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摘要：在当前的发展过程中，科技的创新、技术的进步为人们实现新时代建筑结构功能提供了理论和技术支持。工程参建各方为了控制工程造价，实现效益的最大化，在建筑结构方案设计、工程施工、竣工使用阶段都忽略了质量问题，这样很容易出现安全事故。因此，应在实现建筑功能的同时兼顾建筑结构合理性、经济性和安全性，专家学者需要加强对新形势下高层与超高层建筑结构设计的研究，进一步推进建筑行业的发展与进步。文中对复杂高层与超高层建筑结构设计进行了分析。
关键词：复杂高层；超高层；结构设计
1 复杂高层建筑和超高层建筑结构设计的主要考虑因素
1.1 竖向荷载
随着塔楼高度的增加，塔楼墙、柱自重所占的比例增加，这一方面是塔楼抗侧刚度需要，另一方面是楼面层数恒载增加，导致承担的竖向荷载较大；楼面恒载所占的比例在20%～25%，比例较大；优化楼面恒载，不仅可以降低自身的重量，而且进一步降低柱、墙承载的竖向荷载，对降低地震作用也有重要意义。减轻塔楼重量的方法：高强混凝土和高强钢材的使用（降低柱、墙尺寸）；混合结构体系（钢材代替部分混凝土）；采用压型钢板组合楼盖体系；使用轻质隔墙（如轻钢龙骨隔墙）；减小附加恒载（如采用轻质填充材料）。
1.2 风载荷
在设计复杂高层和超高层建筑之前，要考虑到的因素有很多。现在各大开发商选择常用的方法是采取100年重现期的风荷载对构件的承载力进行设计，再加上利用大约50年重现期的风荷载对结构的变形进行控制。除此以外，一些外观比较独特的建筑物还需要进行风洞实验。通过对复杂高层或者是超高层进行风工程的研究具有重要意义，具体表现在以下两个方面：可以适当改变建筑物的外形，达到改变风压分布的形式，同时能够降低结构设计难度和工程造价，根据实践经验所得，在设计时可以考虑对高层建筑附近的维护结构进行合理的风荷载取值，从而达到设计安全性和经济性的目的；通过技术途径来提取高层建筑主体结构中的风荷载的准确度。比如，设计者可以凭借风致响应，大致评估出层间位移角和顶部加速度值是否能够满足相关的设计要求。同时，考虑楼面行人的舒适程度，根据实验结果采取合理措施，从而确保工程建设的安全性。通常，地面越高，风效越大的时候，高层建筑的风力效应的感受是非常明显的，住在高层的人们会因风力而产生很大的舒适感。反之，如果风的振动太强，就会引起不舒适的感觉。设计者要考虑到平衡人体舒服度和风振加速度本来的联系，这也是是复杂的高层建筑和超高层建筑设计中需要考虑的问题，控制风振和顶层最大加速度是关键。当来流风速增加到一定临界值时，建筑周围产生漩涡脱落现象，从而造成涡激振动。设计者和开发商可以通过沿高度改变建筑截面形状、圆弧倒角、切角和立面开洞，有效减小涡激振动在高层建筑高度方向中的一致性，达到降低建筑的横向风载荷的效果。
1.3 地震力
在对建筑物进行地震荷载分析时，需要根据具体情况加以判定。例如，一般超高层建筑物和复杂高层的结构的自振周期大于6s，有一些特殊的能够达到9s。现实生活中，地震的系数影响曲线仅仅6s，在满足实际工作和规范的基础上，可以将直线的倾斜延长至10s使用。此外，对于重大项目的建设，有关部门要求进行现场地震安全评估。目前国内建成与在建的有许多超高层建筑其自振周期很多都在5.5s以上。对于超高层建筑结构，长周期响应对倾覆力矩起绝对的控制作用；高阶振型响应对基底剪力的影响较显著，不可忽略。国家发布的有关规定对相关技术参数有明确规定，在复杂的高层建筑和超高层建筑的设计里，应充分考虑建筑的结构设计，使用类型和舒适性，强调结构侧向力系统的概念设计和抗震设计，从而进行科学选择。
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2 复杂高层与超高层建筑结构设计要点
2.1 选择合理的整体参数
