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[摘 要]随着对建筑结构和功能需求的需求增加，高层建筑迎来了新的发展。对于高层建筑结构设计来说，抗震性能起着关键作用，而建筑结构选型及布置工作又是抗震设计的重点。为此，本文将从高层建筑结构选型及布置上，来分析不同结构选型、不同建筑结构布置对建筑受力性能的影响。
[关键词]高层建筑 建筑结构 结构选型 结构布置
中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）41-0132-01
随着城市化进程的加快，对节约土地、提高建筑功能上，高层建筑的设计与发展十分迅速。我国2002年出版的《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）将建筑层数为10、或房屋高度超过28m的建筑，其结构设计应该参考高层建筑标准来规定。作为地区经济的重要标志之一，对高层建筑结构和功能要求日趋复杂，其安全性和抗震性成为建筑结构设计的首要任务。为此，本文将从高层建筑结构选型及布置规则性上，来探讨建筑结构的承载力。
一、高层建筑结构体系研究
对于高层建筑来说，其结构体系主要包括竖向荷载和水平荷载两种传力体系，随着建筑高度的增加，其结构的合理性对于荷载传力来说是建筑结构设计的关键点。从当前高层建筑结构的一般形式来看，由最初的框架体系发展到剪力墙体系、再发展框架-剪力墙体系、框筒体系，以及巨型框架体系等。框架结构主要是由梁、柱组成，其抗侧性能主要取决于梁、柱的性能指标，如钢筋、截面尺寸等。对于高度不是太高的建筑来说选择框架结构具有较好的抗震性能。剪力墙结构是主要是通过与基础的连接，来抵抗水平荷载的影响，其结构比较适合较高的高层建筑，其不足是建筑平面布置不灵活，自重也较大。框架-剪力墙结构是从框架与剪力墙结构的优势出发，取长补短，既能够拥有较强的抗震性能，还能获得较为灵活的布置空间，利用框架和剪力墙共同承载竖向和水平受力，因此应用较为广泛。
二、高层建筑结构的选型研究
高层建筑结构选型是依据房屋高度、高宽比，以及抗震设防级数、场地、施工工艺等因素，从确保高层建筑结构的安全上来合理选型。其主要目标满足水平承重、竖向承重、以及基础结构的合理。
（1）竖向承重结构的选型
对于竖向承重首要考虑的是建筑的高度和用途，对于不同高度下的结构强度和刚度是不一致的。对于框架结构适宜低类型高层建筑，对于框架-剪力墙结构适宜大多数高层要求，对于高度或设防烈度较高时，可以采用筒形结构。如某高层建筑设计为20层，层间距4m，总体高度80m，设防烈度7度、II类场地。在承重结构选型试验中，如果选择框架结构，其自振周期较大，侧向变形较大，抗侧刚度不足；而采用框架-剪力墙结构，能够较好的改善抗侧强度，提高建筑的安全性。其原因主要在于层间距较大，框架结构侧移刚度较弱。另外，对于不同用途的建筑，如住宅型建筑，由于自身需要较多墙体，利用剪力墙结构既可以减少非承重隔墙，还能提供较为灵活的室内布置。对于公共建筑，如旅馆等，可以采用框架-剪力墙结构，来满足客房、餐厅、门厅等不同空间的需要。
（2）水平承重结构的选型
水平承重关系到整个建筑的稳定性，其结构主要平板体系、无梁楼盖和肋形楼盖等。对于平板体系，以单向或双向板来组成剪力墙结构，适宜结构较低、层高较低的高层建筑，当跨度较大时，则不适宜平板结构。无梁楼盖多应用于层高受限的公共建筑，其跨度要求为普通钢筋混凝土楼面跨度≤6m，预应力楼面≤9m。为了满足跨度较大的高层建筑，可以设置密肋楼盖方式，以现浇梁板为定型模板，如筒体结构的角区楼面可以采用密肋楼盖。
（3）基础结构的选型
基础是高层建筑结构设计的重要内容，其结构选型是否合理关系到整个房屋的造价、安全和施工工期等方面。因此在基础结构选型上，需要从多个方案的对比中来选择。 对于层数不高、地基土质较好时的框架结构，可以采用柱下独立基础，锚入长度≥40d。对于建筑层数不高、土质一般的框架或框架-剪力墙结构，可以采用交叉梁基础。对于地基土质较弱或地下水位较高，却距地表又有一定持力层时，可以选用片筏基础，需要强调的是，对于片筏基础应加大对变形、不均衡沉降及裂缝的验算，对于地下水位较高时，还要做抗浮验算。对于地基土质较弱、楼层较多时应该采用箱形基础，对于地基持力层较深时，适宜采用桩基础。
