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1、复杂高层与超高层建筑结构设计要点探究摘要：随着我国市场经济的，复杂的和高层超高层建筑施工项目的建设需求的不断发展逐渐增加。其设计是确保建筑物安全，合理，经济的主要因素。但现在，复杂的高层和超高层建筑在我国的设计中，仍存在一些亟待解决的问题，需要进一步的开发和分析，以确定应对策略。关键词：复杂高层;超高层建筑;结构的设计;要点1复杂高层与超高层建筑结构设计概述为保证我国高层建筑结构设计的安全性和经济性,我国建筑抗震设计规范(GB50011-2010)(以下简称抗规)、高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)(以下简称高层混凝土规程)和高层民用建筑钢结构技术规程(JGJ99-98)(以下简
2、称高钢规)均对高层建筑的适用高度、结构平面布置和结构竖向布置的规则性提出了明确要求。但是，随着社会经济的发展、计算分析手段的完善、结构材料性能的提高、加工工艺的进步和施工技术水平的提升，在建设单位和建筑师对建筑效果新、奇、特，以及部分地区对建筑物高度的追求下，造型突破传统、高度超限的大量复杂高层建筑纷呈出现。结构复杂性主要体现在三大方面：高度超限、结构平面布置不规则、结构竖向布置不规则。国内部分高度超限的复杂高层建筑有上海中心大厦、深圳平安国际金融中心、天津高银117大厦、广州东塔周大福中心的结构高度分别达到580、588、597和518m。结构平面与竖向严重不规则的高层建筑中，CCTV新址主
3、楼和法门寺合十舍利塔最具代表性。2复杂高层与超高层建筑设计的考虑因素2.1 结构方案舆结构类型建筑物的结构方案是其设计的基本框架，也是该建筑物设计工作的第一步，对于复杂高层和超高层建筑来说，结构方案和结构类型更是其质量的保证。建筑物的舒适度和抗震能力等都是围绕这个基本框架进行的，如果第一步做错的话，在后面的步骤才发现错误,就需要将整个设计方案推翻重做,造成不必要的浪费，如果在施工过程中才发现不合理，不但会影响工程如约按期完成交工，而且会给设计者造成直接的经济损失。因此，在考虑复杂高层与超高层建筑的设计时，首先必须选择合理的结构方案。2.2 结构舒适度高层复合物与高层建筑，因为建筑高度较高，所以
4、建筑结构相对更难以保持一定的安全性，建筑施工和比较，构建人类的普遍偏软结构一般建筑更柔软的类型舒适性物质会加重病情，所以这个因素也应考虑在舒适高楼复杂与高层建筑的设计。根据不同的建筑结构舒适分析一般分为两种类型，一种是建筑混凝土结构，另一种是混合的或建筑钢结构。或按照建筑舒适性分析，不同层次的不同的建筑特色，如住宅公寓建设要求和不同类的公共建筑振动指标范围水平的各种建筑之间振动指标值的功能有所不同。因此，对于不同的功能建筑的建设根据其不同的用途进行设计，可以提高建筑物的结构的舒适到某种程度。2.3 抗震设防烈度高层复杂的存在相比，高层建筑与一般建筑有着明显的区别，建筑高度比其他建筑高。相比之下
5、，高层复合物与高层建筑的建筑面积的相对高地震烈度的要求。根据现有的复杂的和高层次的设计经验的高层建筑,大厦的建筑物超过IOOm特定高度的高度与该地区的地震烈度有很大的关系。建筑设计行业不成文的规定，一般认为6度的地震烈度及以下地区可以建高楼与复杂高层建筑，在68度的地区可以建立地震烈度高楼复杂的用超高度不超过300米高层建筑，区域8度以上的地震强度为不适合的高层和高层建筑复杂的结构。3复杂高层与超高层建筑结构设计的要点3.1 计算载荷3.1.1 风载荷计算随着建筑高度不断增加，风载荷对建筑结构稳定性的影响也越来越明显。而在开展有关风荷载的研究中，通常以100年重现期的风荷载设计结构构件承载力，
6、以50年重现期风荷载控制构件承载力，对高度大于等于200m的建筑物进行风洞试验。在计算风载荷过程中，需要根据相应的高层、超高层建筑结构的设计标准，并结合当地历史的风力变化资料进行研究，以掌握风载荷的波动范围，并在设计过程中充分考虑到风荷载余量对建筑结构的影响，确保建筑结构能充分适应当地的风载荷要求，保证建筑结构的稳定性。3.1.2 地震载荷计算地震载荷是载荷问题研究中的关键内容，也是复杂高层、超高层建筑结构设计中的基础性内容之一。一般认为，如果复杂高层、超高层建筑结构自振周期为6.0-9.0s,而建筑结构设计的地震载荷影响系数约为6.0s,那么在地震载荷问题的研究中，需要将地震载荷影响系数设计
