吴德尧
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摘要：复杂的高层大楼和超高层大楼的结构设计是高度专业
化，复杂的，需要设计师的高专业技能，这需要加强日常工作培
训，并不断提高专业技能和能力。通过与工程实践紧密结合，我
们可以显着增强设计和优化，以确保结构设计水平并推动整体项
目质量的提高。
关键词：复杂高层、超高层；建筑结构；设计要点
引 言
随着时代的快速发展，城市建设水平逐渐提升，复杂高层建筑以及超高层建筑数量越来越多，这类建筑的建设难度较高，具有更多的要求。在复杂高层建筑以及超高层建筑建设中，建筑受到多种因素的影响，如果建筑机构设计不合理，会使建筑的施工遇到问题，还会影响建筑质量。因此，应对复杂高层建筑以及超高层建筑进行合理设计，保证建筑结构的性能，提升施工的水平，为建筑的建设带来更好的保障。
一、复杂高层与超高层建筑和普通建筑结构设计上的区别
复杂高层与超高层建筑同普通建筑的主要区别是建筑高度不同。首先，根据《民用建筑设计统一标准》GB50352-2019,无论公共建筑还是住宅建筑，凡是建筑高度大于100m的建筑物，即为超高层建筑。其次，两种建筑在结构上也存在很大区别。对于普通建筑，多数为砖混、框架结构、剪力墙结构，亦或者是框剪结构；但对复杂高层与超高层建筑而言，为确保建筑结构的稳定性则需要钢结构或混合结构才能实现。此外，与普通建筑结构相比，复杂高层与超高层建筑结构在设计阶段要考虑的因素更多，例如建筑风载荷、建筑环境、抗震要求等。
二、设计复杂高层与超高层建筑结构时的要求
2.1使建筑结构的整体性加强
在对复杂高层与超高层建筑结构进行设计之前，设计人员应当到现场进行实地的勘探，综合考虑现场所在的环境以及周围地区的地形、地貌特点。这样可以在设计过程当中，考虑到各种影响因素对建筑结构稳定性造成的影响，避免超高层建筑与复杂高层建筑的结构出现失稳的情况。除此以外，在对复杂高层与超高层建筑结构进行设计时，相关的人员应当严格把控施工材料的质量。对于不符合要求的施工材料，严禁带入施工现场，在最大程度上确保复杂高层与超高层建筑结构的质量，并且可以有效的节约整个工程的施工成本。
2.2绘制建筑结构的计算简图时要科学合理
在对复杂高层与超高层建筑结构的设计简图进行绘制时，需要注意各种参数的合理性。由于复杂高层与超过层建筑比多层建筑而言有很多的功能，因此使得整个建筑结构的复杂性更强。建筑设计人员在对复杂高层与超工程建筑结构进行设计时，可以应用BIM技术，将建筑结构的特点以及相关参数合理的进行设计、计算，形成相应的简图。同时在设计过程当中，要将结构设计的方案不断进行优化，使方案更加合理，避免在使用过程中出现结构失稳的情况。
2.3制定建筑结构方案时要科学合理
设计人员在对复杂高层与超高层建筑结构进行设计时，需要注意结构设计的方案可选性较多，要多设计几套方案。然后对多种方案进行评选和分析，选择最适合此建筑结构的设计方案，这样可以使复杂高层与超高层建筑结构得到更好的实施。对于复杂高层与超高层建筑结构来说，其复杂性较高，因此在实际进行结构设计时有一定的难度。需要设计人员在进行结构设计时，优先使用设计理念将各种设计方案进行科学的选择最佳方案，这样可以有效的提高复杂高层与超高层建筑结构设计方案的成功率。
三、控制复杂高层和超高层结构设计的因素
进行建筑结构设计时，首先要考虑建筑物的承载量。对绝大多数复杂高层和超高层建筑来说，应该严格按照建筑结构设计承载要求中的规定来执行建筑结构设计。同时，还需要考虑其他影响结构设计的因素，并选择相应稳妥的设计规划。
3.1风对建筑结构设计的影响
复杂高层与超高层的最大特点在于高。因此在对其结构设计过程中首先要考虑这一因素所带来的其它影响因素。众所周知，层高越高其所需要面临的风力值便越大，因此在对复杂高层以及超高层的设计工作中需要首先考虑风这一客观因素。例如台湾的101大楼，在建设这一高楼之前，所需要的准备工作极多，其中进行风力测试便是其中之一。
3.2抗震能力
在进行房屋建筑过程中也需要考虑一些自然灾害，例如地震这种不可控因素，因此提高房屋的抗震性是极为重要的，抗震性的提高也是对人民生活安全的一种保障。众所周知，日本是世界地震多发地区，但现如今即便是日本也无法精准的预测出地震的发生时间。因此现如今只能尽可能的提高房屋的抗震性能。
3.3打好地基基础
地基是房屋建设的基础，也是建设之根本，只有打好地基才能够确保房屋的安全质量。影响地基的主要因素是地质问题。根据不同的地质需要不同的地基基础。
