摘要：隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。人民生活水平的不斷提高。功能俱全的高層建筑越來越多，而建筑師為了建筑立面美觀和藝術(shù)上創(chuàng)新，常常使得建筑平面形狀和立體的空間形狀復(fù)雜不規(guī)則，建筑體型日趨多樣化。本文針對(duì)日益復(fù)雜的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選型問題進(jìn)行了分析。

　　關(guān)鍵詞：職稱論文發(fā)表建筑期刊,高層建筑,結(jié)構(gòu)選型,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　隨著高層建筑高度、規(guī)模、投資的逐漸增大，復(fù)雜性的逐漸增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)選型所面臨的對(duì)象及其所處環(huán)境、需考慮解決的問題及所用的知識(shí)日趨復(fù)雜，結(jié)構(gòu)選型的難度與重要性增大、時(shí)間增長(zhǎng)，耗費(fèi)的人力、財(cái)力、物力增加。高層建筑結(jié)構(gòu)體系的選型通常要遵循一定的原則，它不僅要考慮到建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建筑施工的要求，而且要從建筑設(shè)備安裝、結(jié)構(gòu)選材方面進(jìn)行考慮。最后還需考慮各種結(jié)構(gòu)體系的綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。選型不當(dāng)帶來的后果嚴(yán)重且難以修復(fù)，選型風(fēng)險(xiǎn)增大，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)思想與方法將面臨新的困難和挑戰(zhàn)。因此，分析現(xiàn)代高層建筑發(fā)展給結(jié)構(gòu)選型帶來的新困難與新要求，重新認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)問題的本質(zhì)與規(guī)律，進(jìn)一步明確結(jié)構(gòu)選型的必要性與復(fù)雜性，既是現(xiàn)代高層建筑蓬勃發(fā)展的要求，又是進(jìn)一步完善結(jié)構(gòu)選型問題的需要。

　　一、高層住宅的結(jié)構(gòu)體系

　　1、剪力墻結(jié)構(gòu)體系

　　剪力墻是高層住宅最常用的結(jié)構(gòu)體系，采用剪力墻結(jié)構(gòu)可以減少非承重隔墻數(shù)量，一般用鋼量比框剪結(jié)構(gòu)少，而且室內(nèi)無外露梁柱，用戶比較喜歡。剪力墻結(jié)構(gòu)體系是以一系列剪力墻縱橫相交，即作為承重結(jié)構(gòu)，又作為分隔隔墻。墻體具有較大剛度。同時(shí)又由于墻體縱橫交錯(cuò).比框架結(jié)構(gòu)中的剛度大得多。這就提高了高層建筑抵抗風(fēng)荷載和水平地震力的能力。但由于剪力墻之間形成了諸多小開間，雖然結(jié)構(gòu)的整體性較強(qiáng)，但墻體的平面布局收到嚴(yán)格限制，故而此種結(jié)構(gòu)類型較適用于高層住宅。

　　2、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系

　　當(dāng)框架體系的強(qiáng)度和剛度不能滿足要求時(shí)，往往需要在建筑平面的適當(dāng)位置設(shè)置較大的剪力墻來代替部分框架， 便形成了框架一剪力墻體系。在承受水平力時(shí)，框架和剪力墻通過有足夠剛度的樓板和連梁組成協(xié)同工作的結(jié)構(gòu)體系。在體系中框架體系主要承受垂直荷載，剪力墻主要承受水平剪力。剪力墻的設(shè)置，增大了結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，使建筑物的水平位移減小，同時(shí)框架承受的水平剪力顯著降低且內(nèi)力沿豎向的分布趨于均勻。

　　3、筒形結(jié)構(gòu)體系

　　凡采用筒體為抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系統(tǒng)稱為筒體體系，包括單筒體、筒體一框架、筒中筒、多束筒等多種型式。筒體是一種空間受力構(gòu)件，分實(shí)腹筒和空腹筒兩種類型。實(shí)腹筒是由平面或曲面墻圍成的三維豎向結(jié)構(gòu)單體。空腹筒是由密排柱和窗裙梁或開孔鋼筋混凝土外墻構(gòu)成的空間受力構(gòu)件。筒體體系具有很大的剛度和強(qiáng)度，各構(gòu)件受力比較合理，抗風(fēng)、抗震力很強(qiáng)，往往應(yīng)用于大跨度、大空間或超高層建筑。

　　4、其他結(jié)構(gòu)體系

　　高層住宅的新結(jié)構(gòu)體系大部分是探索性的，如筒中筒結(jié)構(gòu)的發(fā)展、或者束狀筒的組合，外筒桁架交錯(cuò)，以中心并筒懸掛式結(jié)構(gòu)以及很高的桁架梁的體系等。

　　二、高層建筑結(jié)構(gòu)選型與建筑設(shè)計(jì)

