高层建筑结构设计
【摘 要】建筑结构是支撑和满足建筑空间环境及功能的力学体系，结构设计是一门历史悠久而古老的学科，并随着科学技术及新材料的发展而不断进步。下文主要对高层建筑的几大结构体系进行了探讨，并分析了高层建筑结构的设计要点。 【关键词】高层建筑；结构设计 概述
随着社会与经济的蓬勃发展，世界人口迅速增多，文明建设水平突飞猛进，既可以节约城市用地面积，又能够减少市政投资，还在某种程度上加速了城市化建设的高层建筑已被广泛采纳与应用。城高层建筑结构设计与低层、多层建筑结构相比较，不同结构体系的选择，直接关系到建筑平面的布置、立面体形、楼层高度、机电管道的设置、施工技术的要求、施工工期长短和投资造价的高低等。高层建筑的承载能力、抗侧刚度、抗震性能、材料用量和造价高低，与其所采用的结构体系密切相关。不同的结构体系，适用于不同的层数、高度和功能。我们只有掌握了建筑结构体系的特点才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适用。 1 高层建筑结构设计特点
水平荷载成为决定因素。一方面,因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中所引起的轴力和弯矩的数值,仅与楼房高度的一次方成正比;而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖构件中引起的轴力,是与楼房高度的两次方成正比;另一方面,对某一定高度
楼房来说,竖向荷载大体上是定值,而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。轴向变形不容忽视。高层建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形,从而会对连续梁弯矩产生影响,造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩之和端支座负弯矩值增大;还会对预制构件的下料长度产生影响,要求根据轴向变形计算值,对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较,会得出偏于不安全的结果。侧移成为控制指标。 2 高层建筑结构体系 2.1 框架结构
框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。框架结构体系一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中，由梁和柱通过节点构成承载结构，框架形成可灵活布置的建筑空间，具有较大的室内空间，使用较方便。由于框架梁柱截面较小，抗震性能较差，刚度较低，建筑高度受到限制; 剪切型变形，即层间侧移随着层数的增加而减小; 框架结构主要用于不考虑抗震设防或设防烈度低、层数较少的高层建筑中。 2.2 剪力墙结构
剪力墙结构指的是竖向的钢筋混凝土墙板，水平方向仍然是钢筋混凝土的大楼板搭载墙上，这样构成的一个体系，叫剪力墙结构。剪力墙结构体系于钢筋混凝土结构中，由墙体承受全部水平作用和
竖向荷载。现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，承载力要求也容易满足; 剪力墙结构体系主要缺点: 主要是剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求。此外，结构自重往往也较大。当剪力墙的高宽比较大时，是一个受弯为主的悬臂墙，侧向变形是弯曲型，即层间侧移随着层数的增加而增大。剪力墙结构在住宅及旅馆建筑中得到广泛应用。因此这种剪力墙结构适合于建造较高的高层建筑。根据施工方法的不同，可以分为: 全部现浇的剪力墙; 全部用预制墙板装配而成的剪力墙; 内墙现浇、外墙为预制装配的剪力墙。在承受水平力作用时，剪力墙相当于一根下部嵌固的悬臂深梁。剪力墙的水平位移由弯曲变形和剪切变形两部分组成。 2.3 框剪结构
框架—剪力墙结构也称框剪结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活自由的使用空间，满足不同建筑功能的要求，同样又有足够的剪力墙，有相当大的刚度，框剪结构的受力特点，是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式，所以它的框架不同于纯框架结构中的框架，剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。框架—剪力墙( 筒体) 结构比框架结构的刚度和承载能力都大大提高了，在地震作用下层间变形减小，因而也就减小了非结构构件( 隔墙及外墙) 的损坏，这样无论在非地震区还是地震区，这种结构型式都可用来建造较高的高层建筑，目前在我国得到广泛的应用。
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