【導(dǎo)讀】淺談高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論，高強(qiáng)材料的迅速發(fā)展，為建筑師們提供了豐。富的想象空間，同時(shí)也為新穎結(jié)構(gòu)體系的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件．本文主要介紹近年來。應(yīng)用越來越多的幾種新型建筑結(jié)構(gòu)體系：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、巨型結(jié)構(gòu)等。

　　

【正文】 3）為了保證結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能，除承載力、剛度外，還需要有較好的延性。可通過加強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)，采取恰當(dāng)?shù)目拐饦?gòu)造措施來保證。 動(dòng)力效應(yīng)大 結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)不同，如結(jié)構(gòu)的類型與形式，結(jié)構(gòu)的高度與高寬比，自振周期與材料的阻尼比等的不同，結(jié)構(gòu)受到地震作用或風(fēng)荷載作用時(shí)，產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)物的正常使用，甚至造成房屋的破壞。 扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大 當(dāng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布、剛度分布不均勻時(shí)，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(huì)使抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)移發(fā)生變化，影響各個(gè)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件 及其他構(gòu)件的內(nèi)力與變形。 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和抗傾覆 必須重視結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定和抗傾覆問題。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該重視結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的抗傾覆能力，防止結(jié)構(gòu)發(fā)生整體失穩(wěn)的破壞情況。 淺談高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用 18 溫差過大產(chǎn)生的溫度應(yīng)力及變形大 當(dāng)建筑物高度很大時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)力與上下的溫差過大而產(chǎn)生的溫度內(nèi)力和溫度位移也是高層建筑結(jié)構(gòu)的一種特點(diǎn)。 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(jì)時(shí)選定結(jié)構(gòu)體系需要注意的問題 相對(duì)于多層建筑，高層建筑的受力特點(diǎn)：一是柱子、墻體的軸向變形及截面剪切變形對(duì)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(jì)的控制因素，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)成為關(guān)鍵。針對(duì)高層結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，提出在設(shè)計(jì)中確定結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該注意的幾點(diǎn)問題 。 結(jié)構(gòu)的平面形狀及立面型式 高層建筑結(jié)構(gòu)要抵抗豎向和水平荷載作用，高層建筑結(jié)構(gòu)中的抗側(cè)力成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要問題，因此，平面形狀宜簡(jiǎn)單、規(guī)則、對(duì)稱，避免過多的外凸、內(nèi)凹。在抗震結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)體型、布置、構(gòu)造措施的好壞比計(jì)算是否精確更直接影響結(jié)構(gòu)的安全。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。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中， 保證結(jié)構(gòu)安全和經(jīng)濟(jì)合理等要求比一般多層結(jié)構(gòu)整體性也不同，若上部結(jié)構(gòu)通過合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能保證結(jié)構(gòu)具有足夠的剛度，以使結(jié)構(gòu)在地震作用下和風(fēng)振作用下都不會(huì)有過大的動(dòng)力反應(yīng)，高寬比控制也可以大些。比高層建筑更細(xì)柔的高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)并不采用 H/B來控制，而是通過計(jì)算確定附加彎矩等不利因素從而采用相應(yīng)的措施，安全性同樣能得到保證。因此，可以通過合理的基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來考慮結(jié)構(gòu)整體性和抗傾覆性的要求，適當(dāng)突破高寬比的限值 結(jié)構(gòu)剛度 高層建筑的抗側(cè)剛度對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能有很大影響，應(yīng)設(shè)計(jì)得剛些還是柔些，不同的設(shè)計(jì)有不 同的做法，因此各結(jié)構(gòu)物的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相差較大。產(chǎn)生的變形對(duì)構(gòu)件內(nèi)力的影響也是不一樣的。因此，雖然△ u/h 有限值要求，但不同的算法所得的數(shù)值有時(shí)會(huì)相差幾倍，所以△ u/h 實(shí)際上失去了指導(dǎo)意義。另外，衡量填充墻、裝飾物等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開裂的損壞與否，用△ u/h 來控制也不是最妥當(dāng)，如非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)之間是剛性連接，則應(yīng)主要看其主拉應(yīng)力是否超出材料的開裂強(qiáng)度和破壞強(qiáng)度；若非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)是柔性連接且連接材料具有較好的變形能力，則△ u/h 超出限值也并不會(huì)破壞 。 