高层建筑结构体系选型及分析

高层建筑的结构体系主要有框架结构；剪力墙结构，包括部分框支、剪力墙结构；框架-剪力墙结构；筒体结构，包括框架-核心筒结构、筒中筒结构；以及混合结构，即由多种材料构件如钢筋混凝土构件、钢构件、组合结构构件（钢管混凝土构件、型钢混凝土构件及组合梁等）构成的结构，现分别加以分析。

1、框架结构体系

由框架梁、柱、楼板等主要构件组成。其特点是柱网布置灵活，便于获得较大的使用空间。延性较好。横向侧移刚度较小。因此适用需要大空间的、层数不宜太多、房屋的高度不宜太高的建筑。如：商场、住宅、办公楼等。
框架应当纵横双向布置，形成双向抗侧力体系。较高的高层建筑不宜采用框架结构。

2、剪力墙结构体系

剪力墙承受竖向荷载及水平荷载的能力都较大。其特点是整体性好，侧向刚度大，水平力作用下侧移小，并且由于没有梁、柱等外露与凸出，便于房间内部布置。缺点是不能提供大空间房屋结构延性较差。

当地下室或下部一层、几层，需要大空间时（如商场、停车库等）即形成部分框支剪力墙结构。在框架-剪力墙结构和剪力墙结构两种不同结构的过渡层必须设置转换层。

剪力墙结构由于承受竖向力、水平力的能力均较大，横向刚度大，因此可以建造比框架结构更高、更多层数的建筑。但是只能以小房间为主的房屋，如住宅、宾馆、单身宿舍。而宾馆中需要大空间的门厅，餐厅、商场等往往设置在另外的建筑单元中。

3、框架-剪力墙结构体系

由于框架结构的主要特点是能获得大空间的房屋，房间布置灵活。而其主要弱点是侧向刚度较小，侧移较大。而剪力墙结构侧向刚度大，可减小侧移。但是全剪力墙结构无法布置大空间房层。因此，框架-剪力墙结构体系恰好是对两者取长补短，既能布置大空间房屋与小空间房屋，布置灵活，又具有较大的侧向刚度，弥补纯框架结构之不足，所以广泛用于层数较多我、房屋总高较高的建筑，而且可以灵活布置大小空房间，适应较多的建筑功能要求。

对于地震区建筑来说，框架-剪力墙结构具有两道抗震防线即剪力墙与框架。
框架-剪力墙结构的主要缺点，由于功能要求，剪力墙布置位置往往受到限制，往往不可避免地造成刚心、质心不重合，产生偏心扭矩。同时其侧向刚度还是偏小，房屋建造高度爱到限制。

4、筒体结构体系

筒体结构包括框架-核心筒结构与筒中筒结构。

框架-核心筒结构由实体的核心筒和外框架构成。一般将楼电梯间及一些服务用房集中在核心筒内；其他需较大空间的办公用房、商业用房等布置在外框架部分。由于核心筒实际上是两个方向的剪力墙构成封闭的空间结构，具有更好的整体性与抗侧刚度。

框架-核心筒结构体系适用于高度较高，功能较多的建筑。

筒中筒结构是由实体的内筒与空腹的外筒组成。空腹外筒由密排柱及高度较大的横梁组成。筒中筒结构体系具有更大的整体性与侧向刚度，因此适用于高度很大的建筑。如果将若干筒体组合成成组筒结构体系，则侧向刚度更大，可适用于特别高的超高层建筑。

5、混合结构体系

由多种不同材料构件组成的结构体系称为混合结构体系。由于不同材料制成的构件有不同的特点，有其明显的优点，采用不同材料构件组成的混合结构体系，实际上是各种构件的优化组合。

钢管混凝土构件是有效利用混凝土的约束强度，在三向约束下，混凝土的抗压强度可比单向抗压强度提高数倍。正是利用这一特点，混凝土处于三向约束的钢管混凝土最适宜用于以受压为主的轴心受压或小偏心受压柱以及其他受压构件。钢管混凝土构件的主要优点是抗压强度高，延性好，浇灌混凝土时不需模板。广泛用于高层建筑的柱子、拱桥的受压拱圈，高层建筑与高耸结构的受压弦杆等。

型钢混凝土构件是在混凝土中主要配置型钢（包括扎钢型钢与焊接型钢）的构件。一般也配置一些构造钢筋及辅助受力钢筋。型钢混凝土可制作成柱、梁、剪力墙、筒体等。它们的特点是强度高、刚度大、断面小、延生与抗震性能好，防火性能好等。它可以和钢结构混合使用。例如下部若干层为型钢混凝土结构，上部为钢结构，以增大高层建筑的刚度，减少风荷载或水平地震作用下的侧移。型钢混凝土结构也可和钢筋混凝土结构混合使用。例如核心筒为钢筋混凝土结构，外框架为型钢混凝土的框架-筒体结构。框架结构或框剪结构中也可下部数层用型钢混凝土结构、上部用钢筋混凝土结构。

6、结束语

（1）高层建筑结构选型应根据房屋高度、高宽比、抗震设防类别、抗震设防烈度、场地类别、结构材料和施工技术条件等因素，并应满足建筑使用功能要求满足建筑造型艺术的要求、适应未来发展与灵活改造的需要，选用适宜的结构体系。

（2）高层建筑结构体系直接影响抗震性能，结构选型应满足以下要求：
1）应具有必要的承载能力、刚度和变形能力；
2）应避免因部分结构或构件的破坏而导致整个结构丧失承受重力荷载、风荷载和地震作用能力；应避免连续倒塌；

3）结构的竖向和水平布置宜具有合理的刚度和承载力分布，避免因局部突变和扭转效应而形成薄弱部位；

4）宜具有多道抗震防线。