劉飛宇

摘 要：文章在對影響復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的因素進(jìn)行分析之后，得出目前此類建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中的不足，提出了此類建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的關(guān)鍵點，以供相關(guān)設(shè)計人員參考。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜高層與超高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計;影響因素;關(guān)鍵點

近年來復(fù)雜高層以及超高層建筑數(shù)量不斷增多，但隨之也暴露出此類建筑具有施工難度大、安全事故概率高的問題。要預(yù)防和避免此類問題，就要做好此類工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，把握關(guān)鍵點，保證其合理、易于施工以及安全性。

一、復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要影響因素

影響復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的影響因素眾多，主要因素如下：

首先是風(fēng)載荷因素。此類建筑由于建筑高度較高、體型復(fù)雜，容易受到風(fēng)荷載的影響，通常需要在設(shè)計之初通過風(fēng)洞實驗來確定建筑的體型系數(shù)和自振頻率等參數(shù)，然后進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)值模擬分析以指導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證其抗風(fēng)能力。

其次就是地震因素。此類建筑對地震響應(yīng)強烈，如結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，有重大安全隱患。

再者就是溫度應(yīng)力。此類建筑超長、超高，其向陽面和背陰面、低區(qū)與高區(qū)之間溫差較大，溫度應(yīng)力較大，結(jié)構(gòu)設(shè)計須充分考慮。

最后就是地基因素。地基是確保整棟建筑穩(wěn)定性的根本，此類建筑往往開挖范圍、開挖深度較大，同一建筑的基礎(chǔ)遇到不同地質(zhì)情況的可能性較大，需重點針對不同地質(zhì)情況開展設(shè)計。

二、復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵點

（一）結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系

為了確保此類建筑的穩(wěn)定性和安全性，針對不同建筑高度、平面功能進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系的選擇異常重要。通過對大量建筑實例進(jìn)行分析，總結(jié)得出以下規(guī)律：對于高度100m以內(nèi)的建筑可選擇框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)或框架-剪力墻結(jié)構(gòu);高度在100～200m之間的建筑，可選擇剪力墻或者框架-核心筒結(jié)構(gòu);高度在200～300m之間的建筑一般選擇框架-核心筒或者框架-核心筒-伸臂結(jié)構(gòu);高度處于300～400m之間，一般選擇框架-核心筒-伸臂或者筒中筒結(jié)構(gòu);對于高度超過400m以上的建筑，一般需要合理選擇筒中筒―伸臂、巨型框架、矩形斜撐、大型桁架的組合結(jié)構(gòu)體系。另外，節(jié)點的連接方式要跟結(jié)構(gòu)體系想對應(yīng)，保證各節(jié)點連接體系之間的相互聯(lián)合與統(tǒng)一。同時對于特別復(fù)雜的建筑，還需要進(jìn)行縮比例的模型試驗和數(shù)值仿真模擬分析來選擇最佳的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。

（二）抗震設(shè)計

針對此類建筑的抗震設(shè)計，重點就是從建筑材料的選擇以及能量輸入的控制方面進(jìn)行設(shè)計。對于后者來說，不僅需要保證地震情況下可以良好控制不同樓層的位移和變形問題，還應(yīng)進(jìn)行基于抗震設(shè)計的定量分析方法，滿足所有地震的可能性要求。其次，還需通過精確計算變形和位移兩者之間的關(guān)系，得到構(gòu)件的變形值，從而指導(dǎo)構(gòu)件設(shè)計。同時需結(jié)合建筑物的高度和尺寸，保證地基的穩(wěn)定性，最大限度降低地震所造成的危害。此外，就是通過構(gòu)件設(shè)計、采用先進(jìn)的材料和施工技術(shù)來提高建筑的延性和耗能性能，降低地震造成的建筑變形程度，實現(xiàn)對地震能量的轉(zhuǎn)移。

（三）準(zhǔn)確的溫度應(yīng)力分析

此類建筑超長、超高，其向陽面和背陰面、低區(qū)與高區(qū)之間溫差較大，溫度應(yīng)力較大，嚴(yán)重時可對結(jié)構(gòu)安全造成很大影響。故應(yīng)選取合理的溫升和溫降，進(jìn)行合理的溫度應(yīng)力計算分析，并根據(jù)分析結(jié)果采取合理的加強措施、設(shè)置位置合理的后澆帶及封閉時間，保證此類建筑在溫度應(yīng)力作用下不對結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生較大影響。

（四）合理的基礎(chǔ)設(shè)計

任何建筑均是通過基礎(chǔ)將上部結(jié)構(gòu)的各種作用傳遞給地基，故合理的基礎(chǔ)設(shè)計尤為重要。對于此類建筑，需結(jié)合基礎(chǔ)荷載采取合理的基礎(chǔ)形式，并進(jìn)行嚴(yán)格的基礎(chǔ)變形設(shè)計。在確定合理的基礎(chǔ)形式后，連同上部結(jié)構(gòu)一起進(jìn)行數(shù)值仿真模擬分析，保證基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)協(xié)同工作，共同抵抗各自作用。

三、結(jié)束語

針對復(fù)雜高層和超高層建筑的特點，通過分析影響此類建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要因素，得出需重點做好結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系選取、抗震設(shè)計、溫度應(yīng)力分析及合理的基礎(chǔ)設(shè)計，確保此類建筑的結(jié)構(gòu)安全。

參考文獻(xiàn)：

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