大型复杂建筑结构的发展动向.pdf

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1、文章编号：1009—9441(2010)11—0012—02大型复杂建筑结构的发展动向口口刘雁宁(山西职业技术学院建筑工程系，山西太原030006)摘要：概述了高层建筑的结构体系及特点、结构设计和研究动向以及今后的发展方向。以奥运场馆屋盖结构的创新点为例，阐述了大跨结构的发展动向。关键词：高层建筑；大跨度结构；技术创新中图分类号：TU973；TU398文献标识码：A引言随着社会的进步和科技的发展，建筑物呈现规模大型化、功能复杂化、造型和建筑技术多样化的特点，超高层和超大跨度建筑成为代表国家建筑科学技术发展水平的重要标志。特别是最近几年，高层建筑进入了快速发展的阶

2、段，除上海、深圳、广州等沿海城市外，内地的大、中城市的高层建筑也在迅速发展。高层建筑结构的平面、立面布置趋于复杂化，结构抗震设计理论和方法研究取得新进展，减震控制技术得到进一步应用，高层建筑的整体性能和质量得到进一步提升。本文以工程实践为背景，介绍了高层建筑的结构体系及特点，特别是结构设计、施工方案的创新技术及其难点，供参考。1高层建筑的结构体系及特点1．1高层建筑的结构体系高层建筑的结构体系包括：框架结构、框架一剪力墙结构、剪力墙结构、底层大空间剪力墙结构、框筒和筒体(包括筒中筒与成束筒)结构、巨型结构及悬挑结构。超高层建筑结构体系包括：框架一简体结构、筒中筒

3、结构、框架一支撑体系。1．2特点(1)结构高度不断增加。业主或开发商通过高度(体量)显示实力，建筑高度成为其追求的目标，各地的建筑高度不断增加。(2)体现个性、追求新颖。结构的复杂程度和不规则程度为国内外前所未有，给结构设计带来极大的挑战。平面形状有：矩形、方形√＼角形、多边形、扇形、圆形、棱形、弧形、Y形、L形等；立面形状有：各类璎转换、外挑与内收、大底柱多塔楼、连体建筑、立面开大洞等。(3)国外的高层、超高层建筑以纯钢结构为主，我国的高层建筑以框一剪、剪力墙等钢筋混凝土结构为主，超高层建筑以钢一混凝土的组合结构居多，也有的采用钢筋混凝土结构。例如采用钢一混凝

4、土组合结构的有：上海环球金融中心，RC核心筒+外伸桁架和巨型(型钢)柱，101层，高度492m，7度抗震设防；金茂大厦，RC核心筒+外框型钢混凝土柱及钢柱，88层，高度420m，7度抗震设防；大连国贸中心，RC核心筒+方钢管混凝土柱，78层，高度341in，7度抗震设防；北京国际贸易中心三期塔楼，筒中筒结构，外部为型钢混凝土框筒，内部为型钢混凝土巨型柱与斜撑及钢梁组成的简体，73层，高度316．6m，8度抗震设防。1．3高层建筑结构设计与研究动向近几年，我国新修订的设计规范、规程主要有：GB5001l—200l《建筑抗震设计规范》、JGJ3—2002《高层建筑混

5、凝土结构技术规程》。其中既吸收了近几年国内外工程经验和研究成果，也吸收了震害的经验教训，同时借鉴参考了国外的相关规程、规范，基本上可适应我国绝大部分高层建筑结构的设计需要，为保障结构设计安全发挥了积极的作用。1．3．1结构设计国外设计公司或顾问公司进入我国建筑设计市场。通过与境外的交流，国内已有一批熟悉国内外规范、与国际接轨的一流设计人员。相继完成了对上海环球金融中心、中央电视台、北京国贸三期、大连国贸中心等一批复杂工程、特殊工程的超限审查。1．3．2研究动向(1)静力分析计算。采用有限元模型进行三维空间分析计算，国内开发的计算程序(SATWE等)及国外分析程序

6、(如ETABS、SAP2000、MIDAS等)并用，特殊工程采用多个计算程序进行对比。弹性计算分析时，考虑因素更加全面；对体型不规则结构考虑双向地震作用；对竖向地震作用较敏感的结构部位(如连体结构、大悬臂结构等)，补充进行峰向·12·Research&ApplicationofBuildingMaterials地震输入的弹性时程分析，考虑竖向地震为主的组合。(2)弹塑性分析计算。体型特殊的结构以PUSH—OVER静力弹塑性分析计算为主，确定结构薄弱部位，不再局限于“小震不坏、中震可修、大震不倒”，对莺要结构必要时可高于上述原则，可按基于性能设计的要求确定结构方案

7、。如中震时关键部位构件不屈服，或大震时对某些构件按极限承载力进行内力复核等。(3)总结国内外的震害情况，结合振动台试验及模型静力试验，并利用各种计算机分析软件进行计算分析工作，完成了关于转换层、加强层、体型收进、连体结构等复杂高层建筑结构的研究与应用。(4)对混合结构的研究。通过整体模型模拟静力试验、振动台试验，研究增强剪力墙的抗剪性能和提高延性的措施。多采用1：20～1-40的微粒混凝土模型，研究结构的抗震性能、破坏形态，找出结构在地震作用下的薄弱部位。除整体模型振动台试验外，也进行了大量的大比例静力试验、特殊梁及柱节点研究、钢管混凝土节点研究、搭接柱静力性能

8、试验、特殊构件(如巨型柱