高層建筑結構和超高層建筑設計方法的論文

　　【摘要】本文鑒于現如今復雜的高層和現有的超高層建筑結構設計所顯現的問題，敘述了如何確定一套良好的結構設計方案，這其中有對于結構方案的確定和結構類型的確定，并且對建筑結構的設計需要注意的點進行了討論，從理論研究和結構設計的實踐經驗來看，想要確保復雜高層和超高層建筑的安全性能，諸多的工作需要完成還等著我們完成。希望能夠給復雜的高層及超高層建筑建設提供一些理論依據。

　　【關鍵詞】超高層建筑；復雜的高層建筑；結構類型；設計

　　近幾年隨著我國市場經濟的發展水平的日漸提升，社會對于復雜高層和超高層建筑的需求量也日益增加。與此同時，復雜高層和超高層建筑項目的設計過程也變得越來越復雜，特別是在結構設計方面，因為結構設計的良好與否決定著建筑物使用的安全性與經濟性。對復雜的高層建筑或超高層建筑來說，我們需研究它們各自所能承載的不同強度來進行單獨的抗震設防烈度的設計。

　　1建筑結構設計方案的選擇

　　（1）在進行復雜高層結構和超高層結構設計過程時的結構方案遴選的合理與否決定著施工質量的好壞。在遴選復雜的高層及超高層建筑結構方案時，必須按照項目的實際情況進行選擇，否則就會很容易導致在項目的后期建設中的再調整。因此便對復雜高層建筑和超高層建筑結構的設計提出了新的難題，繼而給建筑的設計單位帶來的大量的經濟損失和修改工作量。所以，在選擇復雜高層建筑或超高層建筑的結構方案時，應將所學到的建筑結構的相關專業知識與實際情況完美的融合，并充分的應用在設計里面。在進行結構類型的選擇時，不光工程建設巖土工程地質條件需要認真規劃，抗震設防烈度也應該在設計人員的規劃范圍之內，通過這種方式我們可以減低工程施工企業復雜高層建筑和超高層建筑的工程造價。從以上論述不難看出，工程造價的多少與施工的合理性在進行結構設計類型的選擇時都應多加用心。（2）結構方案和結構類型選擇的類型選擇的關鍵點在于復雜高層和超高層建筑的概念設計。通過諸多的實踐經驗我們總結出，在進行復雜高層建筑和超高層建筑設計時，我們應盡力改善施工結構的規則性和一致性，確保建筑工程結構的力的傳導途徑能直接明朗的展現出來，特別是結構垂直和橫力抵抗力的傳導途徑。如今建筑業正在迅速發展和科學技術也在不斷更新，研究人員應該逐步將目光轉移到如何實現可持續發展的建設目標當中。

　　2建筑結構設計要點

　　（1）確保建筑物能夠安全使用的關鍵設計內容之一就是抗震設防烈度設復雜高層與超高層建筑抗震設防烈度的設計。設計人員在進行復雜的高層及超高層建筑結構設計時應按照不同建筑承載的強度來進行抗震設防烈度設計工作。但是，不同的建筑物的高度是不一樣的，這就使說設計師在結構設計時，要根據不同的施工實際情況做出不同的設計。在正常情況下，復雜高層建筑和超高層建筑高度均大于300m，所以進行結構的設計時，抗震設防烈度為“Ⅷ”的區域便不再適合復雜高層建筑和超高層建筑，它們更適合于在的抗震設防烈度為“Ⅵ”的地域建設。這樣不難得出，當我們設計復雜的高層及超高層建筑結構時，需全面考察抗震設防烈度的具體施工情況。在這樣做的時候，既可以很好的地降低施工的誤差，又能給居民的生活財產安全一定的保障。另外，要想提高建筑物的經濟性和安全性，便需要提高復雜高層建筑和超高層建筑結構地震技術的設計水平，這樣就能在一定程度上，提升建筑物的安全性和經濟性。理論研究和實踐證明，選擇合理的結構抗側力體系，能夠有效保證高層及復雜高層結構的安全性。我在多年的工作實踐中歸結出一個表格用于高度與橫向力抵抗力的對照（表1）。所以設計者應多注重細節問題，貫徹“以人為本”的設計思想。只有這樣，才能更好地確保人民群眾的生命和財產安全。（2）復雜高層與超高層建筑水平振動舒適度是建立“以人為本”結構設計理念的重要基礎。按照普通的結構設計方法來看，復雜高層和超高層建筑的結構是相對較柔軟的。在大部分的結構設計方案里，不光要達到建筑物使用人對舒適度的需求，更要確保結構設計的安全性。因此便對復雜高層建筑和超高層建筑的混凝土規程和高鋼規程提出了具體的設計規范。這樣才能更好的使高層建筑的結構設計到達最大順風和橫風向頂點的最大加速度。分析結構的舒適度是復雜高層建筑和超高層建筑的關鍵設計內容之一，具體組成有以下兩個部分：①在設計混凝土結構的建筑物時，其最佳設計阻尼比為0.05；②在設計混合結構或者鋼結構時，其最佳阻尼比應在0.01～0.02之間，具體應根據實際的施工項目情況決定。另外，不同用途的復雜高層建筑和超高層建筑的水平振動指標限值也不同，例如公共建筑和公寓類建筑的差異便十分明顯，這邊要求設計師具備根據建筑的用途不同進行針對性的設計，這里我們可以適當改善TMD和TLD技術，這樣便可以實現針對不同建筑的設計。這時，即便復雜高層建筑和超高層建筑的水平振動舒適度不達標，我們也可以做后續的改善和提高。（3）工程的可施行性是在設計復雜高層和超高層建筑時一定要思考的問題，不然的話，不管你設計的多么合理，所用的前沿科技多么多，也不能達到建設的實際需求。所以，在進行設計時，設計師要做到將鋼材的傳力效果及復雜節點部位的鋼筋可靠度、施工建設的可操作程度進行全方位考慮。同時也成為在進行復雜高層建筑和超高層建筑的設計時設計師必須要面臨的問題。若要處理好型鋼和混凝土柱梁節點處相交的問題，可采取下面四種辦法來進行有針對性的設計：①焊接鋼筋和其表面處的加勁板；②使鋼筋繞過型鋼；③在鋼板上開洞用這樣的方法來穿鋼筋；④通過于型鋼和其混凝土柱梁節點的表面處焊接連接套筒、鋼筋。

