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高層建筑結構類型特點的探討論文
摘 要：隨著社會的不斷進步與發(fā)展，高層建筑越來越廣泛，高層建筑的結構設計成為高層建筑過程中關注的重要內容。文章對高層建筑結構的特點進行解析，并且提出進行高層建筑結構設計優(yōu)化的策略，旨在提高高層建筑的設計水平以及施工水平。
關鍵詞：高層建筑；結構類型；特點；優(yōu)化
近年來，隨著房地產事業(yè)的不斷發(fā)展，房屋建筑越來越多。建筑設計是一個復雜的領域，建筑立面效果的要求、建筑內部的設計是否合理等都是房屋建筑設計需要考慮的內容。建筑是一種凝固的藝術，建筑設計對于整個建筑物的質量有很大影響，建筑設計包括多方面內容，及外觀設計、內部結構設計、室內設計等，房屋結構設計是整個建筑物的根本，建筑結構設計過程中要考慮到安全性、經濟性、美觀性等多個要素，從而使得建筑結構能夠具有更好的使用效果。近年來由于土地逐漸減少，而人們對房屋的需求越來越大，建筑中的高層設計越來越多，科學合理的建筑結構設計是當前高層建筑設計過程中關注的重要內容，通過科學合理的設計，可以提高高層建筑對空間和資源的利用率，使得建筑結構更加經濟、安全、合理。
1 高層建筑結構類型
高層建筑在進行結構設計的時候，一般采用的結構抗側力體系有：框架體系、框架一剪力墻、剪力墻體系及筒體體系等。
1.1 框架結構
框架結構是比較常見的一種高層建筑的結構，框架結構是由梁、柱構件通過節(jié)點連接而成，可以形成較大空間的建筑物，采用這種結構設計的房屋整體性強，延性較好，施工方便，承受豎向荷載能力較強，框架結構以剪切型變形為主，在水平荷載作用下，框架的側移曲線為剪切型。缺點是：抗震能力比較弱。
1.2 剪力墻結構
剪力墻主體結構的高層建筑可以承受建筑物豎向和水平荷載，這種結構抗側移剛度大，空間整體性好，在受到水平方向的力的時候側向的變形比較小，層間位移下小上大，對于中上部的樓層，出現(xiàn)的位移角比較大。這種結構的建筑遇到地震的時候，非結構構件的損壞不大。剪力墻以彎曲型變形為主在水平荷載作用下，剪力墻結構的側移曲線為彎曲型。這種缺點是：平面布置不夠靈活，對高層建筑的大空間要求不能很好地滿足。
1.3 框架一剪力墻結構
框架一剪力墻結構指的是：框架結構與剪力墻結構共同組成的一種建筑結構形式，框架結構體系具有空間大、平面布置靈活等優(yōu)點，但側向剛度差，剪力墻結構體系則相反，抗側力強度和剛度均很大，但平面的布置不夠靈活，將這兩種結構進行融合，可以實現(xiàn)良好的互補，共同承受豎向和水平荷載，使得建筑物的結構的承載力更強，更加穩(wěn)固。但是框架與剪力墻在水平荷載作用下的受力和變形性能是不相同的，因此必須要通過各層樓板或連梁使它們變形協(xié)調一致，才能使得框架與剪力墻共同發(fā)揮出相應的作用。
1.4 筒體結構
這種結構在很多高層建筑中也比較常見，利用電梯井、樓梯間和管道井等四周的墻體圍成筒狀所形成的結構形式，就是筒體結構，實腹筒體結構的承受力更強，具有很好的抗彎、抗剪和抗扭剛度，可以對整個單元的水平荷載產生一定的抵抗。除了實腹筒體結構之外，還有一種框架筒體，框架筒體通常是利用建筑物的周邊布置密排柱和剛度很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架圍成的筒體。如果建筑物的高度很高，而且對建筑物的剛度以及敞開空間的要求比較大，則可以采用筒中筒結構，一般是實腹筒和框架筒體組合而成的。
2 高層建筑結構結構設計的要求
2.1 抗震性要足夠高
抗震是高層建筑面臨的一大難題，地震時建筑物的破壞程度，主要取決于主體結構變形的大小，因此在高層建筑的結構設計過程中，結構的變形計算與控制要充分地考慮到抗震的要求。在進行高層建筑設計時應根據(jù)我國的實際情況而定，在多地震的時候，采用保證建筑的正常使用功能的彈性變形驗算；在罕遇地震作用下則可以采用防止結構倒塌的彈塑性變形驗算。
2.2 要具備足夠高的靈活性
建筑結構的靈活性是建筑產品的一個重要內容，對于高層建筑而言，其靈活性較高——指的是在一定條件下能夠對建筑結構進行改變，從而使得結構更加多變。當前高層建筑的結構設計一般都是一種柔性設計，因此使得建筑物在使用的時候可以根據(jù)用戶的要求進行相應地改進，提高建筑物的使用范圍。
2.3 高層建筑結構布置應該要規(guī)則、均勻
規(guī)則和均勻是高層建筑結構設計的兩個重要要求，規(guī)則指的是建筑的體型要保持一定的規(guī)則性，即使在設計的時候要變化，也應該是有規(guī)則的漸變。均勻指的是高層建筑結構的上下體型、剛度、承載力及質量分布均勻，即使出現(xiàn)變化，這些變化也應該是均勻的。結構宜設計成剛度下大上小，自下而上逐漸減小的形式。體型尺寸的變化也應該下大上小逐漸變化，不能出現(xiàn)太劇烈的突變，以防高層建筑在地震力作用下出現(xiàn)受力不均而坍塌。
3 高層建筑結構設計的優(yōu)化
高層建筑結構設計過程中，從理論上來講，高層建筑結構設計的優(yōu)化主要體現(xiàn)在兩個方面，一個是房間布置的結構優(yōu)化，另一個是房屋工程結構總體的優(yōu)化。對整個工程的結構進行總體優(yōu)化是一種全局性的優(yōu)化，對整個高層建筑的協(xié)調性、安全性等性能都有影響，包括多方面內容，及合理的結構選型、受力構件合理的布置、對高層建筑進行整體受力分析、造價分析等。在高層建筑結構設計優(yōu)化的過程中，應該要按照從實際出發(fā)的原則，對高層建筑結構的基本情況進行了解，針對具體的項目進行各種優(yōu)化方法。在現(xiàn)代高層建筑設計理念下，高層建筑設計師應該要有大膽創(chuàng)新的理念，在滿足高層建筑基本性能的基礎上，對各種新的結構形式進行挑戰(zhàn)。
4 高層建筑結構設計應該注意的問題
在進行高層建筑結構設計的時候，應該注重一些基本的問題，主要有以下幾個方面：第一，要注意對高層建筑的防震縫伸縮縫以及沉降縫的設計，使其保持足夠的寬度。第二，高層建筑的平面應盡量規(guī)則，剛度應該要保持對稱，以防建筑物出現(xiàn)顯著的扭轉。第三，凸出屋面的塔樓受高振型的影響，會產生顯著的鞭梢效應，破壞嚴重，所以在高層建筑結構設計的時候要盡量控制突出部分。第四，高層部分和多層部分之間的連接構造。第五，設計過程中要考慮沿豎向樓層質量與剛度突變的問題。
5 結語
綜上所述，高層建筑是當前比較常見的一種建筑形式，高層建筑的結構與一般建筑相比較而言存在一定的差距，在結構設計的過程中，應該要考慮到影響建筑結構的因素，加強建筑結構設計的優(yōu)化，從而使得高層建筑的結構有更強的穩(wěn)定性和承載力。
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