关键词：复杂高层；超高层建筑；建筑结构；结构设计；设计要点
近年来，受到土地资源因素和其他因素的影响，使得复杂建筑和超高层建筑的建设数量不断增加，使得城市拥有高大建筑形象，提高了土地资源利用率，最大程度上发挥了土地资源的利用效益。随着建筑高度的提升，建筑结构性能受到的影响因素就更多，因此使得人们更加关注结构设计的质量。
1 结构设计基本要求
开展复杂高层和超高层建筑结构设计，要做好以下基本要求的把控：1）科学分析构造。设计人员在进行建筑结构时，要保证构造的科学性，做好结构设计细节的把控，加固负荷集中的部分。除此之外，要分析外界因素的影响，比如风力因素和温度因素等，通过分析其对建筑变形以及侧移问题的影响，做好设计优化。2）优选结构方案。开展结构方案设计，要从工程实际出发，保证结构的安全性以及稳定性，协调成本投入和结构优化存在的关系，制定完善的评价方案。3）完善计算简图。开展此类建筑结构设计，重点内容为计算简图，实现结构精细化，保证结构设计的合理性以及科学性，进而保证设计方案的完整性。
2 复杂高层和超高层建筑结构设计实例分析
2.1 案例概述
以A工程为例，建筑高度为200.5米，总计67层，地下部分4层，地上部分63层。此建筑结构设计为混凝土剪力墙结构体系，经过多方设计方案论证，建筑桩基工程设计为人工挖孔灌注桩。现结合此工程设计实践，总结结构设计方法和内容。
2.2 设计难点分析
因为复杂高层建筑，照比普通建筑结构设计，其难度更大，而且存在着较大的差异。通常情况下，普通建筑高度小于200米，复杂高层和超高层建筑高度大于200米，对于结构的稳定性，有着较高的要求。在结构设计方面，多选择钢结构或者混合结构，设计技术含量高，结构较为复杂，因此要从抗震要求和环境因素等方面进行分析，增加了结构设计的复杂性。
2.3 结构超限情况
按照国家相关规定，7度区全部落地区剪力墙适用高度最大值为150米，高宽比值是6，此项目屋面结构高度超过了200米，为超高层建筑，高度超限。塔楼部分由双拼的两个建筑单元结构组成，并且带有5层高的裙房。建筑塔楼结构复杂，因为平面形状不规则，因此增加了结构高宽比计算的难度。在计算时，对于裙房以上，采取典型宽度计算法和等效宽度法；对于裙房以上部分，采取最大宽度法、最小宽度法、折边后宽度法，高宽比的计算值都大于6。
2.4 上部结构设计
项目建设区域的建筑抗震防裂度要求为7度，此次设计基本地震加速度参数为0.10g，为第一组，场地土类型属于Ⅱ类。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆依据安全评估报告，结合多方意见，小震场地设计特征周期参数选择外围0.40s，地震加速度峰值参数选择为37gal，最终选择地震影响系数。建筑阻尼比参数选择为0.05，建筑设计使用寿命为50年。基本风压参数选择为0.35 kN/m2，重现期参数为50年，基于群体效应考虑，放大后取值达到0.40kN/m2。因为1-5层房间功能为商业用房，高度范围内住宅建筑设防类别为乙类，建筑塔楼部分抗震等级设计为一级[1]。
2.5 结构体系
此次建筑结构设计为混凝土剪力墙结构体系，保证剪力墙全部落地。具体情况如下：1）第一层到第五层，主要剪力墙厚度为500毫米；次要剪力墙厚度为450毫米。2）第六层到第十五层，主要剪力墙厚度为450毫米；次要剪力墙厚度为400毫米。3）第十六层到第二十七层，主要剪力墙厚度为400毫米；次要剪力墙厚度为350毫米。4）第二十八层到第三十九层，主要剪力墙厚度为350毫米；次要剪力墙厚度为300毫米。5）第四十层到第五十一层，主要剪力墙厚度为300毫米；次要剪力墙厚度为250毫米。6）第五十二层到第六十三层，主要剪力墙厚度为250毫米；次要剪力墙厚度为200毫米。
2.6 结构设计措施
此次建筑结构设计，因为高宽比较大，极易造成建筑结构横向刚度以及承载力偏弱的问题，降低舒适度。受到地震作用的影响，剪力墙端部极易产生拉应力过大的问题，或者基础边缘桩拉力问题。除此之外，楼板开洞大，弱化了核心筒的关系。基于此，在设计的过程中，采取了以下措施：1）合理确定抗震性目标。对于建筑底部加强区域，剪力墙设计依据中震抗剪弹性，抗弯不屈服设计，并且符合大震下抗剪截面控制要求，将底部加强区域，提升到建筑裙房以上1层，对于加强区域以上部分，依据中震抗剪以及抗弯不屈服设计。2）严控建筑剪力墙轴压比。3）增加坐标轴转动45°后的双向地震作用下的计算，对建筑剪力墙，在小震作用下进行验算，在最终配筋设计时，取包络设计。4）通过在剪力墙中布置型钢，降低拉应力，增加建筑剪力墙的延性。总的来说，在设计的过程中，采用性能优化目标进行设计，从多个水准上，保证建筑结构安全性。
3 提升复杂高层和超高层建筑结构设计精准性的策略
3.1 合理选择设计软件
开展复杂高层和超高层建筑结构设计，对于精准性的把控，要合理应用设计软件。设计人员要善于应用前沿设计手段以及方法，合理分析建筑结构设计的合理性[2]。目前，适用于复杂高层和超高层建筑结构设计的软件较多，比如有限元分析软件和BIM软件等，在结构设计中，利用各类软件，进行风荷载分析和地震模拟分析等，能够及时发现问题，进行设计优化，进而保证复杂高层和超高层建筑结构设计的科学性以及合理性。
3.2 做好结构设计要点的把控
在复杂高层和超高层建筑结构设计中，为了提升结构设计的精准性，要做好以下要点的把控：1）加强荷载以及作用力的考量。在结构设计中，要从影响建筑结构竖向载荷力因素和风荷载因素等方面入手，做好设计分析，进而提升设计合理性。除此之外，要注重结构稳定性分析。通过组织风洞试验，检测建筑抗风能力，进而增强结构整体的稳定性。2）科学计算自振周期。做好震动规律分析，提升复杂高层和超高层建筑结构设计的合理性[3]。3）其他要点。
4 结束语：
综上所述，在进行复杂高层和超高层建筑结构设计时，要严格按照设计规范和要求，做好严格把控。通过全面分析，包括抗震分析和抗风分析等，不断优化设计方案。综合分析各类因素的交叉作用，提升设计方案的合理性。
参考文献：
[1]胡明.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探析[J].中国新技术新产品,2017(13):74-75.
[2]朱奕鹏.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探析[J].低碳世界,2016(21):142-143.
[3]吴荣德,李国方.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探析[J].住宅与房地产,2015(28):40.
论文作者:刘月明1,张二洲2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/29
标签：结构设计论文; 建筑论文; 高层建筑论文; 结构论文; 剪力墙论文; 高层论文; 厚度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;