省大量的空間，另一方面，也可以幫助功能區(qū)域具備優(yōu)良的視線(xiàn)、交通環(huán)境、采光條件。在實(shí)際大大垂直交通結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)工作中，需要將采光、節(jié)能、維護(hù)性三者的要求進(jìn)行合理的結(jié)合，在潛移默化中提高了設(shè)計(jì)的難度。與此同時(shí)，由于垂直交通結(jié)構(gòu)體系的承受抗剪力、剪力均較大，需要一個(gè)較強(qiáng)的剛度來(lái)進(jìn)行支撐。眾所周知，中央垂直交通結(jié)構(gòu)體系主要是位于建筑的幾何中央位置，有效重合了建筑的剛度重心、質(zhì)量重心、型體核心，促進(jìn)結(jié)構(gòu)抗震、受力的實(shí)效性。

2.4 抗震性能設(shè)計(jì)

通常情況下，從實(shí)際使用性能以及穩(wěn)定性性能的考量著手，在和傳統(tǒng)建筑形式的比較中，可發(fā)現(xiàn)目前我國(guó)的復(fù)雜高層、超高層建筑的抗震性能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)有了一個(gè)較大的提升。如今在抗震目標(biāo)的設(shè)置方面上，我國(guó)的高層、超高層建筑需要涉及兩個(gè)方面：①倒塌水準(zhǔn)：在倒塌水準(zhǔn)中需要重視：第一步重視主要高層、超高層建筑構(gòu)件中存在的非延性部件，切實(shí)關(guān)注其破壞模式的具體應(yīng)力需求，加強(qiáng)于技術(shù)規(guī)定的要求；第二步重視高層建筑、超高層建筑的延性結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其非彈性形變不能超過(guò)其構(gòu)件的彈性變形能力；第三步在實(shí)際設(shè)計(jì)復(fù)雜建筑設(shè)計(jì)、超高建筑的過(guò)程中，重視建筑物控制構(gòu)件，有效確?？刂茦?gòu)件具備中等地震抗性的性能，確保較大的彈性；②使用水準(zhǔn)：針對(duì)地震重現(xiàn)期是5Oa的地震來(lái)說(shuō)，在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要求建筑保持一個(gè)基木彈性反應(yīng)的狀態(tài)下，然而可以將其建筑物的損傷忽略不計(jì)。

2.5 抗震設(shè)防烈度

復(fù)雜高層與超高層建筑物的安全應(yīng)用的關(guān)鍵設(shè)計(jì)內(nèi)容就是建筑抗震設(shè)防烈度的設(shè)計(jì)。針對(duì)實(shí)際的復(fù)雜高層、超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求而言，相關(guān)的設(shè)計(jì)工作者按照實(shí)際的承受強(qiáng)度來(lái)進(jìn)行具體的抗震設(shè)防烈度設(shè)計(jì)工作。一般情況下，大部分的建筑物高度是不同的，鑒于此，在實(shí)際的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，有效按照具體的工程情況展開(kāi)有針對(duì)性的設(shè)計(jì)工作。復(fù)雜高層、超高層建筑高度不得小于300 m，需要在抗震設(shè)防烈度為“六”的區(qū)域。與此同時(shí)，相關(guān)的設(shè)計(jì)工作者需要重視細(xì)節(jié)，順從“以人為本”的設(shè)計(jì)理念。最大程度上確保人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的安全性。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為復(fù)雜的一項(xiàng)工程，我們簡(jiǎn)析了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析，分析和探討的目的是為了更好的滿(mǎn)足社會(huì)發(fā)展的需要。

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2096-2789（2016）11-0183-02