复杂高层与超高层建筑结构设计要点

复杂高层与超高层建筑结构设计要点

关惠文

深圳市欧博工程设计顾问有限公司 518000 关惠文

摘要：本文分析了影响高层与超高层建筑结构设计的主要因素，对其进行了结构设计方案的选取，并在此基础上提出了具体的设计要点。

关键词：复杂高层；超高层建筑；结构设计；要点

1影响复杂高层和超高层设计的因素

1.1抗震和防风要求

由于复杂高层和超高层建筑结构的复杂性，它们受到不同程度的应力。因此，建筑结构的安全性，特别是对地震和风荷载的要求，是建筑结构设计的一个重要方面。在加强设计时，有必要考虑建筑施工现场的地震和风等环境因素，以确保结构设计的安全。

1.2地质条件对地基的影响

为了避免地质原因引起的地基失稳，结构设计人员在设计复杂超高层基础时，必须从工程的实际需要出发，结合工程现场的地质条件，进行全面、科学的设计。为确保建设项目的可靠运行，需要综合考虑地质调查结果、地基承载力、地质特征、建设项目的实际用途和规模等多种因素。这将极大地影响建设项目的安全和使用寿命。

1.3建筑自身复杂结构的影响

复杂高层和超高层建筑因其结构形式多样、功能特殊、形式多样而备受关注。特别是随着现代建筑技术的不断进步，国际上越来越多的复杂高层和超高层建筑正朝着独特而复杂的方向发展。这既需要科学合理的结构设计，也需要低碳环保，更需要艺术与实用相结合。因此，由于高层建筑的复杂性，对高层建筑的设计要求很高，需要考虑的因素很多，这增加了结构设计的难度。

1.4材料与施工的影响

由于其构造及建造方式的复杂性，需要采用新技术、新材料，这为其形式多样化、功能复杂化带来了现实可能性，同时也给结构设计带来了更高的要求。

2建筑结构设计方案的选择

2.1结构方案和结构类型的选择

在复杂高层和超高层结构的设计中，结构形式的合理性将直接影响到建筑物本身的质量。在结构方案的选择中，若不结合复杂、超高层建筑的实际情况，将会导致后期施工中出现问题，使其建筑结构内容不断调整，从而加大投资。所以，在进行复杂、超高层建筑的选型时，应充分利用与之相适应的建筑结构专业知识，使之与结构设计相结合。

2.2结构方案和类型的选择

在选定结构方案和类型时，必须要充分考虑复杂高层和超高层建筑的设计理念。在进行结构设计时，对于复杂高层和超高层建筑而言，需要通过合理的工艺、技术和材料等方面来确保建筑物结构的耐久性和稳定性，以使建筑物在抗震和风力等自然灾害下具有足够的抗击能力。同时，在设计之初，也需要对建筑结构调整方面进行细致的分析和评估，以提出更为适应当地气候、地理环境和使用要求的建筑方案，从而进一步提高建筑结构的安全性和可持续性。

3复杂高层与超高层建筑结构设计要点

3.1做好高层建筑的基础设计工作

工程人员在进行工作时，由于需要进行基础设计方面的工作，因此必须在地质质量较好的地面进行（见表1），并且对影响工程进行的各种因素进行详细的分析工作。而这其中，工程的地质问题成为了影响工程进行开展的首要因素。

表1各土层的主要物理力学指标

(1)桩型和桩端持力层的确定工作

做好桩型和桩端持力层的确定工作是高层建筑基础设计中的重要方面。确定工作的完成有利于提高基础设计质量，促进高层建筑的建造和整体质量发展。为确保桩型和桩端持力层的稳定性，应该使用直径较大的钻孔灌注桩，并且将桩端持力层定为中风化岩。这样，在施工过程中能够减少因桩端持力层的差异而导致的沉降问题，并对压密注浆等后续工作提供帮助。为保证工作质量，注桩时钻孔的直径应保持在800~1200mm之间。这些措施可以有效提高基础设计的质量，确保高层建筑的安全和稳定。

（2）进行基础底板的设计工作

在进行基础底板设计时，工程人员需要使用筏形平板式来建造塔楼。该结构为盘子形状，通过反扣的方式与地面相连，有助于提高建筑的上部荷载承载能力，并减少土方方面的工作量。一般而言，筏形平板式越大，就更适用于高度更高的高层建筑，因此其长度一般为2.3米。除了使用筏形平板式，工程人员还需使用柱下独立承台以及地梁等连接器件，配合基础底板使用。

为了满足建筑的承载需求，地下室的底板和顶板一般采用C35补偿收缩性混凝土作为建筑材料，以降低混凝土收缩应力和温度应力。此外，为了减少不均匀沉降带来的附加应力，完成主体设计后需要进行封闭工作。通过这些设计，最终实现了基础底板的稳定建造。

（3）进行超长地下室结构的设计工作。

在大多数高层建筑的设计中，设计师需要考虑地下室结构。部分高层建筑为了推动经济发展，会设置深且大型的地下室，为人们提供娱乐、购物等功能。在进行地下室设计时，必须根据实际情况进行工程的开展。由于此类结构竖向荷载相对较小，超出承受范围可能导致地下室结构设计问题，对高层建筑的建设产生极大影响。

因此，在施工过程中，工程人员必须采用“一桩三用”的施工方式，以符合实际情况。在大多数高层建筑的地下室内，为了确保各种管道正常穿越，通常进行核心筒的设计。这将不同类型管道布置其中，进一步提高地下室结构的安全性和合理性，从而促进整个工程的顺利完成。

3.2进行高层建筑结构设计的要点

（1）不同结构出现了不同的沉降差异

由于高层建筑主楼与副楼结合建造，工程人员必须在建造过程中进行主楼和副楼之间沉降差的调节，并设置沉降缝使主楼和副楼分开。虽然这样做会增加建造成本，但是为了保证高层建筑的安全性，这些步骤必须得到执行。此外，还可以通过设置沉降后浇带来预防建筑沉降。后浇带贯通顶板、底部和墙板，应该设置在柱距三等分的中心位置。在设置时，需要避免将其用于楼层楼梯、洞口和地下空间，以免影响这些区域的使用功能。

（2）做好大底盘各单体之间地震剪力的分配工作

由于高层建筑大底盘和塔楼在发展过程中地震剪力会发生变化，并且减小幅度与塔楼相对刚度有关。在大底盘顶层塔楼的墙体剪力减小后反弹增加，塔楼将出现两个地震力比较大的部位，地震剪力不断向大底盘方向转移，因此需要重新分配地震剪力，并根据刚度重新分配。

结束语

设计复杂高层与超高层建筑的结构是一项极具挑战性的工作，需要设计师拥有强大的技术能力和创新思维。设计过程中需要进行充分的勘察研究和模拟分析，以确保设计方案的可行性和安全性。同时要注重细节，考虑到各种因素对建筑结构造成影响，从而制定出完善的应急方案。

参考文献

[1]范斌.复杂高层与超高层建筑结构设计要点剖析[J].居业,2020(08):18+20.

[2]张立春.复杂高层与超高层建筑结构设计要点[J].住宅与房地产,2020(09):64.

[3]高履伟.复杂高层与超高层建筑结构设计思考[J].住宅与房地产,2019(34):71.

[4]王越.复杂高层与超高层建筑结构设计要点分析[J].住宅与房地产,2019(24):71+96.

[5]李亚.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探析[J].居业,2019(04):49.