三、高层建筑结构的布置研究
在结构布置上，通常需要从建筑功能使用要求、消防要求、承载受力分析、地基沉降以及地震影响、施工经济性等方面来合理选择。其主要内容有平面布置、竖向布置及变形缝布置。
（1）平面布置
对于平面结构布置，原则上满足简约、规则、对称要求，并对平面长度或突出部分采取必要的加强措施。如对于规则平面结构进行布置时，在剪力墙面积不变情况下，要满足自振周期和侧移量较小的要求。对于不规则平面，利用计算结构特征值的方式，分析受力性能，减少结构抗扭刚度。
（2）竖向布置
在竖向布置上，对于高层建筑要满足强度与刚度的均匀、连续。尤其是在满足抗震要求时，要从抗侧向水平力上提高建筑的稳定性。其布置要点有：一是对于竖向结构宜规则，尽量减少外挑或内收；二是对于抗震级数要求应满足本层侧向刚度相鄰上层的70%或其上相邻三层平均值的80%；三是竖向结构宜连续贯通。对于高层建筑竖向不规则结构时，要结合立面及使用功能来布置，如侧向刚度不规则，抗侧构件不连续、楼层承载力突变等，在布置时应减少转换层的厚度及数量，增加转换层上第1层的层高，增加下层剪力墙厚度，提升下层混凝土的强度等级等。
（3）变形缝设置
在高层建筑结构布置上，对于变形缝的设置至关重要。特别是温度变化诱发的温度伸缩缝、沉降诱发的沉降缝及其他因素导致的建筑层间刚度差异形成的变形缝。一方面在建设上加以防渗、防震、防水等处理，另一方面是从设计上来进行合理布置。如对于层数、荷载相差较大的高层建筑可以设计成主楼、裙楼，来避免不同基础沉降带来的内力和变形影响；对于不设沉降缝时，可以在裙楼一侧设置后浇带；在施工中先施工主楼，后施工裙楼。
四、结语
高层建筑结构体系较为复杂，特别是随着新结构的出现，对高层建筑受力特征的分析，更应该从结构选型和布置上加以优化。另外，在建筑材料使用上，多采用轻质、高强材料来减少自重；对结构选型上多考虑组合方式，以实现高层建筑功能多样化需要。
参考文献
[1] 张大鹏.高层建筑钢筋混凝土结构设计问题探讨[J].科技与企业.2014（05）.
[2] 魏澄.浅谈剪力墙结构在单层商业建筑中的应用[J].福建建材.2014（05）.
[3] 蒋欢军，王斌，吕西林.提高钢筋混凝土剪力墙抗震性能的思想与方法[J].同济大学学报（自然科学版）.2014（02）.
[关键词]高层建筑 建筑结构 结构选型 结构布置
中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）41-0132-01
随着城市化进程的加快，对节约土地、提高建筑功能上，高层建筑的设计与发展十分迅速。我国2002年出版的《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）将建筑层数为10、或房屋高度超过28m的建筑，其结构设计应该参考高层建筑标准来规定。作为地区经济的重要标志之一，对高层建筑结构和功能要求日趋复杂，其安全性和抗震性成为建筑结构设计的首要任务。为此，本文将从高层建筑结构选型及布置规则性上，来探讨建筑结构的承载力。
一、高层建筑结构体系研究
对于高层建筑来说，其结构体系主要包括竖向荷载和水平荷载两种传力体系，随着建筑高度的增加，其结构的合理性对于荷载传力来说是建筑结构设计的关键点。从当前高层建筑结构的一般形式来看，由最初的框架体系发展到剪力墙体系、再发展框架-剪力墙体系、框筒体系，以及巨型框架体系等。框架结构主要是由梁、柱组成，其抗侧性能主要取决于梁、柱的性能指标，如钢筋、截面尺寸等。对于高度不是太高的建筑来说选择框架结构具有较好的抗震性能。剪力墙结构是主要是通过与基础的连接，来抵抗水平荷载的影响，其结构比较适合较高的高层建筑，其不足是建筑平面布置不灵活，自重也较大。框架-剪力墙结构是从框架与剪力墙结构的优势出发，取长补短，既能够拥有较强的抗震性能，还能获得较为灵活的布置空间，利用框架和剪力墙共同承载竖向和水平受力，因此应用较为广泛。
二、高层建筑结构的选型研究
高层建筑结构选型是依据房屋高度、高宽比，以及抗震设防级数、场地、施工工艺等因素，从确保高层建筑结构的安全上来合理选型。其主要目标满足水平承重、竖向承重、以及基础结构的合理。
（1）竖向承重结构的选型
