〖论文〗浅谈高层建筑结构体系的发展和应用

〖论文〗浅谈高层建筑结构体系的发展和应用内容摘要：

展轻骨料混凝土、轻混凝土、纤维混凝土、聚合物混凝土、侧限（约束）混凝土和预应力混凝土。 高性能混凝土的开发和应用，将继续受到人们的重视，也必将给高层建筑结构带来重大和深远的影响。 从强度和塑性方面考虑，钢是高层建筑结构的理想材料，增进或改善钢 材的强度、塑性和可焊性性能的工作人们从未停止过。 特别是对新型耐火耐候钢的研发，具有重要意义，可使钢材减小或抛弃对防火材料的依赖，提高建筑用钢的竞争力。 复合材料用于制作高层建筑部分构件正在开发和实践中。 2 混合结构在高层建筑结构中广泛应用 如前所述，经合理设计的混合结构可取得经济合理、技术性能（如抗震性能）优良的效果，且易满足高层建筑的侧向刚度的需求，可建造比钢筋混凝土结构更高的建筑，因此在较高的建筑中，混合结构往往仍是合理、可行的结构方案，今后建造混合结构的比率将会越来越大。 3 新的设计概念、新 的结构形式的应用 现代建筑功能趋于多样性，建筑的体形和结构体系趋向复杂多变，趋向立体化，应运而生新的设计概念和结构技术的深化，采用新的结构体系，如巨型结构体系，蒙皮结构，带加强层的结构，建筑立面设置大洞口以减小风力，采用结构控制技术设置抗震机构等。 4 高层建筑结构的高度出现新的突破 进入 20 世纪 90 年代后，高层建筑迅猛发展，在数量、质量及高度上都有了大飞跃，高层建筑中的科技含量越来越高。 浅谈高层建筑结构体系的发展和应用 6 2 高层建筑中常用 结构体系及特点 高层建筑发展到今天，其结构体系形式繁多，划分标准也多种多样。 高层建筑结构体系的分类标准通常依据其竖向承重单体和抗侧力单元的类型来划分，通常分为以下几种类型。 框架结构 框架结构是由梁、柱等线型构件通过节点连接在一起构成的结构，其基本的竖向承重单体和抗侧力单元为梁、柱通过节点连接形成的框架。 框架结构最理想的施工材料是钢筋混凝土，这是因为钢筋混凝土节点具有天然的刚性。 框架结构体系也可以用于钢结构建筑中，但钢筋结构的抗弯节点处理费用相对较高。 钢筋混凝土框架结构按施工方法的不同，可以分为以下四种。 （ 1） 梁、板、柱全部现场浇注的现浇框架。 （ 2） 楼板预制，梁、柱现 场浇注的现浇框架。 （ 3） 梁、板预制，柱现场浇注的半装配式框架。 （ 4） 梁、板、柱全部预制的全装配式框架。 特点 框架结构的位移特点 在水平荷载的作用下，框架结构将产生较大的侧向位移，侧移一般由以下两部分组成：（ 1）由水平力所引起的倾覆力矩，使得 框架结构产生的整体弯曲变形，即柱子的轴向拉伸和压缩所引起的侧移 ；（ 2）由水平力所引起的楼层剪力，使得框架结构产生剪切变形，即框架整体受剪，层间梁、柱杆件发生弯曲而引起的水平位移。 框架结构属于柔性结构，侧移主要表现为整体剪切变形。 当框架结构房屋的层 数不多时，其侧移主要表现为整体剪切变形，整体弯曲变形的影响很小。 框架结构的优点 框架结构内部比较空旷而且建筑平面布置灵活，可以做成具有较大空间的会议室、餐厅、办公室、实验室等，同时便于门窗的灵活布置，立面也可以处理得富于变化，可以满足各种不同用途的建筑的需求。 框架结构的缺点 框架结构的构件截面较小，抗侧刚度较小，在强震作用下结构的整体位移和层间位移都比较大，这对结构构件以及非结构构件都是不利的，容易加重震害。 框架结构的节点内力集中，受力非常复杂，是结构抗震设计的关键部位。 另外，浅谈高层建筑结构体系的发展和应用 7 由于框架结构的受力 特性和抗震性能的限制，使得他的适用高度受到限制，一般不宜超过 60m。 应用实例 宜兴城东新区最近出现两个巨大的弧形拱塔，有十八层楼那么高。 宜兴建设局办公室证实，这是宜兴迄今为止投资最大的桥梁工程的主体骨架，宜兴首座钢结构斜拉桥荆邑大桥主体工程日前完工。 这两个巨大的弧形拱塔位于宜兴体育中心穹顶建筑群的附近，两个拱塔相互倾斜，形成了一个巨大的 X 形，远看起来具有鲜明的现代感。 荆邑大桥工程于 08 年 6 月中旬动工，总投资 亿元。 桥梁全长 米，跨越城南河、大溪河及溪隐小岛。 