摘要：隨著層數(shù)和高度的增加，水平作用對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)安全的控制作用更加顯著，包括地震作用和風(fēng)荷載。高層建筑的承載能力、抗側(cè)剛度、抗震性能、材料用量和造價(jià)高低，與其所采用的結(jié)構(gòu)體系密切相關(guān)。不同的結(jié)構(gòu)體系，適用于不同的層數(shù)、高度和功能。

　　關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu),承載力,結(jié)構(gòu)體系,核心期刊論文發(fā)表

　　1.高層建筑結(jié)構(gòu)體系組成部分

　　框架結(jié)構(gòu)體系一般用于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由梁和柱通過(guò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成承載結(jié)構(gòu)，框架形成可靈活布置的建筑空間，使用較方便。鋼筋混凝土框架按施工方法的不同。又可分為：①梁、板、柱全部現(xiàn)場(chǎng)澆筑的現(xiàn)澆框架;②樓板預(yù)制，梁、柱現(xiàn)場(chǎng)澆筑的現(xiàn)澆框架;③ 梁、板預(yù)制，柱現(xiàn)場(chǎng)澆筑的半裝配式框架;④梁、板、柱全部預(yù)制的全裝配式框架等。

　　隨著結(jié)構(gòu)高度增加，水平作用使得框架底部梁柱構(gòu)件的彎矩和剪力顯著增加，從而導(dǎo)致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，將給建筑平面布置和空間處理帶來(lái)困難，影響建筑空間的正常使用，在材料用量和造價(jià)方面也趨于不合理。因此在使用上層數(shù)受到限制。

　　框架結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度較小，在水平力作用下將產(chǎn)生較大的側(cè)向位移。其中一部分是結(jié)構(gòu)彎曲變形，即框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生整體彎曲，由柱子的拉伸和壓縮所引起的水平位移;另一部分是剪切變形，即框架結(jié)構(gòu)整體受剪，層間梁柱桿件發(fā)生彎曲而引起的水平位移。當(dāng)高寬比H/B≤4時(shí)，框架結(jié)構(gòu)以剪切變形為主，彎曲變形較小而可忽略，其整體位移曲線呈剪切型，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)層間位移隨樓層增高而減小。

　　由于框架構(gòu)件截面較小，抗側(cè)剛度較小，在強(qiáng)震下結(jié)構(gòu)整體位移和層間位移都較大，容易產(chǎn)生震害。此外，非結(jié)構(gòu)性破壞如填充墻、建筑裝修和設(shè)備管道等破壞較嚴(yán)重。因而其主要適用于非抗震區(qū)和層數(shù)較少的建筑;抗震設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)除需加強(qiáng)梁、柱和節(jié)點(diǎn)的抗震措施外 不需注意填充墻的材料以及填充墻與框架的連接方式等，以避免框架變形過(guò)大時(shí)填充墻的損壞。

　　剪力墻結(jié)構(gòu)體系剪力墻結(jié)構(gòu)體系于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由墻體承受全部水平作用和豎向荷載。根據(jù)施工方法的不同，可以分為：全部現(xiàn)澆的剪力墻;全部用預(yù)制墻板裝配而成的剪力墻;內(nèi)墻現(xiàn)澆、外墻為預(yù)制裝配的剪力墻。

　　在承受水平力作用時(shí)，剪力墻相當(dāng)于一根下部嵌固的懸臂深梁。剪力墻的水平位移由彎曲變形和剪切變形兩部分組成。高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，以彎曲變形為主，其位移曲線呈彎曲形，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)層間位移隨樓層增高而增加。

　　簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)為空間受力體系。筒體的基本形式有三種：實(shí)腹筒、框筒及桁架筒。用剪力墻圍成的筒體稱為實(shí)腹筒。在實(shí)腹筒的墻體上開(kāi)出許多規(guī)則的窗洞所形成的開(kāi)孔簡(jiǎn)體稱為框筒，它實(shí)際上是由密排柱和剛度很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架圍成的簡(jiǎn)體。如果簡(jiǎn)體的四壁和斜桿形成的桁架組成，則成為桁架筒。

　　2.高層建筑結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)的基本要求

　　2.1 結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具有合理的地震作用傳遞途徑

　　布置樓屋蓋梁系和豎向結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)讓垂直重力荷載以最短的路徑傳遞到豎向柱和墻上去，盡量避免豎向構(gòu)件之間壓應(yīng)力的二次轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的布置，注意應(yīng)能使上部結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件傳來(lái)的垂直重力荷載經(jīng)一到兩次轉(zhuǎn)換傳遞到下部結(jié)構(gòu)的豎向構(gòu)件上去。由框架、剪力墻、筒體、支撐等組成的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)必須體系明確，傳力直接，盡量貫通連續(xù)，若它們沿豎向要有變化，就要緩慢均勻的變化。

　　2.2 結(jié)構(gòu)體系應(yīng)具備必要的承載能力和變形能力

　　鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的塑性內(nèi)力重分布能力較好，能在一定程度上吸收和耗散地震能量。框架地震破壞機(jī)制，應(yīng)該是節(jié)點(diǎn)基本不破壞，同一層中各柱兩端的屈服歷程越長(zhǎng)越好，梁比柱的屈服可能早發(fā)生、多發(fā)生，底層柱底的塑性鉸宜最晚形成。剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的各墻段的塑性屈服宜產(chǎn)生在墻的底部，連梁宜在梁端塑性屈服，且變形能力應(yīng)足夠好，以保證在剪力墻發(fā)揮抗震作用前不失效。

