摘要：随着经济的发展和社会的进步，复杂高层与超高层建筑将会越来越多地出现在人们的生活当中。但由于在超高建筑方面经验还不多，因此也存在着一些问题急待解决。本文将对复杂高层与超高层建筑的结构设计进行详细的讨论。
关键词：复杂高层；超高层；建筑结构；设计要点
目前我国复杂高层建筑与超高层建筑的蓬勃发展,从一定程度上反映了我国的建筑事业在向前发展。复杂高层建筑与超高层建筑能够发展的如此迅速，也是经济发展和建筑事业发展的必然结果。原因一方面是有些城市希望拥有一栋栋的高大的形象建筑，除此之外，还应该是因为高层和超高层建筑可以在有效面积的土地上发挥出最大的使用效益。建造高层建筑以及超高层建筑需要的费用要比一般建筑高很多。尽管如此，依然不会阻挡我们高层建筑的前进步伐，因为我国的建设发展需要它们。它们可以让土地使用率提高，因此高层建筑发展速度快就成为必然的现象。
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区别
复杂高层与超高层建筑和普通建筑在结构设计上存在明显的差异，一般普通高层的高度基本都建立在200m以内，而复杂高层与超高层建筑的高度基本都在200米以上乃至上千米。对于普通高层，人们大多采用的是混凝土的结构设计，但复杂高层与超高层建筑在结构设计方面还可以选择全钢结构或者混合的结构设计。同时由于复杂高层与超高层建筑对消防以及机电设备的要求要更高一些，因此要考虑到避难层与机电设备层的设计。为避免地震等自然灾害对建筑物的破坏，复杂高层与超高层建筑在平面形状的选择上较普通的高层建筑要少得多，并且要满足《高层建筑混凝土结构技术规程》的抗震要求。[1]另外复杂高层与超高层建筑需要考虑风载荷作用下舒适度的问题，而普通高层建筑无需考虑。
二、复杂高层与超高层建筑结构设计的控制要点
建筑载荷的选取是建筑结构设计的首要工作，对于大多数高层建筑而言，可以根据建筑结构设计载荷规范中的相关要求予以确定。其次则需要对其他的建筑结构设计影响因素进行分析，确定对应的结构设计措施。
1.风载荷
在复杂高层与超高层建筑的结构当中，由于建筑结构的第一自振周期与其所在地面卓越周期相差很大，随着建筑物高度的不断增加，风载荷的影响要远远大于地震对建筑物的影响，特别是对于一些比较柔的复杂高层与超高层建筑，风载荷更是其结构设计中的主要控制因素。因此，人们有必要对风载荷进行专业的研究。一般情况下，我国规定风载荷的计算公式为Wk=βzμsμzW0，其中μz为风压高度的变化系数。其中A类地面：μz=0.794Z0.24；B类地面：μz=0.479Z0.52；C类地面：μz=0.284Z0.40。在《建筑结构荷载规范》当中，对200m以上的复杂高层与超高层建筑也进行了相应的规范，其中就包括在对复杂高层与超高层建筑确定非圆形截面横风向风振等效风荷载情况时，要求必须进行风洞试验。它的主要目的在于通过试验对建筑外形的空气动力进行进一步优化，同时确定围护结构以及主体结构的风载荷的标准值，对设计整体进行优化[2]。
2.地震力
对于地震力的预测，当前的技术条件存在一定的限制，难以对之进行准确预算。即使对地震有深入研究的日本，以无法准确的预算地震的发生时间、地点。所以，高层建筑设计过程中尤其要注意抗地震力的设计。同时，还需要考虑建筑主楼、裙楼在地震力作用下的不同反应。
3.地基基础
对于复杂高层建筑与超高层建筑，地基基础发挥了十分重要的作用。在实际的施工过程中要根据不同的地基形态采取稳定性强的地基结构。例如，对于深厚的软地基，高层建筑地基必须选择使用桩筏基础或者桩箱基础。同时，可以根据实际的地质情况采取对应的基础措施：使用深度不大的年轻岩基，通过将现浇混凝土桩基深入岩层中的方式为建筑提供基础支撑；对于深度较大的岩层，例如在地面100m以下，可以利用岩层上层常见的层状冲积土，使用框格式的地下连续墙为建筑提供基础支撑；对于地下基层条件较好的地层，采用筏形基础即可。在地基设计过程中，应该根据不同的地质情况选择对应的组合式基础方案，最终确定一个技术经济性最高的方案。
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4.建筑功能使用需求
