建筑設(shè)計(jì)論文發(fā)表期刊推薦國(guó)家級(jí)期刊《中國(guó)住宅設(shè)施》，《中國(guó)住宅設(shè)施》（ChinaHousingFacilities），中國(guó)房地產(chǎn)及住宅研究會(huì)主辦，建設(shè)部主管，月刊，北京市出版，國(guó)際刊號(hào)ISSN1672-5093，國(guó)內(nèi)刊號(hào)CN11-5143/TU，郵發(fā)代號(hào)82-276，2003年創(chuàng)刊�！吨袊�(guó)住宅設(shè)施》是由建設(shè)部主管，中國(guó)房地產(chǎn)及住宅研究會(huì)主辦，住宅設(shè)施委員會(huì)承辦的住宅設(shè)施領(lǐng)域唯一的中央級(jí)專(zhuān)業(yè)性科技類(lèi)期刊。
　　摘要：城市中的高層建筑是反映這個(gè)城市經(jīng)濟(jì)繁榮和社會(huì)進(jìn)步的重要標(biāo)志，隨著社會(huì)與經(jīng)濟(jì)

　　的蓬勃發(fā)展，特別是城市建設(shè)的發(fā)展，高層建筑在城市中應(yīng)運(yùn)而升。隨著高層建筑的自身發(fā)展，人們對(duì)高層建筑中建筑設(shè)計(jì)的要求也越來(lái)越高。文章分析了高層建筑的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)體系高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究以及規(guī)劃設(shè)計(jì)。

　　關(guān)鍵詞：高層建筑,結(jié)構(gòu)體系,規(guī)劃設(shè)計(jì)

　　一、高層建筑的特點(diǎn)

　　在相同的建設(shè)場(chǎng)地中，建造高層建筑可以獲得更多的建筑面積，這樣可以部分解決城市用地緊張和地價(jià)高漲的問(wèn)題。設(shè)計(jì)精美的高層建筑還可以為城市增加景觀(guān)，如馬來(lái)西亞首都的石油大廈和上海的金茂大廈等。但高層建筑太多、太密集也會(huì)對(duì)城市帶來(lái)熱島效應(yīng)，玻璃

　　幕墻過(guò)多的高層建筑群還可能造成光污染現(xiàn)象。

　　在建筑面積與建設(shè)場(chǎng)地面積相同比值的情況下，建造高層建筑比多層建筑能夠提供更多的空閑地面，將這些空閑地面用作綠化和休息場(chǎng)地，有利于美化環(huán)境，并帶來(lái)更充足的日照、采光和通風(fēng)效果。例如在新加坡的新建居住區(qū)中，由于建造了高層建筑群，留下了更多地面。

　　空間，可以更好地建設(shè)城市綠化和人們休閑活動(dòng)空間

　　高層建筑中的豎向交通一般由電梯來(lái)完成，這樣就會(huì)增加建筑物的造價(jià)，從建筑防火的角度看，高層筑的防火要求要高于中低層建筑，也會(huì)增加高層建筑的工程造價(jià)和運(yùn)行成本。

　　二、高層建筑結(jié)構(gòu)體系組成部分

　　隨著層數(shù)和高度的增加，水平作用對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)安全的控制作用更加顯著，包括地震作用和風(fēng)荷載。高層建筑的承載能力、抗側(cè)剛度、抗震性能、材料用量和造價(jià)高低，與其所

　　采用的結(jié)構(gòu)體系密切相關(guān)。不同的結(jié)構(gòu)體系，適用于不同的層數(shù)、高度和功能

　　框架結(jié)構(gòu)體系框架結(jié)構(gòu)體系一般用于鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由梁和柱通過(guò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成承載結(jié)構(gòu)，框架形成可靈活布置的建筑空間，使用較方便。隨著結(jié)構(gòu)高度增加，水平作用使得框架底部梁柱構(gòu)件的彎矩和剪力顯著增加，從而導(dǎo)致梁柱截面尺寸和配筋量增加，到一定程度，將給建筑平面布置和空間處理帶來(lái)困難，影響建筑空間的正常使用，在材料用量和

　　造價(jià)方面也趨于不合理。因此在使用上層數(shù)受到限制。

　　剪力墻結(jié)構(gòu)體系剪力墻結(jié)構(gòu)體系于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由墻體承受全部水平作用和豎向