对于竖向承重首要考虑的是建筑的高度和用途，对于不同高度下的结构强度和刚度是不一致的。对于框架结构适宜低类型高层建筑，对于框架-剪力墙结构适宜大多数高层要求，对于高度或设防烈度较高时，可以采用筒形结构。如某高层建筑设计为20层，层间距4m，总体高度80m，设防烈度7度、II类场地。在承重结构选型试验中，如果选择框架结构，其自振周期较大，侧向变形较大，抗侧刚度不足；而采用框架-剪力墙结构，能够较好的改善抗侧强度，提高建筑的安全性。其原因主要在于层间距较大，框架结构侧移刚度较弱。另外，对于不同用途的建筑，如住宅型建筑，由于自身需要较多墙体，利用剪力墙结构既可以减少非承重隔墙，还能提供较为灵活的室内布置。对于公共建筑，如旅馆等，可以采用框架-剪力墙结构，来满足客房、餐厅、门厅等不同空间的需要。
（2）水平承重结构的选型
水平承重关系到整个建筑的稳定性，其结构主要平板体系、无梁楼盖和肋形楼盖等。对于平板体系，以单向或双向板来组成剪力墙结构，适宜结构较低、层高较低的高层建筑，当跨度较大时，则不适宜平板结构。无梁楼盖多应用于层高受限的公共建筑，其跨度要求为普通钢筋混凝土楼面跨度≤6m，预应力楼面≤9m。为了满足跨度较大的高层建筑，可以设置密肋楼盖方式，以现浇梁板为定型模板，如筒体结构的角区楼面可以采用密肋楼盖。
（3）基础结构的选型
基础是高层建筑结构设计的重要内容，其结构选型是否合理关系到整个房屋的造价、安全和施工工期等方面。因此在基础结构选型上，需要从多个方案的对比中来选择。 对于层数不高、地基土质较好时的框架结构，可以采用柱下独立基础，锚入长度≥40d。对于建筑层数不高、土质一般的框架或框架-剪力墙结构，可以采用交叉梁基础。对于地基土质较弱或地下水位较高，却距地表又有一定持力层时，可以选用片筏基础，需要强调的是，对于片筏基础应加大对变形、不均衡沉降及裂缝的验算，对于地下水位较高时，还要做抗浮验算。对于地基土质较弱、楼层较多时应该采用箱形基础，对于地基持力层较深时，适宜采用桩基础。
三、高层建筑结构的布置研究
在结构布置上，通常需要从建筑功能使用要求、消防要求、承载受力分析、地基沉降以及地震影响、施工经济性等方面来合理选择。其主要内容有平面布置、竖向布置及变形缝布置。
（1）平面布置
对于平面结构布置，原则上满足简约、规则、对称要求，并对平面长度或突出部分采取必要的加强措施。如对于规则平面结构进行布置时，在剪力墙面积不变情况下，要满足自振周期和侧移量较小的要求。对于不规则平面，利用计算结构特征值的方式，分析受力性能，减少结构抗扭刚度。
（2）竖向布置
在竖向布置上，对于高层建筑要满足强度与刚度的均匀、连续。尤其是在满足抗震要求时，要从抗侧向水平力上提高建筑的稳定性。其布置要点有：一是对于竖向结构宜规则，尽量减少外挑或内收；二是对于抗震级数要求应满足本层侧向刚度相鄰上层的70%或其上相邻三层平均值的80%；三是竖向结构宜连续贯通。对于高层建筑竖向不规则结构时，要结合立面及使用功能来布置，如侧向刚度不规则，抗侧构件不连续、楼层承载力突变等，在布置时应减少转换层的厚度及数量，增加转换层上第1层的层高，增加下层剪力墙厚度，提升下层混凝土的强度等级等。
（3）变形缝设置
在高层建筑结构布置上，对于变形缝的设置至关重要。特别是温度变化诱发的温度伸缩缝、沉降诱发的沉降缝及其他因素导致的建筑层间刚度差异形成的变形缝。一方面在建设上加以防渗、防震、防水等处理，另一方面是从设计上来进行合理布置。如对于层数、荷载相差较大的高层建筑可以设计成主楼、裙楼，来避免不同基础沉降带来的内力和变形影响；对于不设沉降缝时，可以在裙楼一侧设置后浇带；在施工中先施工主楼，后施工裙楼。
四、结语
高层建筑结构体系较为复杂，特别是随着新结构的出现，对高层建筑受力特征的分析，更应该从结构选型和布置上加以优化。另外，在建筑材料使用上，多采用轻质、高强材料来减少自重；对结构选型上多考虑组合方式，以实现高层建筑功能多样化需要。
参考文献
[1] 张大鹏.高层建筑钢筋混凝土结构设计问题探讨[J].科技与企业.2014（05）.
[2] 魏澄.浅谈剪力墙结构在单层商业建筑中的应用[J].福建建材.2014（05）.
[3] 蒋欢军，王斌，吕西林.提高钢筋混凝土剪力墙抗震性能的思想与方法[J].同济大学学报（自然科学版）.2014（02）.