淺談高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用畢業(yè)論文

1、<p>　　本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）</p><p>　　題 目：淺談高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用</p><p>　　學(xué)習(xí)中心： </p><p>　　層 次： ?？破瘘c(diǎn)本科 </p><p>　　專 業(yè)： 工程管理

2、 </p><p>　　年 級(jí)： 2011年 秋 季 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué) 生： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p>&

3、lt;p>　　完成日期： 2013年 7 月 1 日</p><p><b>　　內(nèi)容摘要</b></p><p>　　本文簡(jiǎn)要介紹了高層、超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系，以及結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)及應(yīng)用,文章分析高層建筑結(jié)構(gòu)的六個(gè)特點(diǎn)，并介紹目前國(guó)內(nèi)高層建筑的四大結(jié)構(gòu)體系：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)。</p><p>　　

4、關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)體系；框架結(jié)構(gòu)；剪力墻結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　內(nèi)容摘要I</b></p><p><b>　　引 言1</b></p><p><b>　　1 緒論2</b></

5、p><p>　　1.1 高層建筑發(fā)展情況2</p><p>　　1.2 高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用情況2</p><p>　　2 高層建筑中常用結(jié)構(gòu)體系及特點(diǎn)4</p><p>　　2.1 框架結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2.1.1 特點(diǎn)4</p><p>　　2.1.2 應(yīng)

6、用實(shí)例5</p><p>　　2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)5</p><p>　　2.2.1 特點(diǎn)6</p><p>　　2.2.2 應(yīng)用實(shí)例6</p><p>　　2.3 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)7</p><p>　　2.3.1 特點(diǎn)7</p><p>　　2.3.2 應(yīng)用實(shí)例8&l

7、t;/p><p>　　2.4 筒體結(jié)構(gòu)9</p><p>　　2.4.1 特點(diǎn)9</p><p>　　2.4.2 應(yīng)用實(shí)例10</p><p>　　2.5 巨型結(jié)構(gòu)11</p><p>　　2.5.1 特點(diǎn)11</p><p>　　2.5.2 應(yīng)用實(shí)例12</p>

8、<p>　　3 高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)13</p><p>　　3.1 水平荷載成為設(shè)計(jì)的決定性因素13</p><p>　　3.2 側(cè)移成為設(shè)計(jì)的控制指標(biāo)13</p><p>　　3.3 軸向變形的影響在設(shè)計(jì)中不容忽視14</p><p>　　3.4 延性成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)14</p>&

9、lt;p>　　3.5 動(dòng)力效應(yīng)大14</p><p>　　3.6 扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大14</p><p>　　3.7 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和抗傾覆14</p><p>　　3.8 溫差過(guò)大產(chǎn)生的溫度應(yīng)力及變形大15</p><p>　　4 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選定結(jié)構(gòu)體系需要注意的問(wèn)題16</p><p>　　4

10、.1 結(jié)構(gòu)的平面形狀及立面型式16</p><p>　　4.2 結(jié)構(gòu)剛度16</p><p>　　4.3 高寬比限制17</p><p>　　4.4 側(cè)向位移限制17</p><p>　　5 結(jié)論與展望18</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p>

11、<p><b>　　引 言</b></p><p>　　近年來(lái)隨著世界人口的增加，住房緊張的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，傳統(tǒng)意義的住房已滿足不了人們的需求。在這種情況下，高層建筑因運(yùn)而生。所以高層建筑是社會(huì)生產(chǎn)的需要和人類生活需求的產(chǎn)物，是現(xiàn)代工業(yè)化、商業(yè)化和城市化的必然結(jié)果。而科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高強(qiáng)輕質(zhì)材料的出現(xiàn)以及機(jī)械化、電氣化在建筑中的實(shí)現(xiàn)等，為高層建筑的發(fā)展提供了技術(shù)條件和物質(zhì)基礎(chǔ)

12、。雖然高層現(xiàn)在也有很多缺點(diǎn)，但是隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，高層建筑的缺點(diǎn)會(huì)逐步改正并成為未來(lái)大多人們的居住房。</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 高層建筑發(fā)展情況</p><p>　　19世紀(jì)末，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鋼筋混領(lǐng)土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)在土木工程領(lǐng)域中代替?zhèn)鹘y(tǒng)的磚、石、木結(jié)構(gòu)得到了推廣和應(yīng)用，建筑

