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龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 对比国内外高层建筑结构设计现状及未来趋势
作者：陈立民
来源：《城市建设理论研究》2013年第21期
摘要：自改革开放以来，我国的经济水平有了极大的提升，城市建设的步伐也随着经济的迅猛发展而不断的加快，鳞次栉比的高层建筑逐渐布满了城市大大小小的街道。经济的发展也极大的改善了人们的生活质量，其对于赖以生活的建筑也逐渐有了更高的要求。文章通过对高内外高层建筑的对比，深入的分析了现阶段我国高层建筑结构设计的状况及未来的发展趋势。关键词：高层建筑；未来趋势；结构设计中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：所谓高层建筑就是其总高度或者层数超出规定值的建筑。不同国家对高层建筑划分的标准也不尽相同，通常是按照该国的地理环境、建筑技术、地震强度等多种因素为依据进行设置的。比如在美国，其高层建筑的划分标准为超过七层或者高度大于24.6米的建筑；而日本的划分标准则是超过八层或者高度大于31米的建筑；英国的划分标准则是高度不小于24.3米的建筑；而我国通常住宅建筑超过八层就要配备电梯，超过十层的烛照建筑就制定的有专门的防火规范，因此，我国的划分标准是不小于十层或者高度大于24米的建筑。高层建筑结构设计特点 1.水平荷载设计特点多层建筑及低层建筑的结构设计主要是通过竖向荷载进行控制的，重力通常是竖向荷载的代表形式，这是由于建筑自重及楼面竖向荷载是决定层建筑及高层建筑轴力及弯矩值的重要因素，且该值是一个固定值，其和建筑的高度的一次方是成正比的，所以，对于高层建筑在进行结构设计时不仅要加强对竖向荷载的重视同时也要加强对水平荷载的重视。地震及风荷载是水平荷载所具有的主要的两个功能，地震作用通常是由于地震引起的动荷载，而风荷载则主要是因为空气流动而对建筑造成的压力，两者随着建筑结构动力性变化而变化，水平荷载对建筑物所产生的倾覆力矩，及其在其竖构件内多产生的轴力，是和建筑高度的二次方成正比的。 2.抗震设计特点为了避免由于地震原因而对高层建筑产生危害，高层建筑在进行结构设计时就要加强对其抗震设防功能的重视，在实际的结构设计过程中不仅要加强对结构风荷载及竖向荷载的重视同
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 时还要确保建筑结构具有相应的抗震功能。通过对抗震设防理念的运用，能帮助设计师明确设计思路和方式，避免出现盲目设计的现象，从而为高层建筑结构的抗震设计提供保障。 3.减轻建筑物自重设计特点高层建筑的自重占据了建筑结构竖向荷载的百分之八十五，因此，在进行高层建筑结构设计时采取有效的措施减轻其自重就显得非常的重要。结构自重减轻的作用主要有以下几点：第一，能有效的减少建筑材料的使用，减少工程的资金投入；第二，使用轻质的建筑材料能有效的缩短施工时间，同时还能增强建筑的隔热性能及保温性能；第三，便于建筑后期的改造；第四，能为建筑结构的抗震设防提供便捷的条件。二．国内外高层建筑结构设计现状随着社会的发展及城市化进程的不断加快，城市人口也不断的增多，这就导致城市生产及生活用房逐渐的趋于紧张，加之土地价格的不断攀升使得建筑物的高度逐渐的增加，而施工技术的进步及施工材料的发展、建筑及力学理论的不断完善及建筑结构的优化、钢材料及混凝土的使用使得高层建筑成为可能，现阶段国内外的建筑物逐渐由多层向高层发展。高层建筑的出现有效的满足了人口增长对建筑的需求，同时也是建筑行业不断发展进步的体现。高层建筑起源于美国，1883年美国芝加哥建设施工的共十一层的保险大楼即为国际上第一个高层建筑，随后在1931年美国纽约又建成帝国大厦，其总共有102层。随着科技及经济的不断发展，高层建筑逐渐在世界范围内得到迅猛的发展。