　　在結(jié)構(gòu)的功能要求被確定以后，即可根據(jù)功能要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)的選型。例如對(duì)于高層建筑，在選型上可以考慮框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)以及筒中筒結(jié)構(gòu)等，在用材上可考慮鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)等。對(duì)于大多數(shù)建筑物，工程造價(jià)中約有50%-70%用于結(jié)構(gòu)工程，而且結(jié)構(gòu)工程的施工工期也約占建筑物施工總工期的50%-70%。因此搞好結(jié)構(gòu)工程對(duì)于建筑工程建設(shè)的質(zhì)量控制、投資控制和進(jìn)度控制有十分重要的作用。搞好結(jié)構(gòu)工程的關(guān)鍵在于結(jié)構(gòu)選型，如果選型不當(dāng)，即使結(jié)構(gòu)計(jì)算很精確，也有可能給結(jié)構(gòu)的安全使用及耐久性帶來無法彌補(bǔ)的缺陷，所以結(jié)構(gòu)選型對(duì)于結(jié)構(gòu)的全壽命優(yōu)化有著舉足輕重的作用。在非地震區(qū)的高層建筑，水平荷載以風(fēng)荷載為主。所以非地震區(qū)高層建筑選型宜選用有利于抗風(fēng)作用的建筑體型，也就是宜選用風(fēng)壓體型系數(shù)較小的建筑體型，比如圓形、橢圓形等。流線型的建筑體型以及由下往上逐漸變小的截錐形體型的體型系數(shù)相對(duì)較小，有利于抗風(fēng)。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)平面布置時(shí)，宜使用結(jié)構(gòu)平面形狀和剛度分布盡量均勻?qū)ΨQ，以減輕風(fēng)荷載作用下扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形的影響，并應(yīng)限制結(jié)構(gòu)高寬比，防止傾覆和失穩(wěn)。地震區(qū)高層建筑的體系選型，實(shí)際上屬于抗震概念設(shè)計(jì)范疇，它是在總結(jié)震害規(guī)律及工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以宏觀概念為指導(dǎo)，正確地解決高層建筑的總體方案，選擇合理的結(jié)構(gòu)體系，以達(dá)到合理抗震。通常應(yīng)選擇對(duì)抗震有利的地段，選用整體性較好的基礎(chǔ)，立體結(jié)構(gòu)應(yīng)具有合理的地震作用傳遞途徑，擁有多道抗震防線，具有必要的剛度和強(qiáng)度，具有合理的剛度和強(qiáng)度分布，避免豎面?zhèn)纫苿偠鹊耐蛔儭Ａ硗庖嘁诉x擇風(fēng)壓體型系數(shù)較小的形狀并限制高寬比。對(duì)于低層、多層或高層建筑，其豎向和水平結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的基本原理是相同的。但隨著高度的增加，由于以下兩個(gè)原因，豎向結(jié)構(gòu)體系成為設(shè)計(jì)的控制因素：較大的豎向荷載要求有較大的柱、墻和井筒;更重要的是，側(cè)向力所產(chǎn)生的傾覆力矩和剪切變形要大得多，必須精心設(shè)計(jì)。高層建筑的豎向結(jié)構(gòu)體系從上到下一層層地傳遞累積的重力荷載，因此要求較大的柱或墻截面來承受這些荷載。同時(shí)，這些豎向結(jié)構(gòu)體系還必須把風(fēng)荷載或地震作用等側(cè)向荷載傳給基礎(chǔ)。可是，與豎向荷載相比，側(cè)向荷載對(duì)建筑物的效應(yīng)不是線性的，而是隨建筑物的增高而迅速增大。例如，在其它條件相同時(shí)，在風(fēng)荷載作用下，建筑物基底上的傾覆力矩近似地與建筑物高度的平方成正比，而建筑物頂部的側(cè)向位移與其高度的4次方成正比。地震的效應(yīng)甚至更加顯著。當(dāng)?shù)蛯踊蚨鄬咏ㄖ�的結(jié)構(gòu)按恒載及活荷載設(shè)計(jì)時(shí)，柱、墻、樓梯或電梯井就自然能承受大部分水平力，問題主要是抗剪。高層建筑并非如此。這是因?yàn)樵诟邔咏ㄖ�中，主要問題是抗彎和抵抗變形，而不僅僅是抗剪。為了使高層建筑足以抵抗相當(dāng)大的側(cè)向荷載和側(cè)移，常常不得不進(jìn)行專門的結(jié)構(gòu)布置，柱、梁、墻和板的截面總是要大一些。

　　三、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

　　1、高度

　　《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定了各種常見結(jié)構(gòu)體系的最大適用高度。隨著建筑物高度的增加，許多影響因素將發(fā)生質(zhì)變，即有些參數(shù)本身超出了現(xiàn)有規(guī)范的適宜范圍，因此對(duì)于超高限建筑物，應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)謹(jǐn)慎的態(tài)度。

　　2、材料的選用

　　在地震多發(fā)區(qū)，采用何種建筑材料或結(jié)構(gòu)體系較為合理是工程技術(shù)人員非常重視的問題。在結(jié)構(gòu)體系或柱距變化時(shí)。需要設(shè)置加強(qiáng)層及轉(zhuǎn)換層，要慎重選擇其結(jié)構(gòu)模式，盡量降低其本身剛度，以減少不利影響。在高層建筑中，建議盡可能采用鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)，以減小柱斷面尺寸，并改善結(jié)構(gòu)的抗震性能。

　　綜上所述，隨著高層建筑進(jìn)一步的發(fā)展，滿足高層建筑的形式、材料、力學(xué)分析模型都將日趨復(fù)雜且多元化。為了革新高層建筑，體現(xiàn)其魅力，追求新的結(jié)構(gòu)形式和更加合理的力學(xué)模型將是土木工程師們的目標(biāo)和方向。

　　參考文獻(xiàn)：

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