摘要：随着科学技术水平的不断提升，我国建筑工程行业迎来了巨大的发展机遇和现实挑战。高层与超高层建筑多为当前的城市地标性建筑，在结构形式与功能复合性等方面具有相对复杂的特点，这对设计人员的结构设计工作提出了更高的要求。复杂高层与超高层建筑结构设计是当前建筑设计领域的热点问题，需要设计人员综合载荷应力分析、建筑功能协调等方面的结果，合理进行选型与设计。本文探讨了复杂高层与超高层建筑结构设计要点，旨在提供一定的参考与借鉴。
关键词：复杂;高层;超高层;建筑;结构设计
随着我国社会经济的快速发展，人们生活水平的提升，对于建筑行业的要求也在不断的提升，导致复杂高层和超高层建筑的工程项目量也在不断的增加。但由于其建设施工难度较大，在其具体的施工过程中也出现了较多的问题[1]。这就需要深入探究结构设计要点，保证建筑物在应用中具有安全性和经济性，满足人们的实际需求，推动建筑行业快速发展。
1复杂高层和超高层建筑设计要求
1.1重视概念设计的重要性
随着我国科学技术的快速发展，在复杂高层与超高层建筑的结构设计中，设计理念也得到了创新和发展，并且积累了较多的结构设计的经验，而最为代表的就是概念设计。在概念设计中，使结构设计的规则性与均匀性得到了提升，并且清晰的传达了其作用力。此外还对其高标准的要求进行充分的体现，通过对节能减排理念的有效应用，也提升了结构设计的科学性和合理性。在其具体的设计中，对其建筑材料进行有效的利用，也是符合可持续发展的基本要求。结构设计过程中，通过概念设计的有效应用，预判建筑物在各荷载工况下的力学行为，进而在模型分析中出现合理的结构屈服机制，极大程度提升了建筑的安全性与可靠性。
1.2科学绘制结构计算简图
通过科学绘制复杂高层与超高层建筑结构计算简图，选择合理的计算参数。与多层建筑结构相比，高层与超高层建筑的使用功能较多，在一定程度上增加了建筑结构设计的复杂性，设计人员要根据高层与超高层建筑结构特点，并运用BIM技术，绘制实体可视化建筑模型，进而抽象出力学计算模型，不断提升复杂高层与超高层建筑结构设计方案的合理性，减少结构失稳现象的产生。
1.3重视建筑的抗震设计
在所有建筑设计环节，抗震设计是十分重要的，特别是复杂高层与超高层建筑的结构，其抗震设计对建筑安全会有直接的影响。在对抗震方案选择过程中，首先要对施工材料进行有效的选择，但需要保证材料的质量[2]。其次，还要避免地震能量叠加放大，验算结构构件承载力的同时，还需要对地震环境下建筑结构的位移数值进行计算。在其得到一定的位移数据之后，通过对结构抗震手段的有效应用，提升建筑的抗震能力。并设计出科学的建筑工程结构设计方案，促使复杂高层和超高层建筑的结构设计的稳定性与牢固性得到提升。
1.4制定合理的建筑结构设计方案
对于复杂高层与超高层建筑结构设计人员来讲，在制定建筑结构设计方案的过程中，需要制定多套设计方案，并进行综合对比分析，确定最终的建筑结构设计方案，保证复杂高层与超高层建筑结构设计方案得到更好的实施。由于复杂高层与超高层建筑的使用功能较多，在一定程度上增加了建筑结构设计难度，设计人员在实际工作当中，要运用先进的设计理念，将各套设计方案进行科学筛选，不断提升复杂高层与超高层建筑结构设计方案的实施率[2]。
2结构设计要点探析
2.1载荷计算
相应应力条件下复杂高层与超高层建筑结构载荷表现对于稳定性与安全性有着直接的影响。相比于整体高度较低的建筑，复杂高层超高层建筑物在水平与竖直方向上的载荷情况更为复杂，设计人员应对载荷进行准确的计算，从而展开结构方案的设计。
(1)地震载荷计算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆地震载荷的计算是复杂高层、超高层设计中的稳定性校核的基础性内容。相关研究表明，当前高层、超高层建筑结构的自振周期为6.0~9.0s这一范围之内，而结构设计抗震性能规范中的地震载荷影响系数为6.0s左右，因此在可以根据建筑设计实际需求将地震载荷取影响系数设置在6.0s~10s这一范围之内，有效避免中长周期地震对建筑物的不利影响。
