■顏海峰 ■廈門市住宅設(shè)計(jì)院有限公司，福建 廈門 361000

1 高層建筑結(jié)構(gòu)選型的重要性

1.1 高層建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性

現(xiàn)如今，建筑的體形及其平立面的空間設(shè)置愈趨復(fù)雜、建筑難度以及成本投入日益增大。這就要求建筑物的結(jié)構(gòu)性能要更加優(yōu)良，同時(shí)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)形式適應(yīng)性方面也要求的更加嚴(yán)格。為了適應(yīng)現(xiàn)如今社會(huì)愈趨多元化的發(fā)展趨勢(shì)，高層建筑的設(shè)計(jì)方案也向著多樣化復(fù)雜化的方向不斷發(fā)展。很多的高層建筑為了在最大程度上增大凈空高度，致使很多建筑本身以及施工過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)了很多的問(wèn)題以及矛盾。因此，提高對(duì)建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)形式的要求勢(shì)在必行。另一方面，隨著建筑高度以及規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高層建筑的工期越來(lái)越長(zhǎng)，投入的成本也越來(lái)越高。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，建筑主體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化必要性開(kāi)始顯現(xiàn)。

1.2 高層建筑與城市社會(huì)的發(fā)展息息相關(guān)

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程以及人口的持續(xù)增長(zhǎng)導(dǎo)致城市的人口數(shù)量上升的非?？?。城市居住、辦公等用地日益緊張，為了盡可能的減少城市土地的不必要浪費(fèi)、更加充分的發(fā)揮出城市土地的利用率、最大程度緩解城市住房緊張等問(wèn)題，高層建筑的需求增長(zhǎng)十分迅速。而且建筑的高度、復(fù)雜性以及建設(shè)速度也都在不斷的上升。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)選型引發(fā)的若干思考

高層建筑結(jié)構(gòu)選型工作的綜合性非常強(qiáng)，其中包含了大量不確定與因素，而且也會(huì)受到許多客觀條件以及外在因素的影響。高層建筑結(jié)構(gòu)德?tīng)柡侠硇砸约敖?jīng)濟(jì)性成為了選型的關(guān)鍵因素。隨著建筑高度以及建筑功能的不斷增加。在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)選型的時(shí)候，在要考慮工程造價(jià)以及投資能力的基礎(chǔ)上，還要考慮到所選結(jié)構(gòu)型式是否能夠適應(yīng)建筑的功能，施工條件以及技術(shù)能力能否完成所選的建筑結(jié)構(gòu)，能夠在預(yù)定的工期內(nèi)完工、建筑材料和能源是否可以供應(yīng)及時(shí)等問(wèn)題。

2.1 從建筑結(jié)構(gòu)體系的角度進(jìn)行分析

高層建筑的結(jié)構(gòu)體系主要包括框架結(jié)構(gòu)、異型柱框架結(jié)構(gòu)、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)以及純剪力墻結(jié)構(gòu)。異型柱框架結(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu)的延伸機(jī)構(gòu)形式，它具有框架結(jié)構(gòu)的一切基本特點(diǎn)。除此之外，它相較于框架結(jié)構(gòu)而言“升級(jí)”的一點(diǎn)是:和墻一樣寬的異型柱可以使建筑平面得到更為充分的使用。但是，有一利即有一弊，這種異型柱相對(duì)于框架柱而言，它的剛度以及承載能力都要差很多，而且它的規(guī)范性也要求的較高。因此，這種異形柱大多用在像別墅或者是小于8層的建筑物當(dāng)中?？蚣芙Y(jié)構(gòu)最為主要的特點(diǎn)就是它柱網(wǎng)布置的靈活性非常好。因此，它的使用空間以及延展性都非常好。也可以采用輕質(zhì)的材料來(lái)建設(shè)填充墻(這樣可以減輕建筑結(jié)構(gòu)的自重)。但是因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)的框架大多是采用縱橫雙向的布置手法，這致使內(nèi)凸的框架形態(tài)嚴(yán)重影響到了建筑的使用功能。同時(shí)，因?yàn)闄M向側(cè)移的關(guān)系，致使這種結(jié)構(gòu)的抗震能力較差?？蚣芤患袅Y(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)就是它是利用電梯間做鋼筋硅核心筒來(lái)抵抗絕大部分的水平荷載。這樣的話，框架柱的主要承載對(duì)象就剩豎向荷載。這不但能使框架結(jié)構(gòu)布置靈活同時(shí)也滿足了建筑剛度以及抗震能力的要求。但是正如同“人無(wú)完人”一樣，它也具有一個(gè)致命缺點(diǎn):因?yàn)榧袅Φ牟贾檬艿较拗?。因此，剛心、質(zhì)心不重合的情況經(jīng)常發(fā)生，而且它的內(nèi)凸框架也會(huì)影響到建筑物本身的使用功能。

