胡明

摘 要：自我國(guó)改革開放以來(lái)，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，建筑行業(yè)獲得了良好的發(fā)展前景，作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)的支柱型產(chǎn)業(yè)之一，在城市化進(jìn)程不斷加快背景下，建筑工程規(guī)模和數(shù)量也在不斷增長(zhǎng)?；诖?，建筑工程逐漸朝著復(fù)雜高層和超高層建筑方向發(fā)展，而建筑工程技術(shù)和手段的創(chuàng)新和應(yīng)用，致使工程與結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜。結(jié)構(gòu)作為建筑工程的支撐構(gòu)架，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理與否，將直接影響到后續(xù)工程的有序開展和工程整體質(zhì)量。由此，本文主要就復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，客觀闡述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)所在，提升工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜高層；超高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在建筑行業(yè)發(fā)展中，越來(lái)越多新技術(shù)、新工藝和新材料應(yīng)用其中，這就對(duì)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。尤其是在當(dāng)前復(fù)雜高層和超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可能受到一系列客觀因素影響，為工程結(jié)構(gòu)埋下安全隱患，影響工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。尤其是在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，相較于普通的建筑而言，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求更高，需要充分結(jié)合建筑特性，把握復(fù)雜高層和超高層建筑設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)，提升設(shè)計(jì)合理性，為后續(xù)施工活動(dòng)有序開展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

某建筑工程總高度78.5m，高22層，主樓地下兩層，地面20層。建筑結(jié)構(gòu)為框剪結(jié)構(gòu)，通過(guò)多方設(shè)計(jì)方案論證，樁基工程選擇后壓漿鉆孔灌注樁，選擇端承-摩擦樁的裝荷載形式，壓漿鉆孔灌注樁295根，φ700樁252根，有效樁長(zhǎng)18m～19m。采用標(biāo)號(hào)C25的混凝土，關(guān)注前0.5m?～0.5m?碎石置于空洞地步。關(guān)注過(guò)程中，導(dǎo)管同孔底之間的距離為0.5m，連續(xù)灌注混凝土。

復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，相較于普通的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言存在明顯的差異。一般其概況下，普通建筑的高度是在200m以下，復(fù)雜高層和超高層建筑的高度則超過(guò)了200m，這就對(duì)建筑工程穩(wěn)定性提出了更高的要求。普通建筑多為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)則是多為鋼結(jié)構(gòu)或是混合結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)技術(shù)含量較高，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。此外，在復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要充分考慮到建筑抗震要求、環(huán)境因素、自重以及風(fēng)荷載等因素的影響，設(shè)計(jì)內(nèi)容較為復(fù)雜，所以復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度更大。

二、復(fù)雜高層和超高層建筑概念設(shè)計(jì)

（一）提升對(duì)概念設(shè)計(jì)的重視程度

近些年來(lái)，在復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)理念不斷創(chuàng)新，積累了豐富的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，其中最具代表性的就是概念設(shè)計(jì)。在概念設(shè)計(jì)中，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)則性和均勻性；結(jié)構(gòu)中作用力傳遞更為清晰；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該充分體現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)的要求；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中融入節(jié)能減排理念，促使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為科學(xué)合理；設(shè)計(jì)中，提升建筑材料利用效率，在滿足建筑結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，迎合可持續(xù)發(fā)展要求?；诖耍瑸榱藵M足上述設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該同建筑工程師進(jìn)行密切的交流，在充分交流基礎(chǔ)上，提升建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性。

（二）選擇合理的結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系

在復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了可以有效提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全性，選擇抗側(cè)力體系是尤為必要的。在選擇結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系中，應(yīng)該根據(jù)建筑具體高度來(lái)選擇，明確結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系和建筑物高度之間的關(guān)系，如果建筑高度在100m以下，可以選擇框架、框架剪力墻和剪力墻體系；如果建筑高度在100m～200m以內(nèi)，則選擇框架核心筒、框架核心筒伸臂；建筑高度在600m左右時(shí)，選擇筒中筒伸臂、桁架、斜撐組合體；在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要充分考慮到結(jié)構(gòu)內(nèi)部各個(gè)部件之間的關(guān)系，形成一個(gè)整體；如果建筑工程結(jié)構(gòu)中存在多個(gè)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)該分別對(duì)這些抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上科學(xué)分析和判斷。