13、高度的增加、層數(shù)的增多、跨度的增大，現(xiàn)代意義上的高層建筑開(kāi)始出現(xiàn)。回顧高層建筑的發(fā)展歷史，我們可以看到其中代表建筑是美國(guó)1931年建成的紐約帝國(guó)大廈（高381m，102層）、1972年建成的紐約世界貿(mào)易中心的姊妹樓（417m和415m，100層，“9.11”事件中被毀）和1974年建成的芝加哥西爾斯大廈（441.9m，110層），前蘇聯(lián)和波蘭與1953年和1955年分別漸層的莫斯科國(guó)立大學(xué)（239m，26層）和華沙科學(xué)文化宮（231m，

14、42層），1978年澳大利亞悉尼建成的MLC中心（229m65層）。1985年以來(lái)，亞洲的日本、韓國(guó)、馬來(lái)西亞、朝鮮及中國(guó)等國(guó)家迅速發(fā)展了高層及超高層建筑，其中有1996年建成的深圳的帝王大廈（高325m，69層）、廣州中信廣場(chǎng)（321.9，80層），1998年建成的吉隆坡石油大廈（400m，88層）上海金茂大廈（395m，69層）。將世界上最高的100幢高層建筑的建筑年代和在世界上各地的分布表作統(tǒng)計(jì)表（表1），則可看出：隨著時(shí)間推移2

15、0實(shí)</p><p>　　1.2 高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展和應(yīng)用情況</p><p>　　隨著工業(yè)化、商業(yè)化、城市化的進(jìn)程，城市人口劇增，造成城市生產(chǎn)和生活用房緊張，地價(jià)昂貴，迫使建筑物向高空發(fā)展，由多層發(fā)展為高層。19 世紀(jì)末期，開(kāi)始出現(xiàn)了現(xiàn)代形式的鋼框架和鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的高層建筑。1898 年修建的secodRandMeNa119 層大樓（美國(guó)，芝加哥），是世界上第一幢具有現(xiàn)代形式

16、的鋼框架結(jié)構(gòu)高層建筑。而最早的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)高層建筑，為世界上第一幢具有現(xiàn)代形式的鋼框架結(jié)構(gòu)高層建筑。而最早的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)高層建筑，為1903 年修建的位于美國(guó)Cincinnati 的InallaBuildin和法國(guó)巴黎Franklin 公寓。所以，現(xiàn)代形式的高層建筑，只有117 年的歷史。到了20 世紀(jì)50 年代以后，由于輕質(zhì)高強(qiáng)材料研制成功，抗風(fēng)、抗震結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展，新的設(shè)計(jì)計(jì)算理論的創(chuàng)立，電子計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，以及新

17、的施工技術(shù)和機(jī)械不斷涌現(xiàn)，為大規(guī)模地、較經(jīng)濟(jì)地建造高層建筑提供了充分的條件，使高層建筑得到迅速發(fā)展。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方面，其結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展歷程也類似于鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系，由最初的框架結(jié)構(gòu)（1903 年，glnallsBuildin ） 逐漸發(fā)展出框架剪力墻結(jié)構(gòu)</p><p>　　2 高層建筑中常用結(jié)構(gòu)體系及特點(diǎn)</p><p>　　高層建筑發(fā)展到今天，其結(jié)構(gòu)體系形式繁多，劃分標(biāo)準(zhǔn)也多種多

18、樣。高層建筑結(jié)構(gòu)體系的分類標(biāo)準(zhǔn)通常依據(jù)其豎向承重單體和抗側(cè)力單元的類型來(lái)劃分，通常分為以下幾種類型。</p><p><b>　　2.1 框架結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　框架結(jié)構(gòu)是由梁、柱等線型構(gòu)件通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接在一起構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，其基本的豎向承重單體和抗側(cè)力單元為梁、柱通過(guò)節(jié)點(diǎn)連接形成的框架?？蚣芙Y(jié)構(gòu)最理想的施工材料是鋼筋混凝土，這是因?yàn)殇摻罨炷凉?jié)點(diǎn)具有天然的

19、剛性?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體系也可以用于鋼結(jié)構(gòu)建筑中，但鋼筋結(jié)構(gòu)的抗彎節(jié)點(diǎn)處理費(fèi)用相對(duì)較高。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)按施工方法的不同，可以分為以下四種。</p><p>　　（1）梁、板、柱全部現(xiàn)場(chǎng)澆注的現(xiàn)澆框架。</p><p>　?。?）樓板預(yù)制，梁、柱現(xiàn)場(chǎng)澆注的現(xiàn)澆框架。</p><p>　?。?）梁、板預(yù)制，柱現(xiàn)場(chǎng)澆注的半裝配式框架。</p><p>

20、　?。?）梁、板、柱全部預(yù)制的全裝配式框架。</p><p>　　2.1.1 特點(diǎn) </p><p>　　1、框架結(jié)構(gòu)的位移特點(diǎn)</p><p>　　在水平荷載的作用下，框架結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生較大的側(cè)向位移，側(cè)移一般由以下兩部分組成：（1）由水平力所引起的傾覆力矩，使得框架結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的整體彎曲變形，即柱子的軸向拉伸和壓縮所引起的側(cè)移；（2）由水平力所引起的樓層剪力，使得框架