　　荷載。在承受水平力作用時(shí)，剪力墻相當(dāng)于一根下部嵌固的懸臂深梁。剪力墻的水平位移由彎曲變形和剪切變形兩部分組成。高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，以彎曲變形為主，其位移曲線(xiàn)呈彎曲形，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)層間位移隨樓層增高而增加。

　　筒體結(jié)構(gòu)體系簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)為空間受力體系。筒體的基本形式有三種：實(shí)腹筒、框筒及桁架筒。用剪力墻圍成的筒體稱(chēng)為實(shí)腹筒。在實(shí)腹筒的墻體上開(kāi)出許多規(guī)則的窗洞所形成的開(kāi)孔簡(jiǎn)體稱(chēng)為框筒，它實(shí)際上是由密排柱和剛度很大的窗裙梁形成的密柱深梁框架?chē)�成的�?jiǎn)體。如果簡(jiǎn)體的四壁和斜桿形成的桁架組成，則成為桁架筒。

　　高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

　　大量復(fù)雜高層建筑的出現(xiàn),給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)了挑戰(zhàn)。結(jié)合復(fù)雜高層建筑的設(shè)計(jì),進(jìn)行了大量的相關(guān)研究工作,研究?jī)?nèi)容主要側(cè)重抗震、抗風(fēng),研究手段主要是試驗(yàn)研究與計(jì)算分析。

　　關(guān)于抗震研究工作,針對(duì)我國(guó)高層建筑體型復(fù)雜和混合結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛的特點(diǎn),國(guó)內(nèi)相關(guān)科研院所、高校等進(jìn)行了大量試驗(yàn)研究。結(jié)合振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)及模型靜力試驗(yàn),并利用各種計(jì)算機(jī)分析軟件進(jìn)行計(jì)算分析工作,完成了關(guān)于轉(zhuǎn)換層、加強(qiáng)層、體型收進(jìn)、帶懸挑結(jié)構(gòu)、連體結(jié)構(gòu)等復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)的研究應(yīng)用,為我國(guó)復(fù)雜高層建筑設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。針對(duì)混合結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛的特點(diǎn),開(kāi)展了系列研究工作:進(jìn)行了整體模型結(jié)構(gòu)擬靜力試驗(yàn)研究及模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究,開(kāi)展了如何增強(qiáng)混合結(jié)構(gòu)核心筒剪力墻延性的研究,如采用鋼板混凝土組合剪力墻、帶鋼斜撐混凝土組合剪力墻、內(nèi)藏鋼桁架混凝土組合剪力墻等多種形式的研究工作;結(jié)合實(shí)

　　際工程,如CCTV大樓、北京國(guó)貿(mào)三期等,開(kāi)展了大量高含鋼率、截面形式復(fù)雜的組合構(gòu)件的試驗(yàn)研究等。在高層建筑研究過(guò)程中,進(jìn)行了數(shù)百棟實(shí)際工程的模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究工作。通過(guò)整體模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn),研究結(jié)構(gòu)抗震性能,對(duì)結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱部位有針對(duì)性的采取加強(qiáng)措施;除振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)外,許多工程進(jìn)行了大比例構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究,以檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性,并為設(shè)計(jì)提供參考。如上海環(huán)球金融中心、廣州西塔等均進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究工作。抗風(fēng)研究工作主要針對(duì)復(fù)雜體型及復(fù)雜風(fēng)環(huán)境開(kāi)展工作。結(jié)合具體的高層建筑工程,開(kāi)展了大量的風(fēng)洞試驗(yàn),為進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了更為可靠的依據(jù)。隨著人們對(duì)居住環(huán)境的重視,風(fēng)工程研究工作會(huì)越來(lái)越引起設(shè)計(jì)人員的關(guān)注。除試驗(yàn)研究外,高層建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析手段有了很大提高。規(guī)范要求,體型復(fù)雜、結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜的高層建筑進(jìn)行多遇地震作用下的內(nèi)力與變形分析時(shí),應(yīng)采用至少兩個(gè)不同力學(xué)模型的軟件進(jìn)行整體計(jì)算。目

　　前,國(guó)內(nèi)商業(yè)化的高層建筑分析計(jì)算程序主要有SATWE,PMSAP等,國(guó)際通用程序ETABS,SAP2000,MIDAS等在復(fù)雜工程計(jì)算中已得到較廣泛廣泛的應(yīng)用。近幾年高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的彈塑性分析計(jì)算工作取得了一定的進(jìn)展。許多體型特殊的結(jié)構(gòu),除進(jìn)行彈性計(jì)算分析外,補(bǔ)充進(jìn)行了彈塑性分析計(jì)算,以找出結(jié)構(gòu)的薄弱部位并采取構(gòu)造措施進(jìn)行加強(qiáng)。彈塑性

