王振興 李偉河

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)的不斷發(fā)展，對(duì)復(fù)雜高層和超高層建筑項(xiàng)目的需求逐漸增加。其中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是保證建筑安全性、合理性和經(jīng)濟(jì)性的主要因素。然而，目前我國(guó)復(fù)雜高層和超高層建筑的設(shè)計(jì)中還存在一些有待解決的問(wèn)題，需要進(jìn)一步分析并找出對(duì)策。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜高層;超高層建筑;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);必要的

1 復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜述

為了保證我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和經(jīng)濟(jì)性，我國(guó)的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB ?50011-2010）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)抗力規(guī)范）、《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ ?3-2010）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《高層混凝土規(guī)范》）和《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 （JGJ ?99-98）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《高鋼規(guī)范》）都是正確的。但是，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，計(jì)算和分析方法的改進(jìn)，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性和經(jīng)濟(jì)性越來(lái)越受到重視隨著加工技術(shù)的進(jìn)步和施工技術(shù)的提高，一些地區(qū)出現(xiàn)了大量的復(fù)雜高層建筑，突破了傳統(tǒng)，超過(guò)了高度。 結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：高度超限、不規(guī)則的結(jié)構(gòu)平面布局和不規(guī)則的豎向布局。在中國(guó)，一些超高的復(fù)雜高層建筑有上海大廈、深圳平安國(guó)際金融中心、天津印稿117大廈和廣州東塔周大福中心，結(jié)構(gòu)高度分別為580、588、597和518米。在平面和豎向結(jié)構(gòu)嚴(yán)重不規(guī)則的高層建筑中，中央電視臺(tái)新址主樓和法門(mén)寺折疊佛塔最具代表性。

2 復(fù)雜高層和超高層建筑的設(shè)計(jì)考慮

2.1 結(jié)構(gòu)方案和結(jié)構(gòu)類(lèi)型

建筑結(jié)構(gòu)方案是建筑設(shè)計(jì)的基本框架，是建筑設(shè)計(jì)的第一步。對(duì)于復(fù)雜的高層和超高層建筑，結(jié)構(gòu)方案和類(lèi)型是其質(zhì)量的保證。建筑的舒適度和抗震能力都是圍繞這一基本框架進(jìn)行的。如果第一步是錯(cuò)誤的，錯(cuò)誤只會(huì)在后面的步驟中被發(fā)現(xiàn)，整個(gè)設(shè)計(jì)方案需要被推翻和重做，造成不必要的浪費(fèi)。如果在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)不合理之處，不僅會(huì)影響工程的按期完成，還會(huì)給設(shè)計(jì)者造成直接的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在考慮復(fù)雜高層和超高層建筑的設(shè)計(jì)時(shí)，必須首先選擇合理的結(jié)構(gòu)方案。

2.2 結(jié)構(gòu)舒適度

復(fù)雜高層和超高層建筑由于建筑高度高，在建筑結(jié)構(gòu)上相對(duì)難以保持一定的安全性。與普通建筑相比，這類(lèi)建筑的結(jié)構(gòu)較為柔軟。一般來(lái)說(shuō)，軟結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)舒適度較差，因此在復(fù)雜高層和超高層建筑的設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮舒適度。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的不同，舒適度分析一般分為兩種類(lèi)型，一種是混凝土結(jié)構(gòu)建筑，另一種是混合或鋼結(jié)構(gòu)建筑。這兩種不同結(jié)構(gòu)對(duì)阻尼比的要求也不同，前者為0.05，后者為0.01-0.02?；蛘吒鶕?jù)不同的建筑功能進(jìn)行舒適度分析，不同建筑功能的建筑水平振動(dòng)指標(biāo)限值不同，如公寓式住宅的水平振動(dòng)指標(biāo)區(qū)間要求不同于公共建筑。因此，不同建筑功能的建筑應(yīng)根據(jù)其不同用途進(jìn)行設(shè)計(jì)，這在一定程度上可以提高建筑的結(jié)構(gòu)舒適度。

