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1、 复杂高层与超高层建筑结构设计要点探究 杨敏 赵艳华摘 要：而随着我国经济市场的不断发展，复杂高层与超高层建筑工程的项目建设需求也逐渐增大。而其中结构设计，是保证建筑安全、合理、经济的主要因素。但是目前，我国的复杂高层与超高层建筑结构的设计中，还存在一些亟待解决问题，需要进一步分析并找出应对策略。关键词：复杂高层;超高层建筑;结构的设计;要点1 复杂高层与超高层建筑结构设计概述为保证我国高层建筑结构设计的安全性和经济性，我国建筑抗震设计规范（GB 50011-2010）（以下簡称抗规）、高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ 3-2010）（以下简称高层混凝土规程）和高层民用建筑钢结构技术规程（J
2、GJ 99-98）（以下简称高钢规）均对高层建筑的适用高度、结构平面布置和结构竖向布置的规则性提出了明确要求。但是，随着社会经济的发展、计算分析手段的完善、结构材料性能的提高、加工工艺的进步和施工技术水平的提升，在建设单位和建筑师对建筑效果新、奇、特，以及部分地区对建筑物高度的追求下，造型突破传统、高度超限的大量复杂高层建筑纷呈出现。结构复杂性主要体现在三大方面：高度超限、结构平面布置不规则、结构竖向布置不规则。国内部分高度超限的复杂高层建筑有上海中心大厦、深圳平安国际金融中心、天津高银117大厦、广州东塔周大福中心的结构高度分别达到580、588、597和518m。结构平面与竖向严重不规则的
3、高层建筑中，CCTV新址主楼和法门寺合十舍利塔最具代表性。2 复杂高层与超高层建筑设计的考虑因素2.1 结构方案与结构类型建筑物的结构方案是其设计的基本框架，也是该建筑物设计工作的第一步，对于复杂高层和超高层建筑来说，结构方案和结构类型更是其质量的保证。建筑物的舒适度和抗震能力等都是围绕这个基本框架进行的，如果第一步做错的话，在后面的步骤才发现错误，就需要将整个设计方案推翻重做，造成不必要的浪费，如果在施工过程中才发现不合理，不但会影响工程如约按期完成交工，而且会给设计者造成直接的经济损失。因此，在考虑复杂高层与超高层建筑的设计时，首先必须选择合理的结构方案。2.2 结构舒适度复杂高层与超高层
4、建筑由于建筑高度较高，所以在建筑结构上相对来说更不容易保持一定的安全性，该类型建筑的结构与一般建筑相比更为柔软，一般来说结构柔软的建筑物的结构舒适度会差一些，因此在复杂高层与超高层建筑设计中还要考虑舒适度这个因素。舒适度分析按建筑结构不同一般分为两种，一种是混凝土结构的建筑物，另一种是混合或钢结构的建筑物，这两种不同结构的建筑物对阻尼比的要求也不相同，前者要求在0.05，后者则是0.01-0.02。或者按照建筑使用功能不同进行舒适度分析，各种不同建筑功能的建筑物之间的水平振动指标限值不同，例如公寓型住宅建筑的水平振动指标区间要求与公共类建筑不同。因此，对于不同建筑功能的建筑物要根据其不同用途进
5、行设计，可以在一定程度上提高该建筑物的结构舒适度。2.3 抗震设防烈度复杂高层与超高层建筑和一般建筑相比有一个明显的区别，就是建筑高度比其他建筑更高。与此相对的，复杂高层与超高层建筑对建筑地区的抗震设防烈度的要求也比较高。按照现有的复杂高层与超高层建筑设计经验，建筑高度超过100m的建筑物的具体高度与该地区的抗震设防烈度有很大关系。建筑设计行业不成文的规定一般认为，抗震设防烈度在6度及以下的地区可以建造复杂高层与超高层建筑，抗震设防烈度在6-8度的地区可以建造高度不超过300m的复杂高层与超高层建筑，抗震设防烈度在8度以上的地区不适合建造复杂高层与超高层建筑。3 复杂高层与超高层建筑结构设计的
6、要点3.1 计算载荷3.1.1 风载荷计算随着建筑高度不断增加，风载荷对建筑结构稳定性的影响也越来越明显。而在开展有关风荷载的研究中，通常以100年重现期的风荷载设计结构构件承载力，以50年重现期风荷载控制构件承载力，对高度大于等于200m的建筑物进行风洞试验。在计算风载荷过程中，需要根据相应的高层、超高层建筑结构的设计标准，并结合当地历史的风力变化资料进行研究，以掌握风载荷的波动范围，并在设计过程中充分考虑到风荷载余量对建筑结构的影响，确保建筑结构能充分适应当地的风载荷要求，保证建筑结构的稳定性。3.1.2 地震载荷计算地震载荷是载荷问题研究中的关键内容，也是复杂高层、超高层建筑结构设计中的
7、基础性内容之一。一般认为，如果复杂高层、超高层建筑结构自振周期为6.0-9.0s，而建筑结构设计的地震载荷影响系数约为6.0s，那么在地震载荷问题的研究中，需要将地震载荷影响系数设计在6.0-10.0s范围内，并以此为基础开展数据的计算。3.2 抗震设计3.2.1 对倒塌水准的研究在分析倒塌水准过程中，需要注意以下几点问题：（1）在研究建筑的延性结构构件过程中，需要规定非弹性形变小于构件的弹性形变能力;（2）针对建筑结构中存在的一些非延性部件，需要充分考虑破坏模式的应力特征与要求，并重视对其相关技术内容的研究;（3）在开展有关建筑结构设计过程中，应保证建筑物结构具有良好的稳定性，并确保其至少具
8、有中等地震抗性作用，并即使在中等地震的影响下依然能保证建筑结构的弹性。3.2.2 对使用水准的研究对于地震重现期为50a的地震，此时其对建筑结构的损伤是忽略不计的，但在相应的结构设计分析中，需要相应的研究其弹性反应状态，以更全面的获取与建筑相关的资料。4 结束语总而言之，在复杂高层以及超高层建筑结构设计过程中，应当不断提高设计质量和专业水平，这是非常关键的;不仅可以为用户提供安全、舒适的建筑环境，而且可以提高建筑工程的经济效益和社会效益，所以复杂高层与超高层建筑设计过程中，应当准确把握结构设计要点。参考文献：1冯福雄，李新磊.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探讨J.建筑与装饰，2019，000（001）：33-34.2田少华.复杂高层与超高层建筑结构设计要点研究J.工程技术研究，2019（13）.3吴开磊.超限高层建筑结构设计中相关要点探究J.住宅与房地产，2019（15）. -全文完-
