广州南方建筑设计研究院 广东广州 510000
摘要:在二十一世纪的今天，随着我国社会经济不断的发展，人们对自身的生活水平更加的重视，对建筑行业的要求也越来越高。我国的建筑高度越来越高，高层建筑结构的安全性经济性均不容忽视。本文就高层建筑结构，简要的分析了高层建筑结构的各种体系。
关键词:高层建筑；建筑结构；安全性
随着我国经济的飞速发展，城市土地资源有限，人们对高层建筑有了相当大的关注，现阶段楼的高度也在不断地增加。进行高层建筑结构设计时，经济性和安全性均受到各方的重视。建筑结构设计有多种形式，那么熟悉了解各种体系，从而对各种类型的新高层建筑选取合理结构体系及进行相关的分析，将是对结构设计人员较大的考验。
一、高层建筑的结构体系
（一）框架结构体系
该结构体系是由梁和柱组成框架共同抵抗水平力和竖向荷载。采用现浇钢筋混凝土框架结构，可以较灵活地满足建筑功能要求，结构的整体性较好。
框架承载力和侧向刚度较小，在地震作用下，结构所产生水平位移较大，变形曲线呈现剪切型，会导致非结构性破坏数量多。结构高度的增加，构件截尺寸及配筋增大，会影响建筑使用，经济性也不合理，从而决定了框架结构不适用于较高层建筑。工程师需在提高框架的抗侧刚度及控制结构侧移方面多加注意。
（二）框架-剪力墙体系
框架-剪力墙结构，是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，构成灵活的使用空间。建筑的竖向荷载分别由框架和剪力墙共同承担，而水平作用主要由抗侧刚度较大的剪力墙承担。框架和剪力墙组成的双重结构体系，其相互作用使整个结构能更好地抵抗水平力。剪力墙的设置能够增强结构刚度，减少建筑物的水平位移。结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值不同，结构性能有较大的差别。根据多道防线的概念设计要求，剪力墙作为第一道防线，在设防地震、罕遇地震下先于框架破坏，由于塑性内力重分布，框架部分按侧向刚度分配的剪力会比多遇地震下增大，为保证作为第二道防线的框架具有一定的抗侧力能力，需要对框架承担的剪力予以适当的调整。结构设计师应根据实际情况，控制合适的倾覆力矩分担比例。
（三）剪力墙体系
当受力构件全由剪力墙组成时，就形成了剪力墙体系。在剪力墙体系中，既承担水平构件传来的竖向荷载，同时也承担风力或地震作用传来的水平力作用。剪力墙结构有很大的抗侧刚度，变形曲线呈现出弯曲型，在高层建筑结构中应该较为普遍。通过控制剪压比、墙肢轴压比、底部加强区、墙肢与连梁的关系、强剪弱弯设计等因素，可以为剪力墙结构带来较好的延性，从而使结构能较好地抵抗地震作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（四）筒体体系
筒体结构，是由一个或多个筒体作承重结构的高层建筑体系。其具有造型美观、使用灵活、受力合理，以及整体性强等优点，适用于较高的高层建筑。筒体的特点是结构具有空间受力性能。无论是哪种筒体，在水平力作用下结构可看成是固定于基础上的箱型悬臂结构，它比单片平面结构具有更大的抗侧刚度和承载力。国内100m以上的高层建筑较多采用钢筋混凝土筒体结构，结构形式大多为框架-核心筒结构和筒中筒结构。其中框筒结构，框架柱多布置于外围，剪力墙集中布置为内筒，该结构体系抵抗水平力能力及经济性均比框架剪力墙优秀。但规范为保证结构延性，墙柱间轴压比差别，导致框筒结构轴向变形差比其他体系类型突出。
（五）钢结构相关体系
以上几大基本结构体系中，框架可以采用钢柱、钢梁，或是组成带支撑的双重体系。采用钢结构，自重轻，工期较短，最大建筑适用高度可以更高，在地震作用下优势较大。但钢材不耐腐蚀及防火，保养难及贵。设计人员应全面衡量来给确定结构方案。
二、高层建筑结构的设计特点
（一）水平荷载
由于楼房自重和楼面使用荷载引起的数值，仅仅与楼房高度的一次方成正比；然而水平荷载对结构产生倾覆力矩，并且由此在竖向构件中引起的轴力，与楼房的两次方成正比。另一方面，对特定高度的楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而风荷载以及地震作用的数值是随着结构动力的不同而改变的。因此水平荷载作用是决定因素。
（二）轴向变形
