我国超高层建筑结构体系的发展.pdf

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1、我国超高层建筑结构体系的发展房明明黄子瑜山东科技大学摘要：随着我国人口的不断增长与经济的不断发展，面对土地面积有限的现状，超高层建筑的出现满足了人口增长与经济发展的需求。超高层建筑是反映一座城市经济发展水平的重要标志，能够对塑造城市社会形象做出贡献。本文主要阐述了超高层建筑结构的特点与超高层结构体系的发展。关键词：超高层建筑；结构体系；发展1引言从上个世纪末开始，我国的高层和超高层建筑不断建成，具有代表性的主要有地王大厦、金茂大厦、上海环球金融中心等，这些具有代表性的建筑的高度都在250米以上。目前还有一些

2、拟建或者正在建的超高层建筑，这些超高层建筑对结构的设计提出了更高的要求，超高层建筑的结构体系的选择成为了重点。2超高层建筑结构特点人类怀着对“一飞冲天”的憧憬，利用人类的智慧解决了空气动力学等问题发明了飞机，“高楼万丈平地起”不在只出现在书本上，经济与技术的进步，将其变成了现实。然而，在建筑高度不断增加的现实面前，忽略经济的原因，技术与工艺的挑战也随之而来。超高层建筑的设计与传统建筑的设计的方法有些不同，超高层建筑的设计更注重信息化、数字化程度，更加关心各个设计专业之间的完美配合，在超高层建筑中，新技术、新

3、材料与新工艺得到了更好的发挥。在经济不断发展的当代，我国超高层建筑的各项技术也得到发展，让“更高”的目标得以变成现实。超高层的结构体系的选择相对于低层、高层建筑而言，显得更加重要。建筑结构体系的不同，决定了建筑中的平面布置、施工组织设计、技术要求以及经济预算的不同。超高层建筑结构设计的特点重要包括以下几个：第一，与超高层建筑的竖向荷载相比，其水平力更加作为结构设计的重点；第二，当建筑物的高度十分大时，由建筑物的自重产生的轴向压应力会导致建筑物的中柱产生较大轴向变形，造成连接梁的跨中正弯矩和负弯矩值增大，发生

4、的这种轴向变形在设计时不可忽略；第三，建筑物高度越大，结构侧移量越大，因此，要将侧移作为超高层建筑结构设计的关键因素去分析；第四，超高层结构设计必须满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的要求。3超高层结构体系的几种形式3．1框架结构体系横向以及纵向框架由梁和柱组成，承受建筑物水平和竖向荷载的建筑结构体系称为框架结构体系。竖向荷载和底层柱子的轴力随着建筑物层数的增加而增加，但是框架的变形不大，水平荷载产生的位移和柱子的弯矩、剪力、变形随着建筑物层数增加而增加，当达到一定高度时，水平荷载产生的内力比竖向荷载产生

5、的内力大很多。因此，水平荷载对建筑物的影响更大，使得超高层建筑的设计要充分考虑水平力的影响。框架结构的抗震性不好，施工受到季节环境的影响，抗侧刚度低，比较适合20层以下的建筑物，例如教室、办公室、餐厅等。3．2剪力墙结构体系剪力墙结构体系主要利用墙体承受水平向和竖向荷载，具体分为4种类型：剪力墙结构、框架剪力墙结构、框支剪力墙结构以及筒体结构。3．2．1剪力墙结构由于剪力墙的间距不能太大，平面布置不是很灵活，所以不满足公共建筑的使用要求，主要适合开间较小的住宅和旅馆的高层建筑。3．2_2框架一剪力墙框架剪力

6、墙就是在框架体系中设置一些剪力墙来代替部分框架，结构体系以框架为主，剪力墙为辅。大部分的水平荷载由剪力墙承担，竖向荷载由框架承担，框架剪力墙结构体系一般最高不超过30层，适用于25层以下的房屋。由于剪力墙的存在，使得整个建筑物的平面布置不灵活，所以适用于住宅和旅馆。超高层建筑的剪力墙可以承受80％的水平荷载，框架可承担20％的水平荷载，超高层建筑结构要求框架和剪力墙协同工作。3．2．3框支剪力墙框支剪力墙的房屋刚度易突变，一般采取一些措施防止房屋刚度突变。第一，增加框架层，使其扩展到2—3层，刚度随着层高增

7、加会逐渐变化；第二，设置设备层作为刚度的过渡层；第三，将剪力墙延伸到底层，增加房屋的刚度。3．2．4筒体结构超高层建筑由水平荷载引起的弯矩和侧度变化较大，平面抗侧力结构构成的框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构可能有时候不能满足结构的需要，即使满足结构要求，在造价方面会不经济。为了适应建筑的这种发展趋势，突破传统结构体系，把注意力转向新型结构体系是一种有效途径nj筒体结构就是其中的一种。筒体结构是指以一个或者几个筒体作为竖向承重结构的结构体系，水平荷载由筒体承担，筒体结构刚度大，抗震能力强，平面布置灵活。3

8、．3巨型结构巨型结构是由大型构件(巨型梁、巨型柱和巨型支撑1组成的主结构与常规结构构件组成的次结构共同工作的一种结构体系[21。巨型结构的抗侧刚度大，灵活性高，整体的工作性能强大，是一种新型的超高层结构体系。巨型结构有4种基本的类型：巨型桁架结构、巨型框架结构、巨型悬挂结构和巨型分离式结构。巨型桁架结构体系中，荷载以桁架的形式传递。巨型框架结构体系布置灵活，适用于需要满足特殊形体的建筑。巨型悬挂结构体系采用吊杆将