摘 要：高層建筑的豎向承重結(jié)構(gòu)是整個建筑結(jié)構(gòu)框架的重要組成部分，在高層建筑，特別是在鋼結(jié)構(gòu)高層建筑中起著至關(guān)重要的作用。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工中，必須要按照嚴格的要求和標準進行。
關(guān)鍵詞：高層建筑；豎向承重；技術(shù)探討
高層建筑的豎向承重結(jié)構(gòu)在建筑的承重系統(tǒng)中扮演著多個角色，首先其要承受自身的重量，其次還必須要承受人群、設(shè)備等豎向荷載和水平的風(fēng)荷載，再次，如果建筑是在地震區(qū)那期還要承受地震的作用。因此，在建筑結(jié)構(gòu)，特別是高層建筑結(jié)構(gòu)中，豎向承重墻對建筑的穩(wěn)定性和安全性有著重要的影響。在實際的施工中，相關(guān)部門需要對其技術(shù)的選擇和使用進行深入的研究，再做出合理的選擇。
一、高層建筑豎向承重結(jié)構(gòu)的特點
一般來說，在低層建筑和高層建筑中的豎向荷載和水平荷載所起的作用是各不相同的。在低層建筑中，豎向承重結(jié)構(gòu)主要是抵抗豎向荷載，因為水平荷載對豎向承重結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的內(nèi)力和變形都較小。所以，在低層建筑中，一般是由豎向荷載控制決定豎向承重結(jié)構(gòu)截面尺寸的大小和配筋多少的。而對于高層建筑而言，情況就不一樣了。因為當房屋高度不斷增加后，期水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力和位移也會迅速增大。假如我們把建筑物看成是一根豎向懸臂桿件，那根據(jù)力學(xué)的知識可以知道，桿件的軸力只與高度的一次方成正比，水平荷載產(chǎn)生的彎矩與高度的二次方成正比，水平荷載產(chǎn)生的彎矩與高度的四次方成正比。
如前所述，由于高層建筑的豎向承重結(jié)構(gòu)所受的荷載較大，所以也就要求采用強度較高的材料制作。從制作材料的角度上看，一般可以分為高層混凝土豎向承重結(jié)構(gòu)、高層型鋼混凝土豎向承重結(jié)構(gòu)、高層鋼―混凝土豎向承重結(jié)構(gòu)、高層鋼豎向承重結(jié)構(gòu)等幾種主要的豎向承重結(jié)構(gòu)。
總體而言，高層鋼結(jié)構(gòu)有自重輕，抗震性能好，延性好的優(yōu)點，但同時也有用鋼量較大，容易銹蝕、造價較高的不足。高層型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是指用鋼筋混凝土包裹型鋼骨架的結(jié)構(gòu)，起優(yōu)點眾多，如其可有效的防止型鋼骨架銹蝕，還具有抗震性能好、承載力大等優(yōu)點。高層鋼一混凝土豎向承重結(jié)構(gòu)，則是由高層鋼結(jié)構(gòu)與高層混凝土結(jié)構(gòu)兩種豎向承重結(jié)構(gòu)所組成。一般來說，為了抵抗水平作用，高層混凝土結(jié)構(gòu)通常會做成高層剪力墻或簡體形式。設(shè)計人員在設(shè)計時，可以根據(jù)工程的需要和它們的特點進行選擇。
二、高層鋼豎向承重結(jié)構(gòu)綜述
在建筑結(jié)構(gòu)中使用鋼材，主要是利用其具有抗拉和抗壓強度高、塑性好、連接方便等優(yōu)點。所以，高層鋼豎向承重結(jié)構(gòu)在高層建筑中的運用，主要是有這樣的優(yōu)勢：截面尺寸很小，自重很輕，抗震性能好，有效空間很大，工廠化程度高，速度快，施工簡便，基礎(chǔ)費用少，從整體的綜合效益上看，其是優(yōu)于同類高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的。尤其是用于超高層建筑時，更能突顯其優(yōu)越性。
（一）高層鋼豎向承重結(jié)構(gòu)的形式
高層鋼豎向承重結(jié)構(gòu)的形式多種多樣，主要常用的形式有：
1、純框架體系
純框架體系中的框架主要是由桿件組成的，各桿在節(jié)點處采用剛性連接，框架與框架之間沒有支撐也沒有剪力墻。這種結(jié)構(gòu)的特點是側(cè)向剛度小，在風(fēng)荷載和地震下的側(cè)移的可能性較大，所以一般只能在30層以下的高層建筑中采用。
2、框架一抗剪桁架體系
在這種體系中，會設(shè)有抗剪桁架或者剪力墻，主要由抗剪桁架或剪力墻承受水平荷載，樓面豎向荷載主要有框架承受。梁柱節(jié)點可用鉸接或者半剛性連接。
3、有條帶桁架的框架抗剪桁架體系
通常情況下，有條帶桁架的框架抗剪桁架體系是在框架――抗剪桁架體系中，其是按照相關(guān)規(guī)定每隔一定層數(shù)，就需要加設(shè)一水平帶條桁架而形成的。因為它每隔一定層數(shù)就需要加設(shè)一水平帶條桁架，所以房屋的剛度比框架――抗剪桁架體系要好，在60層以下的高層建筑中使用較為合適。
4、框架――核心筒結(jié)構(gòu)體系
框架一核心簡體結(jié)構(gòu)體系主要是利用鋼筋混凝土或者鋼電梯井作為核心筒，在外圍采用鋼框架的一種結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)體系可以利用有核心筒來抵抗水平荷載，所以能夠在60層以下的高層建筑中使用。
