【正文】 鋼框架結(jié)構(gòu)高層建筑。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方面，其結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展歷程也類似于鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系，由最初的框架結(jié)構(gòu)（ 1903 年， glnallsBuildin ） 逐漸發(fā)展出框架剪力墻結(jié)構(gòu)或框架簡體結(jié)構(gòu)和巨型結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)體系，使得混凝土結(jié)構(gòu)的建造高度越來越高。因此，只有在發(fā)達國家，大多數(shù)的高層建筑才采用鋼結(jié)構(gòu)形式，而在發(fā)展中國家，絕大部分的高層建筑采用鋼筋混凝土材料建造，且由于高性能混凝土的發(fā)展和施工技術(shù)的進步，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)仍是今后高層建筑的主要結(jié)構(gòu)形式。該結(jié)構(gòu)形式經(jīng)合理設(shè)計，可取得經(jīng)濟合理、技術(shù)性能優(yōu)良的效果，近年來已成為研究的熱點和發(fā)展的方向?，F(xiàn)在混凝土的強度等級已經(jīng)達到Ｃ 100 以上。從強度和塑性方面考慮，鋼是高層建筑結(jié)構(gòu)的理想材料，增進或改善鋼 材的強度、塑性和可焊性性能的工作人們從未停止過。 3 新的設(shè)計概念、新 的結(jié)構(gòu)形式的應(yīng)用 現(xiàn)代建筑功能趨于多樣性，建筑的體形和結(jié)構(gòu)體系趨向復(fù)雜多變，趨向立體化，應(yīng)運而生新的設(shè)計概念和結(jié)構(gòu)技術(shù)的深化，采用新的結(jié)構(gòu)體系，如巨型結(jié)構(gòu)體系，蒙皮結(jié)構(gòu)，帶加強層的結(jié)構(gòu)，建筑立面設(shè)置大洞口以減小風(fēng)力，采用結(jié)構(gòu)控制技術(shù)設(shè)置抗震機構(gòu)等。 框架結(jié)構(gòu) 框架結(jié)構(gòu)是由梁、柱等線型構(gòu)件通過節(jié)點連接在一起構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，其基本的豎向承重單體和抗側(cè)力單元為梁、柱通過節(jié)點連接形成的框架。 （ 1） 梁、板、柱全部現(xiàn)場澆注的現(xiàn)澆框架。 特點 框架結(jié)構(gòu)的位移特點 在水平荷載的作用下，框架結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生較大的側(cè)向位移，側(cè)移一般由以下兩部分組成：（ 1）由水平力所引起的傾覆力矩，使得 框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的整體彎曲變形，即柱子的軸向拉伸和壓縮所引起的側(cè)移 ；（ 2）由水平力所引起的樓層剪力，使得框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切變形，即框架整體受剪，層間梁、柱桿件發(fā)生彎曲而引起的水平位移。 框架結(jié)構(gòu)的缺點 框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面較小，抗側(cè)剛度較小，在強震作用下結(jié)構(gòu)的整體位移和層間位移都比較大，這對結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件都是不利的，容易加重震害。宜興建設(shè)局辦公室證實，這是宜興迄今為止投資最大的橋梁工程的主體骨架，宜興首座鋼結(jié)構(gòu)斜拉橋荊邑大橋主體工程日前完工。兩個巨大的 鋼結(jié)構(gòu)弧形拱塔構(gòu)成了橋梁的主體部分，主拱塔高 米，相當于 18 層樓的高度，副拱塔高 米，相當于 15 層樓的高度。 淺談高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用 8 圖 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)立面布置示意圖 剪力墻結(jié)構(gòu)按照施工方 法的不同，可以分為以下三種： （ 1）剪力墻全部現(xiàn)澆的結(jié)構(gòu)； （ 2）全部用預(yù)制墻板裝配而成的剪力墻結(jié)構(gòu)； （ 3）部分現(xiàn)澆、部分為預(yù)制裝配的剪力墻結(jié)構(gòu)。 應(yīng)用實例 淺談高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用 9 南昌銘雅歐洲城位于南昌市日趨繁榮的新區(qū)紅谷灘內(nèi)，距離市政府僅 公里。 特點 框架 剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移 框架 剪力墻結(jié)構(gòu)很好的綜合了框架的剪切變形和剪力墻的彎曲變形的受力性能，它們的協(xié)同工作使各層層間變形趨于均勻，改善了純框架或者純剪力墻結(jié)構(gòu)中上部和下部樓層層間變形相差較大的缺點。它既具有框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活、使用方便的特點，又具有較大的剛度和較好的抗震能力。如果剪力墻布置數(shù)量多，則結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大，側(cè)向變形小，布置難度大；如果剪力墻布置的數(shù)量少，則結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度小，側(cè)向變形大，對框架的抗震要求高。鋼結(jié)構(gòu)主要分布在會議廳，會議廳又分中庭部分和大會議廳部分，其中中庭部分屋頂 為框架結(jié)構(gòu)，主要構(gòu)件為 H 型鋼梁以及鋼梁之間的圓管支撐；大會議廳部分由側(cè)向鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和屋面鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成，側(cè)向鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由 H 型周邊環(huán)梁、桁架支撐環(huán)梁、 H 型弧形豎向肋梁、鋼管支撐與底部樹狀支撐組成；屋面鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)為橢圓形，由橢圓長軸方向的一榀管桁架和橢圓短軸方向的三榀管桁架以及其間的網(wǎng)殼圓管桿件組成。