钢结构和钢筋混凝土结构是现阶段国内外高层建筑中主要的两种结构形式，相比于钢筋混凝土结构而言，钢结构的强度更高，抗震性能好，且钢结构的自重较小，此外，钢结构的施工速度相对较快，这也就极大的缩短了工期，因此，其在高层建筑中得到了较为广泛的应用。然而，全钢结构中需要使用大量的钢，这就大大的增加了其造价，且钢结构的耐火性能相对较差，还要使用成本较高的防火涂料，这就大大的增加建筑工程的成本。而钢筋混凝土结构则能有效的减少钢材的使用量，且其成本也相对较低，材料的来源也相对较为广泛，此外钢筋混凝土结构还具有较好的承载力和抗震性能。所以，现阶段钢结构在美国等发达国家的应用相对较多，而对于发展中国家则通常将钢筋混凝土材料作为高层建筑的主要施工材料。然而，随着材料的不断发展及高性能混凝土材料的不断增加，加之施工技术的不断进步，美国等西方发达国家的高层建筑也逐渐开始采用钢筋混凝土材料。然而，钢筋混凝土结构具有构建大、自重大等缺点，从而使得建筑的有效使用面积减少，且抗震性能和钢结构相比也较差。这也就对高层建筑的结构设计提出了更高的要求，合理的将钢筋混凝土材料和钢材进行结合，使之共同运用到高层建筑结构设计中，从而使建筑结构更加的经济合理就成为今后高层建筑结构设计的必然发展方向。三．国内外高层建筑结构设计的未来趋势
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 1.开发和使用新材料施工材料对于高层建筑结构设计有着至关重要的作用。现阶段，混凝土强度逐渐的增强，逐渐的超过了Ｃ100等级，而混凝土轻度及其韧性的增强能有效的缩小结构构件的尺寸，同时还能降低结构自重，增强结构的抗震性能。然而，想要实现轻质高强的效果，就需要在高层建筑结构中使用轻骨料混凝土、聚合物混凝土、轻混凝土、预应力混凝土等。因此，也就需要不断的开发高性能混凝土。基于对建筑材料的塑形及强度的考虑，将钢材应用到高层建筑结构中是非常合理的。现阶段相关人员一直在研究如何增强钢材的可焊性、强度及塑形，此外，工作人员还一直在研发一种新型的具有耐火耐候性能的钢材，一旦其研发成功就能有效的缩小钢材结构，同时还能减少甚至完全省去防火材料的使用，降低成本，从而大大的提高其竞争力。此外，将复合材料应用到高层建筑部分构件中也处于研发阶段。 2.应用混合结构合理的将钢筋混凝土和钢结构进行混合能有效的提高建筑结构的抗震性能等技术性能，还能更好的满足高层建筑对侧向刚度的要求，同时还能有效的提升建筑物的高度，此外还能有效的降低工程的施工成本，所以，将混合结构应用到高层建筑结构设计中是一种合理可行的方案，其今后必将会在高层建筑结构设计中得到广泛的应用。 3.应用新结构形式及新设计概念随着社会的发展，今后的高层建筑也必将会向着多样性的方向发展，建筑的体型及结构也必将向着立体化、多元化的方向发展，因此，新的结构形式及设计高年也必将得到广泛的应用。比如在建筑结构中应用具有加强层的结构、巨型结构等，同时可以利于结构控制技术来对建筑的抗震技术进行设置等等。此外，随着社会的不断发展，国内外的高层建筑数量、高度及质量也必将得到更好的发展。参考文献： [1]韩建强；李慧；罗沁；刘坚；彭欢佳.广州地区高层建筑框架-核心筒结构设计现状与建议[J].建筑结构，2012，4（06）：123-125. [2]毛志兵.高层与超高层建筑技术发展与研究[J].施工技术，2012，8（23）：46-58. [3]牛海成；徐海宾.面向可持续发展的高层建筑结构设计课程教学改革探讨[J].高等建筑教育，2013，6（02）：178-181. [4]范重；刘学林；黄彦军.超高层建筑剪力墙设计与研究的最新进展[J].建筑结构，2011，6（04）：36-38.
龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn [5]宋艳宏.浅谈抗震设防烈度6度以下地区高层建筑结构设计中的结构抗震概念设计[J].江西建材，2008，3（04）：247-249.

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