2.2 從建筑結(jié)構(gòu)部位的角度進(jìn)行分析

按照建筑結(jié)構(gòu)部位主要可以分為豎向承重結(jié)構(gòu)的選型、水平承重結(jié)構(gòu)的選型以及下部結(jié)構(gòu)的選型。在對(duì)豎向承重的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型的時(shí)候，最先要考慮到的一點(diǎn)就是建筑物的高度以及建筑物的用途(是住宅還是辦公樓)。因?yàn)椴煌慕Y(jié)構(gòu)體系對(duì)于建筑強(qiáng)度以及剛度的要求是完全不一樣的。因此，它們適應(yīng)的高度也是不盡不同。通常說(shuō)來(lái)，框架結(jié)構(gòu)一般是用于建筑高度不是很高、層數(shù)也不多、對(duì)設(shè)防烈度的要求也比較低的建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中?？蚣堋袅Y(jié)構(gòu)以及純剪力墻結(jié)構(gòu)則可以滿足大多數(shù)建筑物對(duì)高度上的需求，而在建筑層數(shù)較多且對(duì)設(shè)防烈度要求較高的時(shí)候，則最好選用筒體結(jié)構(gòu)。除此之外，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)選型的時(shí)候還要考慮到建筑物的用途，如果是用作住宅的話則一般采用剪力墻結(jié)構(gòu)。

在對(duì)水平承重的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型的時(shí)候，因?yàn)樗匠兄厥潜ＷC建筑物整體穩(wěn)定以及水平力傳遞的建筑基礎(chǔ)，因此在對(duì)它進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)選型的時(shí)候一定要慎之又慎。對(duì)水平承重結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型通常有:平板體系、無(wú)梁樓蓋、密肋樓蓋以及肋形樓蓋等幾種類型。平板體系常被用于剪力墻結(jié)構(gòu)或筒體結(jié)構(gòu)當(dāng)中。這種結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)就是板底非常平整，可以省去加吊頂?shù)牟襟E。另外，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)的高度很低，因此在一定程度上也可以起到降低層高的作用。但是這種結(jié)構(gòu)并不是適用于所有的建筑物，當(dāng)跨度較大的時(shí)候，使用平板體系是非常困難的。一般的非預(yù)應(yīng)力平板的厚度不會(huì)超過(guò)6cm，預(yù)應(yīng)力平板的厚度也絕不能超過(guò)9cm，否則平板厚度過(guò)大會(huì)加重樓面的重量(如果采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力無(wú)粘結(jié)平板樓面則可以在一定程度上減少平板的厚度)。

在建筑物的層高受到限制的情況下，公用建筑一般會(huì)選擇無(wú)梁樓蓋的結(jié)構(gòu)形式。無(wú)梁樓蓋這種結(jié)構(gòu)最好要帶有現(xiàn)澆柱帽，這樣可以在一定程度上起到加強(qiáng)板柱連接可靠性的作用。選擇無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)一定要注意建筑物的跨度，這種結(jié)構(gòu)的合適跨度是:普通鋼筋混凝土建造的樓面6m以內(nèi);預(yù)應(yīng)力混凝土建筑的樓面則可以達(dá)到9m。與無(wú)梁樓蓋不同，密肋樓蓋適用于跨度較大而且梁高受到限制的建筑設(shè)計(jì)。比如筒體結(jié)構(gòu)的角區(qū)樓面一般就會(huì)采用密肋樓蓋。但是，如果采用裝配式樓板的時(shí)候，框架－剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一定要加入混凝土現(xiàn)澆面層的施工步驟。樓蓋類的結(jié)構(gòu)一般情況下應(yīng)滿足:在建筑物高度超過(guò)50m時(shí)，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)最好選擇現(xiàn)澆摟蓋的結(jié)構(gòu);而對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)以及框架結(jié)構(gòu)而言選擇現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)則更為適合。它作為一個(gè)承上啟下的結(jié)構(gòu)存在，它肩負(fù)著將建筑上部結(jié)構(gòu)的承重荷載傳遞給地基的重要作用。除此之外，它對(duì)房屋造價(jià)以及施工工期等也會(huì)產(chǎn)生較大的影響。

3 總結(jié)

因?yàn)楦邔咏ㄖ慕Y(jié)構(gòu)體系將會(huì)對(duì)建筑物本身的抗震能力產(chǎn)生直接的影響，因此在進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)選型的時(shí)候一定要注意以下幾點(diǎn)要求。第一，所選擇的建筑結(jié)構(gòu)模型一定要具備一定的承載能力、剛度以及必要的變形能力。最大程度上避免因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)局部的破壞致使整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的坍塌。第二，建筑結(jié)構(gòu)的豎向布置以及水平布置要將承載能力進(jìn)行合理的分布，避免因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)局部位置的突變和扭轉(zhuǎn)形成建筑的薄弱部位，這里最好要設(shè)計(jì)多道的抗震防線。

［1］安慶，陸洲導(dǎo)，何海.某超限高層建筑結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化某［J］.四川建筑科學(xué)研究，2004.

［2］花林林，石建光，林樹(shù)枝.結(jié)構(gòu)選型方法的研究現(xiàn)狀和合理途徑［A］.第16屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(第Ⅰ冊(cè))［C］.2007.