高层建筑结构和超高层建筑设计方法的论文

高层建筑结构和超高层建筑设计方法的论文

　　【摘要】本文鉴于现如今复杂的高层和现有的超高层建筑结构设计所显现的问题，叙述了如何确定一套良好的结构设计方案，这其中有对于结构方案的确定和结构类型的确定，并且对建筑结构的设计需要注意的点进行了讨论，从理论研究和结构设计的实践经验来看，想要确保复杂高层和超高层建筑的安全性能，诸多的工作需要完成还等着我们完成。希望能够给复杂的高层及超高层建筑建设提供一些理论依据。

　　【关键词】超高层建筑；复杂的高层建筑；结构类型；设计

　　近几年随着我国市场经济的发展水平的日渐提升，社会对于复杂高层和超高层建筑的需求量也日益增加。与此同时，复杂高层和超高层建筑项目的设计过程也变得越来越复杂，特别是在结构设计方面，因为结构设计的良好与否决定着建筑物使用的安全性与经济性。对复杂的高层建筑或超高层建筑来说，我们需研究它们各自所能承载的不同强度来进行单独的抗震设防烈度的设计。

　　1建筑结构设计方案的选择

　　（1）在进行复杂高层结构和超高层结构设计过程时的结构方案遴选的合理与否决定着施工质量的好坏。在遴选复杂的高层及超高层建筑结构方案时，必须按照项目的实际情况进行选择，否则就会很容易导致在项目的后期建设中的再调整。因此便对复杂高层建筑和超高层建筑结构的设计提出了新的难题，继而给建筑的设计单位带来的大量的经济损失和修改工作量。所以，在选择复杂高层建筑或超高层建筑的结构方案时，应将所学到的建筑结构的相关专业知识与实际情况完美的融合，并充分的应用在设计里面。在进行结构类型的选择时，不光工程建设岩土工程地质条件需要认真规划，抗震设防烈度也应该在设计人员的规划范围之内，通过这种方式我们可以减低工程施工企业复杂高层建筑和超高层建筑的工程造价。从以上论述不难看出，工程造价的多少与施工的合理性在进行结构设计类型的选择时都应多加用心。（2）结构方案和结构类型选择的类型选择的关键点在于复杂高层和超高层建筑的概念设计。通过诸多的实践经验我们总结出，在进行复杂高层建筑和超高层建筑设计时，我们应尽力改善施工结构的规则性和一致性，确保建筑工程结构的力的传导途径能直接明朗的展现出来，特别是结构垂直和横力抵抗力的传导途径。如今建筑业正在迅速发展和科学技术也在不断更新，研究人员应该逐步将目光转移到如何实现可持续发展的建设目标当中。

　　2建筑结构设计要点

　　（1）确保建筑物能够安全使用的关键设计内容之一就是抗震设防烈度设复杂高层与超高层建筑抗震设防烈度的设计。设计人员在进行复杂的高层及超高层建筑结构设计时应按照不同建筑承载的强度来进行抗震设防烈度设计工作。但是，不同的建筑物的高度是不一样的，这就使说设计师在结构设计时，要根据不同的施工实际情况做出不同的设计。在正常情况下，复杂高层建筑和超高层建筑高度均大于300m，所以进行结构的设计时，抗震设防烈度为“Ⅷ”的区域便不再适合复杂高层建筑和超高层建筑，它们更适合于在的抗震设防烈度为“Ⅵ”的地域建设。这样不难得出，当我们设计复杂的高层及超高层建筑结构时，需全面考察抗震设防烈度的具体施工情况。在这样做的时候，既可以很好的地降低施工的误差，又能给居民的生活财产安全一定的保障。另外，要想提高建筑物的经济性和安全性，便需要提高复杂高层建筑和超高层建筑结构地震技术的设计水平，这样就能在一定程度上，提升建筑物的安全性和经济性。理论研究和实践证明，选择合理的结构抗侧力体系，能够有效保证高层及复杂高层结构的安全性。我在多年的工作实践中归结出一个表格用于高度与横向力抵抗力的对照（表1）。所以设计者应多注重细节问题，贯彻“以人为本”的设计思想。只有这样，才能更好地确保人民群众的生命和财产安全。（2）复杂高层与超高层建筑水平振动舒适度是建立“以人为本”结构设计理念的重要基础。按照普通的结构设计方法来看，复杂高层和超高层建筑的结构是相对较柔软的。在大部分的结构设计方案里，不光要达到建筑物使用人对舒适度的需求，更要确保结构设计的安全性。因此便对复杂高层建筑和超高层建筑的混凝土规程和高钢规程提出了具体的设计规范。这样才能更好的使高层建筑的结构设计到达最大顺风和横风向顶点的最大加速度。分析结构的舒适度是复杂高层建筑和超高层建筑的关键设计内容之一，具体组成有以下两个部分：①在设计混凝土结构的建筑物时，其最佳设计阻尼比为0.05；②在设计混合结构或者钢结构时，其最佳阻尼比应在0.01～0.02之间，具体应根据实际的施工项目情况决定。另外，不同用途的复杂高层建筑和超高层建筑的水平振动指标限值也不同，例如公共建筑和公寓类建筑的差异便十分明显，这边要求设计师具备根据建筑的用途不同进行针对性的设计，这里我们可以适当改善TMD和TLD技术，这样便可以实现针对不同建筑的设计。这时，即便复杂高层建筑和超高层建筑的水平振动舒适度不达标，我们也可以做后续的改善和提高。（3）工程的可施行性是在设计复杂高层和超高层建筑时一定要思考的问题，不然的话，不管你设计的多么合理，所用的前沿科技多么多，也不能达到建设的实际需求。所以，在进行设计时，设计师要做到将钢材的传力效果及复杂节点部位的钢筋可靠度、施工建设的可操作程度进行全方位考虑。同时也成为在进行复杂高层建筑和超高层建筑的设计时设计师必须要面临的问题。若要处理好型钢和混凝土柱梁节点处相交的问题，可采取下面四种办法来进行有针对性的设计：①焊接钢筋和其表面处的加劲板；②使钢筋绕过型钢；③在钢板上开洞用这样的方法来穿钢筋；④通过于型钢和其混凝土柱梁节点的表面处焊接连接套筒、钢筋。