21、結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切變形，即框架整體受剪，層間梁、柱桿件發(fā)生彎曲而引起的水平位移?？蚣芙Y(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)，側(cè)移主要表現(xiàn)為整體剪切變形。當(dāng)框架結(jié)構(gòu)房屋的層數(shù)不多時(shí)，其側(cè)移主要表現(xiàn)為整體剪切變形，整體彎曲變形的影響很小。</p><p><b>　　2、框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)</b></p><p>　　框架結(jié)構(gòu)內(nèi)部比較空曠而且建筑平面布置靈活，可以做成具有較大空間的會(huì)議室、餐廳、辦公室、

22、實(shí)驗(yàn)室等，同時(shí)便于門窗的靈活布置，立面也可以處理得富于變化，可以滿足各種不同用途的建筑的需求。</p><p><b>　　3、框架結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)</b></p><p>　　框架結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面較小，抗側(cè)剛度較小，在強(qiáng)震作用下結(jié)構(gòu)的整體位移和層間位移都比較大，這對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件以及非結(jié)構(gòu)構(gòu)件都是不利的，容易加重震害?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)內(nèi)力集中，受力非常復(fù)雜，是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部位

23、。另外，由于框架結(jié)構(gòu)的受力特性和抗震性能的限制，使得他的適用高度受到限制，一般不宜超過(guò)60m。</p><p>　　2.1.2 應(yīng)用實(shí)例 </p><p>　　錢江國(guó)際時(shí)代廣場(chǎng)[是杭州商貿(mào)服務(wù)業(yè)“十一五”規(guī)劃重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，錢江新城重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。項(xiàng)目總占地面積約3萬(wàn)平方米，總建筑面積約27.5萬(wàn)平方米，總投資22億元，是區(qū)域內(nèi)規(guī)模最大的現(xiàn)代商務(wù)體之一，也是錢江新城地標(biāo)性的典范性商務(wù)建筑群。

24、　　錢江國(guó)際時(shí)代廣場(chǎng)物業(yè)類型涵蓋了寫字樓、星級(jí)酒店、酒店式公寓、精品商業(yè)等多種物業(yè)，圍繞著“商務(wù)”這一主題，打造成為集高端辦公、餐飲、金融、會(huì)務(wù)、休閑以及居住等功能于一體的一站式城市綜合體</p><p>　　2.2 剪力墻結(jié)構(gòu)</p><p>　　由墻體承受全部水平作用和豎向荷載的結(jié)構(gòu)體系成為剪力墻結(jié)構(gòu)體系。一般情況下，剪力墻結(jié)構(gòu)均做成落地形式，但是由于建筑功能及其他方面的要求，部分

25、剪力墻可能不能落地，如下圖2.1所示，即為此類部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)。</p><p>　　圖2.1 部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)立面布置示意圖</p><p>　　剪力墻結(jié)構(gòu)按照施工方法的不同，可以分為以下三種：</p><p>　?。?）剪力墻全部現(xiàn)澆的結(jié)構(gòu)；</p><p>　?。?）全部用預(yù)制墻板裝配而成的剪力墻結(jié)構(gòu)；</p>&l

26、t;p>　?。?）部分現(xiàn)澆、部分為預(yù)制裝配的剪力墻結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.2.1 特點(diǎn) </p><p>　　1、剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移特點(diǎn)</p><p>　　在承受水平力作用時(shí)，剪力墻相當(dāng)于一根懸臂深梁，其水平位移由彎曲變形和剪切變形兩部分組成，在高層建筑結(jié)構(gòu)中，框架柱的變形以剪切變形為主，剪力墻的變形以彎曲變形為主，其位移曲線呈彎曲性，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)

27、層間位移隨樓層的增高而增加。</p><p>　　2、剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　相比框架結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，剪力墻結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大，整體性好，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)水平位移和層間位移通常較小，經(jīng)過(guò)恰當(dāng)設(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能，結(jié)構(gòu)的用鋼量也較省。</p><p>　　3、剪力墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)</p><p>　　由于剪力墻結(jié)構(gòu)中采用了一定數(shù)量的墻體

28、用以承擔(dān)全部水平作用和豎向荷載，因此結(jié)構(gòu)的平面布置相對(duì)不靈活，結(jié)構(gòu)自重較大。</p><p>　　2.2.2 應(yīng)用實(shí)例 </p><p>　　南昌銘雅歐洲城位于南昌市日趨繁榮的新區(qū)紅谷灘內(nèi)，距離市政府僅2.5公里。整個(gè)項(xiàng)目占地5400畝，項(xiàng)目完工后將有350，000多平方米的歐洲式公寓和別墅。全部采用剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震指標(biāo)符合國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　2.

