張爐生

【摘 要】隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，也相應(yīng)的推動(dòng)了我國建筑行業(yè)的發(fā)展，在多層建筑無法滿足社會(huì)需求的時(shí)候，高層建筑逐漸出現(xiàn)在人們的生活中，并且城市中的高層建筑也越來越多。因此，本文主要探討的是高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其體系，從而使人們能夠更加全面的了解高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。希望通過本文的探討，能夠?yàn)橄嚓P(guān)方面的研究提供理論性的參考。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；體系；抗震設(shè)計(jì)；軸向變形

0.前言

由于高層建筑與多層建筑相比，最顯著的一個(gè)特點(diǎn)就是“高”。因此，在進(jìn)行高層建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候，就需要在抗震以及自重等方面進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)。本文主要論述了高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。由于高層建筑的特殊性，我們?nèi)娣治隽烁邔咏ㄖY(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，從而為對高層建筑設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確定位奠定良好的基礎(chǔ)。另外，本文還分析了高層建筑結(jié)構(gòu)體系，通過系統(tǒng)的了解高層建筑結(jié)構(gòu)體系，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，把握其體系，促進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行。

1.高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1抗震設(shè)計(jì)要求更高

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，有一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)就是抗震的設(shè)計(jì)。由于高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，本身高度就是非常的高[1]。因此，在抗震設(shè)計(jì)方面比多層建筑抗震設(shè)計(jì)要求要更高。由于我國是出現(xiàn)地震比較多的國家，因而在進(jìn)行建筑物設(shè)計(jì)的時(shí)候，都要對其進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，尤其是本文所談到的高層建筑，更是要注重對其進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。在實(shí)際的高層建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，除了要充分的考慮豎向荷載以及風(fēng)荷載等因素外，還必須使高層建筑的結(jié)構(gòu)具有良好的抗震的性能，具體實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)應(yīng)該做到小震不壞，大震不倒。

1.2盡量減輕高層建筑的自重

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要對其建筑物自身的自重應(yīng)該做到盡量的減輕，在一定的程度上來講，減輕高層建筑的自重比多層建筑減輕的意義要更高。之所以這么說主要是從地基的承載力以及樁基的承載力方面進(jìn)行考慮的，如果高層建筑物與多層建筑物在同樣的地基或者樁基的條件下，減輕建筑物的自重就意味著不會(huì)增加基礎(chǔ)的造價(jià)及其相關(guān)的處理措施。并且能夠增加層數(shù)[3]。尤其是在軟土土層具有非常明顯的經(jīng)濟(jì)上的效益[2]。另外，盡量的減輕建筑物的自重能夠提高高層建筑的抗震能力。如果高層建筑物的重量過大的話，那么作用在建筑物結(jié)構(gòu)上的地震剪力就會(huì)增大，并且如果高層建筑物的重力過大的話還會(huì)造成重心高震作用傾覆力矩大，對建筑物豎向構(gòu)件會(huì)產(chǎn)生很大的附加的軸力，進(jìn)而造成附加彎矩會(huì)更大。

1.3 對水平力的設(shè)計(jì)

在以往的低層建筑及其多層建筑中，主要的建筑特點(diǎn)是對重力進(jìn)行重點(diǎn)的設(shè)計(jì)，然而在高層建筑中，主要的設(shè)計(jì)上的一個(gè)要點(diǎn)是對其水平力進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)。由于在高層建筑結(jié)構(gòu)中，高層建筑物本身的自重以及樓面使用的荷載在豎向構(gòu)件中引起的軸力和彎矩的數(shù)值與建筑高度的一次方是成正比的；而高層建筑物水平的荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩而引起的軸力，與建筑物的高度兩次方是成正比的[3]。因此，在對高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要對水平力方面的具體數(shù)值進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，將水平力的設(shè)計(jì)在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中作為一項(xiàng)重點(diǎn)的設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)施。

1.4 重視概念設(shè)計(jì)以及理論計(jì)算

在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的抗震設(shè)計(jì)主要分為兩部分，一是，計(jì)算設(shè)計(jì)，二是，概念設(shè)計(jì)。對于高層建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算設(shè)計(jì)一般是在假定的條件下進(jìn)行性，不論分析手段多么高，分析原則多么完善，但是由于地震的不確定性及其復(fù)雜性，以及地基土影響復(fù)雜性和結(jié)構(gòu)體系本身的復(fù)雜性，容易出現(xiàn)對于高層建筑的計(jì)算設(shè)計(jì)與實(shí)際的數(shù)值有很大的偏差，特別是當(dāng)高層建筑的結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性的階段，往往會(huì)出現(xiàn)構(gòu)件局部的開裂甚至是破壞，這時(shí)的結(jié)構(gòu)已經(jīng)很難采用常規(guī)的計(jì)算原理進(jìn)行具體的分析。因此，在進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)的同時(shí)把握好概念設(shè)計(jì)是非常有必要的。