　　分析計(jì)算程序主要有兩大類(lèi):一類(lèi)是土建領(lǐng)域常用的國(guó)際通用分析程序如ETABS,SAP2000,ANSYS等以及國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的彈塑性分析程序如EPDA等;除此以外,原用于航空航天、汽車(chē)等領(lǐng)域的大型非線(xiàn)性分析程序ABAQUS,LSDYNA等已開(kāi)始在高層建筑實(shí)際工程中

　　得到應(yīng)用,非線(xiàn)性動(dòng)力方程的顯式求解方法也在結(jié)構(gòu)分析中得到應(yīng)用,為彈塑性分析計(jì)算工作開(kāi)辟了新的局面。但是鑒于我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)體型復(fù)雜,且多以混合結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主,彈塑性分析工作還有許多值得深入研究探討的問(wèn)題,如合理模擬結(jié)構(gòu)阻尼、合理確定材料本構(gòu)關(guān)系、開(kāi)發(fā)高精度單元、改善非線(xiàn)性分析算法等。另外,針對(duì)復(fù)雜及超限結(jié)構(gòu),除進(jìn)行整體計(jì)算分析外,還作一些補(bǔ)充計(jì)算,如對(duì)關(guān)鍵部位、關(guān)鍵構(gòu)件進(jìn)行中震或大震結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)力驗(yàn)算等,是基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想的具體體現(xiàn)。超高層建筑等復(fù)雜結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力情況與施工過(guò)程是密切相關(guān)的。施工過(guò)程的模擬也是一個(gè)非線(xiàn)性問(wèn)題,在模擬過(guò)程中結(jié)構(gòu)是不斷變化的,以往采用的結(jié)構(gòu)一次成型、荷載分步施加的分析方法對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能適用,需要進(jìn)行更精確的分析。目前國(guó)內(nèi)許多超高層建筑和復(fù)雜工程都進(jìn)行了施工過(guò)程模擬分析,并綜合考慮混凝土的收縮、徐變,利用施工模擬的結(jié)果作為重力荷載產(chǎn)生的內(nèi)力進(jìn)行抗震分析,得到了更安全、準(zhǔn)確的結(jié)果。如CCTV主樓、陜西法門(mén)寺合十舍利塔等,由于體型特殊,進(jìn)行了施工過(guò)程模擬計(jì)算分析。除抗震計(jì)算分析外,風(fēng)工程數(shù)值分析計(jì)算的CFD技術(shù)(如Fluent軟件)近年來(lái)在實(shí)際工程的風(fēng)環(huán)境分析中也得到了具體應(yīng)用。

　　三、高層建筑的規(guī)劃設(shè)計(jì)

　　第一，避免高層建筑密集。高層建筑的密集雖然對(duì)于城市辦公等條件方便有利，卻給城市空間帶來(lái)很多壓力，造成城市空間和城市交通的擁擠，如一些高層建筑玻璃幕墻的大面積使用造成以前未出現(xiàn)過(guò)的光污染。

　　第二，控制超高層建筑數(shù)量。一些已建成的超高層建筑投入使用后表明收益并不樂(lè)觀(guān)，可以說(shuō)僅僅是體現(xiàn)城市形象，提高城市知名度。

　　第三，高層建筑與城市街道。高層建筑一般分布在城市中商業(yè)發(fā)達(dá)的地段，這些地段的街道本身交通荷載就較大，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)這些街道進(jìn)行擴(kuò)展，加大其通行能力。

　　可以看出，高層建筑設(shè)計(jì)與城市空間的協(xié)調(diào)以及城市空間的營(yíng)造是通過(guò)兩方面的共同作用來(lái)完成的，即建筑設(shè)計(jì)和規(guī)劃。高層建筑已走過(guò)百年歷史，從其出現(xiàn)之日起就成為城市的焦點(diǎn)，其形式和風(fēng)格也不斷的發(fā)展變化著，我國(guó)的高層建筑雖然相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚，但已經(jīng)取得了很大的成就，如北京、上海、深圳等城市的高層建筑可以說(shuō)代表了中國(guó)高層建筑的發(fā)展史，高層建筑設(shè)計(jì)與城市空間的融合也正不斷的完善發(fā)展。

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