超高層建筑結(jié)構(gòu)體系的新發(fā)展與展望

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑業(yè)中涌現(xiàn)出了很多新型的高層建筑和超高層建筑，這些建筑在滿足社會(huì)要求的同時(shí)，也成為了當(dāng)下一道迷人的風(fēng)景線。文章將圍繞超高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和體系進(jìn)行討論，并提出對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)體系的未來(lái)發(fā)展的展望。

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

引言

隨著科技日新月異的發(fā)展，高層建筑如雨后春筍般層出不窮，超高層建筑結(jié)構(gòu)體系的研究成為了設(shè)計(jì)師們關(guān)注的重要課題。超高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展包括了新型材料的應(yīng)用、新型的結(jié)構(gòu)體系和設(shè)計(jì)理念，不僅一定程度上解決了人們關(guān)心的空間利用問(wèn)題，也是建筑業(yè)未來(lái)發(fā)展的重要組成部分。在現(xiàn)有超高層建筑特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，不斷創(chuàng)新優(yōu)化，來(lái)滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求，更是我們需要加以關(guān)注的重要問(wèn)題。

1 超高層建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在超高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，水平和垂直荷載能力對(duì)于高層建筑整體本身是一項(xiàng)重要的考驗(yàn)。建筑結(jié)構(gòu)中會(huì)受到風(fēng)荷載或者地震荷載這樣的水平方向的荷載，建筑結(jié)構(gòu)本身不同，水平荷載也會(huì)發(fā)生較大的變化；而豎直方向的承重對(duì)于一個(gè)固定建筑來(lái)講是固定的，所以只要將超高層建筑的負(fù)荷力控制在一定程度，對(duì)于整體建筑結(jié)構(gòu)的完成質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用。在對(duì)抗荷載的同時(shí)，也需要考慮到建筑的抗震能力。因?yàn)榘l(fā)生地震或者是風(fēng)荷載作用時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生變形的情況會(huì)更為復(fù)雜，所以也要關(guān)注結(jié)構(gòu)延性的設(shè)計(jì)，提高整體建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

2 超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

2.1 框架結(jié)構(gòu)

框架結(jié)構(gòu)在超高層建筑結(jié)構(gòu)體系中是基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，也是使用較為廣泛的結(jié)構(gòu)。框架結(jié)構(gòu)是由梁和柱等連接組成的。這種框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是較為靈活的平面布置和整體空間較大的框架結(jié)構(gòu)。單獨(dú)的框架結(jié)構(gòu)對(duì)于建筑的高度有很大的限制，剪力墻體系也就發(fā)揮了改善高度的作用，在建筑物的高度上相比框架有一定的提高。只需在建筑物的適當(dāng)位置設(shè)置一定數(shù)量的剪力墻，就可以在很大程度上提高建筑物的承載力，并且滿足了規(guī)范的要求。剪力墻承受了水平方向的荷載，框架具有承受豎直方向的力的作用，剪力墻和框架通過(guò)剛度較強(qiáng)的樓板和連續(xù)梁組合到一起，產(chǎn)生相互合作的建筑結(jié)構(gòu)體系。

2.2 剪力墻體系

剪力墻體系具有良好的整體性和空間穩(wěn)定作用，在高層建筑中比框架結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力能力要好。剪力墻具有一定的整體性的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)，在水平外力的影響下產(chǎn)生的側(cè)移小，并且力的傳遞均勻，因此廣泛應(yīng)用于在超高層建筑結(jié)構(gòu)體系中。剪力墻大多是鋼筋混凝土的材質(zhì)，也具有不錯(cuò)的抗震能力。缺陷是結(jié)構(gòu)自重比較大，靈活性不好。

2.3 全剪力墻結(jié)構(gòu)

全剪力墻結(jié)構(gòu)指的是全部由剪力墻組成的結(jié)構(gòu)體系，其中剪力墻承受了所有來(lái)自水平方向和垂直方向的外力。全剪力墻建筑結(jié)構(gòu)有著比框架剪力墻結(jié)構(gòu)更高的高度。但是全剪力墻的造價(jià)成本比較高，而且內(nèi)部空間不能隨意分割。所以在實(shí)際工程里，設(shè)計(jì)者通常會(huì)優(yōu)先考慮框架剪力墻。當(dāng)剪力墻處于無(wú)法全部落地式的情況下，而建筑的底部又需要較大的空間，設(shè)計(jì)師就會(huì)采用底部框支剪力墻結(jié)構(gòu)的體系。