(2)风载荷计算。工程设计实践经验表明，随着建筑整体高度的不断增加，其承受的风载荷水平也越高。风载荷计算经常采用100年重现期对构件承载力进行设计，采用50年重现期的风载荷对构件承载力进行控制，对于部分200m以上的高层建筑应进行风洞试验[3]。在进行风载荷计算时，应遵循相应的高层超高层设计标准并结合当地风力变化规律确定载荷计算的波动范围，在设计时给予充分的风载荷余量。风荷载计算时还需考虑顺风向风振，以及建筑物阻尼比，这些对于复杂高层等高宽比超限结构影响十分显著。
2.2选择合理的整体参数
在设计复杂高层与超高层建筑结构时，设计人员要明确复杂高层与超高层建筑结构设计指标，并选择合理的整体参数，进一步提升高层建筑结构的整体性。例如，在该高层建筑工程中，设计人员可以运用BIM技术，构建合理的信息模型，保证高层建筑工程中的各项结构信息得到有效利用。设计人员可以结合信息模型的运行特点，改进原有的设计方案[3]。
除此之外，设计人员还要科学分析外界荷载对高层建筑与超高层建筑结构的影响，由于该高层建筑工程的高度较高，受外界风荷载作用动力响应明显，为了有效减小风荷载对高层建筑结构的影响，设计人员要控制结构整体侧移及层间位移比等指标，结合高层建筑结构施工过程中可能出现的问题，制定合理的解决对策，进一步提升高层建筑结构的综合性能。
2.3提升建筑的抗震性能
作为复杂高层与超高层建筑的结构设计中最为基础的设计内容，抗震设计能够有效的保证建筑物的整体质量，所以就需要对建筑物的抗震设计进行充分的重视。而在抗震方案设计的具体过程中，首先要对建筑材料优化选择，保证材料的塑性与韧性，进而有效提高建筑物整体抗震性能。另外，还需考虑合理的减震隔震措施，有效耗散地震能量，使建筑物具有良好延性，保证建筑综合抗震指标大幅提高。同时要考虑地震作用下，结构舒适度及正常使用极限状态的变形控制。抗震设计要做到保护居民生命安全的同时，还能够提升建筑的经济性。
2.4垂直交通设计
框架—剪力墙与核心筒结构是当前复杂高层、超高层建筑的主要结构形式，其突出特征是垂直交通体系结构能够提供水平载荷抵抗力。不仅能够将电梯、楼梯、卫生间等服务区域向平面中央集中，节省空间，还能使功能区域有良好的采光、视线范围、交通环境。垂直交通结构体系的设计要平衡采光、节能、易于维护等多方面的要求，设计难度较大。垂直交通结构体系的承受剪力和抗剪力较大，需要一个刚度来支撑这些强度[4]。中央垂直交通结构体系处于建筑的几何中心位置，建筑的质量中心、刚度重心、型体核心三心重合，有利于结构整体受力，高烈度区尤为重要。
3结束语
综上所述，高层超高层建筑结构设计人员应从载荷计算、模型参数、抗震性能设计以及垂直交通设计等环节入手，保证设计结构体系的稳定性、安全性以及可靠性，以适应新时期高层以及超高层建筑的应用需求，不但满足人们的使用功能要求，同时在外观以及安全性上也满足现代社会不断发展的要求。本文阐述了复杂高层建筑与超高层建筑在结构设计的基本要求，探讨了相应的设计要点，具有借鉴价值与参考意义。
参考文献
[1]恽波,乐建新,裘涛,黄凤涛,王欣.双塔超高层建筑结构设计[J].浙江建筑,2010,(04):11-14.
[2]傅学怡.空间结构理念在高层建筑中的应用与发展[J].空间结构,2009,(03):85-96.
[3]陈宇.带加强层框架—核心筒结构自由振动与抗震性能研究[D].长沙:湖南大学,2008.
[4]石春民.复杂高层建筑结构设计要点分析[J].江苏建筑,2013,(S1):70 -72.
论文作者:李建文,赵红亮
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/24
标签：高层论文; 高层建筑论文; 载荷论文; 结构论文; 结构设计论文; 建筑论文; 建筑结构论文; 《基层建设》2019年第2期论文;