高层建筑结构体系的特点与发展

目录0前言 (3)1高层建筑结构的发展概况 (4)2我国高层建筑结构的发展概况 (5)3高层结构概念设计 (6)4高层建筑的结构体系 (8)4.1框架结构体系 (8)4.2剪力墙结构体系 (8)4.3框架一剪力墙结构体系 (9)4.4筒中简结构体系 (9)5高层建筑结构设计的特点 (9)5.1水平力是设计主要因素 (9)5.2侧移成为控指标 (10)5.3抗震设计要求更高 (10)5.4减轻高层建筑自重比多层建筑更为重要 (10)5.5轴向变形不容忽视 (11)5.6概念设计和理论计算同样重要 (11)6高层建筑结构分析中的假定 (11)6.1弹性假定 (11)6.2小变形假定 (12)6.3刚性楼板假定 (12)6.4计算图形的假定 (12)7高层建筑结构体系及适用范围 (13)7.1框架结构体系 (13)7.2剪力墙结构体系 (13)7.3框架—剪力墙结构体系 (14)7.4筒体结构体系 (14)8高层建筑结构技术施工的不断创新发展 (15)9参考文献 (18)高层建筑结构体系的特点与发展摘要近些年来,建筑业有了突飞猛进的发展,城市规划设计中的高层建筑越来越广泛。

它以其高度强烈地影响着规划、设计、构造和使用功能。

随着需要的日益增多，高层建筑蓬勃发展，放眼望去，衡量一座城市现代化最直观的标准就是它的地标建筑，而大多数都是高层乃至超高层。

超高层建筑的发展体现了发达国家的建筑科技水平、材料工业水平和综合技术水平，也是建设部门财力雄厚的象征。

高层越高似乎代表国家达到的高度越高。

我国的高层与超高层钢结构建筑自改革开放以来已有20年的历史，并在设计和施工中积累了不少经验，已有我国自行编制的《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ 99-98。

本文主要通过阅读文献资料的方式进行重点摘录，融合总结而成，主要论述高层的体系，结构，设计的等特点。

关键词：高层建筑结构；发展；体系；设计；特点AbstractThe mean wind-induced interference effects between two high-rise buildings, in which the interfering buildings have different heights, were numerical simulated in the terrain roughness of B and D types by the Reynolds stress equation model (RSM) of fluent. The results are in good agreement with those of the wind tun-nel test.Influences of the relative arrangement of two buildings, the height of the interfering buildings and the terrain roughness upon the mean interference effects were analyzed, and the space distributions of IFcp3 on the principal building under tandem arrangement were studied.The results indicate that the lower interfering build-ings can always bring larger interference factors comparing to the higher ones under tandem arrangement except that the height is larger than 1.25h, and the heights'influence on the mean interference effects will increase as the reduced spacing of two buildings. The influence of heights will be little under stagger arrangement.Keywords: High-rise construction；development; application; system; distinguishing feature.前言高层钢结构建筑在国外已有110多年的历史，自1883年最早一幢钢结构高层建筑在美国芝加哥自——芝加哥保险公司大楼（10层，55m）拔地而起以来，到了二次世界大战后由于地价的上涨和人口的迅速增长，以及对高层及超高层建筑的结构体系的研究日趋完善、计算技术的发展和施工技术水平的不断提高，使高层和超高层建筑迅猛发展[1]。

本文简述分析高层建筑结构的发展概况、结构的六个特点,并介绍目前国内高层建筑的四大结构体系及适用范围、概念设计及其特点等问题作了综合阐述。

最后提出了高层面临的问题和进一步探索高层的发展趋势。

1高层建筑结构的发展概况如果按照结构能达到的最高高度排列的话，砖木结构是高度最低的，其次是砖混结构和框架结构，框架-剪力墙结构和纯剪力墙结构，以及近100年兴起的钢结构。

从20世纪初至1979年，全世界建成200m以上的高层建筑有50幢以上，其中大部分建筑在美国。

其中著名的有1972年建造的纽约世界贸易中心大厦（110层，417m，415m），1974年建造的美国芝加哥西尔斯大厦（Sears Tower，110层，443m）。

钢筋混凝土结构在超高层建筑中由于自重大，柱子所占的建筑面积比率越来越大，在超高层建筑中采用钢筋混凝土结构受到质疑；同时高强度钢材应运而生，在超高层建筑中采用部分钢结构或全钢结构的理论研究与设计建造可说是同步前进[1]。