29、3 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)</p><p>　　框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系是把框架和剪力墻兩種結(jié)構(gòu)共同組合在一起形成的結(jié)構(gòu)體系，豎向荷載由框架和剪力墻等豎向承重單體共同承擔(dān)，水平荷載則主要由剪力墻這一具有較大剛度的抗側(cè)力單元來(lái)承擔(dān)。</p><p>　　2.3.1 特點(diǎn) </p><p>　　1、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移</p><p>　　框架-

30、剪力墻結(jié)構(gòu)很好的綜合了框架的剪切變形和剪力墻的彎曲變形的受力性能，它們的協(xié)同工作使各層層間變形趨于均勻，改善了純框架或者純剪力墻結(jié)構(gòu)中上部和下部樓層層間變形相差較大的缺點(diǎn)。</p><p>　　總體說(shuō)來(lái)，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)彎-剪型變形：</p><p>　　（1）下部樓層：剪力墻位移較小，框架位移較大，剪力墻拉著框架，彎曲型變形。</p><p>　?。?）上部樓

31、層：剪力墻位移較大，框架位移較小，框架拉著剪力墻，剪切型變形。</p><p>　　2、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系綜合了框架和剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，并在一定程度上規(guī)避了兩者的缺點(diǎn)，達(dá)到了揚(yáng)長(zhǎng)避短的目的，使得建筑功能要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)得比較好。它既具有框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活、使用方便的特點(diǎn)，又具有較大的剛度和較好的抗震能力。因此，在高層建筑用應(yīng)用非常廣泛，它與

32、框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)一起構(gòu)成了目前最常用的三大常規(guī)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)布置要點(diǎn)</p><p>　　框架—剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成雙向抗側(cè)力體系。關(guān)鍵應(yīng)該注意剪力墻的數(shù)量和位置。如果剪力墻布置數(shù)量多，則結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大，側(cè)向變形小，布置難度大；如果剪力墻布置的數(shù)量少，則結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度小，側(cè)向變形大，對(duì)框架的抗震要求高。因此在進(jìn)行框架—剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于剪力墻的布置

33、，應(yīng)注意以下一些要求：</p><p>　　（1）抗震設(shè)計(jì)時(shí)使各主軸方向側(cè)向剛度接近；</p><p><b>　　（2）對(duì)稱布置；</b></p><p>　　（3）貫穿建筑全高；</p><p>　　（4）布在周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化處、豎向荷載變化處；</p><p>　　（5

34、）平面形狀凸凹較大時(shí)在突出部位的端部設(shè)置；</p><p><b>　?。?）形成翼墻；</b></p><p>　?。?）布置3片以上；</p><p>　?。?）間距不宜過(guò)大；</p><p>　　（9）不宜布置在長(zhǎng)框架的兩端。</p><p>　　2.3.2 應(yīng)用實(shí)例 </p>

35、<p>　　非盟會(huì)議中心座落于埃塞俄比亞首都亞的斯亞貝巴市，總建筑面積48400平方米。該工程由辦公樓和會(huì)議廳兩部分組成，辦公樓共20層，高90米，采用框架－剪力墻結(jié)構(gòu)，有少量勁性鋼骨柱。鋼結(jié)構(gòu)主要分布在會(huì)議廳，會(huì)議廳又分中庭部分和大會(huì)議廳部分，其中中庭部分屋頂為框架結(jié)構(gòu)，主要構(gòu)件為H型鋼梁以及鋼梁之間的圓管支撐；大會(huì)議廳部分由側(cè)向鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和屋面鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成，側(cè)向鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由H型周邊環(huán)梁、桁架支撐環(huán)梁、H型弧形豎向肋梁

36、、鋼管支撐與底部樹狀支撐組成；屋面鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)為橢圓形，由橢圓長(zhǎng)軸方向的一榀管桁架和橢圓短軸方向的三榀管桁架以及其間的網(wǎng)殼圓管桿件組成。</p><p><b>　　2.4 筒體結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　由密柱高梁空間框架或空間剪力墻所組成，在水平荷載作用下起整體空間作用的抗側(cè)力構(gòu)件稱為筒體（由密柱框架組成的筒體稱為框筒；由剪力墻組成的筒體稱為薄壁筒）。由一個(gè)

