摘要： 對(duì)目前較為普通的高層建筑結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)缺點(diǎn)、適用性、經(jīng)濟(jì)性等方面的比較，并論述如何選擇合理的結(jié)構(gòu)體系方案，具有較高的參考價(jià)值。

　　關(guān)鍵詞：高層建筑;結(jié)構(gòu)體系;經(jīng)濟(jì)合理性

　　Abstract: at present are normal of the high-rise building structure and the advantages and disadvantages of the system, applicability, economy, and other aspects of the comparison, and discusses how to select the reasonable structure system plan, is of high reference value.

　　Keywords: high building; Structure system; Economic rationality

　　中圖分類號(hào)：TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

　　隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的高層建筑越來越廣泛。為了更好的使設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作在現(xiàn)實(shí)生活中得到合理的運(yùn)用，這就需要設(shè)計(jì)師從概念設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)。而本文主要是探討高層建筑的結(jié)構(gòu)體系以及如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)體系的選擇。

　　1、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

　　目前國(guó)內(nèi)的高層建筑目前最廣泛基本結(jié)構(gòu)體系有：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等五種體系。

　　(1)框架結(jié)構(gòu)體系。框架結(jié)構(gòu)體系是由樓板、梁、柱及基礎(chǔ)四種承重構(gòu)件組成。由梁、柱、基礎(chǔ)構(gòu)成平面框架，它是主要承重結(jié)構(gòu)，各平面框架再由連系梁連系起來，即形成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系，它是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式之一。優(yōu)點(diǎn)是：建筑平面布置靈活，能獲得大空間，房間隔墻可以隨意拆改，建筑立面也容易處理，結(jié)構(gòu)自重輕，計(jì)算理論也比較成熟，在一定高度范圍內(nèi)造價(jià)較低，已廣泛應(yīng)用于辦公、住宅、商店、醫(yī)院、旅館、學(xué)校及多層工業(yè)廠房和倉(cāng)庫(kù)中。缺點(diǎn)是：框架結(jié)構(gòu)本身柔性較大，抗側(cè)力能力較差，在風(fēng)荷載作用下會(huì)產(chǎn)生較大的水平位移，在地震荷載作用下，非結(jié)構(gòu)構(gòu)件破壞比較嚴(yán)重;并且框架柱尺寸過大，不適合民用住宅，在地震區(qū)不宜做太高。

　　(2)剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在高層建筑中為了提高房屋結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力剛度，在其中設(shè)置的鋼筋混凝土墻體稱為“剪力墻”。其優(yōu)點(diǎn)是：剛度大，空間整體性好。由于承重結(jié)構(gòu)為片狀的混凝土墻體，房間不見柱子的棱角，感覺更美觀，比框架結(jié)構(gòu)更適合用于住宅、旅館等房屋。在歷史地震中，剪力墻結(jié)構(gòu)表現(xiàn)了良好的抗震性能，震害較少發(fā)生，而且程度也較輕微。缺點(diǎn)是：混凝土用量多，自重大，總高度通常無法超過150m。混凝土墻體為高強(qiáng)度承重墻體，房間不能拆改。

　　剪力墻結(jié)構(gòu)墻體較多，不容易布置面積較大的房間，為了滿足旅館布置門廳、餐廳、會(huì)議室等大面積公共用房的要求，以及在住宅樓底層布置商店和公共設(shè)施的要求，可以將部分底層或部分層取消剪力墻代之以框架，形成框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

　　在框支剪力墻中，底層柱的剛度小，形成上下剛度突變，在地震作用下底層柱會(huì)產(chǎn)生很大內(nèi)力及塑性變形，因此，在地震區(qū)不宜采用這種框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

　　(3)框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系。在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻，可以組成框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是：既有框架結(jié)構(gòu)布置靈活、使用方便的特點(diǎn)，又有較大的剛度和較強(qiáng)的抗震能力，因而廣泛地應(yīng)用于高層建筑中的辦公樓和旅館。缺點(diǎn)是：混凝土用量多，自重大，總高度不宜超過150m。