（三）提高建筑抗震設(shè)計(jì)重視程度

提高建筑抗震設(shè)計(jì)重視程度是尤為必要的，尤其是在復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，抗震設(shè)計(jì)對(duì)于建筑安全影響較大。在選擇抗震方案中，需要選擇合理的施工材料，質(zhì)量符合建筑要求；盡可能降低地震過(guò)程中能量的擴(kuò)大，對(duì)建筑構(gòu)件的承載力進(jìn)行驗(yàn)收，計(jì)算地震下建筑結(jié)構(gòu)位移數(shù)值；高層建筑工程設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)抗震手段的應(yīng)用需要在得到位移數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)更加合理的建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，一旦建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生變形可以起到有效的保護(hù)作用；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出建筑構(gòu)件的生產(chǎn)要求和界面變化情況，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)穩(wěn)定性和牢固性。

（四）復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)融合經(jīng)濟(jì)理念

在復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于工程項(xiàng)目較為龐大，在具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可能受到客觀因素影響出現(xiàn)一系列成本問(wèn)題。故此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要充分融合經(jīng)濟(jì)型設(shè)計(jì)理念，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化處理，避免建筑工程結(jié)構(gòu)冗長(zhǎng)帶來(lái)的資源和資金浪費(fèi)，提升資金利用效率。

三、復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精準(zhǔn)性

（一）選擇合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件，提升設(shè)計(jì)結(jié)果精準(zhǔn)性

在復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)工程師需要充分掌握前沿的設(shè)計(jì)手段和方法，能夠選擇合理的分析軟件，提升計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性。當(dāng)前我國(guó)復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件種類繁多，但是不同軟件側(cè)重點(diǎn)存在明顯的差異，這就需要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員可以了解到不同軟件的具體功能和應(yīng)用范圍，結(jié)合工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求來(lái)選擇合理的計(jì)算機(jī)軟件。此外，在復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還應(yīng)該對(duì)力學(xué)理念合理判斷和分析，結(jié)合自身豐富的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提升計(jì)算結(jié)果精準(zhǔn)性。

（二）加強(qiáng)荷載和作用力的考量

在復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)工程師需要充分結(jié)合復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)特性，明確結(jié)構(gòu)自身的豎向荷載力大小和風(fēng)荷載的影響因素，將其融入到后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，提升設(shè)計(jì)合理性。復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除了需要考慮到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問(wèn)題以外，還可以組織風(fēng)洞試驗(yàn)，測(cè)試建筑的抗風(fēng)能力。在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中，可以設(shè)計(jì)模型來(lái)模擬在不同風(fēng)場(chǎng)環(huán)境下，建筑物的抗風(fēng)能力和受力情況，有針對(duì)性提升建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還需要考慮到倒塌水準(zhǔn)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一，復(fù)雜高層和超高層建筑的延性結(jié)構(gòu)構(gòu)件，構(gòu)件的彈性變形能力高低同結(jié)構(gòu)抗震能力存在密切聯(lián)系；其二，對(duì)于復(fù)雜高層和超高層建筑中的構(gòu)件，滿足各項(xiàng)技術(shù)要求；就復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，對(duì)于建筑物中的控制構(gòu)件，滿足建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)要求，能夠在不同環(huán)境下保持相應(yīng)的彈性。

（三）科學(xué)計(jì)算自振周期

復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要充分把握震動(dòng)規(guī)律，提升設(shè)計(jì)合理性。但是不同的振幅和頻率，可能出現(xiàn)大幅度震動(dòng)現(xiàn)象，進(jìn)而影響到建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。故此，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要科學(xué)計(jì)算出自震周期，結(jié)合抗震強(qiáng)度、建筑高度進(jìn)行科學(xué)計(jì)算，確保自振結(jié)果精準(zhǔn)性。

（四）建筑的垂直交通設(shè)計(jì)

復(fù)雜高層和超高層建筑的結(jié)構(gòu)形式主要為框架—剪力墻和核心筒結(jié)構(gòu)，此種建筑結(jié)構(gòu)形式可以有效提升結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)垂直交通體系結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生較大的水平在和抵抗力。除了需要考慮到樓梯、電梯和衛(wèi)生間等區(qū)域以外，向平面中央集中，可以有效減少空間占地面積，賦予建筑更好的交通環(huán)境和采光效果。垂直交通結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)中，需要充分協(xié)調(diào)采光和節(jié)能之間的關(guān)系，便于后續(xù)的維護(hù)工作開展。

結(jié)論

綜上所述，復(fù)雜高層和超高層建筑由于自身特性，建筑物高度較高，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要充分考慮到建筑抗震性能、垂直交通設(shè)計(jì)和載荷計(jì)算等問(wèn)題，確保建筑工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性，滿足高層建筑使用要求，維護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)，對(duì)于建筑行業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有更加突出的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]張濟(jì)寧.預(yù)應(yīng)力技術(shù)在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技財(cái)富，2012（4）：38.