高烈度区塔式建筑结构方案设计

摘要：本文结合工程实际问题，对位于高烈度区塔式建筑的结构方案进行研究设计，设计
时采用钢筋混凝土框架结构、钢框架结构、轻钢

-砼混合结构三种结构方案进行分析对比，最

后得出结论，采用轻钢

-砼混合结构体系的结构方案，可以解决高烈度地区塔式建筑结构采

用钢筋混凝土框架结构位移较大、采用钢框架结构扭转不易控制的问题。

 

　　关键词：塔式建筑

 轻钢结构混凝土结构 轻钢-砼组合结构 

　　

 

　　

1.前言： 

　　钢筋混凝土结构、钢结构以各自独有的特性成为应用广泛的结构形式，并发展成为相对
独立的结构学科，随着社会的发展，对建筑物使用功能的要求越来越高，目前现有的成熟
的结构体系已经不能完全满足不断增长的功能要求，为使结构设计更好地服务社会，服务
建筑功能要求，与时俱进，迫切需要对新型组合结构体系进行探索和研究【

1】

【

2】。轻钢-砼

组合结构能充分发挥钢、钢筋混凝土两种材料各自的优良性质，扬长避短，在欧美、日本等
国应用广泛，我国对组合结构的研究起步较晚，组合结构有狭义和广义之分，通常所指组
合结构仅指狭义意义上的钢

-砼组合构件，主要有以下几种：钢-混凝土组合楼板、钢-混凝土

组合梁、钢管

-混凝土组合受压构件、型钢混凝土梁（柱、墙），广义意义上的组合结构主要

指组合结构体系，根据结构体系间不同的组合方式，组合结构体系可分为以下几种：组合
框架结构体系、巨型组合结构体系、横向组合结构体系、竖向组合结构体系【

3】

【

4】。现阶段国

内外对组合结构的研究主要是对狭义意义上组合构件的研究，而对建筑物整体广义的组合
结构体系尚未有成熟的研究，加上现在的计算程序相对不完善，现行相关规范也只是涉及
到钢

-砼组合构件【5】。在某些特殊体型的工程结构中，如结构刚度呈上柔下刚的塔式建筑工

程，若采用钢筋混凝土框架结构，结构位移不易控制，若采用钢框架结构，结构周期不易
控制，为解决这一问题，本文结合工程实例通过多种结构方案分析对比，提出采用轻钢

-砼

组合结构体系，即下部结构采用钢筋混凝土框架结构，上部结构采用钢框架结构，这种组
合结构是将不同材料组合在一起的结构形式，在设计时将不同材料和构件的性能纳入整体
进行考虑，并非两种材料的简单组合和叠加，通过发挥两种材料各自的优势，以解决在高
烈度地区塔式建筑结构位移较大、扭转不易控制的问题，从而获得更好的结构性能和综合效
益【

1】【6】【7】。 

　　

2. 工程概况： 

　　结构为某塔楼结构，建筑物平面形状呈圆形，

1~3 层半径为 1800mm（圆心至外墙外

皮），层高

2400mm，第四层半径为 2650mm（圆心至外墙外皮），层高 2700mm。详图 1。

根据建筑功能需要，结构只能设计为四根框架柱，框架柱最大截面为

400x400(mmxmm)，

且框架柱竖向不连续，四层需要向外挑出，墙体材料必须采用烧结普通砖。

 

　　结构设计资料：

 

　　

1）地震作用及荷载取值：抗震设防烈度为 9 度，地震基本加速度 0.4g，地震分组第二

组；基本风压：

0.3kN/m2；基本雪压：0.15kN/m2；楼面及楼梯活荷载：2.0kN/m2；不上

人屋面活荷载：

0.5kN/m2；恒载取建筑材料自重，场地类别为

Ⅱ类场地，基础采用独立基础。

 
　　

2）荷载组合： 

　　

Fig 1. Plane and vertival of tower building 

　　

3.结构模型与计算分析 

　　

3.1 方案一：采用钢筋混凝土框架结构体系 

　　按照常规方案，对建筑物采用钢筋混凝土框架结构，利用

PKPM 结构软件进行建模和