1、高層建筑結構體系選型研究摘要:高層建筑結構的選型與結構布置在結構抗震概念設計中占有極其重要的地位，它們直接影響著結構的安全性與經濟性。因此，在結構選型決策工作中應該綜合考慮各種決策影響因素的作用特點和對決策結果的影響度，并將它們綜合、協調、統一起來，這樣才能對下一步用科學的方法進行高層建筑結構選型做好基礎與鋪墊。關鍵詞:高層建筑結構選型分析 結構選型具有很強的綜合性包含大量確定與不確定的因素，受諸多條件和因素影響，高層結構是否合理、經濟的關鍵，隨著建筑高度和功能的發展需要而不斷發展變化。除了要考慮工程造價和投資能力，還要考慮所選結構型式對建筑功能的適應性，施工條件，技術能力，施工工期，建筑材料
2、和能源供應，建筑關學要求包括建筑群及其環境的配合建設場地的地形地貌自然災害等等。1高層建筑結構體系形式 高層建筑的結構體系主要有框架結構，異型柱框架結構，框架一剪力墻結構，剪力墻結構，部分框支剪力墻結構，筒體結構(框架一核心筒結構，筒中筒結構)，以及混合結構，即由多種材料構件如鋼筋混凝土構件、鋼構件、組合結構構件(鋼管混凝土構件、型鋼混凝土構件及組合梁等)構成的結構。主要分為:一般高層建筑結構體系。一般高層建筑結構體系包括框架體系、剪力墻體系、框架一剪力墻體系、框架一筒體體系、框筒體系、筒中筒體系等結構體系。復雜高層建筑結構體系。復雜高層建筑結構體系一般是指帶轉換層結構體系、連體結構體系、懸挑
3、結構體系、帶加強層結構體系、平而不規則結構體系等。新穎高層建筑結構體系。近年來，出現了一些新穎的高層建筑結構體系。其中具有代表性的有束筒體系、巨型框架體系、脊骨體系等結構體系。2高層建筑選型主要內容和要求 結構選型主要包括以下內容: (1)選擇合適的基礎結構; (2)選擇合適的豎向承重結構; (3)選擇合適的水平承重結構。 高層建筑的基礎結構有獨立基礎、條形基礎、筏形基礎、箱形基礎、樁基礎等多種形式;豎向承重結構有框架、剪力墻、框架一剪力墻、筒體等多種形式;水平承重結構有無梁樓蓋、井式樓蓋、密肋樓蓋、單向板肋形樓蓋、雙向板肋形樓蓋等多種形式。高層建筑的初步設計中，為選擇合適的結構形式，要求對各
4、種結構的受力特點及適用范圍有較好的了解。選定的結構體系應符合以下要求: (1)建筑場地宜選有利地段，避開不利地段，遠離危險地段，避免土質液化及地基土不均勻沉陷滅害; (2)平而和立而形式簡單、對稱、規則，減小偏心; (3)抗側力構件和質量分布在同層平而內宜基本對稱，相鄰層剛度和質量變化宜緩慢; (4)地震區的高層建筑應具備多道抗震防線，有足夠的承載力、剛度和延性; (5)結構型式盡可能的與建筑型式相一致; (6)施工簡便可行，經濟合理且與周邊環境和諧。3高層建筑選型影響因素分析 影響高層建筑結構選型的主要因素如下: (1)建筑物所處環境:結構選型方案的生成是在掌握了基本資料后的多口標、多層次、
5、多方案的設訓一問題，是融合專家的設計知識、經驗和工程實例發揮創造性的過程。建筑物所在位置的環境條件是選型設訓一方案比選的基本資料，同時也是選型中確定基礎結構、豎向承重結構和水平承重結構的依據。另外，選型中還應考慮通過對結構體系外部裸露部分的建筑裝飾和藝術加工，將結構形式與建筑的空間藝術形象及周邊環境融合為一體來表達建筑與環境的和諧關觀。例如，意大利佛羅倫薩運動場的大看臺的設訓一中，建筑師將挑梁的外形與其彎矩圖統一，利用混凝土的可塑性對挑梁的外輪廓進行處理，獲得了良好的藝術效果。 (2)建筑功能要求:建筑設計中應考慮的首要因素是建筑物的功能要求。任何建筑都具有對客觀空間和地質環境的要求，而高層建
