1、我国高层建筑结构发展摘要我国高层建筑发展主要特点表现在建筑高度不断增加且结构体型日趋复杂、钢-混凝土混合结构应用较多,同时由于我国高层建筑大多要考虑抗震、抗风的问题,设计难度较大。针对我国高层建筑超高、复杂、混合的特点,今后应进一步加强相关研究工作。 关键词 高层建筑;钢-混凝土混合结构;组合结构;弹塑性分析 Abstract high-rise building development in China is mainly characterized in the increase of building height and shape is more complex, the steel
2、-concrete hybrid structure at the same time as more applications, high-rise buildings in China are mostly want to consider the earthquake, wind resistance problems, design is difficult. Tall buildings in China high, complex, mixed characteristics, we should further strengthen the relevant research w
3、ork. keyword high-rise building; steel - concrete composite structure; composite structure; elastoplastic analysis TU355 1 我国高层建筑结构发展的特点 我国高层建筑概括起来主要有以卜几个特点:结构体型日趋复杂;以混合、组合结构为主;涌现一些新型结构体系。 1. 1 结构体型日趋复杂 由于业主和建筑师为实现建筑功能以及在建筑艺术、建筑造型方而体现创新，设计了众多复杂体型和内部空间多变的高层建筑，使得我国高层建筑的复杂程度也处于世界前列。 我国绝大部分地区为抗震设防地区，而高层
4、建筑集中的东南沿海地区又是台风频繁的地区，因此我国高层建筑设计绝大部分都要考虑抗震、抗风问题，加之体型日趋复杂，我国的高层建筑结构设计而临更大的挑战。 1. 3 超高层建筑中宝阵混凝土混合结构为主 据不完全统计，中国已建成的 150m 以上的高层建筑中，混合、组合结构约占 22. 3% ; 200m 以上的高层建筑，混合结构约占 43. 8% ; 300m以上的高层建筑，混合、组合结构约占 66. 7%，如上海环球金融中心及金茂大厦均为钢筋混凝土核心筒，外框为型钢混凝土柱及钢柱;北京国际贸易中心三期，为筒中筒结构，外部为型钢混凝土框筒，内部为型钢混凝土巨型柱与斜撑及钢梁组成的筒体，高度 330
5、m，为我国 8 度抗震设防地区最高的高层建筑。正在设计建造中的三栋 600m 以上的高层建筑(上海中心、深圳平安金融中心、大津 117 大厦)全部采用混合结构。 车阵混凝土混合结构之所以得到了较大发展，一方而因为其可有效地将钢、混凝土以及车阵混凝土组合构件进行组合，既具有钢结构的技术优势又具有混凝土造价相对低廉的特点;另一方而，我国现场施工的人力成木比国外低，采用混合结构比采用纯钢结构经济方而更有优势。因此混合结构是符合我国国情的超高层建筑的结构体系，预计将来混合结构仍将得到较大的发展。 1. 4 一批新型结构体系涌现 随着超高层建筑的发展，近期涌现出了一些新型结构体系。已建成的 330m 高
6、的北京国贸三期主塔楼采用了车阵混凝土框架核心筒结构，内筒采用了型钢、钢板混凝土巨型组合柱及型钢混凝土支撑结构体系;在建的 337m 高的大津津塔主要抗侧力体系由钢管混凝土柱框架+核心钢板剪力墙体系+外伸刚臂抗侧力体系组成，具有较高的抗侧刚度和延性，是目前世界上应用钢板剪力墙的最高的高层建筑;广州西塔采用了外部交叉网格结构体系，该体系具有较强的抗侧刚度及抗扭刚度，能较好地抵御风荷载和地震作用;巨型结构在超高层结构中被广泛采用，利用外框的带状析架和巨型柱形成巨型框架，并辅以必要的外立而的斜撑，巨型柱的尺寸往往达到 Sm 以上，有的甚至超过 10m,采用型钢混凝土构件或钢管混凝土构件。随着高层建筑结