所有的建筑都是以满足其使用功能需要而建设的，因此建筑结构设计必须以此条件为基础，这是一个不能忽视的问题。在设计过程中，需要考虑到建筑的艺术性、使用功能需要以及经济性等多个方面的要求。同时，在设计时还必须保证所设计的结构能够在既有施工技术条件下实现，而且保证当前的建筑材料必须达到设计使用需求。
5.振动舒适度
5.1高层建筑水平振动舒适度
复杂高层与超高层建筑因其结构较柔，设计时，除保证结构安全外，还需满足室内居住人群的舒适度要求，高层混凝土规程、钢筋规程均提出了明确的设计要求，需对高层建筑物在顺风向和横风向顶点最大加速度进行控制。复杂高层建筑需讲行舒适度分析，对混凝土结构阻尼比宜取0.02，对混合结构、钢结构阻尼比根据情况取0.01～0.02舒适度验算时，可参照10年重现期下风压值。公寓类建筑（如住宅、公寓）和公共建筑（如办公、旅馆）因功能不同，其水平振动指标限值也有所不同。当水平振动舒适度不满足或为进一步提高舒适度水平时，可采用增设TMD（可调质量阻尼器），TLD（可调液体阻尼器）等方法实现[3]。
5.2大跨、悬挑柔性楼盖竖向振动舒适度控制
复杂高层建筑设计中常设计大跨度楼板、空中连桥、大跨悬挑等，此类部位由于结构竖向自振频率较低，与行人激励频率相近，此时需对楼盖设计的舒适度问题予以关注。高层混凝土规程要求楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3Hz，且对不同竖向自振频率下的楼盖竖向振动舒适度峰值也提出了控制要求。因适用对象不同，住宅、办公建筑、商场及走廊建筑的竖向振动峰值加速度限值亦不相同。
三、复杂高层与超高层建筑结构设计策略
1.构造设计要合理
在对复杂高层与超高层建筑物进行设计时，必须保证构造的设计谨慎并合理，重点要注意对一些薄弱的部位进行加强，避免出现薄弱层，充分考虑到温度应力对建筑物的影响以及建筑物的抗震能力，注意构件的延性以及钢筋的锚固长度，在对平面和立面进行布置时要确保平整均匀。
2.计算简图要合适
计算简图是对建筑物结构进行计算的基础，它直接关系到复杂高层与超高层建筑的结构安全。为了保证结构的安全性，人们必须从计算简图抓起，慎重研究，合理选择，对于存在于计算简图中的误差，要保证其值控制在技术规程允许的范围内。
3.结构方案选择要合理
建筑方案的合理性取决于结构方案是否合理，因此，在选择结构方案时不但要充分考虑到经济因素，还要充分考虑方案的结构形式和结构体系，同时能够充分结合设计要求、材料、施工以及自然因素等来确定结构方案，确保结构方案的合理性。
4.基础方案选择要合理
在进行基础方案的设计中，设计师要考虑到载荷的分布情况，工程所在的自然因素、地质条件，施工方的施工条件，周围建筑物对所设计建筑物造成的影响等各方面因素，以此来确保基础方案的选择既经济又合理，达到最优效果。
四、结语
综上所述，复杂高层和超高层建筑的结构设计特别关键，它直接关系到建筑物的质量和安全。所以我们在进行结构设计过程中，一定要综合考虑建筑物的抗侧力性，只有确保建筑结构体系的稳定才能保证建筑的安全。在进行结构设计时，每个环节的设计都应高度重视，从而使建筑结构体系达到安全稳定，满足人们的使用功能要求。本文主要对复杂高层与超高层建筑结构设计要点提出几点建议，希望对相关设计工作有所帮助。
参考文献：
[1]李浩.复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J].低碳世界,2016(09):154-155.
[2]张艳光.复杂高层与超高层建筑结构设计思路初探[J].科技尚品,2016(01):44.
[3]郝明.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探析[J].河北企业,2015(09):109.
论文作者:李强,缪瑛
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/14
标签：高层建筑论文; 高层论文; 结构设计论文; 建筑论文; 结构论文; 载荷论文; 建筑物论文; 《基层建设》2020年第1期论文;