摘要：高層建筑能夠節(jié)約城市土地，縮短公用設(shè)施和市政管網(wǎng)的開發(fā)周期，從而減少市政投資，加快城市建設(shè)，這些優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)使得高層建筑在近些年得到了快速的發(fā)展。文章主要對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探析。

　　關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計(jì)師論文發(fā)表,期刊雜志發(fā)表,高層建筑,建筑結(jié)構(gòu),特點(diǎn)

　　世界各城市的生產(chǎn)和消費(fèi)的發(fā)展達(dá)到一定程度后，莫不積極致力于提高城市建筑的層數(shù)。實(shí)踐證明，高層建筑可以帶來明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)高層建筑的層數(shù)和高度增加到一定程度時(shí)，它的功能適用性、技術(shù)合理性和經(jīng)濟(jì)可行性都將發(fā)生質(zhì)的變化。與低層建筑相比，在設(shè)計(jì)上、技術(shù)上都有許多新的問題需要加以考慮和解決。

　　1. 高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

　　高層建筑結(jié)構(gòu)與低層建筑結(jié)構(gòu)以受豎向載荷為主不同，需同時(shí)承受水平和豎向的荷載或作用，例如在遇到巨大風(fēng)力和地震力時(shí)所產(chǎn)生的水平側(cè)向力。在低層建筑結(jié)構(gòu)中，豎向荷載往往就是設(shè)計(jì)的控制因素，但在高層建筑結(jié)構(gòu)中，較大的建筑高度造成了完全不同的受力情況，水平荷載不僅是主要荷載的一種，跟豎向荷載共同起作用，而且往往還成為設(shè)計(jì)中的控制因素。因此，在水平荷載作用下，若高層建筑結(jié)構(gòu)的抵抗側(cè)向變形能力或側(cè)向剛度不足，將會(huì)產(chǎn)生過大的側(cè)向變形，不僅使人產(chǎn)生不舒服感覺，而且會(huì)使結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下產(chǎn)生附加內(nèi)力，會(huì)使填充墻、建筑裝修和電梯軌道等服務(wù)設(shè)施出現(xiàn)裂縫、變形，甚至?xí)��?dǎo)致結(jié)構(gòu)性的損傷或裂縫，從而危及結(jié)構(gòu)的正常使用和耐久性。因此設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)時(shí)，不僅要求結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度，而且要求結(jié)構(gòu)有合理的剛度，使水平荷載所產(chǎn)生的側(cè)向變形限制在規(guī)定的范圍內(nèi)、同時(shí)，有抗震設(shè)防要求的高層建筑還應(yīng)具有良好的抗震性能，使結(jié)構(gòu)在可能的強(qiáng)震作用下當(dāng)構(gòu)件進(jìn)入屈服階段后，仍具有良好的塑性變形能力，即具有良好的延性性能。

　　高層建筑還具有建筑功用上的特點(diǎn)。人們常說建筑是凝固的音樂，優(yōu)美的高層建筑猶如藝術(shù)品，成為城市的標(biāo)志景觀。建筑同時(shí)是時(shí)代跳動(dòng)的脈搏，高層建筑占地面積小，符合了地價(jià)昂貴時(shí)代的需求，它可以節(jié)約建設(shè)用地或獲得史多的空閑地面，以作為綠化等環(huán)境用地，并因向高空方向發(fā)展而縮短了城市道路和各種管線的長(zhǎng)度，減少了基礎(chǔ)設(shè)施的投資、當(dāng)然，大量高層建筑的建設(shè)，也會(huì)給城市帶來不利的影響，如人口會(huì)密集化而造成交通擁擠問題;城市局部熱場(chǎng)發(fā)生不利的變化以及地質(zhì)的沉陷、消防的復(fù)雜化等問題。綜合高層建筑的上述受力特點(diǎn)可知，與低層結(jié)構(gòu)不同，高層建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)度、剛度和延性三方面要滿足更多的設(shè)計(jì)要求、抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)成為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

　　2.高層建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展特點(diǎn)及趨勢(shì)分析

　　高層建筑結(jié)構(gòu)所需承擔(dān)的載荷和傾覆力矩將越來越大，在確保高層建筑物具有足夠可靠度的前提下，為了進(jìn)一步節(jié)約材料和降低造價(jià)，高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件將不斷的更新，設(shè)計(jì)理念也將不斷發(fā)展。

　　2.1結(jié)構(gòu)材料高強(qiáng)度化

　　隨著建筑高度的增加，結(jié)構(gòu)面積占建筑使用面積的比例越來越大，為了改善這一不合理狀況，采用高強(qiáng)度鋼和高強(qiáng)度混凝土勢(shì)在必行。隨著高強(qiáng)混凝土材料的研制和不斷發(fā)展，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)和韌性性能也不斷得到改善。C80和C100強(qiáng)度等級(jí)的混凝土已經(jīng)在超高層建筑中得到廣泛使用。可以減少結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸，減少構(gòu)件的自重，必將對(duì)高層建筑的發(fā)展產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。高強(qiáng)度且具有良好可焊性的厚鋼板將成為今后高層建筑結(jié)構(gòu)的主要用剛，而耐火鋼材FR鋼的出現(xiàn)為鋼結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計(jì)提供了方便。采用FR鋼材制作高層鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，其防火保護(hù)層的厚度可大大減不，從而降低鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)，使鋼結(jié)構(gòu)更具競(jìng)爭(zhēng)力。