七十年代以前，我国的高层建筑多采用钢筋混凝土框架结构、框架—剪力墙结构和剪力墙结构。

进入八十年代，由于建筑功能以及高度和层数等要求，筒中筒结构、筒体结构、底部大空间的框支剪力墙结构以及大底盘多塔楼结构在工程中逐渐采用。

九十年代以来，除上述结构体系得到广泛应用外，多筒体结构、带加强层的框架—筒体结构、连体结构、巨型结构、悬挑结构、错层结构等也逐渐在工程中采用。

为适应结构体系的多样化，结构材料向多样性发展，八十年代以前高层建筑主要为钢筋混凝土结构。

进入九十年代后，由于我国钢材产量的增加，钢结构、钢—混凝土混合结构逐渐采用。

如金茂大厦、地王大厦都是钢—混凝土混合结构。

此外，型钢混凝土结构和钢管混凝土结构在高层建筑中也正在得到广泛应用。

高层建筑结构采用的混凝土强度等级不断提高，从C30逐步向C60及更高的等级发展。

预应力混凝土结构在高层建筑的梁、板结构中广泛应用。

钢材的强度等级也不断提高。

u1972年8月在美国宾夕法尼亚洲的伯利恒市召开的国际高层建筑会议上，专门讨论并提出高层建筑的分类和定义：超高层建筑指40层以上，高度100米以上的建筑物。

世界超高层高度及排名如下：台北101 （中国、508米）；马来西亚国家石油双塔（马来西亚、452米）；芝加哥西尔斯大厦（美国、442米）；上海金茂大厦（中国、421米）；香港国际金融中心2期（中国、415米）；广州中信广场（中国、391米）；深圳地王大厦（中国、384米）；纽约帝国大厦（美国、381米）；香港中环广场（中国374米）；其中，8座在亚洲，7座在中国大陆及港台。

由此可见，高层在我国发展迅猛，后来居上，领先世界水平。

2我国高层建筑结构的发展概况在我国，目前高度在104m以上的高层建筑超过100幢，分布在上海、广州、北京、深圳等20个大城市，其中以上海为最多。

1998年建成的金茂大厦（88层，420.5m），是世界第三高楼。

解放前，在上海、广州、天津等城市，由国外设计建造了少量高层建筑。

新中国成立后，五十年代我国开始自行设计建造高层建筑，如北京的民族饭店（14 层）、民航大楼（16层）等。

六十年代建成的广州宾馆（27层），其高度与解放前最高的上海国际饭店相同。

七十年代北京、上海、广州等地建成了一批剪力墙结构住宅和旅馆。

1975年广州白云宾馆（剪力墙结构33层、112米）的建成，标志着我国自行设计建造的高层建筑高度开始突破100米。

八十年代我国高层建筑发展进入兴盛时期，十年内全国（不包括香港、澳门、台湾）建成10层以上的高层建筑面积约4000万平方米，高度100米以上的共有12幢。

1985年建成的深圳国际贸易中心（筒中筒结构、50层、160米）是八十年代最高的建筑。

九十年代我国高层建筑进入飞跃发展的阶段。

截至1998年末，全国（不包括香港、澳门、台湾）建成的10层以上高层建筑面积约2亿5千万平方米，高度100米以上的高层建筑达200幢，其中150米以上的100幢，200米以上的20幢，300米以上的3幢，最高的上海金茂大厦88层、365米、塔尖高度420米。

1995年发布的世界最高的100栋建筑中上海金茂大厦、深圳地王大厦（81层、325米）和广州中天广场（80层、322米）分别列为第4、13和14名。

另有492米高的上海环球金融中心获得由美国芝加哥“高层建筑和城市住宅委员会”评选2008年竣工的最佳高层建筑。

特别值得提及的是，我国的超高层建筑绝大多数建于地震区[2]。

我国高层建筑早期多为单一用途，为适应建筑功能需要，向多用途、多功能发展，高层建筑平面布置和立面体型日趋复杂。

结构平面形式多样，如三角形、梭形、圆形、弧形，以及多种形式的组合等亦多采用。

高层建筑立面体型亦有丰富的变化，立面退台、部分切块、挖洞、尖塔、大悬臂等，使高层建筑的刚度沿竖向发生突变[3]。

由于建筑功能的改变，使结构体系、柱网发生变化，因此主体结构要发生转换，即由上部剪力墙结构到下部筒体框架或框架剪力墙结构的转换；或主体结构由上部小柱网、薄壁柱到下部大柱网的转换[4]。

结构体系的转换及立面体型变化丰富的结构在地震区建造难度较大，还有待于进一步深入研究，并经历强震的检验。

3高层结构概念设计就结构特性而言,高层建筑是必须着重考虑水平荷载和竖向荷载组合影响的建筑物。

设计高层建筑时,它的结构除在上述荷载组合下的强度、刚度和稳定性应予以保证外,还必须控制由风荷载(或地震水平作用)所产生的侧向位移,防止由此产生的结构的和非结构性材料的破坏;控制由风荷载造成顶部楼层的加速度反应,以使用户对摆动的感觉和不舒适感降到最低程度。

这就需要从一开始就应该以一个立体的概念设计为基础。

把房屋看成一个三维空间块体分层次来分析,对于复杂的高层,例如多塔机构也可以把它分成几块,分别研究其倾覆、刚度、承载力等问题,然后组合起来。