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高层建筑施工:结构体系解析

时间:2023-09-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:图1.6广州白云宾馆剪力墙结构体系3)筒体结构体系筒体结构体系是利用建筑物筒形结构体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构体系,也是一种承重体系与抗侧力体系合二为一的结构体系。巨型结构体系非常高效,抗侧向荷载性能卓越,是目前超高层建筑的主流结构体系,应用日益广泛。近年来兴建的广州东塔、武汉绿地中心、天津117大厦等超高层建筑都采用了巨型结构体系。

高层建筑施工:结构体系解析

高层建筑承受的主要荷载是水平荷载和自重荷载。按照结构抵抗外部作用的构件组成方式,高层建筑结构体系可分为框架结构体系、剪力墙结构体系、筒体结构体系、框架-剪力墙(筒体)结构体系和巨型结构体系等(图1.5)。

图1.5 高层建筑结构体系

1)框架结构体系

框架结构体系历史悠久,是高层建筑发展初期主要的结构体系,目前主要用于不考虑抗震设防、层数较少的高层建筑中。在抗震设防要求高和高度比较高的超高层建筑中应用不多,高度一般控制在70 m以下,只有极少数超高层建筑采用框架结构体系[图1.5(a)]。

2)剪力墙结构体系

剪力墙结构体系是利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构体系,也是一种承重体系与抗侧力体系合二为一的结构体系。由于剪力墙采用现场浇捣的方法施工,因此剪力墙结构体系具有整体性好,侧向刚度大,承载力高等优点,但是也存在剪力墙间距比较小,平面布置不灵活,难以满足公共建筑的使用要求。剪力墙结构体系在住宅及旅馆等高层建筑中得到广泛应用(图1.6)。

图1.6 广州白云宾馆剪力墙结构体系

3)筒体结构体系

筒体结构体系是利用建筑物筒形结构体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构体系,也是一种承重体系与抗侧力体系合二为一的结构体系。结构筒体可分为实腹筒、框筒和桁筒。平面剪力墙组成空间薄壁筒体,即为实腹筒;框架通过减小肢距,形成空间密柱筒,即框筒;筒壁若用空间桁架组成,则形成桁筒。实际结构中除烟囱等构筑物外不可能存在单筒结构,而常常以框架-筒体结构、筒中筒结构(图1.7)、多筒体结构和成束筒结构形式出现。若既设置内筒,又设置外筒,则称为筒中筒结构体系,它的典型代表就是美国世界贸易中心。美国西尔斯大厦则是著名的成束筒结构。

图1.7 美国世界贸易中心筒中筒结构体系(www.xing528.com)

4)框架-剪力墙(筒体)结构体系

在框架结构中设置部分剪力墙,使框架和剪力墙两者结合起来,取长补短,共同抵抗竖向荷载和水平荷载,就构成了框架-剪力墙结构体系。如果把剪力墙布置成筒体,就转化为框架-筒体结构体系。

框架-剪力墙(筒体)结构体系综合了框架结构体系和剪力墙(筒体)结构体系的优点,避开了两种结构体系的缺点,应用极为广泛。目前在高层及超高层建筑中得到广泛的应用。上海金茂大厦(图1.8)、台北101大厦、吉隆坡石油大厦都采用了框架-筒体结构体系。

图1.8 金茂大厦结构24层平面

5)巨型结构体系

巨型结构一般由两级结构组成。第一级结构超越楼层划分,形成跨越若干楼层的巨梁、巨柱(超级框架)或巨型桁架杆件(超级桁架),承受水平荷载和竖向荷载。楼面作为第二级结构,只承受竖向荷载并将荷载所产生的内力传递到第一级结构上。常见的巨型结构有巨型框架结构和巨型桁架结构。巨型结构体系非常高效,抗侧向荷载性能卓越,是目前超高层建筑的主流结构体系,应用日益广泛。近年来兴建的广州东塔、武汉绿地中心、天津117大厦等超高层建筑都采用了巨型结构体系。目前超高层建筑高度不断增加,但是建筑宽度受自然采光所限难以同步增加,因此只有不断提高结构体系效率,才能在建筑宽度保持基本不变的情况下,继续实现超高层建筑的新跨越(图1.9)。

图1.9 上海环球金融中心巨型结构体系

不同的结构体系所具有的承载力和刚度是不一样的,因而它们适合应用的高度也不同。一般来说,框架结构适用于高度低、层数少、设防烈度低的情况;框架-剪力墙(筒体)结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求;在层数很多或设防烈度要求很高时,筒体结构不失为合理选择;巨型结构体系则将支撑超高层建筑实现更大跨越(图1.10)。

图1.10 结构体系的高度适应性

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