高层建筑结构与造型体系分析.doc

近年来，随着我国高层建筑的快速发展，城市中的高层建筑是反映这个城市经济繁荣和社会进步的重要标志，当人们谈起举世闻名的摩天大楼时，往往和芝加哥、纽约这样的国际大都市联系在一起，足以说明高层建筑对城市社会形象的贡献。进入20世纪90年代以来，随着社会与经济的蓬勃发展，特别是城市建设的发展，高层建筑在城市中应运而升。国内在高层建筑结构方面也做了许多的科研工作，取得了较好的成绩。在高层建筑设计中，采用先进的结构理论与精确的计算方法固然十分重要，但在方案阶段正确进行高层建筑结构体系的选型也是不容忽视的。根据工程实践经验，如果高层建筑结构体系选型不当，那么任凭再用先进的结构理论和精确的计算方法，也较难做出安全可靠、经济合理的高层建筑结构设计。正确处理高层建筑结构体系的选型问题，对于高层建筑结构设计而言，具有至关重要的意义。结构体系是指结构抵抗外部作用的构件总体组成的方式。在高层建筑中，抵抗水平力成为确定和设计结构体系的的关键问题。高层建筑中常用的结构体系有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体以及它们的组合。一、框架结构体系框架是由梁和柱子刚性连接的骨架结构，国内主要为钢筋混凝土，框架结构的特点在于“刚节点”。从框架的刚节点来看，它是一个几何不变体，对梁的好处是很明显的。刚节点给柱子虽然带来弯矩，但对钢筋混凝土柱来说也不会导致坏处，因为钢筋混凝土不仅抗压能力强，而且抗弯能力也很好。所以，框架结构可以扩大梁的跨度，而且房屋的层数也可以增加。故框架结构体系是六层以上的多层与高层房屋的一种理想的结构形式。框架结构的优点是：强度高，自重轻，整体性和抗震性好。它在建筑中的最大优点在于不靠砖墙承重，建筑平面布置灵活，可以获得较大的使用空间，所以它的应用极为广泛。二、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。其特点是整体性好，侧向刚度大，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。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。三、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。三、筒体结构体系筒体结构由框架-剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，多用于写字楼建筑。主要抗侧力，四周的剪力墙围成竖向薄壁筒和柱框架组成竖向箱形截面的框筒，形成整体，整体作用抗荷。 四、组合结构体系 高层建筑结构的布置有很大的灵活性，可以在以上各种基本结构形式的基础上进行灵活组合和布置，形成新的抗侧力结构体系。1. 巨型框架结构其打破了传统的以单独楼层为基本结构单元的格局，整个高层由两级结构组成，第一级为巨型框架，是主要承重结构；第二级为楼层框架，只承受各楼面荷载并传到巨型框架上。2.悬挂式结构以核心筒、刚架、拱等作为竖向承力结构，全部楼面均通过钢丝束、吊索牢挂在上述承重结构上而形成的一种新型结构体系。3、竖向桁架结构在高层钢结构中，采用若干建筑层高作为桁架的节间距，以若干个建筑开间作为桁架的弦杆间距，所形成的巨型桁架作为高层建筑的承重结构，用来承受竖向力和水平作用。高层建筑结构选型应根据房屋高度、高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术条件等因素，并应满足建筑使用功能要求满足建筑造型艺术的要求、适应未来发展与灵活改造的需要，选用适宜的结构体系。由此可见，建筑设计人员在设计过程中，首先要选择合适的结构体系，结构选型是一个复杂的决策问题，有