高层结构体系及结构总体布置的一般原则

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1、高层结构体系及结构总体布置的一般原则　　摘要：目前高层建筑甚至超高层建筑已经随处可见，高层建筑结构布置是高层建筑结构设计的重要组成部分，直接影响到建筑物安全。本文分析高层建筑结构布置方法以及原则，提出高层建筑结构布置的设计方法，为相关人士提供一些实践经验以及参考。　　关键词：高层建筑；结构体系；总体布置　　1结构体系　　结构体系指结构抵抗外部作用的结构构件组成方式。目前在高层建筑中常用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体及它们的各种组合和板柱-剪力墙等。　　1.1框架结构体系　　框架结构是由梁、柱通过节点连接成的框架承受水平和竖向作用的结

2、构体系，如图1所示。墙体只起维护和隔断作用。框架结构具有建筑平面布置灵活，能获得较大空间，建筑立面处理容易变化，结构自重轻，在一定高度范围内造价低等优点。缺点是：结构侧向刚度较小，结构顶点位移和层间相对位移较大，在地层作用下，非结构构件破坏严重。因此，采用框架结构时，应控制建筑物的层数和高度，以避免为了满足框架刚度和强度的要求，而使梁、柱截面尺寸过大，造成技术经济的不合理设计。　　根据不同需要，框架结构体系可以有三种不同的布置方案：5　　（1）横向主框架承重。它的主要承重结构是由横向主粱和柱组成，用纵向连系梁将横向框架连接成整体，如图1（a）所示

3、。横向主框架承受大部分竖向荷载和横向水平作用，纵向框架仅承受少部分竖向荷载和纵向水平作用。因此，常采用较大截面的横梁来增加框架的横向刚度和抗力，而纵向梁的截面高度相对较小。（2）纵向主框架承重。纵向的梁和柱组成的纵向框架为主要承重结构，横向布置次梁，如图1（b）所示。由于大部分竖向荷载由纵向框架承受，横向框架仅承受少部分竖向结构自重和横向水平作用，因此，横向连系梁可采用较小的截面尺寸，这样可使楼层净高有效地被利用，以设置较多的架空管道，故适用于某些工业厂房。这种布置方案因横向刚度较差，在民用建筑中一般较少采用。当柱网平面尺寸接近正方形时，或采用大

4、柱网时，或楼面有较大活荷载时，常采用这种方案。　　1.2剪力墙结构体系　　剪力墙结构体系是利用建筑物墙体承受竖向及水平作用，并作为建筑物的维护及房间分隔构件的一种结构体系，见图2。剪力墙在抗震结构中也称抗震墙。它在自身平面内的刚度大，强度高，整体性较好，在水平荷载及地震作用下侧向变形较小，抗震性能较强。因此，适用于建造较高的高层建筑。剪力墙结构的局限性在于剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，难以满足公共建筑的使用要求，结构的自重也较大。故多用于住宅、公寓、旅馆、办公楼等建筑，目前我国10-30层的高层住宅多采用这种结构体系。　　1.3筒体结构体系

5、5　　筒体结构是空间受力体系，筒体为筒状的、封闭截面的薄壁悬臂构件，筒体结构是框架-剪力墙和剪力墙结构的综合和发展，它将抗侧力构件集中到房屋的内部和外围形成空间封闭筒体，使整个结构体系既具有极大的抗侧力刚度，又能获得较大的空间，建筑平面设计具有良好的灵活性。因此，该种体系结构广泛应用于多功能、多用途、层数较多的高层建筑中，如办公楼、商店及其他综合性服务建筑。　　1.4板柱-贯力结构体系　　内无梁楼板与柱组成的板柱框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构体系称为板柱-剪力墙结构体系。此结构体系主要由剪力墙承受侧向力，柱承受竖向荷载的大部分。其适用高

6、度宜低于一般框架结构。上述结构体系的运用要根据房屋性质、高度和所承受的外部作用，特别是水平作用的大小等因素来选择。每种结构体系的适用高度是不同的，勉强地将一种结构体系应用于其他高度，将是不经济的。具体采用哪一种结构体系应根据建筑物所征地的实际情况综合考虑确定。　　2结构总体布置的一般原则　　在高层建筑结构设计中，不仅要根据结构高度，还应根据是否抗震设防及设防烈度等因素选择合理的结构体系。当结构体系确定后，结构总体布置应当密切结合建筑设计进行，使建筑物具有良好的造型和合理的传力路线。因此，结构体系受力性能与技术经济指标能否做到先进合理，与结构布置密

7、切相关。　　2.1结构平面布置　　在高层建筑的一个独立结构单元内，宜使结构平面形状简单、规则、刚度及承载力分布均匀。不宜采用严重不规则的平面布置。　　2.2结构竖向布置5　　高层建筑的竖向体形宜规则、均匀、避免有过大的外挑和内收。结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化.不应采用竖向布置严重不规则的结构。为了使房屋具有必要的抗侧移刚度、整体稳定、承载能力和经济合理，房屋的高宽比不宜太大，应满足一定要求。　　2.3缝的设置　　在多层与高层建筑中，为防止结构因温度变化和混凝土收缩而产生裂缝，常隔一定距离用伸缩缝分开；在高层和低层部分之间，由于沉降不同，

8、可由沉降缝分开；在抗震设防地区，建筑物各部分层数、质量、刚度差异过大，或有错层时，也用防震缝分开。当房屋长度超过以上规定时，可设伸缩缝将