摘要：在当代生活中，高层建筑与超高层建筑逐渐兴起，与传统建筑不同的是，高层建筑与超高层建筑在结构设计上均有着不同程度的复杂性。人们的居住需求和审美需求，同时对复杂高层和超高层建筑提出了相当高的要求。本文主要针对复杂高层和超高层建筑的结构设计进行分析。
关键词：复杂高层；超高层；结构设计
土木行业建筑领域迎来了大批的超高超限建筑，各地地标建筑如雨后春笋不断涌现。各地相应出台超限建筑工程抗震设防专项审查技术要点和实施细则，对于复杂及超限高层建筑的质量提出了新的要求和标准。针对复杂高层和超高层建筑结构的抗震性能、抗风性能以及中大震下的性能设计，都已经有了很高的标准和设计要求。
一、复杂高层与超高层建筑特点
复杂高层是指建筑物带有转换层、加强层、错层、连体结构和多塔楼结构等，属于比较复杂的建筑高层。具有超高的容纳量，形状独特，是现代生活的产物，可以满足当代现代人的审美观，在主流审美中备受欢迎。而超高层建筑，一般是指200m以上的建筑物，一般用于办公等。为了缓解土地矛盾，时代下的产物。不同于普通的建筑工程，复杂高层和超高层的建筑设计都要更加复杂一些，考虑的因素也要更多一些，这也就导致了复杂高层和超高层建筑在施工上的困难。若想在复杂高层和超高层建筑安全的基础上，满足居民的舒适体验和审美体验，必须要对复杂高层和超高层建筑的影响因素、设计重点进行深入分析，才能保证建筑物能够满足人们的各项需求，受到人们青睐。
二、影响复杂高层和超高层结构设计的因素
（一）地基因素
地基因素是建筑物建设的基础。虽然我国土地资源辽阔，但具体情况具体分析，不同地区之间的地质差异还是相当明显的。不同的地质条件，施工条件不同，设计方案也不同。在进行复杂高层和超高层建筑设计时，必须首先考虑地基因素，对地基的复杂程度进行模拟，然后将可能受影响的因素在模拟的建筑物上表现出来，以此来推断建设条件。根据《建筑地基基础设计规范》当中所规定的抗力限值以及作用效应，进行合理的建筑工程基础选型，保障建筑工程的安全性。地基与建筑物的使用质量存在直接关系，无论是开展什么建筑，地基都是首先要考虑的因素之一。
（二）施工技术与建筑材料因素
科学技术越来越发达，复杂高层和超高层建筑也越来越常见，建设复杂高层和超高层建筑离不开科学技术的支持。正是科学技术的发展，为复杂高层和超高层建筑的建设提供了先决条件，这也正是影响其建筑结构的一个重要因素。而建筑材料因素，假若在建造过程中“偷工减料”，或者是应用劣质材料，将对建筑物的安全造成非常大的威胁。因此，建造人员在建造过程中应选择优质材料，应用新科技技术，严格遵从施工规范要求，合理制定施工组织设计，提高建筑结构施工水平，促进提高复杂高层与超高层建筑结构的施工质量。
（三）其他建筑功能需求的影响
相对于普通建筑，高层建筑和超高层建筑的要求要更高一点，在使用过程中，尤其是受风力因素影响严重，楼层越高，受风因素影响越大。所以在建造（超）高层建筑时，就应该提前做好有关风荷载的相关措施。另一方面，问题比较突出的就是地震，虽然我国地震灾害发生频率并不是很严重，但在建筑物设计过程中，地震因素是必须要考虑进去的一个重要因素。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆随着科学技术的发展，对这些因素考虑的范围也越来越周到，设计的建筑物可靠性愈加完善，同时建筑功能及材料的选取上也更符合我国当下所倡导的“绿色环保”理念，紧跟时代潮流步伐，满足人们生活需求。
三、复杂高层与超高层建筑结构设计的注意事项
（一）选择科学合理的抗侧力结构构造