　　2.2結(jié)構(gòu)形體多樣化

　　城市建設(shè)的發(fā)展，使得人們對(duì)建筑的功能需求更加深入，對(duì)建筑的體型要求也逐漸呈現(xiàn)多樣化。高層建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度和不規(guī)則度將會(huì)不斷的呈現(xiàn)，例如建筑結(jié)構(gòu)的平面形狀會(huì)出現(xiàn):矩形、方形、八角形、扇形、圓形、菱形弧形、Y 形、L 形等各種吸引人們眼球的形狀，立面出現(xiàn)各種類型轉(zhuǎn)換、外挑、內(nèi)斂、大底盤多塔樓、連體建筑、立開大洞等復(fù)雜體型的建筑。

　　2.3建筑結(jié)構(gòu)綜合化

　　經(jīng)合理設(shè)計(jì)的組合結(jié)構(gòu)可取得經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)性能(如抗震性能)優(yōu)良的效果，且易滿足高層建筑的側(cè)向剛度的需求，可建造比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)更高的建筑。因此在較高的建筑中，混合結(jié)構(gòu)往往仍是合理、可行的結(jié)構(gòu)方案，今后建造混合結(jié)構(gòu)的比率將會(huì)越來越大。在強(qiáng)震國家日本，組合結(jié)構(gòu)高層建筑發(fā)展迅速，其數(shù)量已超過混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑。目前應(yīng)用較為廣泛的有:外包混凝土組合柱、鋼管混凝土組合柱以及外包混凝土的鋼管混凝土雙重組合柱等多種組合結(jié)構(gòu)。特別是由于鋼管內(nèi)混凝土處于三軸受壓狀態(tài)，能提高構(gòu)件的豎向承載能力，從而可以節(jié)約大量鋼材。巨型組合樁首次在香港的中國銀行大廈中應(yīng)用，獲得成功并取得了很大的經(jīng)濟(jì)效益，上海金茂大廈構(gòu)中也成功地應(yīng)用了巨型組合結(jié)構(gòu)。隨著混凝土強(qiáng)度的提高以及結(jié)構(gòu)構(gòu)造施工和施工技術(shù)上的改進(jìn)創(chuàng)新，組合結(jié)構(gòu)在高層建筑中應(yīng)用將進(jìn)一步擴(kuò)大。巨型框架結(jié)構(gòu)柱體體系以其剛度大，在內(nèi)部便于設(shè)置大空間等優(yōu)點(diǎn)，也將得到更多的應(yīng)用。例如，上海證券大廈和香港的匯豐銀行大廈。多束筒結(jié)構(gòu)體系在實(shí)際工程中的應(yīng)用，已表明該結(jié)構(gòu)體系在適應(yīng)建筑場(chǎng)地、豐富建筑造型、滿足多種功能和減不剪力滯后效應(yīng)等諸多方面的優(yōu)點(diǎn)，多束筒結(jié)構(gòu)體系也將在超高層建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際工程中擴(kuò)大應(yīng)用。在鋼筋混凝結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)良的抗拉性能以及混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓性能，進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)重量，提高結(jié)構(gòu)延展性。

　　2.4結(jié)構(gòu)減震控制智能化

　　高層建筑結(jié)構(gòu)必須妥善處理因風(fēng)力、地震、溫度變化和基礎(chǔ)沉降帶來的變形節(jié)點(diǎn)，而構(gòu)造建筑結(jié)構(gòu)的減震正是解決這一問題的關(guān)鍵。在高層建筑中的被動(dòng)耗能減震有耗能支撐、帶豎縫耗能剪力墻，被動(dòng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器以及安裝各種被動(dòng)耗能阻尼器等;主動(dòng)減震則是計(jì)算機(jī)控制的，由各種驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行主動(dòng)控制和混合控制的各種作用過程。結(jié)構(gòu)主動(dòng)減震的基本原理是:通過安裝在結(jié)構(gòu)上的各種驅(qū)動(dòng)裝置和傳感器，與計(jì)算機(jī)相連接，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)震動(dòng)和結(jié)構(gòu)反應(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，向驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出信號(hào)，使驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)結(jié)構(gòu)不斷地施加各種與結(jié)構(gòu)反應(yīng)相反的作用，以達(dá)到在地震或風(fēng)的作用下減小結(jié)構(gòu)反應(yīng)的目的。目前，在美國、日本等國家各種耗能減震控制裝置已在高層建筑結(jié)構(gòu)中得以應(yīng)用。在中國有部分高層建筑工程中應(yīng)用了這種技術(shù)。隨著人類進(jìn)入信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備以及各類辦公電子設(shè)備不受震動(dòng)干擾而安全平穩(wěn)地運(yùn)行，具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

　　3.結(jié)束語

　　現(xiàn)代建筑功能趨于多樣性，高層建筑的體形和結(jié)構(gòu)體系趨向復(fù)雜多變，趨向立體化，應(yīng)運(yùn)而生新的設(shè)計(jì)概念和結(jié)構(gòu)技術(shù)的深化。高層建筑在迅猛發(fā)展的同時(shí)，對(duì)其建筑結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究也取得了相應(yīng)的進(jìn)步。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高強(qiáng)輕質(zhì)材料的出現(xiàn)以及機(jī)械化、電氣化在建筑中的實(shí)現(xiàn)等，為高層建筑的發(fā)展提供了技術(shù)條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。可以想見，未來的高層建筑結(jié)構(gòu)不僅在可靠度與安全性能上大大增強(qiáng)，其科技含量也會(huì)越來越高。

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