高层建筑结构特点及其体系

张炉生

【摘 要】随着我国社会经济的不断发展，也相应的推动了我国建筑行业的发展，在多层建筑无法满足社会需求的时候，高层建筑逐渐出现在人们的生活中，并且城市中的高层建筑也越来越多。因此，本文主要探讨的是高层建筑的结构特点及其体系，从而使人们能够更加全面的了解高层建筑结构的特点。希望通过本文的探讨，能够为相关方面的研究提供理论性的参考。

【关键词】高层建筑；结构特点；体系；抗震设计；轴向变形

0.前言

由于高层建筑与多层建筑相比，最显著的一个特点就是“高”。因此，在进行高层建筑设计的时候，就需要在抗震以及自重等方面进行重点设计。本文主要论述了高层建筑结构的特点。由于高层建筑的特殊性，我们全面分析了高层建筑结构的特点，从而为对高层建筑设计的准确定位奠定良好的基础。另外，本文还分析了高层建筑结构体系，通过系统的了解高层建筑结构体系，在进行高层建筑结构设计中，把握其体系，促进高层建筑结构设计工作的顺利进行。

1.高层建筑结构特点

1.1抗震设计要求更高

在进行高层建筑结构设计的时候，有一项重要的设计就是抗震的设计。由于高层建筑结构的特点，本身高度就是非常的高[1]。因此，在抗震设计方面比多层建筑抗震设计要求要更高。由于我国是出现地震比较多的国家，因而在进行建筑物设计的时候，都要对其进行抗震设计，尤其是本文所谈到的高层建筑，更是要注重对其进行抗震设计。在实际的高层建筑结构的抗震设计中，除了要充分的考虑竖向荷载以及风荷载等因素外，还必须使高层建筑的结构具有良好的抗震的性能，具体实现的目标应该做到小震不坏，大震不倒。

1.2尽量减轻高层建筑的自重

在高层建筑结构设计中，需要对其建筑物自身的自重应该做到尽量的减轻，在一定的程度上来讲，减轻高层建筑的自重比多层建筑减轻的意义要更高。之所以这么说主要是从地基的承载力以及桩基的承载力方面进行考虑的，如果高层建筑物与多层建筑物在同样的地基或者桩基的条件下，减轻建筑物的自重就意味着不会增加基础的造价及其相关的处理措施。并且能够增加层数[3]。尤其是在软土土层具有非常明显的经济上的效益[2]。另外，尽量的减轻建筑物的自重能够提高高层建筑的抗震能力。如果高层建筑物的重量过大的话，那么作用在建筑物结构上的地震剪力就会增大，并且如果高层建筑物的重力过大的话还会造成重心高震作用倾覆力矩大，对建筑物竖向构件会产生很大的附加的轴力，进而造成附加弯矩会更大。

1.3 对水平力的设计

在以往的低层建筑及其多层建筑中，主要的建筑特点是对重力进行重点的设计，然而在高层建筑中，主要的设计上的一个要点是对其水平力进行相关的设计。由于在高层建筑结构中，高层建筑物本身的自重以及楼面使用的荷载在竖向构件中引起的轴力和弯矩的数值与建筑高度的一次方是成正比的；而高层建筑物水平的荷载对结构产生的倾覆力矩而引起的轴力，与建筑物的高度两次方是成正比的[3]。因此，在对高层建筑进行结构设计的时候，需要对水平力方面的具体数值进行准确的计算，将水平力的设计在高层建筑结构设计中作为一项重点的设计进行实施。

1.4 重视概念设计以及理论计算

在高层建筑结构设计中的抗震设计主要分为两部分，一是，计算设计，二是，概念设计。对于高层建筑结构的计算设计一般是在假定的条件下进行性，不论分析手段多么高，分析原则多么完善，但是由于地震的不确定性及其复杂性，以及地基土影响复杂性和结构体系本身的复杂性，容易出现对于高层建筑的计算设计与实际的数值有很大的偏差，特别是当高层建筑的结构进入弹塑性的阶段，往往会出现构件局部的开裂甚至是破坏，这时的结构已经很难采用常规的计算原理进行具体的分析。因此，在进行计算设计的同时把握好概念设计是非常有必要的。

1.5 轴向变形问题

高层建筑自身的一个特点就是比较高，因此，建筑自身的竖向荷载施加的作用力也比较高。进而常常会造成柱体内部轴向变形，甚至会影响到连续梁弯矩。另外，轴向变形还能够影响到整个高层建筑建筑预制构件下料的长度[4]。在进行构件的预制的时候，应该根据轴向变形的情况，进行系统和全面的计算，并且将结果作为下料的依据，对下料的长度进行及时的调整。

2.高层建筑结构体系分析

在我国的高层建筑结构设计中，对于建筑结构的体系上的选择，一般是选择采用钢筋混凝土的结构类型。结构体系主要分为，框架结构体系，剪力墙结构体系等。高层建筑的框架结构体系主要是由楼板，梁，柱，基础等构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，是高层建筑的主要的承重结构，各个平面框的架由连系梁进行连接，从而构成了一个空间的结构体系。

2.1框架结构体系

应用框架结构体系主要有以下几方面的优势：一是，建筑平面的布置比较灵活，从而能够获得大的空间。二是，建筑的立面比较容易处理，结构的自重也比较轻，在其计算理论的理论上也较为的成熟。框架结构也有其自身的缺点，主要是框架结构的柔性比较大，从而导致抗侧力的能力较差，容易产生较大的水平位移。但是，由于采用框架结构能够提供较大的建筑空间，在平面布置方面也较为的灵活，从而可以适合多种工艺使用的要求，在高层建筑结构中已经得到了广泛的应用。

2.2剪力墙结构体系

剪力墙结构体系是指，在高层建筑结构中为了能够提高建筑结构整体的抗侧力刚度，从而设置的钢筋混凝土墙体，称为“剪力墙”，剪力墙在高层建筑结构中主要的作用是能够提高整个高层建筑的抗剪强度以及刚度。高层建筑采用剪力墙的结构体系，从历史的抗争能力上分析，剪力墙结构表现出非常好的抗震性能，从而大大的减少地震破坏的严重程度。高层建筑采用剪力墙结构主要适用于墙体较多并且房间面积不大的情况，从而可以使房间不露梁柱[5]。剪力墙结构的墙体较多，因而不太容易布置较大的房间，为了满足需要大空间的要求，可以在部分底层以及部分层取消剪力墙代之以框架，从而形成框支剪力墙结构。

3.结束语

本文对高层建筑的结构特点极其体系进行了相关方面的探讨与分析，通过本文的研究，我们了解到，在进行高层建筑结构设计时，应该全面的了解高层建筑的结构特点及体系，才能够在具体的设计中，把握相关的重点，规避不利的因素，在设计中将各个方面都能够考虑的充分，从而使高层建筑结构设计合理，促进高层建筑结构设计工作的顺利进行，同时也为高层建筑的顺利施工打下良好的基础。

【参考文献】

[1]于险峰.高层建筑结构设计特点及其体系[J].中国新技术新产品，2009，（24）.

[2]Lu Min-rise building structural design features and precautions[J].The China new technologies and products，2011，（14）.

[3]Zhao Minghua，Zhao Xiaohui design and analysis of the high-rise building structure in China[J].Private Science and Technology，2010，（05）.

[4]柳浩杰.某高层办公综合楼结构方案的设计[J].四川建材，2009，（02）.

[5]文勇.水平荷载在高层建筑结构设计分析中的重要作用[J].科技创新导报，2010，（25）.