建筑設計論文發(fā)表期刊推薦國家級期刊《中國住宅設施》，《中國住宅設施》（ChinaHousingFacilities），中國房地產(chǎn)及住宅研究會主辦，建設部主管，月刊，北京市出版，國際刊號ISSN1672-5093，國內(nèi)刊號CN11-5143/TU，郵發(fā)代號82-276，2003年創(chuàng)刊�！吨袊�住宅設施》是由建設部主管，中國房地產(chǎn)及住宅研究會主辦，住宅設施委員會承辦的住宅設施領域唯一的中央級專業(yè)性科技類期刊。
　　摘要：城市中的高層建筑是反映這個城市經(jīng)濟繁榮和社會進步的重要標志，隨著社會與經(jīng)濟

　　的蓬勃發(fā)展，特別是城市建設的發(fā)展，高層建筑在城市中應運而升。隨著高層建筑的自身發(fā)展，人們對高層建筑中建筑設計的要求也越來越高。文章分析了高層建筑的特點、結構體系高層結構設計研究以及規(guī)劃設計。

　　關鍵詞：高層建筑,結構體系,規(guī)劃設計

　　一、高層建筑的特點

　　在相同的建設場地中，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高漲的問題。設計精美的高層建筑還可以為城市增加景觀，如馬來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、太密集也會對城市帶來熱島效應，玻璃

　　幕墻過多的高層建筑群還可能造成光污染現(xiàn)象。

　　在建筑面積與建設場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地，有利于美化環(huán)境，并帶來更充足的日照、采光和通風效果。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，可以更好地建設城市綠化和人們休閑活動空間

　　高層建筑中的豎向交通一般由電梯來完成，這樣就會增加建筑物的造價，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，也會增加高層建筑的工程造價和運行成本。

　　二、高層建筑結構體系組成部分

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

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

　　框架結構體系框架結構體系一般用于鋼結構和鋼筋混凝土結構中，由梁和柱通過節(jié)點構成承載結構，框架形成可靈活布置的建筑空間，使用較方便。隨著結構高度增加，水平作用使得框架底部梁柱構件的彎矩和剪力顯著增加，從而導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困難，影響建筑空間的正常使用，在材料用量和

　　造價方面也趨于不合理。因此在使用上層數(shù)受到限制。

　　剪力墻結構體系剪力墻結構體系于鋼筋混凝土結構中，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，剪力墻相當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。高層建筑剪力墻結構，以彎曲變形為主，其位移曲線呈彎曲形，特點是結構層間位移隨樓層增高而增加。

　　筒體結構體系簡體結構為空間受力體系。筒體的基本形式有三種：實腹筒、框筒及桁架筒。用剪力墻圍成的筒體稱為實腹筒。在實腹筒的墻體上開出許多規(guī)則的窗洞所形成的開孔簡體稱為框筒，它實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圍成的簡體。如果簡體的四壁和斜桿形成的桁架組成，則成為桁架筒。

　　高層建筑結構設計研究

　　大量復雜高層建筑的出現(xiàn),給結構設計帶來了挑戰(zhàn)。結合復雜高層建筑的設計,進行了大量的相關研究工作,研究內(nèi)容主要側重抗震、抗風,研究手段主要是試驗研究與計算分析。

　　關于抗震研究工作,針對我國高層建筑體型復雜和混合結構應用廣泛的特點,國內(nèi)相關科研院所、高校等進行了大量試驗研究。結合振動臺試驗及模型靜力試驗,并利用各種計算機分析軟件進行計算分析工作,完成了關于轉換層、加強層、體型收進、帶懸挑結構、連體結構等復雜高層建筑結構的研究應用,為我國復雜高層建筑設計提供了依據(jù)。針對混合結構應用廣泛的特點,開展了系列研究工作:進行了整體模型結構擬靜力試驗研究及模型振動臺試驗研究,開展了如何增強混合結構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;結合實