2.3 抗震設(shè)防烈度

復(fù)雜高層建筑和超高層建筑與一般建筑有明顯的區(qū)別，即建筑高度高于其他建筑。相反，復(fù)雜高層建筑和超高層建筑對(duì)建筑區(qū)域的抗震設(shè)防烈度要求更高。根據(jù)現(xiàn)有復(fù)雜高層和超高層建筑的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，建筑高度超過(guò)100米的建筑的具體高度與該地區(qū)的抗震設(shè)防烈度有很大關(guān)系。根據(jù)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的不成文規(guī)定，在抗震設(shè)防烈度為6度或以下的地區(qū)可以建造復(fù)雜的高層和超高層建筑，在抗震設(shè)防烈度為6度至8度的地區(qū)可以建造高度小于300米的復(fù)雜高層和超高層建筑，在抗震設(shè)防烈度為8度以上的地區(qū)不能建造復(fù)雜的高層和超高層建筑。

3 復(fù)雜高層和超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 計(jì)算負(fù)荷

3.1.1 風(fēng)荷載的計(jì)算

隨著建筑高度的增加，風(fēng)荷載對(duì)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響越來(lái)越明顯。在風(fēng)荷載研究中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力通常由重現(xiàn)期為100年的風(fēng)荷載設(shè)計(jì)，由重現(xiàn)期為50年的風(fēng)荷載控制，并對(duì)高度大于等于200米的建筑物進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)。在計(jì)算風(fēng)荷載的過(guò)程中，有必要根據(jù)相應(yīng)的高層和超高層建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合當(dāng)?shù)貧v史風(fēng)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，以掌握風(fēng)荷載的波動(dòng)范圍，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮風(fēng)荷載裕量對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響，從而保證建筑結(jié)構(gòu)能夠完全適應(yīng)當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)荷載要求，保證建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

3.1.2 地震荷載的計(jì)算

地震荷載是荷載研究的核心內(nèi)容，也是復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容之一。一般來(lái)說(shuō)，復(fù)雜高層和超高層建筑的自振周期為6.0-9.0s，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的地震荷載影響系數(shù)約為6.0s，在研究地震荷載問(wèn)題時(shí)，有必要將地震荷載影響系數(shù)設(shè)計(jì)在6.0-10.0s的范圍內(nèi)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算。

3.2 抗震設(shè)計(jì)

3.2.1 塌陷等級(jí)研究

在分析倒塌程度的過(guò)程中，應(yīng)注意以下問(wèn)題：（1）在研究建筑延性構(gòu)件的過(guò)程中，有必要規(guī)定構(gòu)件的非彈性變形小于彈性變形能力;（2）針對(duì)建筑結(jié)構(gòu)中的一些非延性構(gòu)件，有必要充分考慮破壞模式的受力特點(diǎn)和要求，重視相關(guān)技術(shù)內(nèi)容的研究;（3）在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)保證建筑結(jié)構(gòu)具有良好的穩(wěn)定性和至少中等的抗震能力，即使在中等地震的影響下仍能保證建筑結(jié)構(gòu)的彈性。

3.2.2 使用水平研究

對(duì)于重現(xiàn)期為50年的地震，此時(shí)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的破壞可以忽略不計(jì)，但在相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析中，有必要對(duì)其彈性響應(yīng)狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的研究，以獲得與建筑相關(guān)的更全面的信息。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在復(fù)雜高層和超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，不斷提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和專(zhuān)業(yè)水平至關(guān)重要;它不僅能為用戶(hù)提供安全舒適的建筑環(huán)境，還能提高建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，在復(fù)雜高層和超高層建筑的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)準(zhǔn)確把握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮福雄，李新磊.復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討[J].建筑與裝飾，2019，000（001）：33-34.

[2]田少華.復(fù)雜高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究[J].工程技術(shù)研究，2019（13）.

[3]吳開(kāi)磊.超限高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中相關(guān)要點(diǎn)探究[J].住宅與房地產(chǎn)，2019（15）.