我国高层建筑结构的发展现况

臧晓琳薛旭辉

摘要：高层建筑是经济发展及城市化进程的必然结果，而科学技术的发展、机械、电气化的实现等，为其发展提供了技术和物质保证。简述了高层建筑的概况、现状、存在问题及今后的发展趋势。

关键词：高层建筑结构；特点；现状；趋势

引言

超过一定层数或高度的建筑称为高层建筑。高层建筑的起点高度或层数，各国规定不一，且多无绝对、严格的标准。它与各个国家和地区的地理环境、地震强度、建筑材料、建筑技术、电梯的设置标准以及防火的特殊要求等很多因素有关。如在美国，24.6m或7层以上视为高层建筑；日本则为31m或8层以上；英国为等于或大于24.3m；在我国一般8层以上的房屋就需要设置电梯，对10层以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火规范，因此我国的《民用建筑设计通则》（GB50352-2017）［1］、《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）［2］将10层及10层以上的住宅建筑与高度超过24m的公共建筑和综合性建筑称为高层建筑。从结构受力性态的角度来看，8层以上的房屋，风和地震等水平荷载或作用显得越来越重要，甚至起控制作用，因此《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）［3］将10层及10层以上或高层超过28m的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑结构高度超过100m时，称为超高层建筑。高层建筑的特点建筑结构需同时承受水平和竖向的荷载或作用。

1.高层建筑的发展概况及现状

高层建筑虽然在19世纪末的美国就已出现，但是真正在世界上得到普遍发展还是20世纪中期的事。近几十年来，随着工业生产的发展，科学技术的进步和城市化进程的不断加快，高层建筑更是犹如雨后春笋遍及世界各国［4］。我国则在改革开放之后，特别是20世纪90年代以来，高层、高层建筑不断出现，一幢幢摩天大楼拔地而起、负势竟上。各式各样的“地标建筑”在区域高地上竞相绽放，气势恢宏的“造山”运动正从大城市向中小城市扩张。

2.高层建筑的结构体系

2.1.框架结构体系

框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。框架结构体系优点是：建筑平面布臵灵活，能获得大空间，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低［5］。框架结构的缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重。框架结构的适用范围：框架结构的合理层数一般是6到15层，最经济的层数是10层左右。由于框架结构能提供较大的建筑空间，平面布置灵活，可适合多种工艺与使用的要求，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。

2.2.剪力墙结构体系

在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设臵的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”，剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度，墙体同时也作为维护构件。剪力墙结构中，由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载，剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置，它刚度大，空间整体性好，用钢量省。

2.3.框架—剪力墙结构体系

在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架—剪力墙结构，这种结构既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。

2.4.筒体结构体系

随着建筑层数、高度的增长和抗震设防要求的提高，以平面工作状态的框架、剪力墙来组成高层建筑结构体系，往往不能满足要求［6］。这时可以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，以增强梁的刚度，也可以形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构。通常筒体结构有：

（1）框架—筒体结构。中央布臵剪力墙薄壁筒，由它受大部分水平力，周边布臵大柱距的普通框架，这种结构受力特点类似框架—剪力墙结构，目前南宁市的地王大厦也用这种结构。

（2）筒中筒结构。筒中筒结构由内、外两个筒体组合而成，内筒为剪力墙薄壁筒，外筒为密柱（通常柱距不大于3米）组成的框筒。由于外柱很密，梁刚度很大，门密洞口面积小（一般不大于墙体面积50%），因而框筒工作不同于普通平面框架，而有很好的空间整体作用，类似一个多孔的竖向箱形梁，有很好的抗风和抗震性能。

（3）巨型结构体系。巨型结构是由若干个巨柱（通常由电梯井或大面积实体柱组成）以及巨梁组成一级巨型框架，承受主要水平力和竖向荷载，其余的楼面梁、柱组成二级结构，它只是将楼面荷载传递到第一级框架结构上去。这种结构的二级结构梁柱截面较小，使建筑布臵有更大的灵活性和平面空间。

3高层建筑的分析、改进措施及发展趋势

3.1对高层建筑发展的分析及改进措施

高层建筑的增多是时代发展的必然，不可能因其火灾的严重性而因噎废食，关键在于如何预防，做好高层建筑火灾防范工作责任重于泰山，这是贯彻预防为主的根本所在。也是新颁布的《消防法》落实企事业单位消防安全的具体措施。高层建筑能够节约城市土地，缩短公用设施和市政管网的开发周期，从而减少市政投资，加快城市建设，这些优点已经逐渐得到公认。各国的大城市建设部门，都在不断地对已经出现的各种问题进行全面研究，采取改进措施。这些措施是：

一、提前在城市发展规划中预作统筹安排，协调单个高层建筑、高层建筑群布点同周围环境、已有建筑、名胜古迹、城市风貌、市政公用设施等之间的矛盾。

二、克服高层建筑使大量人口远离绿化地带、生活环境不如低层和多层建筑等缺点，设法增加每层绿化阳台、敞开式的公共休息层、屋顶花园等。

三、大力开发高层建筑结构、构造、防火安全、竖向交通所必需的高级材料、设备和设计施工技术等基本条件，严格控制质量，力争降低工程造价和管理费用。

3.2高层建筑的发展趋势

在城市形象的构筑中，高层建筑因庞大的体量和绝对的高度而具有举足轻重的作用，而目前中国各大城市的高层建筑发展与城市总体规划之间仍缺乏清晰的逻辑，需要在整体规划、投资开发、设计建造等多个环节，为城市空间担负更多的责任感，不能仅凭短期经济利益的驱动行事。

综上所述，我们通过对中国高层建筑现象的分析，透视其存在方式与社会生活之间的关联，以此作为我们塑造现代城市理想生活的契机。

参考文献：

［1］GB50352-2017民用建筑设计通则.

［2］GB50016-2014建筑设计防火规范GB50016-2014.

［3］JGJ3-2010高层建筑混凝土结构技术规程.

［4］吴景祥.高层建筑设计［M］.北京：中国建筑工业出版社，1987.

［5］包世华，方鄂华.高层建筑结构设计［M］.北京：清华大学出版社，1990.

［6］常跃峰，赵文忠.高层建筑结构用钢板的开发与生产[A].1999中国钢铁年会论文集（下）[C].1999.