浅谈高层建筑结构及特点

王明玉，徐吉军

（山东大卫国际建筑设计有限公司，山东 济南 250002）

1 高层建筑的特点及对现代城市发展的意义

高层建筑是各国的城市生产和消费发展到一定程度的产物，它的出现及迅速发展得益于现代科学技术的进步。同时，高层建筑的出现也使得建筑艺术效果与建筑特有的功能性、技术因素得到了很好地融合。而对于城市发展而言，高层建筑的纵向延展使得大面积建筑的实际用地大幅减小，并能给予建筑更好的采光、更多的绿化；同时，相较于低层及多层建筑，高层建筑更能有效的减少市政投资并能从根本意义上缩短建筑工期。因此，高层建筑的出现及发展有着巨大的现实意义。随着建筑层数和高度的不断增加，建筑的功能性和类型逾加复杂，建筑结构体系日趋多样化。高层建筑在保留传统功能性的同时，更加注重了对美学、风格化方向的研讨，这也使得高层建筑在结构设计及具体的施工上要求更为严格，综合性考虑也更为全面。

2 高层建筑结构方式

就世界范围而言，钢框架和钢筋混凝土框架结构是目前高层建筑所普遍采取的结构方式。钢结构强度高、自重轻、抗震性能好等优点使得它成为了现代高层建筑比较理想的材料。与此同时，全钢结构造价高昂且在耐火性能方面存在明显缺陷，因此，在大多数发展中国家，钢筋混凝土结构仍是高层建筑所普遍采用的结构形式。同时，随着施工技术的进步、混凝土材料性能的持续提高，钢筋混凝土结构的性价比优势更加明显。目前，国内高层建筑基本上为钢筋混凝土结构。其常见的结构体系主要包括：框架结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构等。

3 高层建筑四大常规结构体系

3.1 框架结构

框架结构是现代高层建筑较为常见的结构体系，它有着建筑平面布置灵活、建筑立面易于处理、自重轻、造价低等优势，并且计算理论成熟度较高。因而，被广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库等工程建设中。由于框架结构本身也存在柔性较大、抗侧力能力较差等缺陷，其对于风荷载作用及地震荷载作用的承载力较低。因此，其在建筑层数及建筑高度上有着明显要求，一般而言，框架结构的合理层数为6～15层，10层左右为理论上的最经济层数。

3.2 剪力墙结构体系

剪力墙结构主要用于提升整个房屋的抗剪度及刚度，其基本原理为在高层建筑中设置钢筋混凝土墙体，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，通常情况下，剪力墙呈现为多轴线布置或横纵正交叉布置。剪力墙结构体系刚度较大，空间整体性能较好，且呈现出良好的抗震性能。因而，剪力墙结构在住宅和旅馆客房中被广泛采用，剪力墙结构体系便于分割，能很好地适应多墙体、多房间的建筑工程，且能很好地保证房屋的整体美观度。但剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，因此，在实际运用中剪力墙结构多与框架结构相结合。

3.3 框架—剪力墙结构体系

框架—剪力墙结构体系综合了框架结构及剪力墙结构的优点，并形成重新组合构建及基本原理为在框架结构中布置一定数量的剪力墙，这种结构综合了框架结构布置灵活、使用方便的特点，更在刚度及抗震能力上有着明显的提升，因此，框架—剪力墙结构体系相较于框架结构、剪力墙结构而言，它能适用于更多楼层，更高高度的建筑施工。目前，该种结构体系多用于高层建筑中的办公楼及旅馆。

3.4 筒体结构体系

随着现代建筑对建筑层数，建筑高度的需求越来越高，高层建筑对建筑结构体系提出了更多更复杂的要求，传统建筑结构体系中，无论是框架结构还是剪力墙结构均以平面工作状态构筑建筑设计，其梁体刚度，抗震系数难以达到要求，这时候一种新的建筑结构体系——.筒体结构体系便应运而生。筒体结构体系的基本原理为：由剪力墙构成空间薄壁筒体成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，从而增强梁的刚度，并能形成空间整体受力的框筒。筒体结构体系通常由一个或多个筒体组成。而比较常见的筒体结构有：框架—筒体结构、筒中筒结构、成束筒结构、巨型结构体系等。

框架结构体系、剪力墙结构体系、框架—剪力墙结构体系、筒体结构体系为目前高层建筑比较常见的几种结构体系。除此之外，世界范围内还有一些其他的结构形式，包括：薄壳、悬索、膜结构、网架等。由于这些结构体系均有其各自的特殊性，并未有广泛应用于现代高层建筑之中，笔者在此也不做赘述。

4 目前高层建筑所存在的弊端及解决方案

高层建筑在全球范围内的发展对于城市城市化进程、社会发展的裨益不言而喻。同样，高层建筑的迅速发展也使得越来越多的现实问题浮出水面。例如：高层建筑的大范围发展使得城市人口密集化，交通拥挤问题难以避免；应力增加导致施工难度增大、工程造价提高；高层建筑防火安全的设计复杂化。因此，针对高层建筑迅猛发展对城市、社会环境造成的一些弊端，在工程规划之初便做好城市发展的统筹安排，协调高层建筑布点与周边环境的关系；克服高层建筑绿化地带不足的缺失；严格把控高层建筑结构、构造、防火安全等设施设的质量关，将高层建筑发展可能存在的一些隐患降到最低，将有益于城市的可持续健康发展及建筑业本身的长足进步。就全球范围而言，随着新材料、超强材料的开发和应用，混合结构在高层建筑结构中广泛应用，新的设计概念、新的结构形式的应用，都将反哺于高层建筑的进一步发展，正确认识高层建筑的利与弊，做到扬长避短，对社会发展、城市建设、建筑业本身的成熟与进步有着十分积极的现实意义。

[1] 王璋璐，尚中兴，蔡卫东.某高层住宅结构设计思路及体会[J].山西建筑，2004（18）.

[2] 吕捷，吕杨.浅谈高层建筑结构设计的特点[J].林业科技情报，1999（2）.