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摘要:建筑结构设计工作要有一定的针对性，随着越来越多的超高层建筑以及复杂化的高层建筑出现，设计者必须要确定一些针对这类建筑可应用的结构设计方法，或者对常规的结构设计要点进行转移，使超高层建筑与复杂化的高层建筑也能够拥有完备的结构，本文根据对超高层建筑以及复杂高层建筑的了解，分析结构设计关键点，给出针对这种设计难度较高的建筑的可用结构设计建议。
关键词:复杂高层建筑；超高层建筑；结构设计；设计要点
在常规的高层建筑的基础上建设出具有复杂结构的高层建筑以及楼层数更多的超高层建筑已经成为了很多建筑建设方的新任务。而这类建筑的设计难点主要体现在结构设计环节之中，设计者要克服楼层数给设计工作带来的诸多难题，切实增强建筑主体结构以及局部结构的安全性以及合理性，本文以新型超高层建筑与复杂型高层建筑为分析对象，给出其结构设计环节中必须要关注到的关键点。
1 在结构设计环节需要把握的控制要素
在超高层建筑以及特殊化的高层建筑结构设计环节中，设计者需要对一些会给建筑结构带来较大影响的因素进行掌握，通过控制这类元素来保持建筑整体结构的稳固性与合理性。
1.1 地震力
无论对处于哪一类地理环境之中的建筑进行设计时，都要考虑到地震灾害给建筑造成的影响，相比高度较低的建筑，楼层较多的建筑受到地震的影响更大，控制地震力影响因素的前提工作是通过预测技术来了解地震力的具体数值，但是在当前可使用的预测技术的影响下，及时开展了针对建设区域的地震力预测工作，其获取的数值也欠缺参考价值，因此可知预测技术水平必须要被提升，特殊建筑的抗震工作才能被完善，在防震工作之中，裙楼与主楼受到地震影响后的出现的反应也需要被考虑到。
1.2 风载荷
风载荷给建筑结构带来的荷载方面的影响是不可忽视的，高层建筑受到的风载荷影响更大，控制风载荷可以大幅提升结构的稳定程度，设计者需要提升结构技术条件，在严守结构设计规范的前提下，开展风洞测试工作，了解特殊建筑在不同的受力条件下的结构稳定程度，以此改进建筑结构以确保其能够具有更强的抗风载能力。
1.3 地基基础
地基基础给建筑主体结构带来的影响也不容忽视，在设计地基时，需要先对地基形态进行了解，以此来选择合适的地基结构，面对软性地基和硬度较强的地基时需要构建出完全不同的地基系统，软土质的地基需要应用桩箱基础以及桩筏基础。
1.4 其他需控制的元素
建筑的结构必须要满足建筑的使用功能设定，如果结构与建筑的使用功能之间出现了冲突，就会导致结构的设计价值降低，同时结构设计还要考虑到工程成本以及建筑的外在审美需求，如果不应用综合化的结构设计方法很难给出完善的结构设计方案。
2 结构设计要点分析
在设计超高层建筑或者特殊化的建筑时，设计者要对以下几个相对特殊的结构设计要点加以注意：
2.1 优化框架结构
建筑框架是将梁、柱通过刚性连接的方式组合而成的刚性体系，整个结构体系的抗推刚度受梁、柱截面与数量的直接影响，通过减小柱距能够有效的提高整个结构体系的刚度。通过增加框架中梁的数量，不但可以减小框架在载荷作用下的总变形，而且还可以增加柱子在轴力作用下形成的力偶，使得其能够更好的抵抗结构体系的总力矩。
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2.2 采用组合式的设计方法
通过简单的减小柱距、梁距，虽然能够在一定程度上达到提高框架体系抗推刚度的目的，但是不能从根本上改善框架的整体效能。这时结合增加梁、柱数量的方式，不但能有效增加框架的整体抗推刚度，而且还能够提高框架的抗风载荷能力。
2.3 使用双重结构
