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浅析高层建筑结构设计概况 　　摘要：随着人们生活水平的提高，对建筑功能要求也相应的提高。本文笔者根据工程实例，对建筑结构进行了设计与分析。 　　关键词：高层建筑；结构特点；工程实例；结构设计 　　一、引 言 　　 两次世界大战后，人类文明遭到了惨重的破坏，大地震、强台风和洪水等自然灾害使人类财产遭受了巨大的损失，但是各国人民在重建家园和恢复生产的建设过程中取得了辉煌成就。各类高层建筑如雨后春笋般耸立于世界各地。到30年代美国的纽约曼哈顿区已高楼林立，其中高381米的帝国大厦更是那一时期的经典之作。与此同时，其余各国亦奋起直追。 　　 二十世纪的最后20年，改革开放之后的中国随着综合国力的提高，新建了大批的高层建筑。虽然我国内地从50年代开始自行设计和建造高层建筑。但是直到1977年建成的112.5m高的广州白云饭店，第一次突破100m高度;北京饭店东楼(18层，87米)是8度抗震设防的最高建筑物;随着九五计划和2010年远景规划的制订，建筑业成为支柱产业，高层建筑兴建面积逐年增长，1984～1995年间，仅建设部系统每年建造10层以上的建筑由800万m2增至1800万m2，至19%年底，全国建成20层以上高层建筑8000多幢。1997年完工的上海金茂大厦结构高度395米，建筑高度421 m，而在建的上海环球金融中心高460米，建成后将居世界第一位。 　　二、高层建筑结构的特点 　　 结构既要承受垂直荷载和风产生的水平荷载，还要具有抵抗地震作用的能力。随着高度的增加，位移增加很快。但是过大的侧移会使人感觉不舒服，从而影响使用，会造成非结构构件和结构构件的损坏。所以必须将结构的侧移控制在一定的范围之内。 　　 1980年以前，高层建筑基本上是钢筋混凝土三大常规抗侧力体系:框架结构，剪力墙结构和框架剪力墙结构，它们的共同特点是以平面框架或平面剪力墙作为基本抗侧力结构单元，多方向(纵向、横向、斜向)组成空间受力结构。80年代后，随着人们对建筑功能要求的提高，平面布置和竖向体系日益复杂，而且层数增多，高度加大，以及设防烈度提高，常规的抗侧力体系往往难满足要求，于是以空间整体受力为特征的筒体结构便得到了广泛的采???，在建和已建的100米以上的高层建筑中，采用筒体结构的占80%。最近几年，一些更新颖的结构形式己经得到应用。这些结构体系都从整体受力为特点，而且能更好地满足动能要求。目前在高层建筑的设计中，通常采用钢和钢筋混凝土两种结构材料。 　　三、高层建筑结构分析方法及常见问题 　　 1、各类结构体系采用的分析方法 　　 ①框架一剪力墙体系 　　 框架一剪力墙结构内力与位移计算的方法很多，大都采用连梁连续化假定。由剪力墙与框架水平位移或转角相等的位移协调条件，可以建立位移与外荷载之间关系的微分方程来求解。由于采用的未知量和考虑因素的不同，各种方法解答的具体形式亦不相同。框架一剪力墙的机算方法，通常是将结构转化为等效壁式框架，采用杆系结构矩阵位移法求解。 　　 ②剪力墙体系 　　 剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙的开洞情况。单片剪力墙按受力特性的不同可分为单肢墙、小开口整体墙、联肢墙、特殊开洞墙、框支墙等各种类型。不同类型的剪力墙，其截面应力分布也不同，计算内力与位移时需采用相应的计算方法。剪力墙结构的机算方法是平面有限单元法。此法较为精确，而且对各类剪力墙都能适用。但因其自由度较多，计算机资源耗费较大，目前一般只用于特殊开洞墙、框支剪力墙的转换层等应力分布复杂的情况。 　　 ③筒体结构 　　 筒体结构的分析方法按照对计算模型处理手法的不同可分为三类:等效连续化方法、等效离散化方法和三维空间分析。等效连续化方法是将结构中的离散杆件作等效连续化处理。一种是只作几何分布上的连续化，以便用连续函数描述其内力;另一种是作几何和物理上的连续处理，将离散杆件代换为等效的正交异性弹性薄板，以便应用分析弹性薄板的各种有效方法。具体应用有连续化微分方程解法、框筒近似解法、拟壳法、能量法、有限单元法、有限条法等。等效离散化方法是将连续的墙体离散为等效的杆件，以便应用适合杆系结构的方法来分析。这一类方法包括核心筒的框架分析法和平面框架子结构法等。具体应用包括等代角柱法、展开平面框架法、核心筒的框架分析法、平面框架子结构法。 　　 2 、我国高层建筑抗震分析中常见问题 　　 ①材料的选用和结构体系问题 　　 在高层建筑中，建议尽可能采用钢骨混凝土结构、钢管混凝土(柱)结构或钢结构，以减小柱断面尺寸，并改善结构的抗震性能。在超过一定高度后，为减小风振，钢骨(钢管)混凝土通常作为首选。在钢骨混凝土构件中，日本阪神地震震害说明，采用格构式的型钢时，震害严重，采用实腹式的热轧型钢或焊接工字钢的，则震害要减小许多。