　　(4)筒體結(jié)構(gòu)體系。由剪力墻構(gòu)成空間薄壁筒體，成為豎向懸臂箱形梁，加密柱子，以增強(qiáng)梁的剛度，形成空間整體受力的框筒，由一個(gè)或多個(gè)筒體為主抵抗水平力的結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu);有時(shí)為了滿足建筑高度要求在結(jié)構(gòu)中的框架柱內(nèi)添加型鋼鋼材，或在柱子外側(cè)包裹型鋼鋼材，此類建筑常用于超高層民用建筑和地標(biāo)建筑，其優(yōu)點(diǎn)是：可以有效減小混凝土柱子的尺寸，減少結(jié)構(gòu)自重，并加強(qiáng)柱子的抗震和承重性能，因?yàn)榫C合了框架剪力墻結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，此類結(jié)構(gòu)在150米~300米的建筑中廣泛使用，缺點(diǎn)較少。

　　(5)鋼柱、鋼梁承重，叫做鋼結(jié)構(gòu)。常用于廠房、超高層公建和大跨度房屋(例如體育場(chǎng))。

　　優(yōu)點(diǎn)是自重輕，施工快。可以修建到300多米甚至更高的高度。因?yàn)槭侨嵝越Y(jié)構(gòu)，地震破壞力對(duì)它影響較小。缺點(diǎn)是鋼材害怕腐蝕，建筑保養(yǎng)困難，而且保養(yǎng)費(fèi)用昂貴。鋼材最怕高溫，火災(zāi)是鋼結(jié)構(gòu)房屋的天敵。

　　1.2高層建筑結(jié)構(gòu)體系選擇

　　鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)與建筑、設(shè)備和施工密切配合，并積極采用新技術(shù)、新工藝和新材料,提高建筑的安全適用性、技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)合理性。高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重視結(jié)構(gòu)選型和構(gòu)造，擇優(yōu)選擇抗震及抗風(fēng)性能好而經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系與平、立面布置方案，并注意加強(qiáng)構(gòu)造連接。在抗震設(shè)計(jì)中，應(yīng)保證結(jié)構(gòu)整體抗震性能，使整個(gè)結(jié)構(gòu)有足夠的承載力、剛度和延性。

　　(1)增加抗彎結(jié)構(gòu)體系的有效寬度。這里很有效的，因?yàn)樵黾訉挾瓤梢灾苯訙p小傾覆力，并且當(dāng)其它條件不變時(shí)，側(cè)移按寬度增加的三次方的比例減小然而，必須使加寬了的結(jié)構(gòu)體系中的豎向構(gòu)件連接良好，才能真正達(dá)到上述效果。

　　(2)增大承受荷載最有效的構(gòu)件的截面。例如，加大較低樓層柱子和連接大梁的翼緣截面，就能夠直接減小側(cè)向位移和增加抵抗力矩，而不會(huì)增大上層樓面的質(zhì)量，否則，抗震問題將更加嚴(yán)重。

　　(3)使大部分豎向荷載直接由主要抗彎構(gòu)件承受。這將使主要的抗傾覆構(gòu)件受到預(yù)壓而有助于傾覆拉力作用下的房屋穩(wěn)定。

　　(4)在豎向結(jié)構(gòu)分體系中，合理布置實(shí)心墻或者斜撐構(gòu)件，可以最有效地抵抗每層樓的局部剪力。完全用抗彎的豎向構(gòu)件來抵抗這些剪力通常不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)槭怪傲河凶銐虻目箯澞芰Γ扔脡蛐睋涡枰嗟牟牧虾褪┕すぷ髁俊?/p>

　　(5)每層樓蓋應(yīng)足以起水平隔板的作用。這可以使各抵抗外力的構(gòu)件共同工作，而不是單獨(dú)工作。

　　(6)將大型豎向和水平構(gòu)件聯(lián)結(jié)成巨型框架。諸如，在兩個(gè)或更多的電梯井間每隔若干層用重型樓蓋結(jié)構(gòu)體系或非常大的梁式析架連接起來。

　　所有高層建筑基本上都是支承在地面上的豎向懸臂結(jié)構(gòu)。當(dāng)合理使用上述原則時(shí)，由墻、核心筒、框架、筒式結(jié)構(gòu)和其它豎向結(jié)構(gòu)分體系可以得到所希望的結(jié)構(gòu)方案，從而真正實(shí)現(xiàn)建筑的安全適用性、經(jīng)濟(jì)合理性。

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