5、半簡體系
半簡體系是在建筑物兩端以桁架或密肋形柱形成槽形的抗剪體系，類似兩個半筒，中部可能布置抗剪桁架。這種體系的空間剛度很大，可用于70層以下的高層建筑中。
三、高層鋼―混凝土組合豎向承重結(jié)構(gòu)
在同一建筑物中，同時包含有鋼豎向承重結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土豎向承重結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，被稱為高層鋼―混凝土組合豎向承重結(jié)構(gòu)。因為這種結(jié)構(gòu)體系能夠充分利用混凝土和鋼材各自的材料特性，所以就很好的避免了其不利性能，使用一方面能獲得較大的結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度和便于結(jié)構(gòu)的平面布置，另一方面能夠在施工速度和節(jié)省投資方面有著積極的作用，能夠展現(xiàn)出很大的優(yōu)越性。因此，其受到結(jié)構(gòu)工程師的青睞，在實際工程中得到較為廣泛的應(yīng)用。
高層鋼―混凝土組合豎向承重結(jié)構(gòu)的主要形式有：高層型鋼混凝土豎向承重結(jié)構(gòu)；高層鋼框架―高層鋼筋混凝土剪力墻或簡體結(jié)構(gòu)；高層鋼框架―高層型鋼混凝土豎向承重結(jié)構(gòu)。
�。ㄒ唬┬弯摶炷辖Y(jié)構(gòu)的形式
型鋼混凝土既可以用來做柱、梁等構(gòu)件，又可以用來做剪力墻、框架、筒體等結(jié)構(gòu)。從制作上，型鋼既可以是用厚的鋼板焊接而成的實腹形式，也可以是由綴板或綴條連接角鋼或槽鋼而成的空腹形式。
�。ǘ┬弯摶炷两Y(jié)構(gòu)的適用范圍
總體而言，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在耐久性、耐火性、抗裂性、撓曲振動、韌性、恢復(fù)力特性的穩(wěn)定性，極限承載力后的承載力降低等方面都有很好的性能。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比較而言。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具有強度更高的優(yōu)勢，盡管其采用的鋼量會有所增加，但是其承載力的提高也就減少了截面的面積，這就進一步減輕的自重，同時也能夠擴大空間，進一步縮短工期，因此，其綜合的效益是較高的。
與鋼結(jié)構(gòu)比較而言，其具有剛勁好，穩(wěn)定性好，經(jīng)濟適用的特點。一般來說，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的用鋼量是比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省一半的，總的鋼量能夠減少20%―40%，所以型鋼機構(gòu)適合在高層建筑中使用。
四、高層鋼框架―高層鋼筋混凝土剪力墻或筒體結(jié)構(gòu)
高層鋼框架―高層鋼筋混凝土豎向承重結(jié)構(gòu)的主要原理是通過鋼框架形成大的空間和鋼篩混凝土剪力墻或者鋼筋混凝土簡體，來完成水平荷載的抵抗。在結(jié)構(gòu)平面布置上，可以把鋼筋混凝土剪力墻或筒體布置在平面的核心位置，可以把鋼筋混凝土剪力墻或簡體布置在建筑物的適當部分，也可以把鋼筋混凝土簡體做成框筒布置在建筑物的外圍。
在高層建筑結(jié)構(gòu)中，高層鋼框架―高層型鋼混凝土豎向承重結(jié)構(gòu)，充分的利用了鋼框架和型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點，綜合了二者在承重系統(tǒng)中的作用，發(fā)揮出了較好從承重功能。一般來說，主要有兩種常用的結(jié)構(gòu)形式：一種是把型鋼混凝土結(jié)構(gòu)制成剪力墻，或者簡體的形式，比如說上海的瑞金大廈便是采用鋼框架―型鋼混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)；另一種是把高層鋼框架的底部一層至幾層做成型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，這樣可以有助于結(jié)構(gòu)受力，同時也能夠?qū)Ψ阑�、防銹等有積極的影響，如北京的國際貿(mào)易中心和京廣大廈等超高層建筑的底部幾層都是采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)做成的。
結(jié)語：綜上所述，高層建筑的豎向承重結(jié)構(gòu)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要設(shè)計人員和施工人員對其基本的技術(shù)有清晰的了解，同時對工程的實際情況有深入的了解，在此基礎(chǔ)上還需要工程的技術(shù)管理部門進一步加強施工和設(shè)計人員的技術(shù)水平培訓(xùn)，提高人員的技術(shù)水準。
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