6、筑作為對土地資源高效開發利用的形式，要求更為嚴格高層建筑混凝土結構技術規程規定了各種常見結構體系的最大適用高度。根據這些要求和對使用功能的需求，可大體確定高層建筑的尺度、規模、功能空間劃分及其相互關系。在結構選型時應使所選擇的結構形式剖而與建筑物使用空間相適應，并盡可能降低結構構件的高度，提高建筑空間的使用效率、節省維護結構的費用從而降低建筑物全壽命期費用。 (3)結構材料:結構材料在建筑物中的應用促進了建筑結構形式的變革，不可避免地給建筑結構選型帶來重要的影響。近代高層建筑的發展是19世紀后采用鋼鐵結構作為承重結構材料開始的。1801年英國曼徹斯特棉紡廠采用鑄鐵框架作為承重骨架，1843年關
7、國長島的黑港燈塔采用熟鐵框架，為鋼鐵材料在高層建筑中的應用開辟了新途徑。1889年芝加哥一幢9層大樓首先采用剛框架，1903年法國巴黎富蘭克林公寓采用鋼筋混凝土結構，開始了將鋼、鋼筋混凝土框架應用在高層建筑中。20世紀50年代以來，新型結構材料迅速發展，輕質高強的建筑材料在高層建筑中廣泛應用，為現代高層建筑的發展提供了條件。因此，結構選型時應注意合理選用結構材料，選擇能充分發揮材料性能的結構形式，從而促進結構形式的創新。 (4)建筑施工的生產技術水平及生產手段對建筑結構形式有很大影響。在手工勞動的時代，只能用小型磚石塊體來建造墻柱拱，或采用木骨架的結構型式。近代大工業生產出現后，在鋼鐵工業及機
8、械工業得到很大發展的基礎上，大型起重機械及各種建筑機械(例如混凝土泵)相繼問世。這樣，使得高層建筑及大跨度建筑的各種結構形式成為現實。 (5)新結構與新材料的不斷運用與實踐發展了結構理論，使人們提高了結構設計水平。而結構設計理論的發展反過來為解決復雜的結構設訓一與優選問題提供了有利條件。因此，結構設計理論的發展對結構選型的影響可從結構理論研究發展等方而分析。 在結構理論研究發展中，抗震設計理論的發展對結構選型工作有著很重要的影響。由于地震運動的隨機性及復雜性，既不可能準確地劃定高烈度地震可能發生的地區和范圍，又不能在全國范圍內普遍按照高烈度標準設防，勢必給結構選型工作帶來困難。為了解決上述問題
9、我國采取“小震不壞、大震不到”的雙重抗震設計準則。4結束語 隨著結構理論發展地不斷深入，結構選型工作也朝著綜合化和復雜化方向發展。有的學者指出未來高層建筑的發展方向之一是組合超級框架，這種組合結構體系比使用單一材料經濟得多，但其發展尚有一些問題值得進一步研究。此外，建筑結構減震技術的應用異軍突起和預應力混凝土的設計概念已從傳統的“全預應力”過渡到“部分預應力”等新發展都必將給結構選型帶來影響。參考文獻：GB 50011一2001建筑抗震設計規范S陳群：淺談高層結構設訓一中確定結構體系的幾個問題J 建筑知識，2002,4:43一44馬蔭賢：鋼筋混凝土高層建筑設計中若干問題的探討J 技術交流，2003,12:64一65游晉華：高層結構抗震中的概念設計J 山西建筑，2004, 30(19) 34一35
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