【摘要】建筑工程行业的快速发展，促使建筑工程高度不断增加，与普通建筑工程相比其受力更为复杂，相应的提高了施工难度。面对日益复杂的建筑工程结构，为保证其建设效果，必须要针对其具有的特点做好研究设计，降低各类荷载因素对工程结构造成的影响。本文分析了复杂高层建筑结构设计要点以及关键技术，并结合实例对结构设计方法进行了分析。
【关键词】复杂高层建筑；结构设计；荷载分析
城市建设中逐渐涌现出更多复杂高层建筑工程，结构形式向多样化、功能化以及复杂化方向发展，加大了结构设计难度。为保证复杂高层建筑工程结构设计效果，需要针对设计现状存在的不足来明确下一步研究分析的要点，并从工程结构设计实际出发，选择合适专业技术，对其结构设计进行分析。对建筑结构所受各项荷载进行综合分析，对比各类结构设计形式，争取选择合理性最高的结构形式完成工程建设。
一、复杂高层建筑结构设计不足与要点
1.结构方案合理性
与普通建筑工程相比，复杂高层建筑工程在对其结构进行设计时，受外界因素的影响更大，对结构设计方案的要求也更为严格。结构方案的确定应结合工程结构实际情况，选择合适的施工技术与工艺，如果此环节管理不当，很容易造成方案与实际脱节，在后期施工中产生大量的变更。因此，为提高结构设计合理性，在确定结构方案时，除了要做好经济性对比外，还应从综合角度对各项因素进行综合分析，将专业技术与理念融入其中。并且要通过现场了考察的方式，来确定设计要求、施工技术、施工设备以及施工工艺等，在整体上提高方案设计的合理性与可操作性。
2.结构选型合理
结构选型对于复杂高层建筑工程来说尤为重要，选型是否合理与结构受各方荷载作用力大小有密切联系，因此设计人员需要对工程所在地抗震度做充分研究，并对建筑工程外部环境地质地形进行有效分析。存在部分复杂高层建筑工程选型时，过分关注工程造价，忽视了结构选型与地质地形以及各项荷载作用之间的关系，导致后期结构承受作用力增大，降低结构稳定性与强度[1]。因此，要提高结构选型的合理性，尤其是要做对部分薄弱环节的强化，提高建筑结构强度与稳定性， 尤其是提高建筑结构抗震措施，精确计算构件延性与钢筋锚固长度，确保平面与立面布置时可以保持相对平整的状态。
3.计算简图合理
作为复杂高层建筑结构设计前提的计算简图，与建筑结构设计安全性有着密切联系，需要加强对此方面内容的重视。为提高建筑结构设计合理性，以及结构稳定性与安全性，设计人员需要结合实际情况做好建筑简图的合理规划，并对各项设计参数进行分析计算，为结构设计提供准确的数据支持，在整体上提高结构设计综合效率[2]。
二、复杂高层建筑结构设计关键技术分析
1.结构设计技术
针对建筑工程结构复杂性特点，在选择结构设计技术时，应确定合理的结构抗侧力体系，设置伸臂桁架与腰桁架，以及楼面结构与转换结构。同时，为提高结构抗震性能，应明确建筑结构关键部位抗震性能化指标，利用专业技术进行分析，必要时验证结构抗震性能。另外，还要选择用高强度施工材料，如混凝土、空心楼盖、组合楼板等，最大程度降低结构重力。并且应选择稳定性高的钢结构、型钢混凝土结构等来提高结构抗变形能力。
2.重力荷载传递路径
对于结构重力荷载因素进行分析，应准确确定重力荷载传递的途径，并做好对楼板结构选型的控制，从设备、净高、吊顶以及经济等方面进行综合分析，从实际出发编制平板方案与次梁方案，通过对比确定最优方案进行施工[3]。另外，为降低建筑结构自重，设计时可以选择用钢板与组合楼板相结合的方式，同时还可以缩短施工工期，降低施工难度。而如果大跨楼板选择用混凝土平板方案时，则可以利用轻质型材料进行填充处理，同样可以达到降低结构自重的目的。
