试论高层建筑结构体系及其特点

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1、试论高层建筑结构体系及其特点摘要：随着我国经济的告诉发展，高层建筑在大中城市不断涌现，高层建筑的结构体系是随着社会生产的发展和科学技术的进步而不断发展的，本文介绍了目前国内高层建筑的框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构主要四大结构体系，主要分析了高层建筑结构的几个特点，以供参考。　　关键词：高层建筑结构特点结构体系　　高层建筑的结构体系是随着社会生产的发展和科学技术的进步而不断发展的。随着城市化进程加速发展，耕地面积的减少，全国各地的高层建筑不断涌现，作为土建工作设计人员，必须充分了解高层建筑结构设计特点及其结构体系，只有这样才能使设计达到技术先进、经济合理、安全适

2、用、确保质量的基本原则。　　一、高层建筑的结构体系　　高层建筑的平面布置宜简单、规则，尽量减少突出、凹进等复杂平面。更重要的是结构平面布置时要尽可能刚度均匀，即结构的刚心与质心尽量接近，减少地震作用下的扭转，扭转对结构的危害很大所以我们在规划高层建筑时必须遵循以下几个原则：　　（一）高层建筑结构体系及适用范围　　目前采用钢筋混凝土结构是国内的高层建筑基本情况。一般体系机构可以分为：剪力墙结构、框架结构、简体结构、框架—剪力墙结构等。　　1、剪力墙结构体系。剪力墙承受竖向荷载及水平荷载的能力都较大。剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护及房间分格构

3、件。其特点是整体性好，侧向刚度人，水平力作用下侧移小，并且由于没有梁、柱等外露与凸出，便于房间内部布置。历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微，在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点，而且可以使房间不露梁柱，整齐美观。缺点是不能提供大空间房屋。结构延性较差。当地下室或下部一层、几层，需要大空间时(如商场、停车库等)即形成部分框支剪力墙结构。在框架．剪力墙结构和剪力墙结构两种不同结构的过渡层必须设置转换层。剪力墙结构由于承受竖向力、水平力的能力均较大，横向刚度大，因此可以建造比框架结构更高、更多层数的建筑

4、。但是只能以小房间为主的房屋，如住宅、宾馆、单身宿舍。为了适用任何方向的水平力(或地震作用)，因此对于矩形平面，剪力墙在纵横双向均应设置；对于圆形平面，剪力墙应沿径向及环向设置；三角形平面，宜沿三个主轴方向设置剪力墙。　　2、框架结构体系。框架结构体系是由梁和柱这两类构件通过刚节点连接而成的。当整个结构单元所有的竖向和水平作用完全由框架承担时，该结构体系成为框架结构体系。有钢筋混凝土框架、钢框架和混合结构框架三类。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。框架结构在水平荷载作用下，将产

5、生较大的侧向位移。侧向位移由两部分组成：第一部分是由梁和柱的弯曲变形引起；第二部分由柱的轴向变形引起。在水平荷载作用下，柱产生拉伸和收缩变形，从而引起侧向变形。其中，第一部分的侧移是主要的，并随着结构高度的增加而增大。由框架侧向变形图可见，框架结构在水平荷载作用下，在不考虑扭转影响的情况下，层间位移在结构的底部较大，在结构的上部相对较小，由底部到顶部有逐渐减小的趋势其侧移曲线称为剪切型分布。　　框架结构体系优点是：框架结构体系具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构。同时框架结构的梁、柱构件易于标准化、定型化，便于采用装配整体式结构，以缩短施工工

6、期。结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低。　　框架结构的缺点是：框架结构体系的缺点为：①框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破性；②对于钢筋混凝土框架，当高度大、层数相当多时，结构底部各层不但柱的轴力很大，而且梁和柱由水平荷载所产生的弯矩亦显著增加，从而导致截面尺寸和配筋增大，对建筑平面布置和空间处理，就可能带来困难，影响建筑空间的合理使用，在材料消耗和造价方面，也趋于不合理。　　3、框架—剪力墙结构体系。由于框架结构的主要特点是能获得大空间的房屋，房间布置灵活。而其主要弱点是侧刚度较小，侧移

7、较大。而剪力墙结构侧向刚度大，可减小侧移。但是全剪力墙结构无法布置大空间房屋。因此，框架．剪力墙结构体系恰好是对两者取长补短，既能布置大空间房屋与小空间房屋，布置灵活，又具有较大的侧向刚度，弥补纯框架结构之小足，所以广泛用于层数较多、房屋总高较高的建筑，而且可以灵活布置大小空间房间，适应较多的建筑功能要求。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。　　4、筒体结构体系