7、在6.0-10.0s范围内，并以此为基础开展数据的计算。3.2 抗震设计3.2.1 对倒塌水准的研究在分析倒塌水准过程中，需要注意以下几点问题：(1)在研究建筑的延性结构构件过程中，需要规定非弹性形变小于构件的弹性形变能力；(2)针对建筑结构中存在的一些非延性部件，需要充分考虑破坏模式的应力特征与要求，并重视对其相关技术内容的研究；(3)在开展有关建筑结构设计过程中，应保证建筑物结构具有良好的稳定性，并确保其至少具有中等地震抗性作用，并即使在中等地震的影响下依然能保证建筑结构的弹性。3.2.2 对使用水准的研究对于地震重现期为50a的地震，此时其对建筑结构的损伤是忽略不计的，但在相应的结构设计
8、分析中，需要相应的研究其弹性反应状态，以更全面的获取与建筑相关的资料。4结束语总而言之，在复杂高层以及超高层建筑结构设计过程中，应当不断提高设计质量和专业水平，这是非常关键的;不仅可以为用户提供安全、舒适的建筑环境,而且可以提高建筑工程的经济效益和社会效益，所以复杂高层与超高层建筑设计过程中，应当准确把握结构设计要点。参考文献：1冯福雄，李新磊.复杂高层与超高层建筑结构设计要点探讨j.建筑与装饰，2019,000(001)：33-34.2田少华.复杂高层与超高层建筑结构设计要点研究J.工程技术研究，2019(13).3吴开磊.超限高层建筑结构设计中相关要点探究J.住宅与房地产，2019(15)
9、浅谈超高层建筑摘要：超高层建筑指建筑高度超过IOOm时，不论住宅及公共建筑均为超高层建筑。抗震设计的高层建筑，建筑结构平面形状布置宜简单、规则、对称，质量、刚度和承载力分布宜均匀，不应采用严重不规则平面布置。超高层建筑在建筑消防疏散、防火分区、结构高度超限、消防喷淋自动灭火系统、通风换气、机电消防报警等技术措施方面均比一般建筑要求严格。通过对超高层建筑的介绍，为相关工程提供参考。关键词：平面简单规则;消防电梯;建筑面积;避难层引言浅谈点：一对于超高层建筑其平面布置更应简单、规则。如平面形状为L形的一栋55层一类超高层综合楼，7至55层酒店式公寓，结构总高度199米复杂超限高层建筑，为平面不规则
10、且顶部缩进的型钢柱框架剪力墙结构。超限情况：主要屋面高度198.60m,超过B级最大适用高度(140m)58.60m,属于高度超B级高层;扭转不规则，应进行全国超限高层建筑工程抗震设防专项审查。建设单位申报具体流程为先申请至市建委，再报至省建设厅，后省厅委托全国超限高层建筑工程抗震设防专项审查专家委员会组织专家进行抗震设防专项审查，专家组由市、省、北京、中国建筑科学研究院等专家组成，在北京开会讨论审查通过后按照上述步骤倒回至建设单位。又如平面形状为矩形的一栋51层超高层公寓，结构类型矩形钢管混凝土框架一钢筋混凝土核心筒混合结构，建筑高度主楼184.5m,满足高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-
11、2002中型钢混凝土框架一钢筋混凝土核心筒混合结构房屋适用最大高度190m,但属于同时具有三项不规则的高层建筑，由市建委组织专家小组超限审查，由省、市等专家组成，并在省里开会讨论审查通过。从以上两个案例得出，超限高层建筑平面简单、规则，高度超限在不超过B级最大适用高度下，只在省里审查，流程简单、节省人力、时间成本，缩短了建设周期，同时更为重要的是因结构体系在平面、竖向上均规则，建筑和结构等构件的布置也简单，节省掉一部分冗余的抗侧力构件，大大降低了建造成本。2高层消防电梯数量的灵活运用2.1 消防电梯高层防火规范(2005版)当每层建筑面积不大于1500m2时，应设1台;当大于1500m2但不大
