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        我國超高層建筑結構的發展與展望
        來源: | 作者:柱石建筑設計 | 發布時間: 2022-11-11 | 351 次瀏覽 | 分享到:

        山西建筑設計超高層建筑結構抗側力體系是決定超高層建筑結構是否合理和經濟的關鍵。此外,隨著建筑高度的不斷增加,建筑功能越來越復雜,對結構抗側力體系的效率要求也越來越高,對結構體系的創新也越來越迫切。超高層建筑結構抗側力體系的發展除了從傳統的框架、剪力墻、框架-剪力墻、框架-核心筒、框筒結構逐步向框架-核心筒-伸臂、巨型框架、桁架支撐筒、筒中筒、束筒等結構體系轉變外,還衍生出交叉網格筒、米歇爾(Michell)桁架筒以及鋼板剪力墻等新型結構體系,并進化出了多種體系雜交混合使用[3]。結構材料也從純混凝土結構、鋼結構向鋼-混凝土混合結構轉變。
        結構體系呈現主要抗側力構件周邊化、支撐化、巨型化和立體化的特點。建筑業態綜合化、高度不斷突破、消防疏散等因素也促使其由單幢超高層建筑朝若干超高層建筑塔樓組成的“空中城市”以及連體結構發展。

        2.1.1混合結構和組合構件迅速發展成為主流
        鋼筋混凝土結構自重較大導致可使用樓面效率低,純鋼結構剛度偏弱導致用鋼量高、結構造價昂貴。兩種結構體系各自存在的不足限制了其在超高層建筑中的應用。除了超高層住宅或公寓外,當建筑高度超過250m時采用鋼筋混凝土結構或鋼結構的超高層建筑相對較少。20世紀90年代初設計的廣州中信大廈為國內大陸建成最高的鋼筋混凝土結構[4],建筑高度391m(含屋頂60m高避雷塔),采用鋼筋混凝土框架-核心筒結構體系,底層剪力墻厚度1600mm,結構自重達3.01×106kN。目前國內已建成最高的純鋼結構為深圳漢京中心,建筑高度350m,采用核心筒完全偏置的鋼框架支撐結構,其用鋼量達到300kg/m2??捎行Оl揮鋼與混凝土自身優點、適合我國國情的鋼-混凝土混合結構逐漸增多。據中國建筑科學研究院(CABR)統計[1],已建成的150m以上的高層建筑中,混合、組合結構約占22.3%;200m以上的高層建筑,混合、組合結構約占43.8%;300m以上的高層建筑,混合、組合結構約占66.7%。近年來混合結構發展更為迅速,2014年同濟大學建筑設計研究院(集團)有限公司對258幢建筑高度250m以上超高層建筑的結構材料進行了統計[5],其中鋼-混凝土混合結構占98.4%。國內500m以上高度的在建或已建的超高層建筑結構全部采用鋼-混凝土混合結構體系(表1)。

        500m級超高層建筑結構體系一覽      


        注:1)*表示在建的超高層建筑高度或有調整;2)結構體系1表示組合巨型框架+RC核心筒;結構體系2表示組合桁架支撐筒+RC核心筒;3)SRC 柱為鋼骨混凝土柱,CFT 柱為鋼管混凝土柱。
        盡管如此,目前建成的鋼-混凝土混合結構尚未經受實際地震的考驗,結構阻尼比取值、整體結構的協調工作性能以及高性能結構材料的應用等仍需進行更深入和系統的研究[1]。

        2.1.2結構體系多樣化及結構效率提升
        山西建筑設計常用的超高層建筑結構抗側力體系如圖3所示。每種結構體系都有其受力特點、合理的適用高度以及適用的建筑功能。工程實踐表明,框架-核心筒(伸臂加強層)一般適用于建筑高度150~300m的超高層建筑,巨型結構以及斜交網格筒等適用于300m及以上高度的超高層建筑。除了單位面積材料用量這一直接指標外,頂點位移、彎曲變形占結構頂點位移的比例以及可使用樓面面積的效率等也是評價抗側力體系效率高低的重要指標。華東建筑設計研究總院(ECADI)對近80棟建筑高度在250m以上的混合結構的分析和統計表明[6],結構豎向構件(外框柱+核心筒剪力墻)的截面總面積占底層建筑面積的6%~10%。


        山西柱石建筑設計有限公司:http://www.venuechurchlife.com

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