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摘要：随着城市人口数量的增多，城市的用地越来越紧张，为了缓解城市用地的紧张程度，设计师们不得不提高建筑的高度，来满足城市中居民在居住空间上的需求。随着建筑高度的增加，建筑结构的安全性、可靠性以及建筑的持久性都面临着巨大挑战，设计也变得越来越复杂，因此加强对复杂高层与超高层建筑结构设计的探讨是必要的。
关键词：复杂高层；超高层；建筑结构
复杂高层与超高层（下文统一简称为高层建筑）与普通高度建筑相比有着许多不同，因此在其设计上需要引起设计人员的重视。随着高层建筑的逐渐增多，在设计上也暴漏出了一些问题，随着问题的增多，高层设计师也积累到了一定的经验，这对提高工程建筑质量有着重要作用。
一、高层建筑结构设计与普通建筑的区别
高层建筑在结构设计上与普通建筑有着明显的差异，一般来说，普通建筑的高度都低于200米，高层建筑都在200米以上，甚至有一些高层建筑的高度能够达到1000米。针对普通高层，人们在设计上多数都采用混凝土结构，但是在高层建筑结构设计中，可以采用混合结构设计或全钢结构。此外，高层建筑对机电和消防设备的要求很高，因此在设计过程中，需要对机电设备和避难层的设计进行重点考虑，避免在自然灾害发生时，对高层建筑造成严重的破坏，并且设计需要满足《高层建筑混凝土结构技术规程》在抗震上的要求。除此之外，高层建筑在建筑设计过程中，还需要考虑风载荷作用下，建筑的舒适程度，在普通高层建筑中则不需要对这些内容进行考虑。
二、高层建筑机构设计中的重点问题
（一）抗震设防烈度
对于高层建筑，不同高度的建筑抗震设防烈强度也会有所不同，因此对建筑物高度要求会有所不同。同常情况下，抗震设防烈强度如果在8度，则不宜建设超过300米的高层建筑。一般来说，高层建筑比较适合建设在6度的地区内。
（二）高层建筑结构方案
一个优秀的设计师，在建筑设计过程中，要对建筑结构的方案进行考虑，特别是对高层建筑来说，如果选择的结构方案存在问题，在实际建设过程中，需要调整整个方案，因此在进行建筑方案设计时，需要对存在的问题进行详细分析，确保建筑结构的合理性。
（三）关注舒适度和施工过程
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、高钢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、钢结构阻尼比可根据情况取 0.01-0.02 舒适度验算时，可取10年重现期下风压值进行。高层混凝土规程和高钢规对舒适度验算的要求，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
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、大跨悬挑等复杂建筑特征，此类部位由干结构竖向自振频率较低，与行人激励频率相近，彼时需对楼盖设计时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。
3.设计时要考虑建设的可实施性
在结构设计过程中，设计人员需要额外注意钢材及钢筋传力可靠性，以及施工的可行性。型钢混凝土梁柱节点中主筋与型钢相交时常用四种处理方法：1、钢筋绕讨型钢；2、型钢表面焊接钢筋连接套筒；3、钢板上开洞穿钢筋；4、钢筋与型钢表面加劲板相焊接。高层建筑在施工过程中经常会使用一些特别工艺，例如，在某塔的建设中，运用了“内理型混凝土施工、造型中部增设水平临时支撑桁架”，具体施工情况如图1所示。
三、分析高层建筑设计要点
（一）加强对概念设计的重视
概念设计是高层建筑设计中的一项关键内容，在设计过程中，需要注重以下几个环节：1、应提升高策呢个建筑结构的规则性和均匀性，确保建筑结构能够满足质量要求。2、保证结构传力途径的合理性。3、结构的整体性要合理。4、设计上要与节能减排的设计理念相符。
（二）选择合理的机构抗侧体系
相关研究表明，合理的抗侧体系，可以提高高层建筑的结构的安全性，在选择上要注意以下因素：
1、结构体系的选择需要结合建筑的实际高度进行，表1为几种比较常见高度建筑与建筑体系的对照表。
2、建筑中采用的多重抗侧力体系应当多与实际设计情况相结合，需要对每种结构进行综合分析，从而提高建筑结构在设计中起到的效果，对不同的体系在建筑中起到的作用进行准确的评判和估计。
（三）抗震设计
抗震设计是高层建筑设计中的重点内容，是确保高层建筑安全的关键环节，抗震设计应当从以下几个方面入手。
1、为了降低发生地震时，能量的输出，在实践中应当做好以下内容：（1）在验收建筑承载力时，应当控制建筑结构在地震作用下的层间位移。（1）高层建设中，需要定量分析设计方案，保证在地震发生时，建筑结构变形弹性能够达到期望要求。（3）对建筑结构位移和建筑结构变形的关系进行确定，从而掌握构件变形的真实数值。（4）建筑施工时，选择坚固场地也可以减少发生地震时，能量的输出。
2、相关研究表明，高层建筑的承载力并不大，但其具有很高的延性，在地震发生时，并不容易发生坍塌事故，这主要因为高层建筑中的构件可以吸收因为地震而释放的能力，可以使高层建筑能够承受较大的结构变形。建筑的延性结构能够消耗地震产生的能量，从而降低地震给建筑结构造成的破坏，避免重大事故的发生，降低了地震带来的经济损失和人员伤亡。
3、高层建筑结构的设计方法和设计质量，对高层建筑结构抗震效果的高低有着重要影响。因此，在进行高层建筑抗震结构设计中，必须要加强对高层建筑抗震结构的重视程度。从目前，国内外针对高层建筑结构的抗震结构设计的研究成果来看，比较常用的结构有：“框——筒”、“筒中筒”和“框架——支撑体系”三种。
结束语
高层建筑应时而生，是现代社会高度文明和人口增长背景下的必然产物。随着科技的发展，越来越多的高层建筑物出现在了城市中，虽然，近几年，我国在高层建筑中取得了不错的成绩，但是在高层建筑的设计、施工、使用情况来看，还有许多问题有待解决和改进，从而使高层建筑变得更加完美。
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论文作者:胡惠民
论文发表刊物:《基层建设》2015年24期供稿
论文发表时间:2016/3/22
标签：高层建筑论文; 建筑结构论文; 建筑论文; 高层论文; 结构论文; 结构设计论文; 舒适度论文; 《基层建设》2015年24期供稿论文;