关于复杂高层结构设计的探讨

【摘 要】随着工业化的不断发展，城市空间减少，土地资源稀缺，复杂高层建筑受到社会各界的广泛需求，复杂高层建筑的数量不断增多，上述建筑具有不规则的结构，与一般建筑结构相比，在设计的时候，应该重视更多方面的问题，本文对复杂高层结构设计的要点进行探讨。

【关键词】复杂高层；结构设计；不规则

随着社会主义市场经济的飞速发展和人民生活水平的提高，复杂高层建筑受到社会各界的广泛关注，建筑师在用途和功能等方面不断创新，使高层建筑的体型和空间不断向多变性和复杂性等方面发展，导致建筑物结构不规则，为工程师带来了更多的机遇和挑战。本文通过多年的实践和研究，对多种结构难题进行分析，最终形成和建筑师的创意相吻合的复杂高层建筑结构。随着上述建筑数量的不断增多，虽然相关的理论研究和试验研究也在不断增加，但是很多建筑仍然无法通过强地震检验，因此，在上述建筑中，应减少使用不规则平面布置，对建筑物的高度进行一定程度的控制，本文对复杂高层建筑的设计要点进行研究分析。

1带转换层结构

在复杂高层建筑中，建筑物多沿着竖向划分为多种用途的区域，上述竖向的结构构件不能直接连续贯通落地，应该设计转换层，完成竖向构件之间的过渡，带转换层结构为不规则的结构体系，在设计的过程中，应该重视以下几方面的问题。首先：上述体系应该具有数量众多的落地筒体或者剪力墙并且墙体应加厚；第二：在转换结构之中，转换层的高度会对抗震水平产生重要影响，随着转换层的高度增加，上层和下层之间内力和位移角会产生较大水平的突变，在设计的过程中，应该对高度进行限制；第三：转换层和侧向刚度比能够对整体结构的抗震水平产生重要影响；第四：应该对转换层的侧向刚度比进行控制，同时，控制等效高度比，提高等效刚度比，降低内力突变的情况。

2　连体结构

多幢复杂高层建筑之间一般通过架空连廊进行连接，与建筑物的使用功能和造型相吻合，连接体之间的宽度从几米到几十米不等，连接体在建筑物的竖向进行布置，数量不等，连体结构使用连接体将多种结构进行连接，体型十分复杂，因此，与多塔结构和一般结构相比，具有受力复杂性的特征，上述结构具有较大的结构扭转效应，对主体结构会产生消极影响，在设计的过程中，应该重视以下问题。第一：与其它的体型结构相比，连体结构会产生十分明显的扭转效应，应该受到社会各界的广泛关注，随着塔楼不对称性的提高，会导致扭转效应的增加，在对称双塔的连体结构之中，因为楼板产生变形，除了一般平动之外，能够产生相向运动，使整体结构和振动形态的扭转振型相藕合，在多塔连体结构之中，因为体型的复杂性增加，振动形态也会向复杂性的方向发展，扭转效应水平增加；第二：在连体结构之中，连接体结构是十分重要的部分，具有受力水平复杂的特征；第三：在连体结构之中，支座连接也是应该关注的问题，在处理的过程中，应该针对建筑的布置和方案进行确定，选择滑动连接、铰接和刚性连接等，可以选择多种方式进行连接，同时应进行详细的设计和分析。如果连体结构含有数量较多的楼盖，具有足够的结构刚度，可以采用刚性连接；如果连接体具有较差的结构，不能够对结构进行协调，使其共同工作，可以进行弱连接，重视滑动支座的设计。

3　悬挑结构和竖向收进结构

随着复杂高层建筑的功能需求和造型需求不断增多，建筑物竖向收进的现象十分常见，悬挑结构较少，上述结构体系会受到竖向地震水平的影响，同时，会产生倾覆力矩，在设计的过程中，应该重视以下几个方面的问题。第一：结构体型的收进会产生不连续的竖向刚度，在层间位移部分产生突变，提高构件内力水平，对结构抗震产生消极影响，在设计的过程中，重视竖向构件配筋水平，提高结构的竖向承载水平；第二：在多塔楼结构之中，应该重视塔楼第一层，在此部位会产生内力突变，避免此层的刚度与上一层刚度相比较少的现象，最终产生薄弱层。第三：如果结构收进产生偏心，建筑物底部结构的应力会随着扭转效应而不断增加，应该适当增加裙房的顶板厚度，同时提高配筋率；第四：悬挑结构指的是上部结构的体型大于下部体型，因此，在质量和刚度等方面，上部结构与下部结构相比较大，会产生明显的扭转效应，为竖向不规则结构的一种，此种结构在设计的过程中，应该受到足够的重视，避免多次调幅。

4　带加强层结构

在复杂高层建筑中，应该设计数量众多的加强层，使侧向刚度不断增加，与设计的要求相吻合，上述结构体系能够有效抗风，但是，在附近楼层和加强层之中，会造成结构内力和刚度的突变，增加加强层的弯矩水平，在对加强层的结构方案进行设计的过程中，应该对加强层数量进行研究分析，设置合理的刚度。

同时，在设计的过程中，应该重视抗震设计，采用以下几种措施，首先，在计算结构的过程中，应该使用空间结构模型进行计算，满足以下几种要求。第一：在设计的过程中，重视扭转影响，保证楼层竖向构件最大的层间位移和弹性水平位移分别不宜大于该楼层两端层间位移和弹性水平位移平均值的1.2倍；第二：避免楼板开洞口和凹凸不规则的现象，使用与楼板平面的实际刚度相吻合的模型，对弹性楼板进行准确计算。其次，在抗震设计的过程中，应该保证裙楼和主楼具有相同的抗震等级，主楼结构在裙房顶部的上层和下层加强抗震构造措施；使用多种力学模型进行分析，对内力位移水平进行计算，使用弹性时程的分析方式进行计算。第三，在主体连接位置和连廊中设置适宜的剪力墙，提高刚度水平，避免在连接部位产生位移。第四，通过上述分析，应该使用振型分解反应谱法的方式，对地震作用进行计算，在设计施工图的过程中，应该保证建筑物的结构体系和相关规范相吻合，提高复杂高层建筑的可靠性和安全性，提高建筑物抗震水平。

5结语

随着经济的不断发展，建筑物使用功能向多样化方向发展，业主对建筑的结构提出更多要求，在设计的过程中，应该重视抗震规范的需求，提供多种模型和方案进行计算对比分析，及时发现结构中的不足环节，在设计的过程中，使用多道抗震设防，对位移比和周期比等要素进行控制。在复杂高层结构中，选择经济的、适宜的结构方案十分重要，应该对连接节点的构造进行考虑，满足设计的需求，保证连接节点的设计简单，有助于施工。工程师通过对结构的局部刚度和整体刚度的调整，满足稳定性需求和受力需求，同时控制舒适度，形成与用途和功能相适应的高层建筑。

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