37、或數(shù)個(gè)筒體作為主要抗側(cè)力構(gòu)件而形成的結(jié)構(gòu)稱為筒體結(jié)構(gòu)，它適用于平面或豎向布置繁雜、水平荷載大的高層建筑。</p><p>　　2.4.1 特點(diǎn) </p><p>　　筒體結(jié)構(gòu)的類型很多，根據(jù)筒體的布置、組成和數(shù)量等，可以再分為：</p><p><b>　?。?）框筒結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　　框筒結(jié)構(gòu)，如下圖

38、2.2所示。筒體通常放在建筑外圍，由間距很密的柱子與截面很高的梁組成，筒體內(nèi)設(shè)置了一些柱子以減小樓板和梁的跨度，這些柱子僅用來(lái)承受豎向荷載，不考慮其承受水平荷載。</p><p>　　圖2.2 框筒結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　密柱深梁：實(shí)際是一個(gè)開(kāi)了很多很多窗洞的筒體，靠空間受力特性來(lái)抵抗水平力。整體像一個(gè)懸臂筒體一樣，剛度和承載力很大。水平荷載下樓板只是一個(gè)剛性隔板，保證框筒的側(cè)向

39、穩(wěn)定和剛度，有如竹子中的竹節(jié)，樓板中的板、梁按承受垂直荷載要求單體設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　（2）筒中筒結(jié)構(gòu):</b></p><p>　　筒中筒結(jié)構(gòu)，如下圖2.3所示。一般用實(shí)腹筒做內(nèi)筒，框筒或桁架筒做外筒。內(nèi)筒可集中布置電梯、樓梯、豎向管道等。框筒的側(cè)向變形以剪切變形為主，內(nèi)筒一般以彎曲變形為主，二者通過(guò)樓板聯(lián)系，共同抵抗水平荷載，其協(xié)同工作原理與框架-

40、剪力墻結(jié)構(gòu)類似。</p><p>　　圖2.3 筒中筒結(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b>　　（3）桁架筒結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　　用稀柱、淺梁和支撐斜桿組成桁架，布置在建筑物周邊，形成桁架筒結(jié)構(gòu)。桁架筒結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是柱距大，支撐斜桿橫跨建筑的一個(gè)面的邊長(zhǎng)，豎向跨越幾個(gè)樓層，形成巨型桁架，4片桁架圍成桁架筒，形成整體懸臂結(jié)構(gòu)。剛度

41、大，比框筒結(jié)構(gòu)更能充分利用材料。</p><p>　?。?）多筒結(jié)構(gòu)—成束筒結(jié)構(gòu):</p><p>　　成束筒是由若干單筒集成一體成束狀，形成空間剛度極大的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。自下而上逐漸減少筒體數(shù)量的處理手法，使高層建筑結(jié)構(gòu)更加經(jīng)濟(jì)合理。但這些逐漸減少的筒體結(jié)構(gòu)，應(yīng)對(duì)稱于建筑物的平面中心。</p><p>　　2.4.2 應(yīng)用實(shí)例 </p><p&g

42、t;　　北京銀泰中心（Beijing Yintai Centre）位于建國(guó)門外大街2號(hào)，地處北京中央商務(wù)區(qū)(CBD)核心地帶，北臨長(zhǎng)安街，東接三環(huán)路，踞國(guó)貿(mào)橋“金十字”西南角。根據(jù)首都規(guī)劃委員會(huì)規(guī)劃，長(zhǎng)安街兩邊建筑限高250米，北京銀泰中心中央主樓高249.9米、63層，是長(zhǎng)安街上的最高建筑。其建設(shè)與規(guī)劃，經(jīng)國(guó)務(wù)院總理辦公會(huì)審批，曾連續(xù)多年列為北京市重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。其結(jié)構(gòu)類型中央主樓純鋼結(jié)構(gòu)，東西兩側(cè)寫字樓鋼、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 。建筑高度

43、249.90米 ，占地面積：31,305平方米 北京銀泰中心擁有的凱悅酒店及度假村集團(tuán)在大中華地區(qū)首家精品酒店——北京柏悅酒店，是凱悅集團(tuán)在中國(guó)投資并全盤管理的第一個(gè)項(xiàng)目，　與一般建筑不同，北京銀泰中心把酒店服務(wù)式公寓和酒店統(tǒng)一設(shè)置在整個(gè)建筑群的中央主樓，完美詮釋“王者必居天下之中”的居住理念。把三幢塔樓連接在一起，將其變成全新概念的高品位商業(yè)、休閑、健康、美食及娛樂(lè)生活目的地，總面積52,199平方米，其中4層(地上3層、地下1層)近

