高层建筑结构选型

1、HEFEI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY高层建筑结构体系选型与分析摘要:高层建筑的结构体系是高层结构是否合理、经济的关键，随着建筑高度和功能的开展需要而不断开展变化。论文总结了各种高层建筑结构体系、特别是近年来出现的复杂、 新颖的结构体 系的受力 特征,进而对高层建结构选型课程论文筑结构选型要点进展了探讨。关键词：高层建筑结构体系选型分析一，高层建筑选型的重要性1高层建筑与城市社会开展的关系密切我国城市化进程与人口的持续增长导致城市人口急剧上升,城市居住、班级：建筑13-1生产、生活用地日趋紧X。为节约学号：2013212703与充分利用城市土地资源，减少某某：穆宝宝拆迁费

2、、市政工程费和复杂地形处指导教师：王东坡理费,提高城市社会吸纳能力与其综合效益，缓解城市膨胀与城市房屋的严峻供需矛盾,改善城市环境与调节心理等 城市社会性问题,高层建筑的数量仍将在全国各大中城市持续增 长,且其规模、高度、复杂性与建设速度也将呈上升趋势。2高层建筑结构复杂性提高现代高层建筑体形与平立面空间 分布日益复杂，高度、规模、投资日益增大，要求性能更先进、更 优化的结构系统形式与之相适应。主要表现为:（1）需求多元化、功能综合化的趋势，必然要导致高层建筑方案平立面形状与内部 空间分布等多样化、个性化与复杂化，为增大建筑净空高度，很多 一般多高层建筑中不存在的新问题与矛盾开始出现，对结构系

3、统形式的要求提高。（2）随着高度与规模等增大，高层建筑投资增 加、工期增长，其结构系统优化的必要性与可优化的空间与效益 将更明显。结构优化，首先是其形式的优化，然后才是其布局与构 件参数的优化。（3）高层建筑需考虑的影响因素日益复杂、系统、综合和多变，选型需要的知识信息愈加庞大，选型结果受人为因 素的影响也将增大。二，高层建筑常用类型高层建筑结构的结构型式繁多，框架、剪力墙、框架一剪力墙结构体系是高层钢筋混凝土建筑结构中较为传统的、广为应用的结构体系。随着层数和建筑高度增加，利用结构空间作用，又开展了框架一简体 结构、筒中筒结构多筒结构和巨型结构等多种结构体系。高层建筑的结构体系主要有框架结构

4、； 剪力墙结构，包括局部框支、 剪力墙结构；框架-剪力墙结构；筒体结构，包括框架-核心筒结构、 筒中筒结构；以与混合结构，即由多种材料构件如钢筋混凝土构件、 钢构件、组合结构构件钢管混凝土构件、型钢混凝土构件与组合梁 等构成的结构，现分别加以分析。1、框架结构体系由框架梁、柱、楼板等主要构件组成。其特点是柱网布置灵活，便于获得较大的使用空间。延性较好。横向侧移刚度较小。因此适用需 要大空间的、层数不宜太多、房屋的高度不宜太高的建筑。女口：商场、 住宅、办公楼等。框架应当纵横双向布置，形成双向抗侧力体系。较高的高层建筑不宜采用框架结构。2、剪力墙结构体系剪力墙承受竖向荷载与水平荷载的能力都较大。

5、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 即形成局部框支剪力墙结构。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。但是只能以小房间 为主的房屋，如住宅、宾馆、单身宿舍。而宾馆中需要大空间的门厅， 餐厅、商场等往往设置在另外的建筑单元中。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。

6、而其主要弱点是侧向刚度较小，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层。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，弥补纯框架结构之不足， 所以广泛用于层数较多我、房屋总高较高的建筑，而且可以灵活布置 大小空房间，适应较多的建筑功能要求。对于地震区建筑来说，框架-剪力墙结构具有两道抗震防线即剪力墙 与框架。框架-剪力墙结构的主要缺点，由于功能要求，剪力墙布置位置往往 受到限制，往往不可防止地造成刚心、质心不重合，产生偏心扭矩。 同时其侧向刚度还是偏小，房屋建造高度爱到限制。4、筒体结构

7、体系筒体结构包括框架-核心筒结构与筒中筒结构。框架-核心筒结构由实体的核心筒和外框架构成。 一般将楼电梯间与 一些服务用房集中在核心筒内；其他需较大空间的办公用房、商业用 房等布置在外框架局部。由于核心筒实际上是两个方向的剪力墙构成 封闭的空间结构，具有更好的整体性与抗侧刚度。框架 -核心筒结构 体系适用于高度较高，功能较多的建筑。筒中筒结构是由实体的内筒与空腹的外筒组成。空腹外筒由密排柱 与高度较大的横梁组成。筒中筒结构体系具有更大的整体性与侧向刚 度，因此适用于高度很大的建筑。如果将假如干筒体组合成成组筒结构体系，如此侧向刚度更大，可适用于特别高的超高层建筑。5、混合结构体系由多种不同材料

