摘要：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，高層建筑已成為城市建設(shè)中的一道亮麗風景線。科技的進步、技術(shù)的提高，以及新型材料的相繼出現(xiàn)，為高層建筑創(chuàng)造了豐富的前提條件。本文就高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點進行了分析，闡述了現(xiàn)有各種結(jié)構(gòu)承重體系及其特點，以及結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展趨勢，以供參考交流。

　　關(guān)鍵詞：高層建筑;結(jié)構(gòu)體系;框架;剪力墻

　　Abstract: with the rapid development of economy, high building has become one of the urban construction beautiful scenery line. The progress of science and technology, improve the technology, and new type materials arise, for high-rise building created a rich the prerequisite. This paper the design characteristics of high-rise building structure is analyzed, the existing structure bearing system and its characteristics, and the trend of the development of the structure system, in order to offer reference exchange.

　　Keywords: high building; Structure system; Framework; Shear wall

　　中圖分類號： [TU208.3] 文獻標識碼：A 文章編號：

　　0高層建筑結(jié)構(gòu)的定義及發(fā)展概況

　　超過一定層數(shù)或高度的建筑稱為高層建筑。高層建筑的起點高度或?qū)訑?shù)，各國規(guī)定不一，且多無絕對、嚴格的標準。在我國新《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJl3—2010)里規(guī)定：10層及10層以上或高度超過24m的結(jié)構(gòu)稱為。當建筑高度超過100m時，稱為超高層建筑。

　　早在公元前就有高層建筑。于公元前280年建造的石結(jié)構(gòu)的亞歷山大港燈塔，高100多米;我國建于公元523年的河南登封縣，高40米;建于公元1056年的山西應(yīng)縣，高67米多，均保存至今。

　　現(xiàn)代高層建筑由美國興起，1883年在芝加哥建造了第一幢磚石自承重和鋼框架結(jié)構(gòu)的保險公司大樓，高11層。第二次世界大戰(zhàn)后，出現(xiàn)了世界范圍內(nèi)的高層建筑繁榮時期。1962—1976年建于紐約的兩座大樓，各為110層，高411米。近幾年來，亞洲國家和地區(qū)的高層建筑發(fā)展也非常迅速，而且廣泛采用新的結(jié)構(gòu)體系和建筑形式，逐步成為世界建造高層建筑的新重心。

　　我國近代的高層建筑始建于20世紀20～30年代。20世紀70年代末期起，大量的高層建筑已聳立在國內(nèi)各大城市的版圖上，高度及層數(shù)也不斷得到突破。

　　1高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點

　　高層建筑結(jié)構(gòu)不同于低層多層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計。在低層建筑結(jié)構(gòu)中，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力和位移都很小，通常可以忽略。所以低層建筑結(jié)構(gòu)承受的外部作用主要是以自重為代表的豎向荷載。而高層建筑結(jié)構(gòu)要同時承受豎向荷載和水平荷載。設(shè)計中必須重點考慮高層建筑遇到巨大風力和偶然的地震力時所產(chǎn)生的水平側(cè)力。因為隨著建筑物高度的增加，高寬比的增大，盡管豎向荷載對結(jié)構(gòu)設(shè)計仍產(chǎn)生重要影響，但水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的內(nèi)力和位移不斷增大，將成為結(jié)構(gòu)設(shè)計時的控制因素。由于高層建筑高度較大，地震作用對它的影響也較大。因此，高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵是抗側(cè)力結(jié)構(gòu)設(shè)計和良好的抗地震性。除此之外還得嚴格控制高層建筑體型的比例，以保證其穩(wěn)定性。使建筑平面、體型、立面的質(zhì)量和剛度盡量保持對稱和勻稱，使整體結(jié)構(gòu)不出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)。

　　2常見的高層建筑結(jié)構(gòu)體系

　　2.1框架結(jié)構(gòu)體系

　　框架結(jié)構(gòu)由梁、柱構(gòu)件組成，是早期多采用的結(jié)構(gòu)體系。框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件類型少，可以在構(gòu)建工廠標準化生產(chǎn)，也可以在施工現(xiàn)場采用定型模板進行現(xiàn)澆制作，整體性好和抗震性能較好。并且框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活，空間大，能適應(yīng)較多功能的需要。

　　在框架結(jié)構(gòu)建筑中，外墻可使用非承載構(gòu)件，使立面設(shè)計靈活多變;內(nèi)墻采用輕質(zhì)隔墻，可以按需要選擇拆除以適應(yīng)更多樣的空間需求。并且這些輕質(zhì)隔墻和外墻的采用，大大降低了建筑物自重，節(jié)省了材料。因此成為高層建筑的主要結(jié)構(gòu)形式。但是，框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度較小，在一般節(jié)點連接情況下，當承受側(cè)向的風力或地震作用時，將會有較大的剪切變形。因此，限制了框架結(jié)構(gòu)的使用高度。總之，在修建高度不大的高層建筑物時，框架結(jié)構(gòu)體系性能表現(xiàn)良好。

