高層建筑結(jié)構(gòu)淺析

摘要：本文主要對高層建筑的結(jié)構(gòu)類型及體系分類進行了總結(jié)與分析，此外，還說明了高層建筑的在現(xiàn)代建筑中的重要性及其發(fā)展前景，展望了高層建筑的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)類型；結(jié)構(gòu)體系；發(fā)展

1 前言

人類有史以來就有脫離地面、接近蒼穹的渴望，從圣經(jīng)故事中的巴別通天塔到保羅大教堂，人們渴望建筑高大建筑的愿望從未泯滅。人們在攀登珠穆朗瑪峰的時候是為了能夠體驗九天攬月的某種愿望，在建造摩天大樓的時候或許也與這種愿望有關(guān)。[1]而且，隨著社會的進發(fā)展，當人們的經(jīng)濟實力得到一定發(fā)展之后，對生活的條件也期待能夠有進一步的改善。對于生活條件的改善，人們首先想到的就是居住條件的改善。無論是為了土地資源的節(jié)約還是體現(xiàn)我們的技術(shù)與實力，高層甚至超高層建筑的建造范圍已經(jīng)變得越來越廣泛。高層建筑距今已經(jīng)有100多年的歷史了，本文主要從其結(jié)構(gòu)類型與體系方面對高層建筑進行了總結(jié)與分析。

2 高層建筑結(jié)構(gòu)類型

目前，高層建筑的結(jié)構(gòu)類型主要有鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)鋼-鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu)三種。不同的結(jié)構(gòu)類型其優(yōu)缺點也不一樣，下面我們依次對三種結(jié)構(gòu)類型的特點進行分析：

2.1 鋼結(jié)構(gòu)

現(xiàn)代高層建筑中，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用是非常廣泛的。輕質(zhì)高強成了它的主要特點，這也成為了人們在建造高層建筑的時候首先選用它的主要原因。此外，鋼結(jié)構(gòu)還有其他優(yōu)點，比如，鋼材的內(nèi)部組織比較均勻，有良好的塑性和韌性；鋼結(jié)構(gòu)的裝配化的程度比較高，其施工速度很快，對于工期要求嚴格的工程使用鋼結(jié)構(gòu)則可以大大縮短工期；當制造某些具有特殊要求的密閉結(jié)構(gòu)的時候，鋼結(jié)構(gòu)則能很好的滿足。任何事物都具有兩面性，鋼結(jié)構(gòu)高層建筑也不例外，有優(yōu)點的同時缺點也都一直存在。至今仍被全世界人民銘記在心的美國“9.11”事件，2011年9月11日，恐怖份子襲擊了年僅“28歲”的美國世貿(mào)大廈，這個世界上曾經(jīng)最高的雙塔很快倒塌，這座建筑就是應(yīng)用了我們所說的鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)的主要缺點就是其耐火性以及耐腐蝕性很差。所以美國世貿(mào)大廈才會在被飛機撞擊了之后很快就倒塌。此外，鋼結(jié)構(gòu)在后期的維護費用也是相當?shù)拇螅@個缺點也是我們必須面對的。

2.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

與鋼結(jié)構(gòu)相比，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐火性能要好得多，而且其防水性能也比較好，而且鋼筋混凝土的造價比較低，材料的來源也比較豐富，尤其對建筑高層建筑而言來說，使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可以節(jié)約鋼材，它的耐久性也比較好，相對鋼結(jié)構(gòu)而言，其后期的維護成本就要低得多。然而，其缺點則主要有自重大、抗拉強度比較低，因此，當結(jié)構(gòu)處于受拉狀態(tài)的時候則很容易被破壞。對于施工工期有要求的工程而言，使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工周期相對來說則會比較長，而且由于施工人員技術(shù)以及施工現(xiàn)場管理、人員素質(zhì)等多方面的原因可能會導(dǎo)致我們整個施工過程的質(zhì)量很難得到控制。

2.3 鋼鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)

隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，就高層建筑而言。鋼-鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)體系的采用，已經(jīng)變成看一種越來越合理的一種結(jié)構(gòu)，因為這樣兩種材料結(jié)合在一起的時候可以各種發(fā)揮自己的優(yōu)勢，使建筑物的結(jié)構(gòu)性能達到最優(yōu)化。顧名思義，這結(jié)構(gòu)就是講鋼材與鋼筋混凝土組合作為一種結(jié)構(gòu)，目前，這種結(jié)構(gòu)主要有兩種具體的使用形式：第一種就是以鋼桶的形式組合使用，使用鋼材制造而成的鋼管，然后在鋼管內(nèi)澆筑鋼筋混凝土，這樣就形成了鋼柱，可以用來做高層建筑結(jié)構(gòu)的柱子使用；另外一種則是整個結(jié)構(gòu)的外部是澆筑的鋼筋混凝土，而降鋼材澆筑在混凝土的內(nèi)部，鋼材是一種不耐腐蝕性的材料，然而，這種結(jié)構(gòu)的主要缺點則是鋼筋混凝土內(nèi)部的鋼材維護比較困難。

3 高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

從高層建筑的發(fā)展至今經(jīng)歷了100多年的歷史，我們所應(yīng)用的結(jié)構(gòu)體系主要包括了框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框-剪結(jié)構(gòu)以及筒體結(jié)構(gòu)等幾種類型。

3.1 框架結(jié)構(gòu)體系

框架結(jié)構(gòu)體系的使用，可以讓人們獲得較大的使用空間，而且其內(nèi)部的平面布置也相對比較靈活。因為采用框架結(jié)構(gòu)體系的建筑，其墻體基本上是不承重的，而且，此類建筑的施工方便、結(jié)構(gòu)自重也比較輕。但是框架結(jié)構(gòu)的柔性較大、其抗側(cè)移的能力差，在水平荷載的作用下易產(chǎn)生較大的水平位移。所以，我國框架結(jié)構(gòu)體系的建筑高度一般控制在15～20層。

3.2 剪力墻結(jié)構(gòu)體系

在城市發(fā)展如此迅速的今天，剪力墻體系建筑隨處可見。其受力特點主要以彎曲變形為主，其抗側(cè)移的能力要比框架結(jié)構(gòu)體系好的多，而且，其抗震性能也比較好，可以很好的抵制剪切變形。在我國，當建筑物的層數(shù)在30～40這個范圍內(nèi)的時候，我們一般選擇剪力墻結(jié)構(gòu)作為我們的結(jié)構(gòu)體系。

3.3 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)組合體系

框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系和鋼-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一樣，是一種組合的結(jié)構(gòu)體系，它把框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點結(jié)合在了一起。使用這種結(jié)構(gòu)體系的建筑可以讓我們的建筑在滿足空間靈活的前提下的同時也具有較好的抗側(cè)移的能力。

3.4 筒體結(jié)構(gòu)

相比之下，筒體結(jié)構(gòu)的歷史并不悠久，它的概念是在20世紀60年代初的時候被人們提出來的。當建筑物的高層達到40～50層的時候，我們就要采用筒體結(jié)構(gòu)了，筒體結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移的剛度很大，而且也可以使得建筑物的平面布置非常的靈活。我國上海的金茂大廈以及美國芝加哥的西爾斯大廈等具有標志性意義的建筑均選擇了筒體結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)束語

隨著建筑師們對建筑的高度的不斷追求以及世界各地高層建筑建造步伐的加劇，高層建筑的結(jié)構(gòu)體系及結(jié)構(gòu)類型的選擇是一個非常值得研究和考慮的問題，在建造新的高層建筑的時候，我們要不斷地總結(jié)過去的經(jīng)驗，加大對高層建筑結(jié)構(gòu)體系的研究力度，其中也包括抗震性能技術(shù)的研究。只有將各個方面都考慮到位了，高層建筑的發(fā)展才不會受到任何的阻礙，相反，可以促進高層建筑行業(yè)的健康發(fā)展。

作者簡介：任翠芳，身份證號碼：410522197910050642endprint