当考虑到经济回报率时，350m高度则优先选择框筒核心筒体系；450m高度则优先考虑巨型框架-核心筒体系；以450m的高度作为分界，低于450m以下的高层建筑：当结构处于基本烈度7（0.1g）左右、基本风压0.6kN/m2左右，风荷载控制结构弹性指标；当结构处于基本烈度8（0.2g）左右、基本风压0.40kN/m2左右时，受地震作用控制结构弹性指标；当建筑结构高度达到甚至高于450m时，结构刚重比则成为了主要控制参数之一，那么就优先设置伸臂桁架以提高结构刚重比；当楼体结构高度超过450m时，弱框筒和筒中筒结构体系采用外框梁截面会比较高，这样会造成用钢量较大，回报与投入不成比例，经济效应不够。当楼体结构高度增加，巨型框架结构体系则表现出了较好的受力能力和经济回报性；超高层建筑和复杂楼体结构的选择应该要综合的考虑到楼体结构经济性、施工是否可行，以及工期长短、建筑的功能与位置等因素。
（二）控制混凝土柱钢骨含钢率
结构在设计过程中确定含钢率的比例，框架柱型钢框架的钢含量不低于4%。在设计混合结构时，除了根据计算结果设计柱箍和纵向钢筋，还应合理设定钢截面的含钢量。在钢筋混凝土芯管中设置钢柱的目的是增加混凝土框架柱的刚度，简化墙的重力负荷，特别是在强风作用下，外壁的垂直载荷相当于近一半占地面积的载荷，钢筋混凝土芯筒的水平剪力大于85%。如果没有加强，很容易导致高层楼体倾斜、走形和倒塌等不利影响。除此以外，在钢筋混凝土芯中设置钢柱可以防止框架柱的垂直变形并确保其延展性。同时，即使发生裂纹，凝固钢柱的剪力墙对承载能力的影响作用非常小。再者，钢筋混凝土芯管中的钢柱也可以在一定程度上起到抗震的效果。在一些发生地震较多的地区，强烈地震和多次地震可导致剪力大量增长，钢柱的设置有利于增大墙底部的抗震能力。
（三）增大高层建筑的抗侧刚度
想要提升复杂高层和超高层建筑的横向刚度，关键在于提高钢筋混凝土核心筒的刚度。核心筒在建筑结构中是主要的抗侧力的构件之一，筒体外壁厚度与整个结构的横向刚度有关。在设计过程中，必须确保框架柱横截面的设计能够满足轴压比和承载力的相关要求。当楼体钢筋混凝土结构和混合型钢框架结构以及核心筒的抗侧刚度都不能达到层间位移角相关要求时，可以通过采取桁架将核心筒和外框筒连接起来从而形成加强层，让整个结构的抗侧刚度和扭转刚度增加，以满足结构要求。常见的桁架方法包括：外框架和核心筒间的水平伸臂桁架或外框柱之间的环带桁架。
（四）注意高层建筑的结构组成
超高层和复杂高层建筑的结构，设计需要尽量确保建筑结构整体刚度的中心，几何形状的中心和整体结构的重心的重合。只有这三个点重合，才能有效保证复杂高层建筑的结构符合要求。但是在现实结构的设计时，往往很难保住这三个要素的完全吻合。超高层建筑的水平荷载发生变化时，会对建筑物扭转造成很大破坏。如果想要快速克服高层建筑中的扭转等相关问题，须尽可能均匀地分布每层的水平力，使扭转引起的结构振动大大降低，建筑平面应该尽可能多地采用简单的平面形状，例如正方形、矩形、圆形和正多边形。但在一些特殊情况下，城市规划或建筑美学的要求以及场地的限制，不可能采用简单的平面形状，很多时候会采用不规则的平面形状，如不规则的I形、T形和十字形。
到目前为止，复杂高层与超高层建筑结构设计已经成为行业关注的重点，其中包含的内容很多，不但有建筑物安全性和使用寿命的问题，还有承包企业对于建筑施工质量把控的问题。只有通过全面的考虑和控制，逐渐提高建筑设计的水平，确保建筑本身抗震性能和舒适度的全面提升，实现结构设计水平的稳步发展。我国目前城市化发展速度很快，以往的建筑建设模式已经不再适用，必须要针对超高层建筑的特点，针对性的提出相应的控制管理方法，实现超高建筑的安全质量及性能的提升。
参考文献：
[1]刘楠.复杂高层与超高层建筑结构设计研究[J].工程技术研究，2019，4（14）
[2]陈慧.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探析[J].工程建设与设计，2018（14）
论文作者:刘志军
论文发表刊物:《防护工程》2019年15期
论文发表时间:2019/11/29
标签：高层建筑论文; 高层论文; 结构论文; 因素论文; 刚度论文; 建筑论文; 建筑物论文; 《防护工程》2019年15期论文;