12、于4500m2时，应设2台;当大于45(X)m2时，应设3台。因此，对于超高层公寓等来说，综合考虑容积率、标准层每层建筑面积、经济因素等原因，如只规划一部消防电梯，旧版防火规范控制住了每层建筑面积不大于1500m2,而往往很多时候开发商在不超容积率的前提下，为了增加尽可能多的可售面积，可谓精打细算、无所不用，在超高层公寓等每层建筑面积的算法上灵活运用。常规做法为客梯一般分高区电梯和低区电梯，在一层大堂侯梯厅处，高低区电梯入口可同时乘坐，低区电梯达到和高区电梯的分界层前，低区电梯可以层层停靠，则低区电梯井道可以利用计入每层建筑面积，而高区电梯不能层层停靠，则高区电梯井道不可以利用则不计入每层建筑
13、面积;而低区电梯达到和高区电梯的分界层后，低区电梯不可以层层停靠，则低区电梯井道封闭不可以利用空间不计入每层建筑面积，而高区电梯可以层层停靠，则高区电梯井道可以利用则计入每层建筑面积，这样即使外围一圈玻璃幕墙计算的建筑面积超过了1500m2时，只要超过的部分在通过上述方法能够调整过来的范围内则每层建筑面积不大于1500m2时，应设1台消防电梯。而防火规范(2015版)消防电梯应分别设置在不同防火分区内，且每个防火分区不应少于1台，对于有多个防火分区的楼层，即使一个防火分区消防电梯受阻难以安全使用时，还可利用相邻防火分区消防电梯。2.2 高层民用建筑等自然层的最大允许建筑面积（2005版）对于一
14、类建筑，每个防火分区允许最大建筑面积为1000m2,其中，当设有自动灭火系统防火分区，可增加1倍，由此可得，高层公寓不大于2000m2（自然层）。而（2015版）对于耐火等级为一、二级高层民用建筑，其防火分区最大允许建筑面积为1500m2,当建筑内设置自动灭火系统时，可增加1倍。对高层公寓等，其防火分区最大允许建筑面积可达3000m2,为一个自然层，对于建筑体量、功能使用、经济效益等不同程度的提高，提高了建筑利用率。2.3 层公共建筑避难层（间）的合理设置（2005版）建筑高度超过IOOm的公共建筑，应设置避难层（间），设置自高层建筑首层至第一个避难层或雨个避难层之间，不宜超过15层。而（20
15、15版）建筑高度大于Ioom的公共建筑，应设置避难层（间第一个避难层的楼地面至灭火救援场地地面的高度不应大于50m,两个避难层之间的高度不宜大于50m。为强制性条文。建筑高度大于IOOm的建筑，使用人员多、竖向疏散距离长，因而人员的疏散时间长。根据目前国内主战举高消防车-50m高云梯车的操作要求，规定从首层到第一个避难层之间的高度不应大于50m,以便火灾时不能经楼梯疏散而要停留在避难层的人员可采用云梯车救援下来。根据普通人爬楼梯的体力消耗情况，结合各种机电设备及管道等的布置和使用管理要求，将两个避难层之间高度确定为不大于50m较适宜。常规设置都会依照规范的规定，但有些特殊情况需进一步细致对待，
16、例如在通过建筑高度划分避难层数量时，经常出现不会整数均分楼层等情况，而出现小数说明需要调整本层是否进入避难层的设置楼层间隔数，还会出现两个避难层之间的高度略微超过50m,若把本层不计入避难层，则两个避难层之间的高度是不超过50m,但是从整个建筑高度来讲，以此类推逐步递增，最后很可能出现因多个本层不计入避难层，继而导致整个建筑多增加了整整一层避难层的建筑面积，从而使可售建筑面积白白浪费一层，不利于经济、安全、适用之间的平衡，规范条文是人编制的，也是为人服务的，一切以人为本，在不大大突破它的前提下，可把固定的条文变得灵活起来,可与当地的消防设计审查意见部门适当沟通,结合楼层建筑功能使用频率、使用人员数量比常规少、当地可能有IOOm的消防云梯登高车等实际情况下，经过沟通，可实现两个避难层之间的高度略微超过50m的消防设计审查意见部门的通过。4结语超高层建筑是一项系统复杂的大工程，从前期市场策划定位、意向强排、项目内部测算、参与规划设计条件制定、土地招拍挂、详规、单体建筑方案及施工图、建造施工至最终竣工验收，项目建设周期比一般项目要长，技术难度也增大、成本也增加，这就需要在规划和建筑设计阶段，进行精细化设计和把控，方能在后续阶段一劳永逸。参考文献：中华人民共和国建设部.GB503522005民用建筑设计通则S.北京：中国建筑工业出版社，2005.
