高烈度區(qū)多高層混凝土結(jié)構(gòu)選型探討

趙玉霞

（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730050）

高烈度區(qū)多高層混凝土結(jié)構(gòu)選型探討

趙玉霞

（甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730050）

在抗震設(shè)防烈度為八度及八度以上的高烈度區(qū)，建筑結(jié)構(gòu)對(duì)多高層房屋的抗震性能的要求比較突出，在高烈度區(qū)抗震性能的好壞直接決定了建筑結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性要求。本文通過(guò)對(duì)工程中最常見(jiàn)的建筑結(jié)構(gòu)類型的分析，從美觀、經(jīng)濟(jì)、施工和抗震等幾個(gè)方面分析了各種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)缺點(diǎn)，探討抗震設(shè)防高烈度地區(qū)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的選型要求。

結(jié)構(gòu)選型；結(jié)構(gòu)體系；建筑抗震

0 引言

從目前來(lái)看，隨著城市化的不斷推進(jìn)，城市人口還會(huì)不斷地增多，而且這個(gè)過(guò)程還會(huì)持續(xù)很久，但是城市的土地有限，用地緊張，再考慮到混凝土材料的耐久性、經(jīng)濟(jì)性等，所以多高層混凝土建筑是城市發(fā)展必然的選擇。本文介紹了目前多高層建筑結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)體系和其特點(diǎn)，從美觀、經(jīng)濟(jì)、施工和抗震等幾個(gè)方面分析了其對(duì)多高層建筑結(jié)構(gòu)選型的影響，探討了多高層結(jié)構(gòu)選型方案應(yīng)綜合考慮各方面的因素后綜合地進(jìn)行優(yōu)選。

1 多高層混凝土結(jié)構(gòu)選型探討

1.1 框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)是由梁、柱、結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)組成的結(jié)構(gòu)形式，橫梁和立柱通過(guò)節(jié)點(diǎn)連為一體，形成承重結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)是建筑平面布置靈活，能夠獲得較大的使用空間，建筑立面容易處理，可以適應(yīng)不同的房屋造型。但在抗震設(shè)防烈度八度地區(qū)根據(jù)現(xiàn)行建筑設(shè)計(jì)規(guī)范框架結(jié)構(gòu)最大適用高度為40 m（0.20 g）和35 m（0.30 g），在抗震設(shè)防烈度九度地區(qū)依據(jù)我國(guó)現(xiàn)行高層混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程最大適用高度為24 m。隨著框架結(jié)構(gòu)高度的增加，純框架結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度較弱，很難滿足抗側(cè)移的要求，因此為了更好地滿足結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的要求，可在純框架結(jié)構(gòu)中增加支撐，就形成了框架—支撐體系?？蚣堋误w系中布置的斜支撐可以顯著的增加建筑結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度，顯著的減小結(jié)構(gòu)在水平荷載下產(chǎn)生的位移。特別是對(duì)于在抗震設(shè)防高烈度區(qū)的學(xué)校等需要大開(kāi)間的建筑，抗震性能要求較高，可以利用在填充墻中設(shè)置支撐，既不影響建筑要求，還很好地提高了抗震性能。另外從經(jīng)濟(jì)和施工方面分析，在目前采用多高層結(jié)構(gòu)體系中，框架結(jié)構(gòu)的含鋼量水平較低，混凝土用量較少，施工難度較低，所以造價(jià)相對(duì)較低。

1.2 剪力墻結(jié)構(gòu)

剪力墻結(jié)構(gòu)通常是指縱橫向的主要承重結(jié)構(gòu)全部為結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)是目前我國(guó)多高層建筑中非常常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)，剪力墻剛度大，容易滿足風(fēng)或小震作用下層間位移角的限值，承載力大，合理設(shè)計(jì)的剪力墻具有良好的延性和耗能能力。由于鋼筋混凝土剪力墻可以結(jié)合建筑隔墻靈活布置，結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度大，連梁具有很好的耗能性能，因而在民用建筑（主要是高層住宅）中廣泛采用。但由于剪力墻的混凝土和鋼筋的用量比框架柱要多很多，所以造價(jià)也較框架結(jié)構(gòu)高出一些。