44、25,000平方米的商業(yè)配套設(shè)施薈萃頂級(jí)奢華品牌旗艦店、會(huì)議宴會(huì)設(shè)施、中西餐飲和健身休閑等設(shè)施。銀泰中心東西兩棟智能5A甲級(jí)寫字</p><p><b>　　2.5 巨型結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　巨型結(jié)構(gòu)，如下圖2.4所示。利用筒體作為柱子，在各筒體之間每隔數(shù)層用巨型梁相連，筒體和巨型梁即構(gòu)成巨型框架。</p><p>　　圖2.4

45、 巨型框架結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　2.5.1 特點(diǎn) </p><p>　　巨型框架具有很大的承載能力和側(cè)向剛度。由于它可以看作是由兩級(jí)框架組成，第一級(jí)為巨型框架，是承載的主體；第二級(jí)是位于巨型框架單元內(nèi)的輔助框架（只承受豎向荷載），也起承載作用。因此，這種結(jié)構(gòu)是具有兩道抗震防線的抗震結(jié)構(gòu)，具有良好的抗震性能。</p><p>　　2.5.2 應(yīng)用實(shí)例 &

46、lt;/p><p>　　上海環(huán)球金融中心位于中國(guó)上海陸家嘴，比鄰金茂大廈，2008年建成。地上10層，地下3層，高492m，是目前中國(guó)第一高樓、世界第三高樓。是以辦公為主，集商貿(mào)、賓館、觀光、會(huì)議等于一體的綜合型大廈。 該樓為鋼與鋼筋混凝土的混合結(jié)構(gòu)，為筒中筒結(jié)構(gòu)。六層以下的結(jié)構(gòu)體系采用鋼筋混凝土周邊剪力墻、交叉剪力墻和翼墻組成的傳力體系。六層以上的內(nèi)筒為鋼筋混凝土核心筒，外筒為型鋼混凝土巨型柱、鋼管混凝土

47、巨型斜撐和鋼帶狀桁架組成的巨型結(jié)構(gòu)，內(nèi)外筒之間通過(guò)伸臂桁架連接。</p><p>　　3 高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)</p><p>　　由于高層建筑的各片豎向平面結(jié)構(gòu)（或稱抗側(cè)力結(jié)構(gòu)）的剛度、形式并不相同，變形特征也不一樣，導(dǎo)致其不能簡(jiǎn)單地像一般房屋那樣由受荷面積和間距對(duì)荷載進(jìn)行分配，否則會(huì)使抗側(cè)力剛度大的結(jié)構(gòu)分配到的水平力過(guò)小。因此，首先需要了解高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。</p>

48、<p>　　3.1 水平荷載成為設(shè)計(jì)的決定性因素</p><p>　　對(duì)一般建筑物，其材料用量、造價(jià)及結(jié)構(gòu)方案的確定主要由豎向荷載控制，而在高層建筑結(jié)構(gòu)中，高寬比增大，水平荷載(包括風(fēng)力和地震力)產(chǎn)生的側(cè)移和內(nèi)力所占比重增大，成為確定結(jié)構(gòu)方案、材料用量和造價(jià)的決定因素。其根本原因就是側(cè)移和內(nèi)力隨高度的增加而迅速增長(zhǎng)。例如一豎向懸臂桿件在豎向荷載作用下產(chǎn)生的軸力僅與高度成正比，但在水平荷載作用下的彎矩

49、和側(cè)移卻分別與高度呈二次方和四次方的曲線關(guān)系。</p><p>　　圖3.1 結(jié)構(gòu)內(nèi)力、位移與高度的關(guān)系</p><p>　　因此，當(dāng)建筑物達(dá)到一定高度或?qū)訑?shù)之后，內(nèi)力和位移均急劇增加。如圖3.1所示，除了軸向力N與高度成正比外，彎矩M與位移Δ都呈指數(shù)曲線上升，因此，隨著高度的增加，水平荷載將成為控制結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要因素，結(jié)構(gòu)側(cè)移成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要控制目標(biāo)。</p><

50、p>　　3.2 側(cè)移成為設(shè)計(jì)的控制指標(biāo)</p><p>　　在高層建筑結(jié)構(gòu)中，除了像多層和低層房屋一樣進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算外，還必須控制其側(cè)移的大小，以保證高層建筑結(jié)構(gòu)有足夠的剛度，避免側(cè)移過(guò)大。</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)的側(cè)移與結(jié)構(gòu)高度的四次方成正比</p><p>　　（2）結(jié)構(gòu)的側(cè)移與結(jié)構(gòu)的使用功能和安全有著密切的關(guān)系；</p><