2.4 避難層的設(shè)置

高層建筑里，避難層的設(shè)置體現(xiàn)了對(duì)人們生命安全的尊重，它的存在是十分必要的。避難層一定程度上起到生命保護(hù)的作用，因此對(duì)于避難層設(shè)計(jì)的要求以及規(guī)范也是比較復(fù)雜的。一旦建筑中發(fā)生火災(zāi)時(shí)，避難層的空間大、通風(fēng)好，人們可以在避難層進(jìn)行避難。避難層的設(shè)置需要關(guān)注很多問(wèn)題，比如：避難層要有全套的消防設(shè)備，設(shè)置消防電梯口等，給人們多一個(gè)安全保證，人們?cè)谟龅轿ｋU(xiǎn)的時(shí)候能夠安全逃生。

2.5 筒體結(jié)構(gòu)

筒體結(jié)構(gòu)是高層結(jié)構(gòu)綜合演變和不斷發(fā)展的結(jié)果，是框架剪力墻結(jié)構(gòu)和全剪力墻結(jié)構(gòu)發(fā)展的產(chǎn)物。筒體在結(jié)構(gòu)中起到抗側(cè)力的作用，包含有多種形式。筒體結(jié)構(gòu)有兩種類型：實(shí)、空腹體。在筒體結(jié)構(gòu)中，剪力墻集中而擁有較大的自由分割空間，同時(shí)具有較強(qiáng)的抗震與抗風(fēng)能力，這是筒體結(jié)構(gòu)的一大特點(diǎn)。因此筒體結(jié)構(gòu)也是超高層建筑中經(jīng)常使用的，例如寫字樓等。

3 超高層建筑結(jié)構(gòu)體系的未來(lái)發(fā)展與展望

早期超高層建筑在國(guó)內(nèi)的數(shù)量十分稀少，主要分布于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市中。隨著建筑體系的不斷完善以及國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平的整體提升，超高層建筑在眾多城市中都興建起來(lái)，側(cè)面表現(xiàn)了我國(guó)城市化的速度正逐步加快。超高層建筑結(jié)構(gòu)體系在高速發(fā)展的過(guò)程中，帶給了我們很多思考：超高層建筑的存在伴隨著資源消耗和綜合污染，大量建設(shè)是否真的有必要；超高層建筑的數(shù)量是否需要限制，怎樣算達(dá)到建筑飽和；超高層建筑的運(yùn)營(yíng)是否給當(dāng)?shù)貛?lái)了積極的影響等等。這些問(wèn)題是超高層建筑結(jié)構(gòu)未來(lái)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)，需要建筑者甚至運(yùn)營(yíng)商去仔細(xì)斟酌。

盡管有這些問(wèn)題和困難的存在，人們對(duì)于超高層建筑發(fā)展依然十分看好。超高層建筑的存在拓展了人們的生存空間，解決了土地資源的問(wèn)題，讓人們?cè)谟邢薜目臻g里穩(wěn)定持續(xù)的獲取收益。超高層建筑結(jié)構(gòu)體系，經(jīng)過(guò)一系列的標(biāo)準(zhǔn)制約構(gòu)成了一體化的體系，形成了新型的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在超高層建筑結(jié)構(gòu)未來(lái)發(fā)展的過(guò)程中，我們要不斷總結(jié)建設(shè)超高層建筑結(jié)構(gòu)的體系以及特點(diǎn)，在這些總結(jié)經(jīng)驗(yàn)中尋找新的突破點(diǎn)。在很多實(shí)際案例中也可以看出來(lái)，現(xiàn)在很多超高層建筑結(jié)構(gòu)正在向著更合理有效的受力體系和更符合使用和質(zhì)量需求的方向發(fā)展。我們?cè)趧?chuàng)新的過(guò)程中不能忽視超高層建筑的耐久性和穩(wěn)固性的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上完善結(jié)構(gòu)體系，給出全新的發(fā)展方向。

4 結(jié)束語(yǔ)

超高層建筑的存在不僅解決了土地資源緊張的問(wèn)題，也是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的展示。我們相信超高層建筑結(jié)構(gòu)體系正在向著更為合理并且不斷完善的方向前進(jìn)。超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)全面系統(tǒng)化的工作，對(duì)于建筑業(yè)的發(fā)展起到重要的作用，也是超高層建筑結(jié)構(gòu)體系發(fā)展的靈魂工作。新的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)豐富了建筑業(yè)的內(nèi)容，為人們提供更加舒適可靠的生活工作空間的同時(shí)，也會(huì)盡最大可能做到環(huán)保、節(jié)能，這也會(huì)是建筑業(yè)發(fā)展的努力目標(biāo)。高層建筑設(shè)計(jì)師也需要不斷發(fā)現(xiàn)人們對(duì)于高層建筑的需求，提高自身的專業(yè)水平，用實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)解決發(fā)展中出現(xiàn)的關(guān)鍵問(wèn)題，促進(jìn)超高層建筑結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)良發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：姜桂榮，本科，研究方向：工程師，建筑結(jié)構(gòu)。