中高层建筑结构体系优选

中高层建筑结构体系优选的探讨
【摘要】随着我国建筑业迅速发展，对建筑功能和建筑艺术的要求不断提高。

同时，建筑结构设计理论日趋完善，结构计算的方法与技术也得到了进一步的创新与改进，中高层建筑可实现不同结构体系。

在新形势下，对建筑结构体系进行合理的优选具有重要的现实意义。

本文通过对中高层建筑的基本结构体系内容、影响因素以及布置原则进行有效分析，进一步对中高层建筑结构体系的方案优选方法进行深入探讨。

由于我国在中高层建筑的设计施工方面起步较晚，设计经验不足在一定程度上影响到建筑结构的优化选型。

建筑结构体系的不合理布置影响了经济性，同时对建筑功能造成了一定的影响。

因此，我们应充分了解高层建筑各主要结构类型的结构特点、适用范围等，采用先进的结构理念和精确的计算方法，分析比较综合经济效益，正确处理建筑结构体系的选型问题，实现安全可靠、经济实用的中高层建筑结构设计。

一、中高层建筑的基本结构体系
（一）框架结构体系
框架结构体系是指在纵横两个方向利用梁柱组成的框架体系，能够同时承受水平荷载与竖向荷载和，其主要优点是建筑的平面布置比较灵活，能够形成较大的建筑空间，且建筑立面的处理工作也较为容易；然而，框架结构侧向刚度较小。

一旦建筑的层数过多，就会使其在水平力作用下产生过大的侧移，进而引起非结构性构件的破坏，使
其不能够正常使用。

（二）框剪结构体系
框架-剪力墙结构的主要是框架结构中布置一定数量的剪力墙，是框架结构和剪力墙结构的优化结合。

由于两种结构协同工作变形协调，形成了弯剪变形，从而减小了结构的位移比，使结构的侧向刚度得到了提高。

但是由于框架部分的影响，其结构自重较大，适用高度受限。

（三）剪力墙结构体系
通常情况下，我们把由纵横向墙体所组成的抗力体系叫做剪力墙体系。

建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担时，这种墙体既承担竖向荷载，同时承担风力或地震作用传来的水平荷载。

当墙体处于建筑物中合适的位置时，能起到对空间的分割作用。

该体系的缺点是剪力墙的间距有一定限制，故不可能开间太大，对需要大空间时就不太适用。

结构设计时需要充分考虑结构的扭转效应，在两个互相垂直的方向上都设置上相应的剪力墙结构，并要求墙体能够做到上下对齐，避免产生刚度突变现象[1]。

（四）筒体结构体系
筒体结构，是指由一个或几个筒体作竖向承重结构的高层屋结构体系。

一般来说，筒体结构可分为框架-核心筒结构、筒中筒和多筒结构等。

采用这种体系的建筑，其平面最好是正方形或者接近正方形。

筒体体系适用于层数较多的高层建筑。

当高度较高时，宜采用外
框架、内核芯筒结构；再高时，则最好采用筒中筒结构，即采用外框架筒和内核芯筒结构。

这类结构外框架筒可以开窗，以满足采光要求，在内筒中布置电梯井、管道竖并及生活间等。

（五）混合结构体系
多种不同材料构件组成的结构体系称为混合结构体系。

采用混合结构体系，实际上是各种构件的优化组合。

型钢混凝土构件是在混凝土中主要配置型钢（包括轧钢型钢与焊接型钢）的构件。

一般也配置一些构造钢筋及辅助受力钢筋，型钢混凝土可制作成柱、梁、剪力墙、筒体等。

它们的特点是强度高、刚度大、断面小、延性与抗震性能好，防火性能好等。

钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成、且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件。

钢管混凝土在结构上能够将钢管、混凝土二者的优点结合在一起，提高混凝土抗压强度和钢管的刚度，从而大大地提高了承载力。

钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中（如厂房和高层）。

二、中高层建筑结构体系的影响因素与布置原则
（一）影响中高层建筑结构体系的优选的因素
在进行中高层建筑结构体系的结构优选中，由于设计师的设计经验不足、结构设计概念不清晰以及对整体建筑形式把控不足，使其对建筑结构的选型产生一定影响，不能做到安全和经济性并重，不能最大程度的实现建筑功能、适用建筑空间和建筑美观要求。

（二）中高层建筑结构体系的优选原则
1、结构构件的布置原则
平面布置：在进行房屋结构的构建时，要尽可能的实现平面的整齐与均匀，
根据房间的布局要求，从技术、经济的角度校核各构件的合适性。

竖向布置：要充分考虑各结构体系的优缺点。

根据剪力墙、框架柱等的受力
特点，从建筑高度、建筑空间以及结构受力上考虑合理选用侧向刚度和承载力沿竖向均匀变化、无突变的竖向构件。

2、安全与经济性并重的原则
首先，从结构体系选型中，在通过对某建筑采用不同的结构布置，从周期比、位移比、振型数、刚度比等主要控制指标进行分析，在结构造型、经济性方面做出对比总结，以期设计出安全性高、经济合理的建筑。

其次，建筑的强度与成本的比较。

如在混凝土结构设计中，衡量钢筋的经济性指标，选择较为协调的混凝土结构设计模式，利用具体的价格与强度比来体现混凝土结构经济性和安全性。

3、建筑的功能的最大化原则
结构布置时，充分考虑建筑的楼层数以及建筑物的高度，充分结合办公楼，酒店，住宅，商业建筑等的实际特征，来满足不同建筑的使用需求，来进一步提高建筑物的经济合理性等[3]。

这个环节，最重要的是读透建筑图，甚至跨专业进行细化设计，将建筑当作艺品来
创作。

三.中高层建筑结构体系应符合时代需求
随着科技的发展，不断有新材料、新工艺的涌现。

结合日趋完善的结构设计理论，我们不仅可以挑战特别高耸、特大跨度、特别新颖的结构形式，更体现在结构设计和施工中贯彻壳持续发展的理念，综合考虑美学、社会、环境的要求。

社会的发展与时代的变化将会进一步促进建筑的复杂化与多样化。

结构体系选型应能够更好的满足建筑结构在功能性与艺术性的需要，同时兼顾经济效益和环境效益，使其能够更好的顺应时代发展潮流，对其进行不断的创新与完善，使得中高层建筑的结构能够更加完善，更加符合时代需要。

参考文献：
[1]沈荣丽，张伟杰.模糊数学方法论优选高层建筑结构体系[J].中华民居，2010，（9）：254-255.
[2]宋雅琳.关于低温度地区的高层建筑结构抗震概念设计[J].城市建设理论研究（电子版），2012，（33）.
[3]石必成.结构概念设计在框架-剪力墙结构体系中的应用[J].城市建筑，2014，（6）：61.。