高層建筑結(jié)構(gòu)選型的要點分析

王文僧

【摘 要】近年來，建筑的高度在不斷增加，功能也在不斷增多，但是從結(jié)構(gòu)的角度來看，我國的建筑結(jié)構(gòu)選型中仍然存在一些問題亟待完善，本文就對選型的要點進行分析。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；結(jié)構(gòu)選型；要點

0.前言

高層建筑結(jié)構(gòu)選型綜合性較強，在選擇過程中會面對諸多不確定因素，在進行結(jié)構(gòu)選型的時候除了要考慮造價與投資的能力外，還要考慮到結(jié)構(gòu)選型對建筑功能、施工條件、技術(shù)能力、施工工期，建筑材料與能源供應等的影響，在進行高層建筑結(jié)構(gòu)選型的過程中主要考慮到以下幾點。

1.高層建筑結(jié)構(gòu)選型的有關(guān)概述

高層建筑結(jié)構(gòu)體系可以分為框架結(jié)構(gòu)、異形柱框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)等，即由多種材料構(gòu)件共同構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，包括鋼筋混凝土構(gòu)件、鋼構(gòu)件、組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件等等。一般情況下可以將其分為：

1.1一般高層建筑結(jié)構(gòu)體系

框架系、剪力墻體系、框架一剪力墻體系、框架一筒體體系、筒中筒體系等都屬于這一體系范圍內(nèi)。

1.2復雜高層建筑結(jié)構(gòu)體系

復雜高層建筑結(jié)構(gòu)體系多是指帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)體系、連體結(jié)構(gòu)體系、懸挑結(jié)構(gòu)體系、平面不規(guī)則體系、帶加強層結(jié)構(gòu)體系等。

1.3新穎高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

隨著人們要求的不斷變化，高層建筑結(jié)構(gòu)體系也在不斷變化，比較具有代表性的有束筒體系、巨型框架體系、脊骨體系等結(jié)構(gòu)體系等等。

2.高層建筑結(jié)構(gòu)選型的重要性

2.1高層建筑會影響社會的發(fā)展

城市進程的加快，人口的增多對城市居住、生活也提出了更高的要求，為了節(jié)約土地資源，降低拆遷費，市政工程費和復雜地形處理費用，改善城市社會的吸納能力及綜合效益迫在眉睫。從當前的發(fā)展形勢來看，要想緩解城市膨脹及城市房屋的嚴峻供需矛盾，改善城市環(huán)境與調(diào)節(jié)心理等復雜的社會問題，就必須要增加高層建筑的數(shù)量。目前，我國高層建筑的規(guī)模、高度、復雜性等都呈上升趨勢。

2.2高層建筑結(jié)構(gòu)十分復雜

隨著人們的要求在不斷增多，結(jié)構(gòu)復雜性在不斷增多，這就要求提高高層建筑的先進、優(yōu)化的結(jié)構(gòu)形式?，F(xiàn)代的高層建筑主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

首先，需求多元化、功能綜合化。

近年來，隨著需求的多元化的發(fā)展，一定會導致高層建筑方案平立面形狀與內(nèi)部分布等多樣化、個性化與復雜化，為了增加建筑凈空高度，也提高了對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的形式要求。

其次，隨著高度與規(guī)模的增加，高層建筑的優(yōu)勢更加明顯。建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，首先要進行形式的優(yōu)化，然后才是其布局與構(gòu)件參數(shù)的優(yōu)化。

最后是要考慮到諸多的影響因素，在進行高層建筑選型的時候可能會面臨諸多問題，對知識信息的要求也較大，同時還會受到人為因素的影響。

3.高層建筑結(jié)構(gòu)選型的要點

從上文的分析中我們看到，高層建筑是當今城市發(fā)展重要的組成部分，這就要求現(xiàn)代管理人員做好結(jié)構(gòu)的選型工作，具體來說，有以下幾點特別要注意：

3.1豎向結(jié)構(gòu)的選型

在進行豎向結(jié)構(gòu)的選型過程中，要以建筑物的功能及高度為前提。結(jié)構(gòu)體系不同的剛度與強度的要求不同，所適應的高度也是不同的。一般情況下，對于高度較低，層數(shù)少的建筑可以采用框架結(jié)構(gòu)；而對于層數(shù)高的建筑則多采用框架一剪力墻結(jié)構(gòu)或者剪力墻的結(jié)構(gòu)。層數(shù)多、設(shè)防高的建筑多采用筒體結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)體系的選擇還要考慮到建筑物的用途。當前，按照用途可以將我國的建筑物分為三類：首先是住宅、旅館及公共性建筑，包括商業(yè)、科研、教學、醫(yī)院等等。