在高层建筑中，竖向荷载较大，中柱往往会产生比边柱有较大的变形，对连续梁弯矩产生很大的影响，造成连续梁跨中正弯矩以及端支座负弯矩的和增大。还会对预制构件的长度产生影响，这种现象会对高层建筑的安全性产生严重的不良影响，设计时需重视。
（三）侧移
高层建筑与很多低层建筑不同，结构侧移已经成为高层建筑设计中的关键因素了，随着楼房高度的不断增加，水平荷载下的结构变形也在迅速增大，因此，结构在水平荷载作用下的侧移应该被控制在一定的限度之内。
（四）结构延性-重要的设计指标
对于很多楼房来说，高层建筑的结构更加的柔一些，在地震作用下也能够更容易的变形，为了能够使结构在进入塑性变形之后还能够具有变形的能力，避免楼房的倒塌，合理的结构布置及设计，能够有效的保证结构具有一定的延性。
三、高层建筑结构分析
（一）结构分析的基本假定
高层建筑的建筑结构是由竖向抗侧力构件通过水平构件连接构成的结构体系，想要使用三维空间结构进行准确分析基本上是不可能的，很多能够使用的分析方法都需要对计算机模型进行不同程度的简化，在实际工程中，我们通常用弹性假定法进行计算机的简化，弹性假定是现阶段我国高层建筑结构分析中常用的计算方法，在荷载力的作用下，结构一般会处于弹性的状态，与这种假定符合的结构会产生较大的位移，并且出现裂缝，此时仍然按照弹性的方法对内力以及位移进行计算是无法反映真实工作状态的，应该按照弹塑性动力的分析方法来进行设计。还有一种假定是刚性楼板假定，很多的高层建筑结构的分析方法都是假定楼板在自身平面内有无限大的刚度，然后忽视平面外的刚度，这种假定会大大减少结构唯一的自由度，能够简化计算方法，还能够为采用实腹薄壁杆件理论进行计算打下基础，通常情况下，框架体系以及剪力墙体系完全可以采用这种假定方法，但是对于个别比较复杂的结构工程，楼板面内变形对结构的底部以及顶部有较大的影响，不能够采用这种方法。
（二）结构静力分析方法
框架-剪力墙体系中，内力与位移的计算方法太多，很多计算方法都是采用连梁连续化假定方式，框架-剪力墙的计算方法通常是将结构转化为框架，然后采取杆系结构矩阵位移法来进行求解的。
剪力墙体系的受理特性与变形状态主要取决于墙的开洞情况，剪力墙结构的计算方法是平面有限单元法，这种方法的计算比较准确，并且对很多类型的剪力墙都可以适用，但是由于其自由度比较大，而且比较耗费时间，所以目前大多数只用于特殊开洞墙等应力分布复杂的情况。
结构分析有多种方法，设计应根据实际情况选用合适的方法，以保证分析结构的合理性和准确性。
另外，提升高层建筑结构抗风性，建筑体型选择，结构体系选择均需考虑全面，尽量选择有利于抵抗风荷载的体型，布置以减少扭转为原则。而抗震设计更应该以概念设计为主要思路。合理的结构选型，对整个结构的经济性及安全性影响甚大。
总结
根据上文可以得知，随着我国经济的发展，人们对建筑行业的关注度不断的提高，越来越多的高层建筑在我国拔地而起，为了满足高层建筑的质量同时满足建筑功能要求，设计人员应对高层建筑的建筑结构体系进行充分的了解，掌握设计中的重点难点，才能够有效的保证高层建筑的安全性。
参考文献:
[1]肖从真,杜义欣,康志宏,赵鹏飞,赵爽,孔慧. 丽泽SOHO双塔复杂连体超限高层结构体系研究[J]. 建筑结构学报,2016,37(02):11-18.
[2]BEGHINI Alessandro,MATHIAS Neville,SARKISIAN Mark,潘斌,李盛勇,程华群. 深圳中信金融中心项目结构体系优化设计[J]. 建筑结构学报,2016,37(S1):158-164.
[3] 刘乃金.对高层建筑框架-剪力墙结构设计的探讨 [J].中华民居（下旬刊）.2012,06:104
[4] 张亮.浅议高层住宅剪力墙结构设计中应注意的问题[J].才智，2008，（17）
[5]杨勇,张国彦,陈栋,马凯,王浩,张娜彬,康钊. 石家庄华润中心大底盘多塔超高层结构体系抗震性能研究[J]. 建筑结构,2015,45(18):30-34.
[6]陆铁坚,李芳,余志武. 在地震动水平与摇摆分量作用下高层结构随机地震反应[J]. 中南大学学报(自然科学版),2006(03):623-627.
论文作者:陈燕芳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/17
标签：结构论文; 体系论文; 荷载论文; 建筑结构论文; 框架论文; 剪力墙论文; 高层建筑论文; 《防护工程》2018年第20期论文;