例如，在地质松软的地区的复杂高层和超高层建筑，就需要采用桩箱作为基础来打好地基；在有岩层的地区，需要根据岩层的年限采取不同的措施进行地基基础建设,一般采用混凝土桩深入岩层进行加固；对于地下基础条件较好的底层，通常会选择筏形进行基础加固。根据不同的地形选择不同的地基基础建设，做好建筑物的根基，对于整个工程具有重要意义。
3.4对于复杂高层和超高层建筑的功能需求
在进行复杂高层以及超高层建筑的建设过程中，需要考虑其功能的需求，建筑设计的首要任务是需要具备实用价值，不能仅仅顾及建筑的美观艺术性。建筑材料的选择也是影响建筑质量的一大因素，因此在建筑结构设计完成之后需要严格按照施工标准，购买对应的符合质量要求的施工材料。
四、复杂高层与超高层建筑结构设计的要点
4.1采用科学合理的抗侧力结构
当考虑到经济回报率时，350m高度则优先选择框筒核心筒体系；450m高度则优先考虑巨型框架-核心筒体系；以450m的高度作为分界，低于450m以下的高层建筑：当结构处于基本烈度7（0.1g）左右、基本风压0.6kN/m2左右，风荷载控制结构弹性指标；当结构处于基本烈度8（0.2g）左右、基本风压0.40kN/m2左右时，受地震作用控制结构弹性指标；当建筑结构高度达到甚至高于450m时，结构刚重比则成为了主要控制参数之一，那么就优先设置伸臂桁架以提高结构刚重比；当楼体结构高度超过450m时，弱框筒和筒中筒结构体系采用外框梁截面会比较高，这样会造成用钢量较大，回报与投入不成比例，经济效应不够。反之，当楼体结构高度增加，巨型框架结构体系则表现出了较好的受力能力和经济回报性；复杂高层建筑与超高层建筑结构设计中应考虑到成本，使设计更具有经济性，满足工程建设需求，同时还应考虑到施工进度要求以及建筑的使用需求。
4.2控制混凝土柱钢骨含钢量
在建筑结构设计中，应对框架柱钢框架的含钢率进行控制，确保其性能。设计混合结构的过程中不仅需要合理设计柱箍以及纵向钢筋部分，还应确定钢截面，保证钢含量满足标准。在钢筋混凝土芯管之中可通过设置钢柱的方式加强结构稳定性，使墙体的负荷简化，在风力的作用下，气缸外壁的垂直载荷与二分之一的占地面积的载荷基本相等，钢筋混凝土芯筒的水平剪力超出85%。通过加强框架柱的强度，可避免建筑的楼体发生倒塌的问题，提升楼体的稳定性。另外，在钢筋混凝土土芯之中设置钢柱可避免框架柱的变形，提升其延展能力，当结构产生裂纹的时候，凝固钢柱的剪力墙对承载性的影响比较小。同时，在芯管中设置钢柱可使抗震能力提升，为建筑的施工建立良好的基础。在地震多发地区采用这种方式进行处理可以提升建筑结构的整体稳定性，使墙底部的抗震能力加强，进而提高建筑安全性。
4.3提升高层建筑结构的抗侧刚度
为了加强复杂高层建筑与超高层建筑的横向刚度，应提升钢筋混凝土核心筒的刚度水平。核心筒属于建筑结构之中的抗侧力构件，筒体的外壁厚度与结构横向刚度间存在联系。在进行设计的时候，应保证框架柱横截面的设计满足轴压比与承载力的要求。在建筑的高层部分中，钢筋混凝土结构与混合结构框架型钢一般不能满足层间位移角的要求，因此应采取有效的方法进行处理，使用桁架使核心筒与外框筒之间能够连接起来，最终形成一个加强层，提升结构的刚度，优化设计的效果，使结构的整体强度提升。在处理中，可使用外框架以及核心筒之间的水平伸臂桁架，这样可以起到较好的效果。
4.4科学设计高层建筑的结构组成
在进行复杂高层建筑与超高层建筑结构设计的时候，设计单位应考虑到建筑结构刚度中心、几何中心以及建筑结构间的重合。保证这三部分重合，可使高层建筑的结构达到建设要求。在实际的设计过程中，通常难以确保这三部分有效重合，而在复杂高层建筑之中，由于水平荷载的产生会对建筑扭转造成影响，为了使扭转问题得到缓解，应将每层结构的水平力达到均衡的程度，这样可将扭转产生的振动减弱，达到维持建筑结构稳定性的需求。建筑的平面应尽量使用简单的平面形状设计，包括正方形以及圆形等，在特定情况下，城市的规划设计应考虑到建筑的建设要求和环境的特点，不能采用简单的平面形状。因此，在多数情况下，在结构设计中一般使用不规则的平面形状，包括I型或者T型等形状，为施工提供良好的条件。
结束语
当前高层建筑数量逐渐增加，复杂高层建筑与超高层建筑的建设要求越来越高，为了满足城市的发展需求，应对建筑结构进行合理设计，根据建筑要求开展设计，保证各个部分结构的性能达到要求，提升建筑的结构的稳定性。进行设计的时候，需要控制好各个结构间的关系，使其稳固性提升，避免某个部分存在问题影响整体结构的性能。
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