51、;p>　　過(guò)大側(cè)移會(huì)使人產(chǎn)生不安全感；過(guò)大側(cè)移會(huì)使填充墻和主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫或損壞，影響正常使用；因P-△效應(yīng)而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加內(nèi)力，甚至破壞。</p><p>　　3.3 軸向變形的影響在設(shè)計(jì)中不容忽視</p><p>　　在一般房屋結(jié)構(gòu)分析中，通常只考慮構(gòu)件彎曲變形的影響，而忽略構(gòu)件軸向變形和剪切變形的影響，因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)其構(gòu)件的軸力和剪力產(chǎn)生的影響很小。而對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)，由于層數(shù)

52、多、高度高，軸力很大，從而沿高度逐漸積累的軸向變形很顯著，中部構(gòu)件與邊部、角部構(gòu)件的軸向變形差別大，對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分配的影響大，因而構(gòu)件中的軸向變形影響必須加以考慮；</p><p>　　（1）豎向荷載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)軸向變形對(duì)其內(nèi)力及變形的影響;</p><p>　?。?）水平荷載的影響</p><p>　　水平荷載作用下，使豎向結(jié)構(gòu)體系一側(cè)構(gòu)件產(chǎn)生軸向壓縮，另一側(cè)構(gòu)件產(chǎn)生

53、軸向拉伸，從而產(chǎn)生整體水平側(cè)移。</p><p>　　3.4 延性成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)</p><p>　　相對(duì)于低層建筑而言，高層建筑更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進(jìn)入塑性變形階段后仍具有較強(qiáng)的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取適當(dāng)?shù)拇胧?，?lái)保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。</p><p>　?。?）延性表示構(gòu)件和結(jié)構(gòu)屈服后，具有承載能力不降

54、低、具有足夠塑性變形能力的一種性能。</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)的抗震性能決于其“能量吸收與耗散”能力的大小，即決于結(jié)構(gòu)延性的大小。</p><p>　?。?）為了保證結(jié)構(gòu)具有較好的抗震性能，除承載力、剛度外，還需要有較好的延性。可通過(guò)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)，采取恰當(dāng)?shù)目拐饦?gòu)造措施來(lái)保證。</p><p>　　3.5 動(dòng)力效應(yīng)大</p><p

55、>　　結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)不同，如結(jié)構(gòu)的類型與形式，結(jié)構(gòu)的高度與高寬比，自振周期與材料的阻尼比等的不同，結(jié)構(gòu)受到地震作用或風(fēng)荷載作用時(shí)，產(chǎn)生的動(dòng)力效應(yīng)嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)物的正常使用，甚至造成房屋的破壞。</p><p>　　3.6 扭轉(zhuǎn)效應(yīng)大</p><p>　　當(dāng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布、剛度分布不均勻時(shí)，高層建筑結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下容易產(chǎn)生較大的扭轉(zhuǎn)作用，扭轉(zhuǎn)作用會(huì)使抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)移發(fā)生變化，影響各

56、個(gè)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其他構(gòu)件的內(nèi)力與變形。</p><p>　　3.7 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和抗傾覆</p><p>　　必須重視結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定和抗傾覆問(wèn)題。在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該重視結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的抗傾覆能力，防止結(jié)構(gòu)發(fā)生整體失穩(wěn)的破壞情況。</p><p>　　3.8 溫差過(guò)大產(chǎn)生的溫度應(yīng)力及變形大</p><p>　　當(dāng)建筑物高度很

57、大時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)力與上下的溫差過(guò)大而產(chǎn)生的溫度內(nèi)力和溫度位移也是高層建筑結(jié)構(gòu)的一種特點(diǎn)。</p><p>　　4 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選定結(jié)構(gòu)體系需要注意的問(wèn)題</p><p>　　對(duì)于高層建筑結(jié)構(gòu)，可以設(shè)想成為一個(gè)從地基升起的豎向懸壁構(gòu)件，承受水平側(cè)向荷載和豎向重力荷載的作用。側(cè)向荷載是由風(fēng)吹向建筑物引起的水平壓力和水平吸力，或者是由地震時(shí)地面晃動(dòng)引起的水平慣性力。重力荷載則是建筑物自身的總

58、重力荷載。這些側(cè)向荷載和重力荷載的組合，趨向于既可能將它推倒（受彎曲），又可能將它切斷（受剪切），還可能使它的地基發(fā)生過(guò)大的變形，使整個(gè)建筑物傾斜或滑移。對(duì)抗彎曲而言，結(jié)構(gòu)體系要做到不使建筑物發(fā)生傾覆，其支撐體系的構(gòu)件不致被壓碎、壓屈或拉斷，其彎曲側(cè)移不超過(guò)彈性可恢復(fù)極限；對(duì)抗剪切來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)體系要做到不使建筑物被剪斷，其剪切側(cè)移不超過(guò)彈性可恢復(fù)極限；對(duì)地基和基礎(chǔ)來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)體系的各支撐點(diǎn)之間不應(yīng)發(fā)生過(guò)大的不均勻變形，地基和地下結(jié)構(gòu)應(yīng)能承受

