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摘要：随着城市化进程的不断发展，许多复杂的高层与超高层建筑不断涌现，在这些建筑的建设施工中，常常会出现一些新的问题。本文即对复杂高层与超高层建筑结构设计要点进行分析，提出改善复杂高层与超高层建筑结构设计的优化策略，为我国城市化建设提供一些有参考价值的意见。
关键词：复杂高层建筑；超高层建筑；结构设计
引言
高层与超高层建筑的结构设计非常复杂；并且由于这些建筑身处大城市的商业中心或高新区域，人口十分密集，这就对建筑物结构设计的科学性与合理性提出了非常高的要求。在明晰复杂高层与超高层建筑的结构设计要点之前，要先理解这类建筑的分类与特点。
一、复杂高层与超高层建筑结构的特点
复杂高层与超高层建筑的结构种类繁多，各有其独特的结构形式。在商业建筑中，高层建筑通常会带有转换层，建筑底层用于商业活动，其特点是较为华丽的大厅；建筑高层通常是用于酒店套房或者企业办公。另一些高层建筑则相反，低层出租给企业当写字楼，高层为酒店套房。这类高层建筑的垂直结构通常不是连续的，需要采用转换层来实现上下层间的连通。但是，在采用这种过渡结构时，相邻楼层的过渡结构刚度变化在垂直方向上可能超过65%，并且不能使用一体构件，只能采用断层式的构件。对此，在设计具有转换层的高层建筑时应该预装一体化的抗风、抗震墙或钢筋混凝土柱。另一种高层建筑设计常采用的结构是连体结构，即高层建筑群通过一些较长的通道进行连通，使建筑物的垂直结构在受力时抵消弹性形变引起水平位移的能力突然增强，不规则结构楼层的最大弹性水平位移大于两端的位移，保持楼层的稳定。此外，高层建筑设计机构要考虑一定程度的美观性，会增加一些可伸缩的垂直悬臂结构，需要充分考虑垂直刚度和各阶振型相叠加的问题，注意突发的构件损坏、失稳对大楼整体的影响。
若高层建筑采用加强层结构，可以提高整个结构的横向刚度。尽管这样的设计更加满足设计要求，但是加强层会使得大楼结构在受力时抵消弹性形变引起水平位移的能力减弱，导致结构的内应力发生变化、大楼抗震性能减弱。所以，加强层的数量和方位布置等都需要经过精细地计算。楼层不规则结构的形式可以分为不规则形状、不规则布局以及薄层连接三个方面，其共有的一般性特点是抗震性能弱，一些天花板、地板难以满足弹性形变所要求的刚性强度，负重能力较弱，局部应力产生的变形较大，易形成结构薄弱点，造成建筑缝隙的出现。
在复杂高层与超高层建筑结构中，由于其复杂的受力，各个方向产生的应力、弹性形变无法控制的，对有些建筑性能的要求已经极大地超出现有规范的范围。因此，建筑行业已明确规定加装转换结构、连接结构以及加强层的高层建筑不能抗9级地震。
二、复杂高层与超高层建筑结构设计要点
复杂高层与超高层建筑的结构较为特殊，有着较高的实用性，内部容量较大，功能更加齐全、便捷，并且，开发商还结合业主的实际需要加强了艺术设计，使大型建筑也拥有动态的美感，满足现代化城市的审美需要。伴随着城市化进程的不断深入，每座城市都加强了对复杂、高层建筑的规划设计，既突出了设计的独创性及设计美学，又兼顾防渗漏、抗震、抗风的安全性能。要想建筑有较高的安全性能，就要针对以下几点进行设计：
1、重力荷载
重力荷载是复杂高层建筑结构设计需要考虑的首要内容，在具体设计过程中就要明确结构设计是否能满足实际重力荷载。复杂高层与超高层建筑的平面不规则，在竖向荷载的作用下，壁体或其他构件的轴压较强，这极大地增加了设计的难度。当楼层高度增加时，天花板、地板、壁体、承重柱等重量增大，造成的竖向重力载荷也会不断累积增大。因此，在施工中就要优化楼板自重，减轻复杂建筑高层自重，提高抗震能力。另一方面，风效影响也会随着层数的增加而增大，当风力较强时，楼体会发生自然晃动。对此，设计时就必须平衡重力荷载以及风效对建筑的影响，改善建筑结构的整体稳定性。设计前应先深入研究，进行现场调查，加强直接资料的收集、对比、分析，制定合理的设计方案，提高工程建筑的安全性能。
2、风荷载
复杂高层与超高层建筑结构设计之前需要进行风效影响计算，做好模型风动测试，充分考虑风荷载对大楼结构的影响，找到最合适的建筑物的外形结构以提升抗风性能、提升美感、降低建筑成本。通过流体力学等复杂技术获取高层建筑承受风荷载的性能数据，如结合风力响应进行风效影响评估，计算风荷载力，为抗风设计提供数据和技术支持，改善高层建筑结构设计的科学性。
如前文所述，当地势越高时，风力对建筑物的影响就越大。设计者必须充分考虑居住者的居住需求，平衡满足人体舒适度以及抵消风振加速度的设计。在风速达到临界值时，建筑会受到较大的风效影响，建筑外墙会受风刮而剥落，并且办公区、居住区的窗户、阳台也会受到一定的影响。对此，可以改变建筑物的截面形状和切角角度来减小风致振动，从而降低风荷载的影响效果。
3、抗震性能
超高层建筑的抗震设计与抗风设计有一定的关系，都需要平衡重力荷载、风荷载对楼体的影响，进行大量的测试与分析，在抗风性能上进一步提高建筑物的抗震性能。
4、地基
地基是一切建筑的根基，要想提升复杂高层与超高层建筑的稳定性，必须对其地基进行更加科学、合理的设计和规划。可以采用软地基处理的工艺进行优化，在整体施工之前将地基进行沉降，加固底基结构；或者针对底基不稳的情况，浇筑钢筋混凝土地下墙加固地基。针对基岩较浅的问题，也可以用浇筑钢筋混凝土桩的方式来加强支护性能。在地基施工之前，为确保整个建筑工程的稳定性、安全性，要进行实地现场考察，对土壤、基岩条件进行勘测，对地形地貌，包括地下水、地下管道工程等进行测绘和勘察，结合地基强度的承载力、变形分析实验，充分考虑各种因素来进行大楼的设计。
5、提升抗侧刚度
为提升超高层建筑的抗侧刚度，要提升核心筒的刚度。核心筒外壁的厚度直接决定着建筑物的抗侧刚度，必须在设计时加强框架柱的横截面，确保其轴压比、承载力与抗侧刚度满足要求。可以采用多钢筋的钢筋混凝土加固核心筒，加装伸臂架加固框架柱以及核心筒的契合程度，保证大楼的稳定性。
6、功能需求
在保证了复杂高层与超高层建筑的安全性能之后，设计者就要根据用户的需求来进行功能设计，平衡建筑工程的艺术性、审美性以及实用性，合理选用建筑材料，确保建筑功能的多样化，满足商业、办公、居住的多样化功能需求。
三、结束语
复杂高层与超高层建筑的结构设计中要加强对质量的控制，设计人员要认识到整体结构安全规划的重要性，严格遵循行业设计规范，不断创新设计理念，优化结构设计。确保在满足抗震、抗风性能的原则下，结构能美化城市，满足复杂的功能需求。另外，建筑材料的利用效率也是施工过程中的重要考虑因素，要在确保建筑施工符合安全标准的情况下，尽可能地节约建材的使用，充分体现环保意识。因此，在设计高层建筑时，必须综合考虑多种因素，不能一蹴而就，草草了事。
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