7、构的发展，会有更多新颖合理的结构体系出现。2 展望 我国的高层及超高层建筑具有超高超大、功能复杂、造型新奇的特点，不但其规模和复杂程度在国际上可谓少见，而且许多建筑突破了我国现行相关技术标准与规范的要求，而这种发展趋势仍将持续一段时期。如何保证这些超高层建筑符合抗震设防、抗风、防意外事件(爆炸与撞击)、防火等的要求，具备适当的安全度，关乎国计民生。 2.1 在高层结构抗震设计理论和方法方面开展进一步研究 高层、超高层建筑的连续倒塌往往会引起惨重的人员伤亡及则产损失。近年来国际上关于防止结构连续倒塌问题引起了人们的关注。尤其是 2001 年 9 月 11 日美国世贸中心大楼由于飞机撞击发生灾难性
8、的连续倒塌，引起工程界的广泛关注，不少专家对防止结构连续倒塌问题进行了研究。目前我国关于高层建筑结构的倒塌过程的理论和试验研究才刚刚起步，还没有防止结构连续倒塌的有关设计文件和标准，需要进一步开展相关研究工作。 另外，现行规范的“安全性”目标不能满足重要大型高层建筑工程的需要。现行规范最基木、最主要的目标就是防止建筑物在地震中倒塌，确保人的生命不受损失。然而，近年来，随着国民经济的快速发展，人们对建筑抗震的要求除了基木的生命安全外，还对地震期间建筑的使用功能提出了更高的要求。坟川地震中，按现行抗震规范设计和建造的高层建筑，在地震中虽没有倒塌、保障了生命安全，但是其填充墙等非结构构件破坏、建筑内
9、部物品和设备的破坏造成了较大程度的直接和间接的经济损失。鉴于此，需要加强研究基于性能的抗震设计方法。此方法目前在超限及复杂工程设计中得到了较多的应用，但在一般工程中还未得到广泛的应用，需要针对卜列问题开展进一步的研究:地震作用的进一步研究、结构分析模型和参数的选用、对非结构和设施的抗震性能要求和震后灾害估计的研究等。 2. 2 加强对高层结构隔震减振控制技术的研究 减振控制技术是抗震、抗风设计的一条重要途径，近年来在日木、美国等发达国家得到了较为广泛的应用，近两年我国在新建工程中开始应用。但我们的研究工作与世界先进水平尚有较大差距，需要深入开展相关研究工作。隔震技术在高层建筑中开始有一定应用，
10、但尚有一些技术问题，如隔震支座的抗拉问题等需要深入研究。 主要研究内容应包括:隔震设计适用范围的调整、除橡胶隔震垫以外的各类滑动平移转动支座的应用设计方法和措施;消能减振设计方法的细化与改进、各类速度型与位移型阻尼器的适用范围与设计基木原则、控制指标。在结构控制方而，除进行必要的理论研究外，更需加大产品的研发力度，而且在产品的性能和质量方而有待加强，迫切需要国产的高性能、高质量、新型的结构振动控制装置。 2. 3 加强对高层混合结构的研究 根据我国国情，车阵混凝土混合结构在高层建筑中的应用比例会持续增加。但目前已建成的混合结构高层建筑尚未经受实际地震的考验，因此需要进一步开展混合结构体系的抗震
11、性能研究。研究工作包含两个方而:一方而是混合结构的整体抗震性能，如阻尼参数的选取、整体结构协调工作的性能等; 2. 4 抗风关键技术的研究 随着高层建筑高度的增加，结构对风荷载更加敏感，在不少地区，抗风研究和设计已成为控制结构安全性能和使用性能的关键因素。应进一步加强对高层建筑横风向响应和等效静力风荷载、干扰效应、行人风环境以及居住者舒适度判据等方而的研究。此外，国际工程界对超高层建筑上的风速、风压测试工作也非常重视，在某些世界著名的超高层建筑上架设有风速仪、测振仪，进行长期的测风测振工作，积累了一定的数据。我国在此方而还有较大差距，规范采用的风剖而在超高层建筑的高度范围内缺乏实测数据的支持。
12、 参考文献 1 中国建筑科学研究院建筑结构研究所.高层建筑结构设计M.北京:科学出版社,1982. 2 包世华,方鄂华.高层建筑结构设计M.北京:清华大学出版社,1985. 3 徐培福,傅学怡,王翠坤,等.复杂高层建筑结构设计M.北京:中国建筑工业出版社,2005. 4 徐培福,薛彦涛,等.带转换层型钢混凝土框架-核心筒结构模型拟静力试验对抗震设计的启示J.土木工程学报,2005(9). 5 汪大绥,李志山,等.复杂结构弹塑性时程分析在 ABAQUS 中的实现CPP 第二十届全国高层建筑结构学术交流会论文集,2006. 6 李志山,容柏生.高层建筑结构在罕遇地震影响下的弹塑性时程分析研究J.建筑结构,2006,36(S1).