1.3 框架剪力墻結(jié)構(gòu)

框架和剪力墻共同承受豎向荷載和水平作用，就成為抗剪剪力墻結(jié)構(gòu)。框架剪力墻結(jié)構(gòu)集成了框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)各自的優(yōu)點(diǎn)，能夠靈活自由的布置使用空間，容易滿足建筑功能的要求，同時(shí)框架剪力墻結(jié)構(gòu)是一種雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。剪力墻的剛度大，能承擔(dān)大部分的剪力，而框架的側(cè)向力相對(duì)較小，承擔(dān)小部分剪力。在大震作用下，剪力墻的連梁通常會(huì)先屈服，使剪力墻的剛度減少，剪力就會(huì)重分布，由剪力墻承擔(dān)的部分剪力轉(zhuǎn)移給力框架，如果框架設(shè)計(jì)合理，具有足夠的承載力和延性，那么框架剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震優(yōu)勢(shì)可以得到充分的發(fā)揮。

1.4 框架核心筒結(jié)構(gòu)

框架核心筒結(jié)構(gòu)是指由核心筒剪力墻形成筒體與外圍的稀柱框架組成的高層建筑結(jié)構(gòu)，廣泛用于寫(xiě)字樓、多功能建筑。框架核心筒結(jié)構(gòu)與一般框架剪力墻相比，由于核心筒剪力墻形成筒后，整體性得到加強(qiáng)，其抗震性要好于分散布置的剪力墻，其最大適用高度較多的超過(guò)框架剪力墻，一般應(yīng)用于50 m以上高層建筑。

1.5 筒中筒結(jié)構(gòu)

筒中筒結(jié)構(gòu)是一種在高層建筑中高效而經(jīng)濟(jì)的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，筒中筒結(jié)構(gòu)由心腹筒和框筒（桁或架）筒組合，一般情況下心腹筒在內(nèi)，框筒（或桁架筒）在外，內(nèi)筒和外筒一起抵抗水平作用。通常把由剪力墻圍成的筒體稱為實(shí)腹筒，若在實(shí)腹筒墻體上開(kāi)有規(guī)則排列的洞口形成的開(kāi)孔筒體稱為框筒；通常把筒體四壁由豎桿和斜桿形成的桁架組成稱為桁架筒。鋼筋混凝土砼中筒的受力性能與框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)有較大不同，在超高層建筑中應(yīng)用較多，由于其內(nèi)外筒整體性都較好，所以有著良好的抗震性能。

1.6 巨型結(jié)構(gòu)體系

建筑結(jié)構(gòu)用巨柱、巨梁和巨型支撐等巨型桿件組成的空間桁架，相鄰立面的支撐交回在角柱，形成巨型空間桁架結(jié)構(gòu)。空間桁架可以抵抗任何方向的水平力，水平力產(chǎn)生的剪力通過(guò)支撐斜桿的軸向力來(lái)抵抗，可以最大限度地利用材料。所以巨型結(jié)構(gòu)是既高效又經(jīng)濟(jì)的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)語(yǔ)

多高層建筑結(jié)構(gòu)的選型很多，結(jié)構(gòu)的選型在多高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中是一項(xiàng)十分復(fù)雜的任務(wù)，擁有很大的綜合性，并且包含著很多的不確定性因素。因此在建筑結(jié)構(gòu)選型過(guò)程中應(yīng)充分考慮各種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)缺點(diǎn)，在抗震設(shè)防高烈度區(qū)，尚應(yīng)特別關(guān)注結(jié)構(gòu)體系的抗震性能。

[1]吳漸偉.淺談高層建筑結(jié)構(gòu)選型與概念設(shè)計(jì)[J].城市建設(shè)理論研究，2013，16（13）：67-68.

[2]曹瓏芳.超高層建筑結(jié)構(gòu)體系及選型[J].科學(xué)與財(cái)富，2011，17（12）：52-53.

TU983

A

1673-1093（2015）05-0079-02

趙玉霞（1981），女，工學(xué)碩士，就職于甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師，從事教學(xué)工作。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.05.015

2015-02-04；

2015-02-08