摘要：隨著層數(shù)和高度的增加，水平作用對高層建筑結(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，由梁和柱通過節(jié)點構(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)場澆筑的現(xiàn)澆框架;②樓板預(yù)制，梁、柱現(xiàn)場澆筑的現(xiàn)澆框架;③ 梁、板預(yù)制，柱現(xiàn)場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困難，影響建筑空間的正常使用，在材料用量和造價方面也趨于不合理。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。當高寬比H/B≤4時，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)計的框架結(jié)構(gòu)除需加強梁、柱和節(jié)點的抗震措施外 不需注意填充墻的材料以及填充墻與框架的連接方式等，以避免框架變形過大時填充墻的損壞。

　　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，剪力墻相當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，特點是結(jié)構(gòu)層間位移隨樓層增高而增加。

　　簡體結(jié)構(gòu)體系簡體結(jié)構(gòu)為空間受力體系。筒體的基本形式有三種：實腹筒、框筒及桁架筒。用剪力墻圍成的筒體稱為實腹筒。在實腹筒的墻體上開出許多規(guī)則的窗洞所形成的開孔簡體稱為框筒，它實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體。如果簡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，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。框架地震破壞機制，應(yīng)該是節(jié)點基本不破壞，同一層中各柱兩端的屈服歷程越長越好，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，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，防止連梁過強而使墻肢產(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)計關(guān)鍵技術(shù)分析

　　3.1水平荷載相對于豎向荷載顯得更為重要

　　結(jié)構(gòu)需同時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。對高層結(jié)構(gòu)來說，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)值大小往往會隨高層建筑結(jié)構(gòu)的動力特性不同而存在較大幅度的變化�？梢姡�水平荷載對高層建筑結(jié)構(gòu)的影響大，側(cè)向位移成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要控制目標之一。

　　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)計不同，高層建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)移是其結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的關(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)移變形會快速增大。側(cè)向位移過大將使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，特別是對豎向構(gòu)件，附加偏心力超過一定限值時，將會引起整個結(jié)構(gòu)的倒塌破壞;同時，在風(fēng)荷載作用下，如果側(cè)向位移過大，將會引起居住者工作者的不適，在地震作用下，如果側(cè)向位移過大，更會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，在柱中會引起較大范圍的軸向壓縮變形，對結(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達到一個比較大的數(shù)值，從而引起跨中正彎矩值和端支座負彎矩值增大，連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小。

　　3.4結(jié)構(gòu)延性的重要性

　　高層建筑相對于低層或是多層建筑來說結(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?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的變形能力。

　　4.結(jié)語

　　總之，結(jié)構(gòu)設(shè)計是個系統(tǒng)、全面的工作，需要扎實的理論知識功底，靈活創(chuàng)新的思維和嚴肅認真負責(zé)的工作態(tài)度。設(shè)計人員要從一個個基本的構(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)來進行設(shè)計，在工作中應(yīng)事無巨細，善于反思和總結(jié)工作中的經(jīng)驗和教訓(xùn)。

　　參考文獻：

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