　　2.3 結(jié)構(gòu)體系應(yīng)能使整體結(jié)構(gòu)在部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞的情況下仍有較好的抗震能力或承載能力

　　高層建筑結(jié)構(gòu)須有必要的贅余度和內(nèi)力重分配的功能，保證在地震中出現(xiàn)部分構(gòu)件退出工作時(shí)，其余構(gòu)件也能承擔(dān)豎向荷載，防止整體結(jié)構(gòu)失效或失穩(wěn)。

　　2.4 結(jié)構(gòu)體系宜有多道抗震防線

　　框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻是主要抗側(cè)力構(gòu)件，也是第一道抗震防線，所以必須具有一定數(shù)量的剪力墻，并且承受的結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩應(yīng)至少達(dá)到底部總地震傾覆力矩的50%。各層中框架部分按框架和墻協(xié)同工作分配的地震剪力，應(yīng)達(dá)到框架各層地震剪力最大值的1.5倍或結(jié)構(gòu)底部總地震剪力的20% 中的較小值。剪力墻結(jié)構(gòu)中可通過(guò)合理設(shè)置連梁組成多肢聯(lián)肢墻，連梁的承載力、剛度和變形能力應(yīng)匹配墻肢，防止連梁過(guò)強(qiáng)而使墻肢產(chǎn)生較大拉力而失效。

　　2.5 結(jié)構(gòu)體系宜具有合理的剛度

　　高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度要滿足規(guī)范規(guī)定的整體穩(wěn)定、水平位移、強(qiáng)度延性等要求，但高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的剛度也不宜過(guò)大，以免結(jié)構(gòu)所占面積、空間加大，影響建筑作用，增加地基基礎(chǔ)負(fù)擔(dān)，加大結(jié)構(gòu)的截面和相應(yīng)的構(gòu)造配筋。所以高層建筑主體抗側(cè)力結(jié)構(gòu)剛度以符合或略大于規(guī)范限值即可。

　　3.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)分析

　　3.1水平荷載相對(duì)于豎向荷載顯得更為重要

　　結(jié)構(gòu)需同時(shí)承受豎向和水平荷載，低層結(jié)構(gòu)以抵抗重力為代表的豎向荷載為主，而水平荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力、側(cè)向位移很小。對(duì)高層結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，隨著建筑高度的增加，水平荷載隨建筑高度的增高迅速增大。如把建筑物視作一簡(jiǎn)單的豎向懸臂構(gòu)件，構(gòu)件中由豎向荷載產(chǎn)生的軸力與高度(H)成正比;水平作用產(chǎn)生的彎矩與高度(H)的平方成正比;水平作用產(chǎn)生的側(cè)向位移則與高度(H)的四次方成正比。對(duì)某一高度確定的建筑，結(jié)構(gòu)豎向荷載的大小基本穩(wěn)定，而水平方向上風(fēng)載和地震作用的數(shù)值大小往往會(huì)隨高層建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性不同而存在較大幅度的變化。可見(jiàn)，水平荷載對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的影響大，側(cè)向位移成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制目標(biāo)之一。

　　3.2控制結(jié)構(gòu)側(cè)移是關(guān)鍵因素

　　與低層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不同，高層建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)移是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵決定性因素。隨著建筑高度的不斷增加，水平側(cè)向荷載下的結(jié)構(gòu)側(cè)移變形會(huì)快速增大。側(cè)向位移過(guò)大將使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，特別是對(duì)豎向構(gòu)件，附加偏心力超過(guò)一定限值時(shí)，將會(huì)引起整個(gè)結(jié)構(gòu)的倒塌破壞;同時(shí)，在風(fēng)荷載作用下，如果側(cè)向位移過(guò)大，將會(huì)引起居住者工作者的不適，在地震作用下，如果側(cè)向位移過(guò)大，更會(huì)讓人感到不安和驚慌。

　　3.3結(jié)構(gòu)軸向變形的影響顯著

　　對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)，由于層數(shù)多、高度高，軸力很大，從而沿高度逐漸積累的軸向變形很顯著高層建筑結(jié)構(gòu)中，一般豎向荷載的數(shù)值較大，在柱中會(huì)引起較大范圍的軸向壓縮變形，對(duì)結(jié)構(gòu)體系中的連續(xù)梁彎矩大小產(chǎn)生顯著影響。高層建筑的軸向變形的差異會(huì)達(dá)到一個(gè)比較大的數(shù)值，從而引起跨中正彎矩值和端支座負(fù)彎矩值增大，連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小。

　　3.4結(jié)構(gòu)延性的重要性

　　高層建筑相對(duì)于低層或是多層建筑來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)更柔一些，受到地震的影響后，結(jié)構(gòu)變化更大一些。所以采取恰當(dāng)?shù)拇胧┍ＷC結(jié)構(gòu)具有足夠的延性，使結(jié)構(gòu)在塑性變形階段仍然具有較強(qiáng)的變形能力。

　　4.結(jié)語(yǔ)

　　總之，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是個(gè)系統(tǒng)、全面的工作，需要扎實(shí)的理論知識(shí)功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴(yán)肅認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度。設(shè)計(jì)人員要從一個(gè)個(gè)基本的構(gòu)件算起，做到知其所以然，深刻理解規(guī)范和規(guī)程的含義，并密切配合其它專業(yè)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在工作中應(yīng)事無(wú)巨細(xì)，善于反思和總結(jié)工作中的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1湯龍輝;有關(guān)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的問(wèn)題分析[J];四川建材;2009年01期

　　2肖峻;高層建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)[J];中化建設(shè);2008，(12)