本站原创摘 要：本文主要对高层建筑的结构类型及体系分类进行了总结与分析,此外,还说明了高层建筑的在现代建筑中的重要性及其发展前景,展望了高层建筑的发展方向.
关 键 词：高层建筑；结构类型；结构体系；发展
1前言
人类有史以来就有脱离地面、接近苍穹的渴望,从圣经故事中的巴别通天塔到保罗大教堂,人们渴望建筑高大建筑的愿望从未泯灭.人们在攀登珠穆朗玛峰的时候是为了能够体验九天揽月的某种愿望,在建造摩天大楼的时候或许也与这种愿望有关.[1]而且,随着社会的进发展,当人们的经济实力得到一定发展之后,对生活的条件也期待能够有进一步的改善.对于生活条件的改善,人们首先想到的就是居住条件的改善.无论是为了土地资源的节约还是体现我们的技术与实力,高层甚至超高层建筑的建造范围已经变得越来越广泛.高层建筑距今已经有100多年的历史了,本文主要从其结构类型与体系方面对高层建筑进行了总结与分析.
2高层建筑结构类型
目前,高层建筑的结构类型主要有钢结构、钢筋混凝土结构已经钢-钢筋混凝土混合结构三种.不同的结构类型其优缺点也不一样,下面我们依次对三种结构类型的特点进行分析：
2.1钢结构
现代高层建筑中,钢结构的应用是非常广泛的.轻质高强成了它的主要特点,这也成为了人们在建造高层建筑的时候首先选用它的主要原因.此外,钢结构还有其他优点,比如,钢材的内部组织比较均匀,有良好的塑性和韧性；钢结构的装配化的程度比较高,其施工速度很快,对于工期要求严格的工程使用钢结构则可以大大缩短工期；当制造某些具有特殊要求的密闭结构的时候,钢结构则能很好的满足.任何事物都具有两面性,钢结构高层建筑也不例外,有优点的同时缺点也都一直存在.至今仍被全世界人民铭记在心的美国“9.11”事件,2011年9月11日,恐怖份子袭击了年仅“28岁”的美国世贸大厦,这个世界上曾经最高的双塔很快倒塌,这座建筑就是应用了我们所说的钢结构,钢结构的主要缺点就是其耐火性以及耐腐蚀性很差.所以美国世贸大厦才会在被飞机撞击了之后很快就倒塌.此外,钢结构在后期的维护费用也是相当的大,这个缺点也是我们必须面对的.
2.2钢筋混凝土结构
与钢结构相比,钢筋混凝土结构的耐火性能要好得多,而且其防水性能也比较好,而且钢筋混凝土的造价比较低,材料的来源也比较丰富,尤其对建筑高层建筑而言来说,使用钢筋混凝土结构可以节约钢材,它的耐久性也比较好,相对钢结构而言,其后期的维护成本就要低得多.然而,其缺点则主要有自重大、抗拉强度比较低,因此,当结构处于受拉状态的时候则很容易被破坏.对于施工工期有要求的工程而言,使用钢筋混凝土结构的施工周期相对来说则会比较长,而且由于施工人员技术以及施工现场管理、人员素质等多方面的原因可能会导致我们整个施工过程的质量很难得到控制.
2.3钢-钢筋混凝土组合结构
随着建筑业的不断发展,就高层建筑而言.钢-钢筋混凝土组合结构体系的采用,已经变成看一种越来越合理的一种结构,因为这样两种材料结合在一起的时候可以各种发挥自己的优势,使建筑物的结构性能达到最优化.顾名思义,这结构就是讲钢材与钢筋混凝土组合作为一种结构,目前,这种结构主要有两种具体的使用形式：第一种就是以钢桶的形式组合使用,使用钢材制造而成的钢管,然后在钢管内浇筑钢筋混凝土,这样就形成了钢柱,可以用来做高层建筑结构的柱子使用；另外一种则是整个结构的外部是浇筑的钢筋混凝土,而降钢材浇筑在混凝土的内部,钢材是一种不耐腐蚀性的材料,然而,这种结构的主要缺点则是钢筋混凝土内部的钢材维护比较困难.
3高层建筑的结构体系
从高层建筑的发展至今经历了100多年的历史,我们所应用的结构体系主要包括了框架结构、剪力墙结构、框-剪结构以及筒体结构等几种类型.
3.1框架结构体系
框架结构体系的使用,可以让人们获得较大的使用空间,而且其内部的平面布置也相对比较灵活.因为采用框架结构体系的建筑,其墙体基本上是不承重的,而且,此类建筑的施工方便、结构自重也比较轻.但是框架结构的柔性较大、其抗侧移的能力差,在水平荷载的作用下易产生较大的水平位移.所以,我国框架结构体系的建筑高度一般控制在15～20层.
3.2剪力墙结构体系
在城市发展如此迅速的今天,剪力墙体系建筑随处可见.其受力特点主要以弯曲变形为主,其抗侧移的能力要比框架结构体系好的多,而且,其抗震性能也比较好,可以很好的抵制剪切变形.在我国,当建筑物的层数在30～40这个范围内的时候,我们一般选择剪力墙结构作为我们的结构体系.
3.3框架-剪力墙结构组合体系
框架-剪力墙结构体系和钢-钢筋混凝土结构一样,是一种组合的结构体系,它把框架结构和剪力墙结构的优点结合在了一起.使用这种结构体系的建筑可以让我们的建筑在满足空间灵活的前提下的同时也具有较好的抗侧移的能力.
3.4筒体结构
相比之下,筒体结构的历史并不悠久,它的概念是在20世纪60年代初的时候被人们提出来的.当建筑物的高层达到40～50层的时候,我们就要采用筒体结构了,筒体结构的抗侧移的刚度很大,而且也可以使得建筑物的平面布置非常的灵活.我国上海的金茂大厦以及美国芝加哥的西尔斯大厦等具有标志性意义的建筑均选择了筒体结构.
4结束语
随着建筑师们对建筑的高度的不断追求以及世界各地高层建筑建造步伐的加剧,高层建筑的结构体系及结构类型的选择是一个非常值得研究和考虑的问题,在建造新的高层建筑的时候,我们要不断地总结过去的经验,加大对高层建筑结构体系的研究力度,其中也包括抗震性能技术的研究.只有将各个方面都考虑到位了,高层建筑的发展才不会受到任何的阻碍,相反,可以促进高层建筑行业的健康发展.