1.5 軸向變形問題

高層建筑自身的一個(gè)特點(diǎn)就是比較高，因此，建筑自身的豎向荷載施加的作用力也比較高。進(jìn)而常常會(huì)造成柱體內(nèi)部軸向變形，甚至?xí)绊懙竭B續(xù)梁彎矩。另外，軸向變形還能夠影響到整個(gè)高層建筑建筑預(yù)制構(gòu)件下料的長度[4]。在進(jìn)行構(gòu)件的預(yù)制的時(shí)候，應(yīng)該根據(jù)軸向變形的情況，進(jìn)行系統(tǒng)和全面的計(jì)算，并且將結(jié)果作為下料的依據(jù)，對下料的長度進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。

2.高層建筑結(jié)構(gòu)體系分析

在我國的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對于建筑結(jié)構(gòu)的體系上的選擇，一般是選擇采用鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)類型。結(jié)構(gòu)體系主要分為，框架結(jié)構(gòu)體系，剪力墻結(jié)構(gòu)體系等。高層建筑的框架結(jié)構(gòu)體系主要是由樓板，梁，柱，基礎(chǔ)等構(gòu)件組成。由梁、柱、基礎(chǔ)構(gòu)成平面框架，是高層建筑的主要的承重結(jié)構(gòu)，各個(gè)平面框的架由連系梁進(jìn)行連接，從而構(gòu)成了一個(gè)空間的結(jié)構(gòu)體系。

2.1框架結(jié)構(gòu)體系

應(yīng)用框架結(jié)構(gòu)體系主要有以下幾方面的優(yōu)勢：一是，建筑平面的布置比較靈活，從而能夠獲得大的空間。二是，建筑的立面比較容易處理，結(jié)構(gòu)的自重也比較輕，在其計(jì)算理論的理論上也較為的成熟?？蚣芙Y(jié)構(gòu)也有其自身的缺點(diǎn)，主要是框架結(jié)構(gòu)的柔性比較大，從而導(dǎo)致抗側(cè)力的能力較差，容易產(chǎn)生較大的水平位移。但是，由于采用框架結(jié)構(gòu)能夠提供較大的建筑空間，在平面布置方面也較為的靈活，從而可以適合多種工藝使用的要求，在高層建筑結(jié)構(gòu)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

2.2剪力墻結(jié)構(gòu)體系

剪力墻結(jié)構(gòu)體系是指，在高層建筑結(jié)構(gòu)中為了能夠提高建筑結(jié)構(gòu)整體的抗側(cè)力剛度，從而設(shè)置的鋼筋混凝土墻體，稱為“剪力墻”，剪力墻在高層建筑結(jié)構(gòu)中主要的作用是能夠提高整個(gè)高層建筑的抗剪強(qiáng)度以及剛度。高層建筑采用剪力墻的結(jié)構(gòu)體系，從歷史的抗?fàn)幠芰ι戏治?，剪力墻結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出非常好的抗震性能，從而大大的減少地震破壞的嚴(yán)重程度。高層建筑采用剪力墻結(jié)構(gòu)主要適用于墻體較多并且房間面積不大的情況，從而可以使房間不露梁柱[5]。剪力墻結(jié)構(gòu)的墻體較多，因而不太容易布置較大的房間，為了滿足需要大空間的要求，可以在部分底層以及部分層取消剪力墻代之以框架，從而形成框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

3.結(jié)束語

本文對高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)極其體系進(jìn)行了相關(guān)方面的探討與分析，通過本文的研究，我們了解到，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該全面的了解高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及體系，才能夠在具體的設(shè)計(jì)中，把握相關(guān)的重點(diǎn)，規(guī)避不利的因素，在設(shè)計(jì)中將各個(gè)方面都能夠考慮的充分，從而使高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，促進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行，同時(shí)也為高層建筑的順利施工打下良好的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]于險(xiǎn)峰.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)及其體系[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009，（24）.

[2]Lu Min-rise building structural design features and precautions[J].The China new technologies and products，2011，（14）.

[3]Zhao Minghua，Zhao Xiaohui design and analysis of the high-rise building structure in China[J].Private Science and Technology，2010，（05）.

[4]柳浩杰.某高層辦公綜合樓結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)[J].四川建材，2009，（02）.

[5]文勇.水平荷載在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析中的重要作用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010，（25）.