　　3超高层建筑实例

　　3.1美国独特贝壳广场建于1970年，高217.6m，是一座52层的办公大楼，是那个年代最高的钢筋混凝土大楼，它的地基在六百多米内大部分为粘性土，要求结构体系必须使整栋建筑最大程度的节省经济。这座大楼的结构体系大致是这样的：上面的部分采取钢筋混凝土筒中筒，用剪力墙内墙和间距1.83的外柱混凝土筒框构成。这是混凝土与框架一起作用于结构的发展。3.2西尔斯大楼1974年美国芝加哥建成443m高（加上天线达500m）110层的西尔斯大楼（图2），当时世界最高的建筑，纽约的世界贸易中心大厦（412m，110层）只能让位，退居第二。大楼由9个标准方形钢筒体（22．9m×22．9m）组成。该结构由SOM设计。建筑师为FazlurKahn。建造到52层减少2个简体，到67层再减少2个简体，到92层又再减少3个简体．到顶部变成2个简体。这种独特结构的确引人人胜。它是多筒结构中的巨型结构，每一个筒体都是单独简体，本身具有很好的刚度和强度，能够单独工作。必须指出：这种逐步减少的单筒结构，最好对称于建筑物的平面中心，减少偏心。同时，这种把上部结构的某些单筒适当减少，可减小高层建筑上部的受风面积。并且扰乱大气气流．使产生的涡流对高层建筑的摇摆振动减小。从而有效地减小风力产生的侧向移动，因此。多筒结构往往采用这种方法。3.3金贸大厦金贸大厦（如图3）位于上海浦东陆家嘴金融贸易区，为“东方明珠（OrientalPear1）电视塔”和正在建造中的上海环球金融中心（高度492m，101层）相邻。它是一座88层402．5m高的综合性大楼，裙房6层。1998年建成后成为中国建筑第一高，世界第四高的超高层建筑。主楼的上部结构采用钢筋混凝土核心筒与钢结构外框架结合的混合结构体系。主要由核心筒、外框架、巨型钢桁架和楼板组成。核心筒的平面八角形，外包尺寸27m×27m。53层以下有井字形内墙，分隔成九格；53层以上无中间隔墙，为一个空心钢筋混凝土筒。外框架在主楼四侧各有二根断面为1．5m×5．Ore巨型劲性钢筋混凝土柱，由框架钢柱与钢梁与其相连，形成环抱核心筒的外框架。巨型钢桁架是超高层建筑内筒与外框之间传递水平力与协调变形的重要构件，分别设在24~26层、51~53层和85~87层。

　　4结束语

　　总的来说，复杂高层和超高层建筑结构设计的重点是在把抗震设防烈度，结构方案和结构类型，结构舒适程度以及施工的具体情况和过程等因素考虑在内的同时，还要尽全力提升建筑构建的利用率和结构设计的可施行性。因此，要想对复杂高层和超高层建筑的各个方面进行良好的设计，必然要求设计人员对工程有一个全面的了解。

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