59、側(cè)向荷載引起的水平剪力，并不引起水平滑移。由于風(fēng)力和水平地震作用力對(duì)于高層建筑是動(dòng)荷載，使建筑結(jié)構(gòu)抗彎曲和抗剪切時(shí)都處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，就會(huì)導(dǎo)致建筑物中的人有震動(dòng)的感覺(jué)，使人有不舒服感。如果建筑物晃動(dòng)得太厲害，還會(huì)使非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如玻璃窗、隔墻、裝飾物等）斷裂，甚至危及屋外行人的安全。所以，高層建筑結(jié)構(gòu)要避免過(guò)大的震動(dòng)。</p><p>　　4.1 結(jié)構(gòu)的平面形狀及立面型式</p><p>　　

60、一方面，因?yàn)闃欠孔灾睾蜆敲媸褂煤奢d在豎構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與樓房高度的一次方成正比；而水平荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對(duì)某一定高度樓房來(lái)說(shuō)，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的不同而有較大幅度的變化。</p><p><b>　　4.2 結(jié)構(gòu)剛度</b></p&

61、gt;<p>　　高層建筑的抗側(cè)剛度對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能有很大影響，應(yīng)設(shè)計(jì)得剛些還是柔些，不同的設(shè)計(jì)有不同的做法，因此各結(jié)構(gòu)物的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相差較大。產(chǎn)生的變形對(duì)構(gòu)件內(nèi)力的影響也是不一樣的。因此，雖然△u/h有限值要求，但不同的算法所得的數(shù)值有時(shí)會(huì)相差幾倍，所以△u/h實(shí)際上失去了指導(dǎo)意義。另外，衡量填充墻、裝飾物等非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的開(kāi)裂的損壞與否，用△u/h來(lái)控制也不是最妥當(dāng)，如非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)之間是剛性連接，則應(yīng)主要看其主拉應(yīng)力

62、是否超出材料的開(kāi)裂強(qiáng)度和破壞強(qiáng)度；若非結(jié)構(gòu)構(gòu)件與主體結(jié)構(gòu)是柔性連接且連接材料具有較好的變形能力，則△u/h超出限值也并不會(huì)破壞</p><p>　　4.3 高寬比限制</p><p>　　《鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(JGJ3-91)中對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)高寬比H/B進(jìn)行限值的目的是為了保證結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性和不傾覆。一般而言，隨著建筑物高度的增加，傾覆力矩也將迅速增大，高寬比大的結(jié)構(gòu)

63、其安全性和經(jīng)濟(jì)性較差，所以高寬比限值原則上是需要的。但目前高寬比限值中考慮的《鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(JGJ3-91)中對(duì)高層建筑的結(jié)構(gòu)高寬比H/B進(jìn)行限值的目的是為了保證結(jié)構(gòu)整體的穩(wěn)定性和不傾覆。一般而言，隨著建筑物高度的增加，傾覆力矩也將迅速增大，高寬比大的結(jié)構(gòu)其安全性和經(jīng)濟(jì)性較差，所以高寬比限值原則上是需要的。但目前高寬比限值中考慮</p><p>　　4.4 側(cè)向位移限制</p>

64、<p>　　高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會(huì)對(duì)連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負(fù)彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負(fù)彎矩值增大；還會(huì)對(duì)預(yù)制構(gòu)件的下料長(zhǎng)度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計(jì)算值，對(duì)下料長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整；另外對(duì)構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響，與考慮構(gòu)件豎向變形比較，會(huì)得出偏于不安全的結(jié)果。與較低樓房不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形

65、迅速增大，因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。</p><p><b>　　5 結(jié)論與展望</b></p><p>　　基于現(xiàn)在世界在不斷的變化，社會(huì)上人口的增加，用地越來(lái)越緊張。世界上尤其使亞洲的高層建筑的發(fā)展勢(shì)頭還將持續(xù)下去，成為高層建筑的新櫥窗。建筑的體型將更加復(fù)雜和多樣化、智能化、生態(tài)化、摩天化、動(dòng)人化。，在結(jié)構(gòu)體系上也絕不會(huì)停留在原有的幾

66、種形式上，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為更好地滿足建筑的功能和建筑藝術(shù)上的需求，將會(huì)創(chuàng)造出更多，更新的，更符合廣大人們需求的結(jié)構(gòu)體系。在高層建筑的設(shè)計(jì)中，也將更多地采用計(jì)算機(jī)分析和繪圖，并編制出集建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、電氣為一體的集成化程序，使高層建筑的設(shè)計(jì)更加趨近于完善和快捷。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] GB50011－2001建