　　2.2剪力墻結(jié)構(gòu)體系

　　剪力墻結(jié)構(gòu)體系是利用現(xiàn)澆配筋墻體作為承受豎向荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)具有較高的抗側(cè)剛度，對抵抗水平風力十分有利，并且現(xiàn)澆的墻體也可以作為房屋的分隔構(gòu)件，因此，它適用于小開間的高層建筑，比如賓館、住宅樓等。而且建造的高度遠遠高于框架結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)的主體都是現(xiàn)澆的鋼筋混凝土，整體性很好，縱觀世界各地的歷次地震危害情況可知，剪力墻的地震破壞相對比較輕，所以適合在地震區(qū)推廣建造。

　　值得注意的是，剪力墻結(jié)構(gòu)的高層住宅樓中，部分中間隔墻是剪力墻。這個不同于框架結(jié)構(gòu)中的非承載輕質(zhì)隔墻，是絕對不能拆除的，因為它也屬于承重結(jié)構(gòu)體系的一部分。因此，剪力墻結(jié)構(gòu)體系的空間使用限制很大，不能符合公共建筑的使用要求，而且整體的現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體也造成整個建筑物自重的增大，使建材用量增加，地震力增大，上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)計將變得困難。

　　2.3框架——剪力墻結(jié)構(gòu)體系

　　框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系，即在框架結(jié)構(gòu)中沿縱橫方向布置適當數(shù)量的剪力墻，可以兼有兩者的優(yōu)點，取長補短。大部分的水平荷載(80%～90%)是由剪力墻來承擔的，提高了結(jié)構(gòu)體系的抗側(cè)剛度。框架結(jié)構(gòu)除了承受豎向荷載外，也可以承受小部分的水平荷載，并且提高了空間使用的靈活性。框架結(jié)構(gòu)受到水平荷載的變形表現(xiàn)為剪切變形，而剪力墻部分則為彎曲變形，兩部分通過樓板協(xié)同工作時，變形必須協(xié)調(diào)統(tǒng)一，這樣變形就變成彎剪型。各層間的變形會區(qū)域均勻，減小了頂部總側(cè)移量。總之框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系在剛度，抗側(cè)力能力，抗震性能，空間使用上都優(yōu)于單純的框架結(jié)構(gòu)體系及剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

　　2.4 簡體結(jié)構(gòu)體系

　　如果將框架結(jié)構(gòu)中的柱距減小密集布置，梁的高度放大就形成密柱高梁的框筒。將剪力墻圍成筒狀就形成空間薄壁筒。用框筒或者空間薄壁筒來承擔水平荷載的空間結(jié)構(gòu)就為簡體結(jié)構(gòu)。一個或者多個筒體結(jié)構(gòu)連接就可以稱為簡體結(jié)構(gòu)體系。常見的類型有實腹筒、框架筒體結(jié)構(gòu)、束筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)等。

　　筒體結(jié)構(gòu)體系不同于其他結(jié)構(gòu)體系的特點是它的空間受力性能，因為它可以看作是固定于基礎(chǔ)上的箱型懸臂構(gòu)件，要比單片的框架或者剪力墻的平面結(jié)構(gòu)具有更大抗側(cè)剛度和承載能力，并具有較好的抗扭性能。所以更適合用來建造超高層(層數(shù)大于40層，建筑高度大于100米)的建筑物。

　　常見的筒體結(jié)構(gòu)體系如下圖所示：

　　3高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展方向

　　隨著全球經(jīng)濟的不斷發(fā)展，建筑科技領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新，高層建筑及超高層建筑的發(fā)展越來越快。

　　隨著新材料新技術(shù)的不斷更新和采用，一般常見的框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足人們對高度的期望。而新型的筒體結(jié)構(gòu)體系、巨型結(jié)構(gòu)體系和混合結(jié)構(gòu)體系等將越來越廣泛地應(yīng)用在高層及超高層建筑的實際工程中。

　　這些新型的結(jié)構(gòu)體系從建筑設(shè)計角度來看，能滿足各種特殊使用功能的平面及立面設(shè)計要求，可以將設(shè)計師的天才想象力變成現(xiàn)實;從結(jié)構(gòu)設(shè)計角度來分析，簡體結(jié)構(gòu)體系、巨型結(jié)構(gòu)體系和混合結(jié)構(gòu)體系都具有強大的抗側(cè)剛度整體性和承載能力并能采用新型材料，結(jié)構(gòu)體系既合理又經(jīng)濟。

　　隨著各種新技術(shù)新材料新科技的不斷產(chǎn)生和高效施工方法的出現(xiàn)，未來的高層建筑結(jié)構(gòu)將向著更合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計體系和考慮環(huán)保、節(jié)能、舒適、多功能等可持續(xù)發(fā)展觀念的人性化設(shè)計方向發(fā)展，適應(yīng)人們對空間的利用觀念的變化，展現(xiàn)出更為強大的生命力。

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