本站原创摘 要：在对影响复杂高层与超高层建筑结构设计的主要因素进行详细论述的基础上,从提高建筑结构体系稳定性的基础出发,提出了提高复杂高层与超高层建筑结构设计的相关策略,为保证建筑的安全性提供一定的参考.
关 键 词：高层；超高层；结构设计；风载荷
0、引言
随着城市化进程的加快,高层和超高层建筑数量不断增加,在满足城市发展需要的同时,也在一定程度上对建筑结构的可靠性、安全性、持久性以及安全性提出了更高的要求.由于建筑结构直接关系到高层建筑的整体性能及使用功能,因此在设计过程中必须对之予以重视.在实际的设计过程中必须通过多种技术手段,从多个途径突出混凝土建筑结构施工的整体效果.
1.复杂高层与超高层建筑结构设计的主要控制因素
建筑载荷的选取是建筑结构设计的首要工作,对于大多数高层建筑而言,可以根据建筑结构设计载荷规范中的相关要求予以确定.其次则需要对其他的建筑结构设计影响因素进行分析,确定对应的结构设计措施.
1.1风载荷
对于复杂高层与超高层建筑结构的设计,由于其高层容易受到风载荷的影响,尤其是一些超高层建筑,其主要控制的因素就是风载荷.例如,台北的101大楼设计过程中,不但参考了当地的相关设计规范,而且还委托加拿大相关设计公司进行了相关的风洞试验,以提高该建筑的抗风载能力.在试验过程中,设计了一个以1：500为比例的模型在半径为600m的风场环境中进行试验,验证建筑在不同风况下的受力情况.
1.2地震力
对于地震力的预测,当前的技术条件存在一定的限制,难以对之进行准确预算.即使对地震有深入研究的日本,以无法准确的预算地震的发生时间、地点.所以,高层建筑设计过程中尤其要注意抗地震力的设计.同时,还需要考虑建筑主楼、裙楼在地震力作用下的不同反应.
1.3地基基础
对于复杂高层建筑与超高层建筑,地基基础发挥了十分重要的作用.在实际的施工过程中药根据不同的地基形态采取稳定性强的地基结构.例如,对于深厚的软地基,高层建筑地基必须选择使用桩筏基础或者桩箱基础.同时,可以根据实际的地质情况采取对应的基础措施：使用深度不大的年轻岩基,通过将现浇混凝土桩基深入岩层中的方式为建筑提供基础支撑；对于深度较大的岩层,例如在地面100m以下,可以利用岩层上层常见的层状冲积土,使用框格式的地下连续墙为建筑提供基础支撑；对于地下基层条件较好的地层,可以采用筏形基础即可.在地基设计过程中,应该根据不同的地质情况选择对应的组合式基础方案,最终确定一个技术经济性最高的方案.
1.4建筑功能使用需求
所有的建筑都是以满足其使用功能需要而建设的,因此建筑结构设计必须以此条件为基础,这是一个不能忽视的问题.在设计过程中,需要考虑到建筑的艺术性、使用功能需要以及经济性等多个方面的要求.同时,在设计时还必须保证所设计的结构能够在既有施工技术条件下实现,而且保证当前的建筑材料必须达到设计使用需求,这是建筑结构设计需要控制的一个重要因素.
3.复杂高层与超高层建筑结构设计策略
3.1合理减小框架中的柱距与梁距
（1）减小柱距
建筑框架是将梁、柱通过刚性连接的方式组合而成的刚性体系,整个结构体系的抗推刚度受梁、柱截面与数量的直接影响,通过减小柱距能够有效的提高整个结构体系的刚度.
（2）减小粱距
通过增加框架中梁的数量,不但可以减小框架在载荷作用下的总变形,而且还可以增加柱子在轴力作用下形成的力偶,使得其能够更好的抵抗结构体系的总力矩.
3.2充分发挥梁柱的组合效果
通过简单的减小柱距、梁距,虽然能够在一定程度上达到提高框架体系抗推刚度的目的,但是不能从根本上改善框架的整体效能.这时结合增加梁、柱数量的方式,不但能有效增加框架的整体抗推刚度,而且还能够提高框架的抗风载荷能力.
3.3采用弯一剪双重结构体系
弯一剪双重抗侧力结构体系,就是指通过采用弯曲型与剪切型两种不同变形性质的构件形成一个完整的结构体系.两种不同类型的构建通过在各个不同楼板中联系起来进行协同工作,明显减小了整个建筑结构的顶点位移与下部各楼层的层间位移.
（1）框一墙体系
在水平力的作用下,单独的框架整体变形是典型的剪切变形,其上部层间侧移相对较小,而下部的层间侧移则较大.而单独的剪力墙则是弯曲型变形,其层间侧移为上部大、下部小.在采用框一剪双重体系之后,可以将各楼层楼板联系起来,使得框架与剪力墙能够协同承受载荷,从而确保了框架与剪力墙变形的一致性,提高了结构的抗载荷能力了.
（2）框一撑体系
合理设计的框架一支撑体系同样可以收到与框一墙体系相当的效果,即最终达到减小结构顶点侧移与最大层间位移的目的.
（3）筒中筒体系
筒中筒体系的构建原理与上述两种结构体系类似,但是其起到的结构增强效果更好.
3.4合理设置刚臂
对于建筑平面是方形布置的高楼,当采用芯筒一框架体系时,因为大部分的侧向力是由芯筒来承担的,这使得整栋建筑的侧移曲线基本上是由芯筒的变形直接控制的.在水平载荷的作用下,芯筒以弯曲变形为主.同时,由于芯筒的平面尺寸还受到建筑的竖向怎么写作性设施面积影响,直接造成了芯筒的高度与宽度比值较大的问题.为了达到减小建筑结构侧移的目的,可以在高层建筑中每相隔十来层布置一个设备层,在其中添加桁架,形成刚臂.这样将能够使得芯筒与的框架柱连接为一体,使得结构的外柱也可以参与到结构的整体抗弯体系中,有效的一直了芯筒各个水平截面,尤其是顶部截面的倾斜,有效减少了建筑各个岛层建筑结构的侧向位移.
结语
复杂高层与超高层建筑设计过程中,结构设计是影响综合性极强的工作,尤其是在满足建筑使用功能需求的同时,还要满足高层建筑的建设环境需要,通过全盘考虑的方式采取严格的设计措施和设计途径,基于建筑混凝土整体结构设计的多项要求,提高建筑结构的整体稳定性.除此之外,还必须重视施工过程中的材料选择控制,例如钢筋的合理配置等.另外,还必须考虑施工现场的运输条件以及养护作业技术水平等,确保施工条件能够有效的支撑起建筑的结构设计体系,使得建筑结构体系达到对应的要求.