两个巨大的 钢结构弧形拱塔构成了桥梁的主体部分，主拱塔高 米，相当于 18 层楼的高度，副拱塔高 米，相当于 15 层楼的高度。 荆邑大桥是宜兴目前已知的造价最高、桥面最宽的桥梁，也是国内第一座采用 X 形结构布置的斜拉桥。 剪力墙结构 由墙体承受全部水平作用和竖向荷载的结构体系成为剪力墙结构体系。 一般情况下，剪力墙结构均做成落地形式，但是由于建筑功能及其他方面的要求，部分剪力墙可能不能落地，如下图 所示，即为此类部分框支剪力墙结构。 浅谈高层建筑结构体系的发展和应用 8 图 部分框支剪力墙结构立面布置示意图 剪力墙结构按照施工方 法的不同，可以分为以下三种： （ 1）剪力墙全部现浇的结构； （ 2）全部用预制墙板装配而成的剪力墙结构； （ 3）部分现浇、部分为预制装配的剪力墙结构。 特点 剪力墙结构的侧向位移 特点 在承受水平力作用时，剪力墙相当于一根悬臂深梁，其水平位移由弯曲变形和剪切变形两部分组成，在高层建筑结构中，框架柱的变形以剪切变形为主，剪力墙的变形以弯曲变形为主，其位移曲线呈弯曲性，特点是结构层间位移随楼层的增高而增加。 剪力墙结构的优点 相比框架结构来说，剪力墙结构的抗侧刚度大，整体性好，结构顶点水平位移和层间位移通常较小，经过恰当设计的剪力墙结构具有良好的抗震性能，结构的用钢量也较省。 剪力墙结构的缺点 由于剪力墙结构中采用了一定数量的墙体用以承担全部水平作用和竖向荷载，因此结构的平面布置相对不灵活，结构自重较大。 应用实例 浅谈高层建筑结构体系的发展和应用 9 南昌铭雅欧洲城位于南昌市日趋繁荣的新区红谷滩内，距离市政府仅 公里。 整个项目占地 5400 亩，项目完工后将有 350， 000 多平方米的欧洲式公寓和别墅。 全部采用剪力墙结构，抗震指标符合国家规范标准。 框架 剪力墙结构 框架 — 剪力墙结构体系是把框架和剪力墙两种结构共同组合在一起形成的结构体系，竖向荷载由框架和剪力墙等竖向承重单体共同承担，水平荷载则主要由剪力墙这一具有较大刚度的抗侧力单元来承担。 特点 框架 剪力墙结构的侧向位移 框架 剪力墙结构很好的综合了框架的剪切变形和剪力墙的弯曲变形的受力性能，它们的协同工作使各层层间变形趋于均匀，改善了纯框架或者纯剪力墙结构中上部和下部楼层层间变形相差较大的缺点。 总体说来，框架 剪力墙结构呈现弯 剪型变形： （ 1）下部楼层：剪力墙位移较小，框架位移较大，剪力墙 拉着框架，弯曲型变形。 （ 2）上部楼层：剪力墙位移较大，框架位移较小，框架拉着剪力墙，剪切型变形。 框架 剪力墙结构的优点 浅谈高层建筑结构体系的发展和应用 10 框架 剪力墙结构体系综合了框架和剪力墙结构的优点，并在一定程度上规避了两者的缺点，达到了扬长避短的目的，使得建筑功能要求和结构设计协调得比较好。 它既具有框架结构平面布置灵活、使用方便的特点，又具有较大的刚度和较好的抗震能力。 因此，在高层建筑用应用非常广泛，它与框架结构、剪力墙结构一起构成了目前最常用的三大常规结构。 框架 剪力墙结构布置要点 框架 — 剪力墙结构应设计成双向抗侧力体 系。 关键应该注意剪力墙的数量和位置。 如果剪力墙布置数量多，则结构的抗侧刚度大，侧向变形小，布置难度大；如果剪力墙布置的数量少，则结构的抗侧刚度小，侧向变形大，对框架的抗震要求高。 因此在进行框架 — 剪力墙结构设计时，对于剪力墙的布置，应注意以下一些要求： （ 1）抗震设计时使各主轴方向侧向刚度接近； （ 2）对称布置； （ 3）贯穿建筑全高； （ 4）布在周边附近、楼梯间、电梯间、平面形状变化处、竖向荷载变化处； （ 5）平面形状凸凹较大时在突出部位的端部设置； （ 6）形成翼墙； （ 7）布置 3 片以上； （ 8）间距不宜过大 ； （ 9）不宜布置在长框架的两端。 浅谈高层建筑结构体系的发展和应用 11 应用实例 非盟会议中心座落于埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴市，总建筑面积 48400 平方米。 该工程由办公楼和会议厅两部分组成，办公楼共 20 层，高 90 米，采用框架－剪力墙结。