伴随社会经济的快速崛起和增长，人们的生活质量也得到了明显的改善，对建筑也提出了更高的要求。然而，据不完全调查显示，国内频发与复杂高层建筑、超高层建筑有关的事故，以致人们一度惴惴不安。而这些建筑的建造，往往会耗费大量的资金，所以必须做好设计工作，充分把握结构要点，以严格控制工程质量，避免不必要的经济损失。

 

伴随城市化进程的持续深入，各级城市中涌现了越来越多的高层建筑，基于现代城市严重缺乏土地资源的现状，复杂高层建筑以及超高层建筑，推动了国内建筑事业的进一步发展。有研究表明，这些建筑在结构设计方面拥有一些显著的特征，不同于传统的结构设计。基于此，文章从复杂高层建筑、超高层建筑角度，主要探讨了结构方面的设计特征、要点，仅供参考。

 

一、复杂高层、超高层建筑整体结构的基本设计特征

 

自超高层建筑出现起，便大量涌现出了复杂高层建筑、超高层建筑。近些年来，国内经济增长愈来愈快，各级城市出于打造自身地标建筑的目的，也逐步开始规划建造各种复杂高层建筑、超高层建筑，并且获得了很好的发展，部分建筑的高度已超千米。据研究分析知，这些复杂高层建筑、超高层建筑，在自身结构的设计方面特征独特，在降水、风力、抗震等方面均具有很高的要求。加之这些建筑原本就需要周全顾及美观与结构，故此必须综合考量诸多方面的影响因素。所以，作为设计人员，应及时转变设计手段，在结构设计环节，大量引进新的设计方法，以提升设计综合水平，确保整体结构的安全性，为工程质量的控制打好基础。

 

二、复杂高层、超高层建筑的基本结构设计要点

 

 

1、重力荷载

 

相较于普通建筑，复杂高层或者超高层建筑极具特殊性，除了总高很突出，还要迎接重力荷载方面的挑战。尤其是伴随建筑总高的持续增大，重力荷载及地面受力也会越来越大。在力的综合作用下，轴压力及竖向压力也愈发大，以致增大设计的难度。一方面，风效应会随楼层的增高而增大，基于风的作用，合力点势必增高，令自然风效应产生更大的作用效应。另一方面，在结构设计环节，应考虑结构自重，以确保建筑物足够的稳定性。但重心位置与结构自重紧密相连，楼层愈高，相应的重心愈高、结构自重愈大，其成为风力作用下的显著薄弱环节，所以在设计中应认真考虑重力荷载。

 

2、风振加速度

 

一般风力效应会随楼层的增高而变强，所以超高层建筑带有很大的风力。而人们往往会清楚感知风力的舒适性，一旦风振过强定会令人不适，从而影响居住品质。所以，在设计复杂高层、超高层建筑的基本结构时，应认真权衡人体舒适性、风振加速度。其中尤其要严格控制具体的风振加速度、建筑顶层加速度的最大值，以弥补高强度风振的缺陷。另外，针对围护结构，也应做好抗风设计。超高层建筑愈高，则垂直于围护表层的风载势必增大，故此科学地引导风向、严格控制具体的风振加速度，能增强使用效果。

 

3、地基基础

 

地基基础决定了复杂高层建筑、超高层建筑的整体稳定性。所以在设计地基结构时，应综合考量设计标准、地基形态，立足工程实际，优化设计基础方案。例如，针对软地基，应引进桩箱、桩筏等类型的基础。同时，若地质情况有变，还应通过有效的基础措施，来提升地基强度。例如，深层岩基向地下深入的程度不超过100m时，可以通过地下连续墙来加强地基，就是在框格式的结构下，通过上层冲积土来支撑岩层；若岩基较浅，则可通过添加混凝土桩基来加强基础支撑；若地基条件好，利用筏形基础便好。所以，针对各种地质在设计地基时，应立足地质形态来合理设计组合方案，以改善地基结构。

 

4、结构抗侧力

 

针对不同的建筑高，应设计相应的结构抗侧力系统。在设计复杂高层或者超高层建筑时，考虑到各层不同的抗侧力结构系统具有不同的作用，故此在设置抗侧力构件时，应立足具体的作用来优化部署。同时，通过合理设计结构抗侧力系统，还能融合结构中的不同抗侧力构件形成一个整体。所以，在结构设计环节，应从整体上考虑结构抗侧力系统，可利用伸臂桁架有效连接框架柱组合核心筒的结构，或通过环形桁架、大斜撑来连接组合，而得到一个巨大的框架，以增强整个结构的稳定性。

 

5、柱钢骨钢率

 

考虑到国内的结构技术规程、建筑设计规范不尽相同，故在结构设计环节，应根据复杂高层、超高层建筑的具体构造，来优化设计钢骨含钢率。尽管目前的标准并不统一，但是不管执行怎样的标准，都需要强制性规定框柱中不得出现含钢率4%以下的钢骨。因此，在设计混合建筑结构时，不仅应按照计算结果来确定柱箍、纵筋，还应科学地设计型钢截面，控制含钢率为4%或以上。

 

6、核心筒内的型钢柱

 

针对钢筋混凝土制作的核心筒，通过使用型钢柱旨在增大外框柱、混凝土筒体墙自身的重力。特别是遇到强风或者地震时，外墙往往需要承载约50%的竖向荷载，且核心筒位置的水平剪力超过了85%。一旦忽视强化处理，就会引起建筑坍塌、变形或者倾斜等。而在核心筒通过型钢柱的使用，则可有效避免以上问题。此外，通过型钢柱类型的剪力墙，即便有开裂也会较少影响承载力。而通过型钢柱还能增大剪力墙的抗震性，故此在地震区很常见。

 

7、抗侧刚度

 

在设计复杂高层建筑、超高层建筑的整体结构时，为了增大结构的抗侧强度，则需要增大钢筋混凝土中整个核心筒体的具体刚度。考虑到核心筒体属于结构当中的关键性抗侧构件，故此结构的整体抗侧刚度与外侧墙厚、筒体墙的具体抗侧刚度息息相关。除此以外，在整个设计环节，还需要严格控制外框柱的设计截面与轴压比要求、所需承载力的完全相符。

 

结束语

 

总之，在建筑领域，针对复杂高层建筑、超高层建筑，在进行结构设计时，应特别注意要点内容的设置，以提升建筑物的整体综合性能，满足其使用功能、环境建设要求。此外，还应综合考量施工现场的运输条件、养护专业水平。唯有满足以上设计要求，方能在科学设计的指导下，建造出高质量的建筑。与此同时，还应注意设计与施工的安全性，以支撑结构设计，严格控制建筑工程质量，满足工程预期要求，保护人们的人身财产安全。作者：张立春