高烈度区多高层混凝土结构选型探讨

2015-04-16赵玉霞

建筑设计管理 2015年5期

关键词：烈度框架结构选型

赵玉霞

（甘肃建筑职业技术学院，兰州 730050）

高烈度区多高层混凝土结构选型探讨

赵玉霞

（甘肃建筑职业技术学院，兰州 730050）

在抗震设防烈度为八度及八度以上的高烈度区，建筑结构对多高层房屋的抗震性能的要求比较突出，在高烈度区抗震性能的好坏直接决定了建筑结构的安全性和经济性要求。本文通过对工程中最常见的建筑结构类型的分析，从美观、经济、施工和抗震等几个方面分析了各种结构体系的优缺点，探讨抗震设防高烈度地区对建筑结构的选型要求。

结构选型；结构体系；建筑抗震

0 引言

从目前来看，随着城市化的不断推进，城市人口还会不断地增多，而且这个过程还会持续很久，但是城市的土地有限，用地紧张，再考虑到混凝土材料的耐久性、经济性等，所以多高层混凝土建筑是城市发展必然的选择。本文介绍了目前多高层建筑结构的主要结构体系和其特点，从美观、经济、施工和抗震等几个方面分析了其对多高层建筑结构选型的影响，探讨了多高层结构选型方案应综合考虑各方面的因素后综合地进行优选。

1 多高层混凝土结构选型探讨

1.1 框架结构

框架结构是由梁、柱、结构及基础组成的结构形式，横梁和立柱通过节点连为一体，形成承重结构。这种结构体系的优点是建筑平面布置灵活，能够获得较大的使用空间，建筑立面容易处理，可以适应不同的房屋造型。但在抗震设防烈度八度地区根据现行建筑设计规范框架结构最大适用高度为40 m（0.20 g）和35 m（0.30 g），在抗震设防烈度九度地区依据我国现行高层混凝土结构技术规程最大适用高度为24 m。随着框架结构高度的增加，纯框架结构抗侧刚度较弱，很难满足抗侧移的要求，因此为了更好地满足结构抗侧刚度的要求，可在纯框架结构中增加支撑，就形成了框架—支撑体系。框架—支撑体系中布置的斜支撑可以显著的增加建筑结构的抗侧刚度，显著的减小结构在水平荷载下产生的位移。特别是对于在抗震设防高烈度区的学校等需要大开间的建筑，抗震性能要求较高，可以利用在填充墙中设置支撑，既不影响建筑要求，还很好地提高了抗震性能。另外从经济和施工方面分析，在目前采用多高层结构体系中，框架结构的含钢量水平较低，混凝土用量较少，施工难度较低，所以造价相对较低。

1.2 剪力墙结构

剪力墙结构通常是指纵横向的主要承重结构全部为结构墙的结构。剪力墙结构是目前我国多高层建筑中非常常见的结构，剪力墙刚度大，容易满足风或小震作用下层间位移角的限值，承载力大，合理设计的剪力墙具有良好的延性和耗能能力。由于钢筋混凝土剪力墙可以结合建筑隔墙灵活布置，结构侧向刚度大，连梁具有很好的耗能性能，因而在民用建筑（主要是高层住宅）中广泛采用。但由于剪力墙的混凝土和钢筋的用量比框架柱要多很多，所以造价也较框架结构高出一些。

1.3 框架剪力墙结构

框架和剪力墙共同承受竖向荷载和水平作用，就成为抗剪剪力墙结构。框架剪力墙结构集成了框架结构和剪力墙结构各自的优点，能够灵活自由的布置使用空间，容易满足建筑功能的要求，同时框架剪力墙结构是一种双重抗侧力结构。剪力墙的刚度大，能承担大部分的剪力，而框架的侧向力相对较小，承担小部分剪力。在大震作用下，剪力墙的连梁通常会先屈服，使剪力墙的刚度减少，剪力就会重分布，由剪力墙承担的部分剪力转移给力框架，如果框架设计合理，具有足够的承载力和延性，那么框架剪力墙结构的抗震优势可以得到充分的发挥。

1.4 框架核心筒结构

框架核心筒结构是指由核心筒剪力墙形成筒体与外围的稀柱框架组成的高层建筑结构，广泛用于写字楼、多功能建筑。框架核心筒结构与一般框架剪力墙相比，由于核心筒剪力墙形成筒后，整体性得到加强，其抗震性要好于分散布置的剪力墙，其最大适用高度较多的超过框架剪力墙，一般应用于50 m以上高层建筑。

1.5 筒中筒结构

筒中筒结构是一种在高层建筑中高效而经济的抗侧力结构，筒中筒结构由心腹筒和框筒（桁或架）筒组合，一般情况下心腹筒在内，框筒（或桁架筒）在外，内筒和外筒一起抵抗水平作用。通常把由剪力墙围成的筒体称为实腹筒，若在实腹筒墙体上开有规则排列的洞口形成的开孔筒体称为框筒；通常把筒体四壁由竖杆和斜杆形成的桁架组成称为桁架筒。钢筋混凝土砼中筒的受力性能与框架结构和剪力墙结构有较大不同，在超高层建筑中应用较多，由于其内外筒整体性都较好，所以有着良好的抗震性能。

1.6 巨型结构体系

建筑结构用巨柱、巨梁和巨型支撑等巨型杆件组成的空间桁架，相邻立面的支撑交回在角柱，形成巨型空间桁架结构。空间桁架可以抵抗任何方向的水平力，水平力产生的剪力通过支撑斜杆的轴向力来抵抗，可以最大限度地利用材料。所以巨型结构是既高效又经济的抗侧力结构。