弯一剪双重抗侧力结构体系，就是指通过采用弯曲型与剪切型两种不同变形性质的构件形成一个完整的结构体系。两种不同类型的构建通过在各个不同楼板中联系起来进行协同工作，明显减小了整个建筑结构的顶点位移与下部各楼层的层间位移。在水平力的作用下，单独的框架整体变形是典型的剪切变形，其上部层间侧移相对较小，而下部的层间侧移则较大。而单独的剪力墙则是弯曲型变形，其层间侧移为上部大、下部小。在采用框一剪双重体系之后，可以将各楼层楼板联系起来，使得框架与剪力墙能够协同承受载荷，从而确保了框架与剪力墙变形的一致性，提高了结构的抗载荷能力。合理设计的框架一支撑体系同样可以收到与框一墙体系相当的效果，即最终达到减小结构顶点侧移与最大层间位移的目的。
2.4 其他注意要点
对于建筑平面是方形布置的高楼，当采用芯筒一框架体系时，因为大部分的侧向力是由芯筒来承担的，这使得整栋建筑的侧移曲线基本上是由芯筒的变形直接控制的。在水平载荷的作用下，芯筒以弯曲变形为主。同时，由于芯筒的平面尺寸还受到建筑的竖向服务性设施面积影响，直接造成了芯筒的高度与宽度比值较大的问题。为了达到减小建筑结构侧移的目的，可以在高层建筑中每相隔十来层布置一个设备层，在其中添加桁架，形成刚臂。这样将能够使得芯筒与外围的框架柱连接为一体，使得结构的外柱也可以参与到结构的整体抗弯体系中，有效的一直了芯筒各个水平截面，尤其是顶部截面的倾斜，有效减少了建筑各个岛层建筑结构的侧向位移。
3 其他注意事项分析
在设计这类建筑时，以下事项也需要引起结构设计者的注意：
超高层建筑结构材料的首选是要求：更轻、更强、更具有延性的材料。可以作为结构构件的主要材料包括钢筋混凝土、型钢混凝土、钢管混凝土和纯钢材；而玻璃幕墙、铝合金幕墙钢塑复合板材等是用于外墙维护的；轻质隔断是属于内部隔墙用的；楼层面常选用压型钢板加混凝土面层，并在裸露的钢承重构件表面加涂防火涂料。其实，现如今超高层建筑的不断向前发展，这就说明我国的复杂高层已经超高层建筑设计技术有了很大提高。
新的高规征求意见稿对于墙体最小厚度要满足稳定性的要求强调了，但是规定的分析方法不够细致，墙体的水平无支长度是首先要考虑的问题，但是它并没有考虑到这里，也没有考虑到一边有翼墙，另一边没有的情况；只考虑了层高的楼层约束，是相对于沿着层高方向来的。还没有更好的考虑核心筒内部墙肢，可能几十层都没有楼板约束的情况，特别是当两边都是电梯井时。
建筑平面形状可以选用体型系数较小的。圆形平面→正多边形平面→正方形平面，这属于体型系数从小到大可选择下列平面顺序。外形是采用流线光滑，避免建筑形式变得凹凸多变，体型系数可以减小整体和局部风压。震动减小，输入能量耗散是重要的。采用阻尼装置是可行的，还可以加大阻尼比，降低震动影响。
4 结束语
在设计超高层建筑与复杂型建筑时，设计人员更要关注到影响结构合理性的因素，以全局化的眼光来开展并完成结构设计工作。在该工作环节之中既要考虑到细节部位的特殊设计需要，同时也要充分考量结构整体质量，本文除了分析了结构设计的关键点之外，还列举了特殊建筑的结构设计注意事项，除了结构搭建工作之外，材料配置工作也是施工人员需要考虑到的关键事项，在结构设计方案之中，设计人员还需要给出结构养护建议，同时还要对更多的特殊类型的建筑加以了解，以此来研究出新型结构设计可应用的技术。
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[4]徐克铣. (2017). 复杂高层与超高层建筑结构设计要点. 江西建材(23), 42-42.
论文作者:许久峰
论文发表刊物:《防护工程》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/27
标签：结构论文; 建筑论文; 高层建筑论文; 结构设计论文; 载荷论文; 框架论文; 要点论文; 《防护工程》2017年第36期论文;