筒體通常放在建筑外圍，由間距很密的柱子與截面很高的梁組成，筒體內(nèi)設(shè)置了一些柱子以減小樓板和梁的跨度，這些柱子僅用來承受豎向荷載，不考慮其承受水平荷載。 （ 2）筒中筒結(jié)構(gòu) : 筒中筒結(jié)構(gòu)，如下圖 所示。 圖 筒中筒結(jié)構(gòu)示意圖 （ 3）桁架筒結(jié)構(gòu)： 用稀柱、淺梁和支撐斜桿組成桁架，布置在建筑物周邊，形 成桁架筒結(jié)構(gòu)。自下而上逐漸減少筒體數(shù)量的處理手法，使高層建筑結(jié)構(gòu)更加經(jīng)濟合理。其建設(shè)與規(guī)劃，經(jīng)國務(wù)院總理辦公會審批，曾連續(xù)多年列為北京市重點建設(shè)項目。銀泰中心東西兩棟智能 5A 甲級寫字樓 ，東側(cè)寫字樓已由 中國人民財產(chǎn)保險股份有限公司 （ PICC）整幢購買。 圖 巨型框架結(jié)構(gòu)示意圖 特點 巨型框架具有很大的承載能力和側(cè)向剛度。地上10 層，地下 3 層，高 492m，是目前中國第一高樓、世界第三高樓。六層以上的內(nèi)筒為鋼筋混凝土核心筒，外筒為型 鋼混凝土巨型柱、鋼管混凝土巨型斜撐和鋼帶狀桁架組成的巨型結(jié)構(gòu)，內(nèi)外筒之間通過伸臂桁架連接。其根本原因就是側(cè)移和內(nèi)力隨高度的增加而迅速增長。 側(cè)移成為設(shè)計的控制指標 在高層建筑結(jié)構(gòu)中，除了像多層和低層房屋一樣進行強度計算外，還必須控制其側(cè)移的大小，以保證高層建筑結(jié)構(gòu)有足夠的剛度，避免側(cè)移過大。 （ 2）水平荷載的影響 水平荷載作用下，使豎向結(jié)構(gòu)體系一側(cè)構(gòu)件產(chǎn)生軸向壓縮，另一側(cè)構(gòu)件產(chǎn)生軸向拉伸，從而產(chǎn)生整體水平側(cè)移。 （ 2）結(jié)構(gòu)的抗震性能決于其“能量吸收與耗散”能力的大小，即決于結(jié)構(gòu)延性的大小。 扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大 當結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布、剛度分布不均勻時，高層建筑結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下容易產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)作用，扭轉(zhuǎn)作用會使抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)移發(fā)生變化，影響各個抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件 及其他構(gòu)件的內(nèi)力與變形。 淺談高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用 19 4 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時選定結(jié)構(gòu)體系需要注意的問題 相對于多層建筑，高層建筑的受力特點：一是柱子、墻體的軸向變形及截面剪切變形對結(jié)構(gòu)內(nèi)力變形的影響；二是因風(fēng)力或地震的水平荷 載作用所產(chǎn)生的內(nèi)力和位移變形常為結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計成為關(guān)鍵。平面和體型的選擇必須在綜合考慮使用要求、建筑美觀、結(jié)構(gòu)合理及便于施工等各種因素后確定。產(chǎn)生的變形對構(gòu)件內(nèi)力的影響也是不一樣的。一般而言，隨著建筑物高度的增加，傾覆力矩也將迅速增大，高寬比大的結(jié)構(gòu)其安全性和經(jīng)濟性較差，所以高寬比限值原則上是需要的?？刂祈旤c位移 u/H 的主要目的是保證居住、工作的人有舒適感和防止房屋在罕遇地震時倒塌，但人的舒適感主要與結(jié)構(gòu)的自振周期和頂點的加速度有關(guān)，而與頂點位移并沒有十分直接的關(guān)系，所以用控制 u/H 來保證人的舒適度根據(jù)并不充分。控制層間位移△ u/h 的主要目的是防止填充墻、裝飾物等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開裂和損壞，但目前的限中沒有明確△ u 的定義，上下兩層的水平位移差與層轉(zhuǎn)角的含義又不同，下層轉(zhuǎn)動引起的上層剛性位移對構(gòu)件內(nèi)力并不產(chǎn)生影響，彎曲產(chǎn)生的變形和剪切建筑更為突出，因此宜盡量采用簡單規(guī)則的平面 ，立面型式也應(yīng)避免過多外挑內(nèi)收。大量震害的經(jīng)驗教訓(xùn)表明，建筑物平面布置不對稱、剛度不均勻、高低錯層連接、屋頂局部凸出或 沿高度方向剛度突變等都容易造成震害。如果凸出部分較長，要在結(jié)構(gòu)設(shè)計中采取相應(yīng)的措施。 淺談高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用 22 5 結(jié)論與展望 基于現(xiàn)在世界在不斷的變化， 社會上人口的增加，用地越來越緊張。在高層建筑的設(shè)計中，也將更多地采用計算機分析和繪圖，并編制出集建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、電氣為一體的集成化程序，使高層建筑的設(shè)計更加趨近于完善和快捷。 2020 版 . [3] 摩天大樓“熱 ”的冷思考，中國工程咨詢網(wǎng) . [4] 張完善，劉六 .校園環(huán)境與學(xué)風(fēng)建設(shè) .城市日報， 2020 年 3 月 5 日，第 2 版 . [5] 趙西安 .我國高層建筑的最近發(fā)展 [M].史佩棟等 .北京 :中國建筑工業(yè)出版社 ,2020. 淺談高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用 24 附 錄 以下內(nèi)容可放在附錄之內(nèi)： (1) 正文內(nèi)過于冗長的公式 推導(dǎo)； (2) 方便他人閱讀所需的輔助性數(shù)學(xué)工具或表格； (3) 重復(fù)性數(shù)據(jù)和圖表； (4) 論文使用的主要符號的意義和單位； (5) 程序說明和程