　　際工程,如CCTV大樓、北京國貿(mào)三期等,開展了大量高含鋼率、截面形式復雜的組合構件的試驗研究等。在高層建筑研究過程中,進行了數(shù)百棟實際工程的模型振動臺試驗研究工作。通過整體模型振動臺試驗,研究結構抗震性能,對結構相對薄弱部位有針對性的采取加強措施;除振動臺試驗外,許多工程進行了大比例構件、節(jié)點試驗研究,以檢驗結構設計的安全性,并為設計提供參考。如上海環(huán)球金融中心、廣州西塔等均進行了大量的試驗研究工作�？癸L研究工作主要針對復雜體型及復雜風環(huán)境開展工作。結合具體的高層建筑工程,開展了大量的風洞試驗,為進行高層建筑結構的設計提供了更為可靠的依據(jù)。隨著人們對居住環(huán)境的重視,風工程研究工作會越來越引起設計人員的關注。除試驗研究外,高層建筑結構的計算分析手段有了很大提高。規(guī)范要求,體型復雜、結構布置復雜的高層建筑進行多遇地震作用下的內(nèi)力與變形分析時,應采用至少兩個不同力學模型的軟件進行整體計算。目

　　前,國內(nèi)商業(yè)化的高層建筑分析計算程序主要有SATWE,PMSAP等,國際通用程序ETABS,SAP2000,MIDAS等在復雜工程計算中已得到較廣泛廣泛的應用。近幾年高層建筑結構設計領域的彈塑性分析計算工作取得了一定的進展。許多體型特殊的結構,除進行彈性計算分析外,補充進行了彈塑性分析計算,以找出結構的薄弱部位并采取構造措施進行加強。彈塑性

　　分析計算程序主要有兩大類:一類是土建領域常用的國際通用分析程序如ETABS,SAP2000,ANSYS等以及國內(nèi)自主開發(fā)的彈塑性分析程序如EPDA等;除此以外,原用于航空航天、汽車等領域的大型非線性分析程序ABAQUS,LSDYNA等已開始在高層建筑實際工程中

　　得到應用,非線性動力方程的顯式求解方法也在結構分析中得到應用,為彈塑性分析計算工作開辟了新的局面。但是鑒于我國高層建筑結構體型復雜,且多以混合結構或鋼筋混凝土結構為主,彈塑性分析工作還有許多值得深入研究探討的問題,如合理模擬結構阻尼、合理確定材料本構關系、開發(fā)高精度單元、改善非線性分析算法等。另外,針對復雜及超限結構,除進行整體計算分析外,還作一些補充計算,如對關鍵部位、關鍵構件進行中震或大震結構構件內(nèi)力驗算等,是基于性能的抗震設計思想的具體體現(xiàn)。超高層建筑等復雜結構,其結構構件的受力情況與施工過程是密切相關的。施工過程的模擬也是一個非線性問題,在模擬過程中結構是不斷變化的,以往采用的結構一次成型、荷載分步施加的分析方法對于復雜結構已經(jīng)不能適用,需要進行更精確的分析。目前國內(nèi)許多超高層建筑和復雜工程都進行了施工過程模擬分析,并綜合考慮混凝土的收縮、徐變,利用施工模擬的結果作為重力荷載產(chǎn)生的內(nèi)力進行抗震分析,得到了更安全、準確的結果。如CCTV主樓、陜西法門寺合十舍利塔等,由于體型特殊,進行了施工過程模擬計算分析。除抗震計算分析外,風工程數(shù)值分析計算的CFD技術(如Fluent軟件)近年來在實際工程的風環(huán)境分析中也得到了具體應用。

　　三、高層建筑的規(guī)劃設計

　　第一，避免高層建筑密集。高層建筑的密集雖然對于城市辦公等條件方便有利，卻給城市空間帶來很多壓力，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觀，可以說僅僅是體現(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)達的地段，這些地段的街道本身交通荷載就較大，在規(guī)劃設計時要對這些街道進行擴展，加大其通行能力。

　　可以看出，高層建筑設計與城市空間的協(xié)調(diào)以及城市空間的營造是通過兩方面的共同作用來完成的，即建筑設計和規(guī)劃。高層建筑已走過百年歷史，從其出現(xiàn)之日起就成為城市的焦點，其形式和風格也不斷的發(fā)展變化著，我國的高層建筑雖然相對發(fā)達國家起步較晚，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代表了中國高層建筑的發(fā)展史，高層建筑設計與城市空間的融合也正不斷的完善發(fā)展。

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