站在主体设计工作开展角度来说，相关设计人员首先要做的就是将复杂高层和超高层建筑结构设计指标明确出来，并确定出最为合理的参数，将高层建筑结构整体性特点呈现出来。例如，在实际高层建筑结构设计上，可以对BIM技术进行应用，构建合理的信息化模型，让各项结构信息均能得到充分应用。相关设计人员也要与实际信息模型的运行特点相结合，确保原有设计方案得到更多改善机会另外，相关设计工作者们还要做好对外界荷载的充分分析，尤其是在高层建筑和超高层建筑结构影响上，由于主体工程建筑的高度极高，容易受到风荷载的影响。为了将风荷载的影响作用消除，相关设计工作人员应做好预估操作，并与建筑施工之中可能出现的问题结合在一起，制定出针对性较强的解决对策，进而将建筑结构的稳定性特点呈现出来，维护后续工作的顺利开展。
2.2 科学设计结构抗侧力体系
站在实际工作角度来说，由于高层建筑和超高层建筑之间高度不相同，建筑结构抗侧力体系也存在较强的差异性。所以说，在具体建筑物抗侧力体系设计过程中，工作人员需要与高层建筑总体高度相结合，实现建筑结构抗侧力体系的优化设计，让高层建筑承载能力得到本质性提升。从高层建筑结构设计工作开展中可以看出，工作人员可以借助于组合性抗侧力体系设计，将建筑结构整体性能提升，避免结构失稳现象出现。通过对高层建筑结构抗侧力体系的充分设计，不仅可以将高层建筑可靠性提升，还能避免施工材料出现大量耗损问题。除此之外，高层建筑结构设计工作者们可以将纵向和横向墙体全面结合到一起，构成组合墙，这也是建筑结构抗侧力提升的有利条件之一，避免主体建筑结构建设受到影响。
2.3 强化建筑结构抗震设计
在高层和超高层建筑工程设计之中，抗震设计属于是其中的一项重要内容，倘若复杂高层与超高层建筑结构之间的抗震性能较差，便会对建筑结构稳定性产生严重影响，当出现地震灾害时，会出现严重的坍塌事件。另外，在主体结构抗震设计时，需要提升对以下工程的重视程度：将高层建筑构件变形特点呈现出来，并通过结构变形参数的充分确定，将高层建筑变形量呈现出来，并对原有结构设计方案进行合理化更改，避免建筑结构变形问题的再次出现；做好高层建筑基础施工方案的优化操作，避免高层建筑结构稳定性受到严重影响。从重要节点设计之中也可以看出，设计人员需要做的就是将主体结构的传力途径呈现出来。例如，在复杂节点位置钢筋设计上，设计人员需要对合理的设计参数进行总结，并将钢筋节点承载力呈现出来，强化钢筋结构可靠性。所以说，各个结构设计工作者应根据实际抗震等级要求，做好抗震设计方案的完善工作，实现主体高层建筑结构承载力的全面提升。
2.4 混凝土强度控制
为了让混凝土强度与施工强度相匹配，相关工作人员需要在不同条件下开展混凝土试验操作。除此之外，在混凝土配比设计时，需要根据区域之中的不同原料开展相应的配比操作，让混凝土调配工作显得更加方便。在实际混凝土比例试验开展过程中，需要根据实际情况进行调整。例如，很多时候，混凝土之中含有大量的沉积物，以及实验室加药多功能特性，这对于混凝土强度控制具有重要意义，为此，在高才能建筑之中应用混凝土时，相关工作人员有必要对混凝土比例进行调整，并控制好原材料质量，避免混凝土比例不科学等情况发生。很多单位在该项操作之中应用泵送技术，该项技术不仅能够缩短施工时间，还能实现混凝土性能的持续性优化。值得注意的是，混凝土强度需要一直保持下去，将长期质量效果呈现出来。
3 结束语
总之，复杂高层和超高层在当代社会发展的形势下，已经成为了发展的一种必然趋势，但是因具有一定的设计复杂性，其质量和居住的安全性就成为了当下社会的关注重点。一些问题也随之而来。在复杂楼体中的平面不规则和竖向不规则等方面所体现出的繁琐性对于结构设计提出了很大的冲击和挑战。各大开发商应该重视楼体结构的稳定性、安全性和经济性，更应该重视高层楼体的概念设计，提前考察，根据国家规定来确定合理且科学的结构方案。
参考文献
[1]葛法制.复杂高层与超高层建筑结构设计探析[J].工程建设与设计，2019（10）：9-10.
[2]吴永定.复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J].河南建材，2018（04）：295-296.
论文作者:皮为栋
论文发表刊物:《房地产世界》2019年8期
论文发表时间:2019/9/24
标签：高层建筑论文; 高层论文; 建筑结构论文; 荷载论文; 结构设计论文; 混凝土论文; 结构论文; 《房地产世界》2019年8期论文;