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中国高层建筑结构发展

作者2021-08-28 11:08未知
高层建筑的结构及特点
(作者 单位 邮编)
  要:为适应建筑功能需要,我国高层建筑已由早期多为单一用途向多用途、多功能的方向发展,高层建筑平面布置和立面体型日趋复杂。本文首先论述了高层建筑的结构方式,接着论述了高层建筑的特点,最后论述了高层建筑的发展趋势。
关键高层建筑;结构;特点;
 
一、高层建筑的结构方式
(一)高层建筑的结构方式概述
当前多高层建筑普遍采用的是钢筋混凝土框架结构和钢框架这种结构方式。钢结构抗震性能好、强度高、自重轻等优点,和高层建筑所需具备的特点吻合,故而陈伟现代高层建筑比较理想的材料,但是全钢结构耐火性能方面存在明显缺陷,而且造假过于昂贵,难以普遍推广,故而,在世界上很多国家,钢筋混凝土结构仍然是高层建筑发展的首选,特别是在发展中国家钢筋混凝土结构居于主导地位,而且,随着混凝土材料性能的持续提高,以及施工技术的改进,钢筋混凝土结构的性价比逐步提升,其不足部分也得到了改进。
(二)高层建筑常见的结构方式
一是剪力墙结构。剪力墙结构在住宅和旅馆客房中被广泛采用,其基本原理是在高层建筑中设置钢筋混凝土墙体,由钢筋混凝土墙体承受全部竖向和水平荷载,剪力墙一般呈现为横纵正交叉布置或多轴线布置,主要用于提升整个房屋的刚度及抗剪度。剪力墙结构体空间整体性能较好,刚度较大,呈现出良好的抗震性能。剪力墙结构便于分割,能很好地保证房屋的整体美观度,是能很好地适应多房间、多墙体的建筑工程,但是剪力墙结构也有自身的缺点,那就是墙体较多,故而不容易布置面积较大的房间。
二是框架结构。框架结构被广泛应用于多层工业厂房、商店、办公、学校住宅、医院等工程建设中,其计算理论成熟度较高,有着造价低、建筑立面易于处理、自重轻、平面布置灵活等优势,是现代高层建筑较为常见的结构体系。但是框架结构地震荷载作用及风荷载作用的承载力较低,故而存在抗侧力能力较差、柔性较大等缺点,故而合理层数为 6 ~ 15 层,在建筑高度上要求严格。
三是框架—剪力墙结构。框架—剪力墙结构多应用于高层建筑中的旅馆和办公楼,在抗震能力及刚度上有着明显的提升,同时也综合了框架结构使用方便、布置灵活的特点,基本原理为在框架结构中布置一定数量的剪力墙,这是框架—剪力墙结构体系相较于单纯的剪力墙结构、框架结构而言的优势。它能用于更高高度的建筑施工,适用于更多楼层。
四是筒体结构。传统建筑结构体系中,无抗震系数、梁体刚度难以达到要求,这主要是因为剪力墙结构和框架结构建筑设计均以平面工作状态构筑,随着现代建筑对高度和层数的需求越来越高,筒体结构这种新的建筑结构体系便产生了。筒体结构由剪力墙构成空间薄壁筒体成为竖向悬臂箱形梁,加密柱子,能形成空间整体受力的框筒,从而增强梁的刚度。筒体结构体系通常由一个或多个筒体组成。较常见的筒体结构主要有束筒结构、筒中筒结构、框架—筒体结构等,
上面论述了目前高层建筑比较常见的几种结构,即剪力墙结构、框架结构、框架—剪力墙结构、筒体结构。除此之外还有网架、膜结构、薄壳、悬索等其它结构方式,这些结构并未有广泛应用于现代高层建筑之中,而且其各自具有较大的特殊性。
二、高层建筑的特点
高层建筑的出现也使得建筑特有的技术因素、功能性和建筑艺术效果得到了很好地融合。高层建筑的出现及迅速发展得益于设计理念的更新和现代科学技术的进步,它是各国的城市生产和消费发展到一定程度的产物,一定程度上代表了现代建筑的发展趋势。而对于城市发展而言,高层建筑有效的减少市政投资,能给予建筑更多的绿化和更好的采光,缩短建筑工期,使得大面积建筑的实际用地大幅减小,节省了资源和土地,因此,高层建筑的出现及发展有着巨大的现实意义。随着建筑高度和层数的不断增加,建筑结构体系日趋多样化,建筑的类型功能性和逾加复杂,高层建筑在保留传统功能性的同时,在结构设计及具体的施工上要求更为严格,而且更加注重了对风格化、美学方向的研讨。
三、高层建筑结构的发展趋势
高层建筑具有重要的优势,高层建筑的发展对于社会发展和城市城市化进程有重要推动作用,但是,随着高层建筑的推广,相关的建筑和质量控制体系未能跟进,高层建筑越来越多的现实问题被暴露出来。例如:应力增加导致工程造价提高、施工难度增大;高层建筑的大范围发展使防火安全的设计复杂化;使得城市人口密集化,进一步加强了城市道路的交通拥挤。
因此,针对高层建筑的迅速发展对社会环境和城市发展造成的弊端,在未来的发展过程中,需要在工程规划之初便做好城市发展的统筹安排,城市规划要详细考虑高层建筑的布局,协调高层建筑布点与周边环境的关系;严格把控高层建筑构造、防火安全、结构等设施设的质量关,严格防高层建筑发展可能带来的隐患;克服高层建筑绿化地带不足的缺失,从而推动建筑业本身的长足进步的城市的可持续健康发展。
随着超强材料和新材料的开发和应用,以及新的结构形式、新的设计概念的应用,混合结构在高层建筑结构中广泛应用,必将推动高层建筑的进一步发展,对于高层建筑,我们应该做到扬长避短,从而推动建筑业本身的成熟与进步以及城市建设的发展。
 
参考文献
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[2] 王翠坤,赵鹏飞,马宏睿,王国安,肖从真.  深圳大梅沙酒店模型振动台试验及减震阻尼器设计研究[J]. 建筑结构. 2006(S1)
[3] 李志山,容柏生.  高层建筑结构在罕遇地震影响下的弹塑性时程分析研究[J]. 建筑结构. 2006(S1)
[4] 徐培福,薛彦涛,肖从真,王翠坤.  带转换层型钢混凝土框架-核心筒结构模型拟静力试验对抗震设计的启示[J]. 土木工程学报. 2005(09)
[5] 孙建超,徐培福,肖从真,孙慧中,王翠坤.  钢板-混凝土组合剪力墙受剪性能试验研究[J]. 建筑结构. 2008(06)
[6] 孙建超,徐培福,肖从真,孙慧中,王翠坤.  不同配筋形式混凝土剪力墙受剪性能试验研究[J]. 建筑结构. 2008(06) 








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