还应做好对结构转换形式选择的控制，常见的有转换桁架、转换梁、搭接墙转换、框支剪力墙汉砖以及厚板转换等，在选择时应以降低结构自重，并满足稳定性要求为基础，一般可以选择用转换梁、转换桁架等方式。对于部分建筑工程应用复杂转换结构形式，在对其进行设计时需要采取细节有限元分析的方式，对其进行结构试验研究，保证大跨转换构件在邻跨受力的连续性。
3.结构抗侧力体系
应保证结构抗侧力体系的合理性，尽量选择而相互组合并连接成整体的结构形式，将框架柱与核心筒两者之间用伸臂桁架进行连接。或者是选择用通过环带桁架、巨型斜撑连接成整体，形成一个巨型框架结构。对于部分建筑结构选择多种抗侧力体系时，需要做好每个体系受力分析，确定其贡献值，将设计重点放在贡献值大的体系上。无论选择哪种抗侧力体系，均需要进行准确的计算，分析不同类型构件与抗侧效力的影响，提高材料的应用效率与结构受力效果。
4.荷载作用力分析
4.1风荷载
对建筑外形进行空气动力学优化设计，即完善建筑外形改变风荷载作用，降低结构设计难度。设计前应确定主体结构风致响应以及风荷载标准值，通过风振分析与风洞试验准确确主体结构风荷载设计值，同时利用风致响应还可以准确评估层间位移角与顶部加速度是否满足设计规范。
4.2地震荷载
对施工现场地质进项安全评测，分析其反应谱与场地人工波，如果评测值小于规定标准值，设计时则应按照标准值进行，否则相反。还应保证设计所用地震时程波与反应谱曲线相吻合，输入地震反应谱影响系数与规范反应谱影响系数，各周期点数值差值应控制在20%以下[4]。
三、复杂建筑结构设计实例分析
1.工程概述
以某地复杂建筑结构设计项目为例，其建筑总面积为80000m2，结构高度大约为118.6m，屋面装饰架标高为131.8m，室内外高差0.3m，地上结构为26层，地下车库为三层，其中避难层设置于15层。
2.结构设计
2.1结构选型
项目结构具有楼板不连续以及平面布置不规则特点，选择用框架-核心筒结构形式，核心筒主要材料为钢筋混凝土，框架柱材料为钢筋混凝土柱，并将柱子设计成折线形状，竖向可测力构件从上到下连续贯通，并在特定位置设有分支柱。
2.2构件荷载
项目距利用线弹性时程分析法对结构构件承载力进行分析，横向框架梁、剪力墙以及框架柱等结构未出现屈服现象，而竖向框架受力较大，出现屈服现象，并且刚好达到设计要求，满足设定的性能目标要求。
2.3动力弹塑性
项目利用Midas Building程序进行分析，通过程序自带的武田非线性滞回模型，以及纤维束模型，对建筑结构动力弹塑性进行分析，其中忽略混凝土材料存在的受拉能力。分析后确定连梁结构最先出现剪切屈服，然后底部加强区剪力墙会发生屈服，并产生较为严重的破坏。另外，剪力墙结构未发生受压屈服，框架柱未产生塑性铰，其均具有较大的抗弯承载力，不会因为地震作用而出现剪力破坏问题，达到结构设计目标。
结束语：
复杂高层建筑结构设计，应结合其特点，对其设计工作中存在的不足与要点进行分析，基于此来确定关键性设计技术，从多个角度进行分析，选择合适的设计方法，保证整个建筑工程结构均能达到专业设计规范要求，提高工程整体性设计效果。
参考文献：
[1] 黄慧隆.某复杂高层结构设计难点研究[D].华南理工大学，2014.
[2] 罗郁.复杂高层与超高层建筑结构设计的重点[J].现代装饰（理论），2015，02：224.
[3] 张博.高层建筑梁式转换层结构设计原理及其应用[D].湖南大学，2011.
[4] 赵文文.带梁式转换层的复杂高层建筑抗震性能研究[D].西安建筑科技大学，2013.