3.2水平承重結(jié)構(gòu)的選型

水平承重結(jié)構(gòu)主要是為了保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定及傳遞水平力的重要功能。水平承重結(jié)構(gòu)的選擇主要可以分為平板體系、無梁樓蓋、密肋樓蓋和肋形樓蓋。平板體系：平板體系采用單向板或雙向板，常用于剪力墻結(jié)構(gòu)或筒體結(jié)構(gòu)。其最大的優(yōu)勢是板底平整，可以不用吊頂，結(jié)構(gòu)的高度較低，降低了層高。如果跨度較大的情況下，采用平板的難度大，一般非預應力平板不宜成過6m，預應力平板不宜超過9m，否則平板的厚度過大，就會增加樓面的重量。使用現(xiàn)澆預應力無粘結(jié)平板樓面可以減少板厚。無梁樓蓋：就是在層高受到限制的情況下，公用建筑中使用的無梁樓蓋。無梁樓蓋最好帶現(xiàn)澆柱帽，以加強板柱連接的可靠性。無梁樓蓋的合適跨度是：普通鋼筋混凝土樓面6m以內(nèi)；預應力混凝土樓面可達9m。密肋樓蓋：密肋樓蓋多用在跨度較大而梁高受限制的情況下。筒體結(jié)構(gòu)角區(qū)樓面也常用密肋樓蓋。當采用裝配式樓板時，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)應加混凝土現(xiàn)澆面層。樓蓋結(jié)構(gòu)應滿足：房屋高度超過50m時，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)及復雜高層建筑結(jié)構(gòu)應采用現(xiàn)澆摟蓋結(jié)構(gòu)；剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。房屋高度不超過50m時，8、9度抗震設(shè)計的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)；6、7度抗震設(shè)計的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)可采用裝配整體式樓蓋；框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)可采用裝配式結(jié)構(gòu)。同時對于現(xiàn)澆樓蓋，混凝土強度等級不宜低于C20，也不宜高于C40。

3.3下部結(jié)構(gòu)的選型要點

基礎(chǔ)永遠是建筑的根基，只有根基打穩(wěn)，建筑才能屹立不倒。它將上部結(jié)構(gòu)傳來的巨大荷載傳遞給地基。高層建筑基礎(chǔ)形式選擇的好壞，不僅會影響到結(jié)構(gòu)的安全，同時對房屋造價、施工工期等都會產(chǎn)生不同程度的影響。高層建筑基礎(chǔ)形式通常有以下幾種：

（1）柱下獨立基礎(chǔ)：適用于層數(shù)不多、土質(zhì)較好的框架結(jié)構(gòu)。當?shù)鼗鶠閹r石時，可采用地錨將基礎(chǔ)錨固在巖石上，錨入長度≥40d。（2）交叉梁基礎(chǔ)：即雙向為條形基礎(chǔ)。適用：層數(shù)不多、土質(zhì)一般的框架、剪力墻、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)。（3）片筏基礎(chǔ)：適用于層數(shù)不多土質(zhì)較弱或?qū)訑?shù)較多土質(zhì)較好時用。當基巖埋置深度很深，水下水位又很高，但是在距地表不深處有一定承載力和一定厚度的持力層時，選用片筏基礎(chǔ)比選用樁基礎(chǔ)可以節(jié)省投資和縮短工期。但片筏基礎(chǔ)的剛度較弱，應注意對基礎(chǔ)不均勻沉降、變形和裂縫進行驗算。當?shù)叵滤缓芨邥r，還要進行抗浮驗算。（4）復合基礎(chǔ)：適用于層數(shù)較多或土質(zhì)較弱時采用。CFG樁復合地基是高粘結(jié)強度復合地基代表，目前它已大量應用于高層建筑地基。它既可適用于條形、獨立基礎(chǔ)，也可用于筏基和箱形基礎(chǔ)。可用于填土、飽和土及非飽和土粘性土。

4.結(jié)束語

高層建筑的結(jié)構(gòu)選型與結(jié)構(gòu)布置對于整個工程的管理來說都是十分中啊喲的，其對抗震的影響也是不可替代的，直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全與經(jīng)濟性?？傊邔咏ㄖY(jié)構(gòu)選型不僅包括布置平面結(jié)構(gòu)，同時也包括豎向布置及變形縫的設(shè)置等等。在設(shè)計過程中，要根據(jù)當?shù)氐沫h(huán)境要求即房屋的高度、寬度等要求選型最合適的結(jié)構(gòu)體系，為工程后續(xù)施工及管理奠定基礎(chǔ)。

【參考文獻】

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