现代高层建筑结构体系的发展现状研究★

刘云博 杜晨旭 李鹏程

(北京建筑大学土木与交通工程学院，北京 100044)

现代高层建筑结构体系的发展现状研究★

刘云博 杜晨旭 李鹏程

(北京建筑大学土木与交通工程学院，北京 100044)

论述了对当前建筑结构体系的本质和规律进行深入了解和认识的必要性，通过探讨研究结构体系的新变化，梳理了结构体系应用中存在的问题，为把握现代高层建筑结构体系发展特征提供参考。

高层建筑，结构体系，发展趋势，巨型结构

高层建筑的功能、形式、高度和空间利用的不断发展，促使结构形式、材料、组成和结构体系的不断发展和创新。新材料的出现，计算机技术的发展，又给结构体系的发展和创新创造了条件［1］。

随着建筑高度的不断刷新，原有的框架、剪力墙或框架—剪力墙体系、普通筒体结构已经不能满足超高层结构的需要，而巨型结构体系和混合结构体系频繁地出现于实际工程中，并表现出各自独特的优势。

1 高层建筑结构体系的新发展

随着超高层建筑的发展，新型的结构体系在高层建筑中更加频繁地出现，以下为工程中较常用的结构体系。

1.1 巨型结构

巨型结构，是按照建筑平面尺寸，布置由巨型框架柱(由多根巨柱通过水平杆及巨型斜撑而形成的筒体)及巨型框架梁(大多为水平桁架)等形成的巨型结构体系，是具有两道抗震防线的抗震结构，例如中国台北101大楼(见图1)。巨型框架具有很大的承载能力和侧向刚度，竖向荷载由巨型框架传至基础，水平荷载由巨型框架承担或巨型框架和核心筒承担［2］。

1.2 交叉网格筒—核心筒结构

交叉网格筒—核心筒结构，由外周钢(型钢)交叉网格筒与内部钢筋混凝土(钢支撑)筒体组成的结构体系，例如广州珠江新城西塔(见图2)。交叉网格筒—核心筒结构是筒中筒的衍生结构形式，类似的还有支撑筒—核心筒结构，是由带斜支撑的外周钢(型钢)桁架支撑筒与内部钢筋混凝土(钢支撑)筒体组成的结构体系，例如京基大厦(见图3)。

图1 中国台北101大楼

图2 广东新城西塔

1.3 成束筒结构

成束筒结构，一般是指由多个框筒组成的抗侧力结构体系。多筒结构可以有效减小剪力滞后效应，更充分发挥结构空向作用，其刚度和强度都有很大提高，可应用于高层和超高层建筑。其应用实例为美国芝加哥110层的西尔斯大厦(见图4)。

图3 深圳京基大厦

图4 美国西尔斯大厦

2 现代高层建筑结构体系应用需要解决的主要问题

2.1 结构抗风优化

随着建筑高度不断增加，结构抗侧刚度变小、阻尼降低，结构对风作用更加敏感，因此，建筑形态成为超高层建筑结构设计中一个重要的控制因素，如何减小结构风荷载并控制建筑舒适度从而控制整体成本已成为一个重要议题。

2.2 长周期结构动力分析

受模拟式强震仪频率特性限制，长周期地震记录数量较少或者欠精确，准确的记录往往集中在3 s以内［3］。对超高层建筑，由于高宽比较大，结构偏柔，自振频率较低，低阶周期往往超过3 s，对于结构的动力响应分析的两个重要影响因素(地震动特性和结构动力特性)而言，地震动特性的准确性难以衡量，因此如何对长周期结构动力响应的分析结果进行修正也是必须进行研究的。

2.3 结构消能减震设计

减振控制技术是抗震设计的一条重要途径，可以减小核心筒剪力墙的塑性损伤，是提高结构抗震性能的有效方法，近年来在日本、美国等发达国家得到了较为广泛的应用，而在我国开始应用的时间尚短［4］。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。

3 结论与展望

高层建筑的结构设计是系统性工程，随着我国高层建筑技术的不断发展，高层建筑结构体系发展也出现了新的特点，巨型结构和筒中筒衍生结构形式在工程中出现的频率逐渐提高，结构的杂交程度也逐渐提高，但同时也在结构抗风、抗震、施工等方面带来新的挑战，而目前在结构体系方面的系统性研究不足，具体应用中的技术难题研究工作还有待加强。

［1］ 方鄂华，钱稼茹，叶列平.高层建筑结构设计［M］.北京:中国建筑工业出版社，2003:28-30.

［2］ 徐培福，王翠坤，肖从真.中国高层建筑结构发展与展望［J］.建筑结构，2009，39(9):28-32.

［3］ 丁洁民，吴宏磊，赵 昕.我国高度250m以上超高层建筑结构现状与分析进展［J］.建筑结构学报，2014，35(3):1-7.

［4］ 吕西林，程 明.超高层建筑结构体系的新发展［J］.结构工程师，2008，24(2):99-106.

Research on development status ofm odern high-rise building structural system s★

Liu Yunbo Du Chenxu Li Pengcheng

(Beijing University of Civil Engineering and Architecture，School of Civil Engineering and Transportation，Beijing 100044，China)

The paper discusses the importance of knowing the essence and law of current building structure system，explores new change of structural system，and inquires problems existing in structural system application，which has provided some guidance for grasping the development features ofmodern high-rise building structure system.

high-rise building，structural system，development trend，mega-structure

TU973

A

1009-6825(2015)29-0030-02

2015-08-06 ★:北京市教委项目“研究生培养-研究生教育-产学研联合培养研究生基地”(2014)

刘云博(1990-)，男，在读硕士; 杜晨旭(1990-)，男，在读硕士; 李鹏程(1990-)，男，在读硕士