　　3超高層建筑實例

　　3.1美國獨特貝殼廣場建于1970年，高217.6m，是一座52層的辦公大樓，是那個年代最高的鋼筋混凝土大樓，它的地基在六百多米內大部分為粘性土，要求結構體系必須使整棟建筑最大程度的節省經濟。這座大樓的結構體系大致是這樣的：上面的部分采取鋼筋混凝土筒中筒，用剪力墻內墻和間距1.83的外柱混凝土筒框構成。這是混凝土與框架一起作用于結構的發展。3.2西爾斯大樓1974年美國芝加哥建成443m高（加上天線達500m）110層的西爾斯大樓（圖2），當時世界最高的建筑，紐約的世界貿易中心大廈（412m，110層）只能讓位，退居第二。大樓由9個標準方形鋼筒體（22．9m×22．9m）組成。該結構由SOM設計。建筑師為FazlurKahn。建造到52層減少2個簡體，到67層再減少2個簡體，到92層又再減少3個簡體．到頂部變成2個簡體。這種獨特結構的確引人人勝。它是多筒結構中的巨型結構，每一個筒體都是單獨簡體，本身具有很好的剛度和強度，能夠單獨工作。必須指出：這種逐步減少的單筒結構，最好對稱于建筑物的平面中心，減少偏心。同時，這種把上部結構的某些單筒適當減少，可減小高層建筑上部的受風面積。并且擾亂大氣氣流．使產生的渦流對高層建筑的搖擺振動減小。從而有效地減小風力產生的側向移動，因此。多筒結構往往采用這種方法。3.3金貿大廈金貿大廈（如圖3）位于上海浦東陸家嘴金融貿易區，為“東方明珠（OrientalPear1）電視塔”和正在建造中的上海環球金融中心（高度492m，101層）相鄰。它是一座88層402．5m高的綜合性大樓，裙房6層。1998年建成后成為中國建筑第一高，世界第四高的超高層建筑。主樓的上部結構采用鋼筋混凝土核心筒與鋼結構外框架結合的混合結構體系。主要由核心筒、外框架、巨型鋼桁架和樓板組成。核心筒的平面八角形，外包尺寸27m×27m。53層以下有井字形內墻，分隔成九格；53層以上無中間隔墻，為一個空心鋼筋混凝土筒。外框架在主樓四側各有二根斷面為1．5m×5．Ore巨型勁性鋼筋混凝土柱，由框架鋼柱與鋼梁與其相連，形成環抱核心筒的外框架。巨型鋼桁架是超高層建筑內筒與外框之間傳遞水平力與協調變形的重要構件，分別設在24~26層、51~53層和85~87層。

　　4結束語

　　總的來說，復雜高層和超高層建筑結構設計的重點是在把抗震設防烈度，結構方案和結構類型，結構舒適程度以及施工的具體情況和過程等因素考慮在內的同時，還要盡全力提升建筑構建的利用率和結構設計的可施行性。因此，要想對復雜高層和超高層建筑的各個方面進行良好的設計，必然要求設計人員對工程有一個全面的了解。

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