高層建筑結(jié)構(gòu)體系

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二、高層建筑結(jié)構(gòu)體系

（一）高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

（1）水平荷載成為決定因素。一方面，因為樓房自重和樓面使用荷載在豎構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與樓房高度的一次方成正比；而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩，以及由此在豎構(gòu)件中引起的軸力，是與樓房高度的兩次方成正比；另一方面，對某一定高度樓房來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風荷載和地震作用，其數(shù)值是隨結(jié)構(gòu)動力特性的不同而有較大幅度的變化。

（2）軸向變形不容忽視。高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大；還會對預制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響，要求根據(jù)軸向變形計算值，對下料長度進行調(diào)整；另外對構(gòu)件剪力和側(cè)移產(chǎn)生影響，與考慮構(gòu)件豎向變形比較，會得出偏于不安全的結(jié)果。

（3）側(cè)移成為控制指標。與較低樓房不同，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素。隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應被控制在某一限度之內(nèi)。

（4）結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計指標。相對于較低樓房而言，高樓結(jié)構(gòu)更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，避免倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當?shù)拇胧瑏肀ＷC結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。

（二）、高層建筑的結(jié)構(gòu)體系

（1）框架－剪力墻體系

當框架體系的強度和剛度不能滿足要求時，往往需要在建筑平面的適當位置設(shè)置較大的剪力墻來代替部分框架，便形成了框架－剪力墻體系。在承受水平力時，框架和剪力墻通過有足夠剛度的樓板和連梁組成協(xié)同工作的結(jié)構(gòu)體系。在體系中框架體系主要承受垂直荷載，剪力墻主要承受水平剪力。框架－剪力墻體系的位移曲線呈彎剪型。剪力墻的設(shè)置，增大了結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，使建筑物的水平位移減小，同時框架承受的水平剪力顯著降低且內(nèi)力沿豎向的分布趨于均勻，所以框架－剪力墻體系的能建高度要大于框架體系。

（2）剪力墻體系。

當受力主體結(jié)構(gòu)全部由平面剪力墻構(gòu)件組成時，即形成剪力墻體系。在剪力墻體系中，單片剪力墻承受了全部的垂直荷載和水平力。剪力墻體系屬剛性結(jié)構(gòu)，其位移曲線呈彎曲型。剪力墻體系的強度和剛度都比較高，有一定的延性，傳力直接均勻，整體性好，抗倒塌能力強，是一種良好的結(jié)構(gòu)體系，能建高度大于框架或框架－剪力墻體系。

（3）筒體體系。

凡采用筒體為抗側(cè)力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)體系統(tǒng)稱為筒體體系，包括單筒體、筒體－框架、筒中筒、多束筒等多種型式。筒體是一種空間受力構(gòu)件，分實腹筒和空腹筒兩種類型。實腹筒是由平面或曲面墻圍成的三維豎向結(jié)構(gòu)單體，空腹筒是由密排柱和窗裙梁或開孔鋼筋混凝土外墻構(gòu)成的空間受力構(gòu)件。筒體體系具有很大的剛度和強度，各構(gòu)件受力比較合理，抗風、抗震能力很強，往往應用于大跨度、大空間或超高層。

（三）高層建筑的轉(zhuǎn)換層

目前高層建筑的發(fā)展趨勢，既集吃、住、辦公、娛樂、購物、停車為一體的綜合建筑。由于空間功能的復雜化，使得建筑結(jié)構(gòu)也隨之變化。為了適應上部小空間下部大空間的功能需要，需在兩種結(jié)構(gòu)的交接部位設(shè)置過渡結(jié)構(gòu)，也就是轉(zhuǎn)換層。因高層建筑結(jié)構(gòu)的多樣性，轉(zhuǎn)換層也呈現(xiàn)多種形式，有結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層和功能轉(zhuǎn)換層兩種。

1、功能轉(zhuǎn)換層。

也就在高層的中間攔腰一斷，設(shè)一個設(shè)備層。如果樓層太高，用水、用電等都從地下室向上供，存在距離太遠、主電源不在負荷中心、供水未端與起始點壓差過大等等問題，這需要我們在中間部位對電負荷進行重分配，對水系統(tǒng)進行減壓處理等，而這些處理都需要占用空間，占用誰家的地盤誰都不樂意，干脆在中間拿出一個整層做功能轉(zhuǎn)換層，這種轉(zhuǎn)換層因為通常是設(shè)備層，所以許多設(shè)計院在設(shè)計時將其高度限定在2.2m以下，以減少占用規(guī)劃指標。

2、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層

通常是在不同的結(jié)構(gòu)方式之間進行。比如下部是框架結(jié)構(gòu)，上部為砌體結(jié)構(gòu)，這是我國目前經(jīng)濟條件下特有的一種結(jié)構(gòu)形式，通過將上部部分砌體墻在底部變?yōu)榭蚣芏纬奢^大的空間，底部一般作為商業(yè)用房，上部仍然用作住宅。這種情況下就必須要轉(zhuǎn)換構(gòu)件(如托墻梁)將上部砌體墻承受的內(nèi)力轉(zhuǎn)移至下部的框架柱(框支柱)，具備該功能的樓層我們通常稱之為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。