8、构件组成的结构体系称为混合结构体系。由于不同 材料制成的构件有不同的特点，有其明显的优点，采用不同材料构件 组成的混合结构体系，实际上是各种构件的优化组合。钢管混凝土构件是有效利用混凝土的约束强度，在三向约束下，混 凝土的抗压强度可比单向抗压强度提高数倍。 正是利用这一特点，混 凝土处于三向约束的钢管混凝土最适宜用于以受压为主的轴心受压 或小偏心受压柱以与其他受压构件。钢管混凝土构件的主要优点是抗 压强度高，延性好，浇灌混凝土时不需模板。广泛用于高层建筑的柱 子、拱桥的受压拱圈，咼层建筑与咼耸结构的受压弦杆等。型钢混凝土构件是在混凝土中主要配置型钢包括扎钢型钢与焊接 型钢的构件。一般也配置一些

9、构造钢筋与辅助受力钢筋。型钢混凝 土可制作成柱、梁、剪力墙、筒体等。它们的特点是强度高、刚度大、 断面小、延生与抗震性能好，防火性能好等。它可以和钢结构混合使 用。例如下部假如干层为型钢混凝土结构，上部为钢结构，以增大高 层建筑的刚度，减少风荷载或水平地震作用下的侧移。 型钢混凝土结 构也可和钢筋混凝土结构混合使用。例如核心筒为钢筋混凝土结构， 外框架为型钢混凝土的框架-筒体结构。框架结构或框剪结构中也可 下部数层用型钢混凝土结构、上部用钢筋混凝土结构。三，高层建筑结构选型的假如干思考1竖向承重结构的选型在对竖向承重结构进展选型时，首先考虑的是建筑物的高度和用途。不同结构体系的强度和刚度是不

10、一样的，因而它们适应的高度也不同。 一般说来，框架结构适用于 高度低、层数少、设防烈度低的情况；框架一剪力墙结构和剪力 墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求 ；层数很多或设防烈度 较高时,可用筒体结构。当建筑物的高度超出表中数值时，要进展 专门的研究，采取有效的措施。选择结构体系应考虑的另一个因 素是建筑物的用途。目前国内高层建筑按用途大体上可分三大类 住宅、旅馆与公共性建筑（办公、商业、科研、教学、医院等 ）。 住宅建筑一般采用剪力墙结构。2水平承重结构的选型水平承重结构对保证建筑物的整体稳定和传递水平力有重要作用。水平承重结构选型通常有以下几种 平板体系、无梁楼盖、密肋楼盖和肋形楼盖。平板

11、体系:平板体系采用单向板或双向板，常用于剪力墙结构或筒体结构。其优点 是板底平整，可以不加吊顶，结构高度低，可以降低层高。但当跨 度大时,采用平板较困难，一般非预应力平板不宜成过 6m,预应力 平板不宜超过9m,否如此平板厚度过大，楼面重量太大。采用现 浇预应力无粘结平板楼面可以减少板厚。无梁楼盖:在层高受限制情况下，公用建筑常采用无梁楼盖。无梁楼盖最好带现浇柱帽， 以加强板柱连接的可靠性。无梁楼盖的适宜跨度是:普通钢筋混凝土楼面6m以内;预应力混凝土楼面可达 9m密肋楼盖:密肋楼 盖多用在跨度较大而梁高受限制的情况下。筒体结构角区楼面也常用密肋楼盖。当采用装配式楼板时，框架-剪力墙结构应加混

12、 凝土现浇面层。楼盖结构应满足:房屋高度超过50m时,框架一剪 力墙结构、筒体结构与复杂高层建筑结构应采用现浇搂盖结构；剪力墙结构和框架结构宜采用现浇结构。房屋高度不超过50m时,8、9度抗震设计的框架-剪力墙结构宜采用现浇楼盖结构;6、 7度抗震设计的框架-剪力墙结构可采用装配整体式楼盖；框架结 构和剪力墙结构可采用装配式结构。同时对于现浇楼盖,混凝土强度等级不宜低于C20,也不宜高于C40b3下部结构的选型高层建筑的根底是高层建筑的重要组成局 部。它将上部结构传来的巨大荷载传递给地基。高层建筑根底形式选择的好坏，不但关系到结构的安全，而且对房屋的造价、施工 工期等有重大的影响。高层建筑根底

13、形式通常有以下几种：(1)柱下独立根底:适用于层数不多、土质较好的框架结构。当地基 为岩石时，可采用地锚将根底锚固在岩石上，锚入长度40do (2) 交叉梁根底:即双向为条形根底。适用：层数不多、土质一般的框 架、剪力墙、框架-剪力墙结构。(3)片筏根底:适用于层数不多 土质较弱或层数较多土质较好时用。当基岩埋置深度很深，水下水位又很高，但是在距地表不深处有一定承载力和一定厚度的持 力层时,选用片筏根底比选用桩根底可以节省投资和缩短工期。 但片筏根底的刚度较弱，应注意对根底不均匀沉降、变形和裂缝 进展验算。当地下水位很高时,还要进展抗浮验算。(4)复合根底: 适用于层数较多或土质较弱时采用。CFG桩复合地基是高粘结强 度复合地基代表，目前它已大量应用于高层建筑地基。它既可适 用于条形、独立根底，也可用于筏基和箱形根底。可用于填土、 饱和土与非饱和土粘性土。四，完毕语1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、 适应未来开展与灵活 改造的需要，选用适宜的结构体系。2高层建筑结构体系直接影响抗震性能， 结构选型应满足以下要 求：1丨应具有必要的承载能力、刚度和变形能力；2应防止因局部结构或构件的