高寬比限制 《鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)與施工規(guī)程 》 (JGJ391)中對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)高寬比 H/B 進(jìn)行限值的目的是為了保證結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性和不傾覆。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(jì)性較差，所以高寬比限值原則上是需要的。但目前高寬比限值中考慮 的 《鋼筋混凝淺談高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用 20 土高層建筑設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》 (JGJ391)中對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)高寬比 H/B 進(jìn)行限值的目的是為了保證結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性和不傾覆。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(jì)性較差，所以高寬比限值原則上是需要的。但目前高寬比限 值中考慮 側(cè)向位移限制 高層建筑結(jié)構(gòu)的水平位移隨著高度的增長(zhǎng)而迅速變大，為防止位移過大，規(guī)范對(duì)頂點(diǎn)位移和層間位移都作了一定的限制。控制頂點(diǎn)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(shí)倒塌，但人的舒適感主要與結(jié)構(gòu)的自振周期和頂點(diǎn)的加速度有關(guān)，而與頂點(diǎn)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。另外 u/H 較大的結(jié)構(gòu)只是可能會(huì)倒塌，而結(jié)構(gòu)遭遇到強(qiáng)烈地震時(shí)能保證不倒塌的關(guān)鍵，是結(jié)構(gòu)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有足夠的變形能力和耗能能力，如采用一些減振、隔振裝置， 關(guān)鍵部位用鋼骨混凝土等。使結(jié)構(gòu)具有足夠的延性是抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，控制房屋在罕遇地震時(shí)倒塌與否的條件是結(jié)構(gòu)極限變形能力而不是 u/H 限值。另外，為使結(jié)構(gòu)具有較好的防倒塌能力，應(yīng)在結(jié)構(gòu)計(jì)算中考慮 P△效應(yīng)，對(duì)于今天計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的情況，這已不是一件難事?？刂茖娱g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(dòng)引起的上層剛性位移對(duì)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(jiǎn)單規(guī)則的平面 ，立面型式也應(yīng)避免過多外挑內(nèi)收。目前有一些高層建筑的平面形狀過于復(fù)雜，凹角很多，對(duì)抗震是不利的，特別是一些工程采用了收腰的平面，在平面的狹窄部位，地震時(shí)容易破壞，所以在方案選擇階段宜盡量調(diào)整，加大寬度、加厚樓板。再如近年建成的同濟(jì)大學(xué)圖書館等，這類懸掛結(jié)構(gòu)只有中央電梯井落地，樓面全部懸挑，從整體上來看是豎向懸臂結(jié)構(gòu)，缺少第二道防線，所以在抗震設(shè)計(jì)時(shí)宜慎重采用。為了建筑外形的標(biāo)新立異而以結(jié)構(gòu)抗震和安全隱患為代價(jià)是得不償失的。大量震害的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)表明，建筑物平面布置不對(duì)稱、剛度不均勻、高低錯(cuò)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。要使結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)量中心盡量重合，以減小扭轉(zhuǎn)。建筑平面愈復(fù)雜，在凹凸拐角等處愈易造成應(yīng)力集中而遭到破壞。在完全對(duì)稱的平面中，也應(yīng)注意凸出部分的尺寸比例。如果凸出部分較長(zhǎng)，要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)的措施。結(jié)構(gòu)的豎向布置要做到剛度均勻而連續(xù)，避免剛度突變，避免軟弱層。剛度突變及軟弱層常常是由于切斷淺談高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用 21 剪力墻所致。如果有少數(shù)剪力墻切斷，則其他剪力墻在該切斷層應(yīng)予以加強(qiáng) 。 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(huì)上人口的增加，用地越來越緊張。世界上尤其使亞洲的高層建筑的發(fā)展勢(shì)頭還將持續(xù)下去，成為高層建筑的新櫥窗。建筑的體型將更加復(fù)雜和多樣化、智能化、生態(tài)化、摩天化、動(dòng)人化。，在結(jié)構(gòu)體系上也絕不會(huì)停留在原有的幾種形式上，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為更好地滿足建筑的功能和建筑藝術(shù)上的需求，將會(huì)創(chuàng)造出更多，更新的，更符合廣大人們需求的結(jié)構(gòu)體系。在高層建筑的設(shè)計(jì)中，也將更多地采用計(jì)算機(jī)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(jì)更加趨近于完善和快捷。 淺談高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用 23 參考文獻(xiàn) [1] 常躍峰，趙文忠。高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板的開發(fā)與生產(chǎn) [A].1999. [2] 徐偉、胡曉依、劉勻。高層建筑施工。 2020 版 . [3] 摩天大樓“熱 ”的冷思考，中國(guó)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?qǐng)?bào)， 2020 年 3 月 5 日，第 2 版 . [5] 趙西安 .我國(guó)高層建筑的最近發(fā)展 [M].史佩棟等 .北京 :中國(guó)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(zhǎng)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(hào)的意義和單位； (5) 程序說明和程序全文。 這部分內(nèi)容可省略。如果省略， 則 刪掉此頁。