工民建高层建筑结构选型因素相关研究刘亚雷王振国刘建良

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刘亚雷王振国刘建良

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河北信远建筑工程集团有限公司河北石家庄050000

摘要：目前，高层建筑在所有建筑项目中的比例不断提升。而高层建筑选型不但关系到建筑物的结构安全，还直接影响到它的实用性和美观性。本文针对针对高层建筑选型问题加以阐述，以期提高建筑物的整体质量。

关键词：高层建筑；结构设计；结构选型

一、高层建筑结构体系的形式

高层建筑所承载的功能较多，工程造价也相对较大。我们选型时需从安全与经济角度出发，这其中结构抗震在设计中占有重要位置，直接关系到整体的安全性和经济性。由于地质条件和周围环境都会制约高层建筑的结构选型，我们要考虑到建设区域的抗震防烈度、基本风压值以及建筑形状、土质情况以及功能和结构材料等因素。

1.做好高层建筑结构选型，首先要分析该建筑的结构体系。结构体系需要注意竖向荷载与水平荷载两方面，前者主要通过水平构建与竖向构建将荷载传递到基础，该体系是基本传力体系。而侧向荷载的直接影响增长率一般大于竖向荷载增长率。因此，高层建筑侧向荷载直接决定了土建的工程造价。正是如此，我们设计高层建筑时，首先需要考虑的就是侧力体系的选择。

二、高层建筑结构选型内容与要求

高层建筑结构选项应从以下几个角度考虑：基础结构的选择；竖向承载结构的选择；水平承重结构的选择。通过分析我们将高层建筑的基础结构分为：条形、独立形、箱形、筏形以及桩基础等众多形式。按照竖向结构划分承重结构：剪力墙、框架、筒体以及框架-剪力等众多形式。而水平承重结构又包括：井式楼盖、有无梁楼盖、单项肋板形楼盖、密肋楼盖、以及双向板肋形楼盖等等。设计高层建筑时，我们要了解实际建筑区域的特点，并了解各种结构的使用范围与受力特点。我们确定机构体系要符合如下相关要求：

1.选择建筑场地时，优选有利地段，远离不利地段和危险地段。避免因地基土质不均和土质液化造成建筑体的沉降。

2.保证高层建筑的里面与平面对称、简单与规则，尽量降低偏心量。

3.以对称为原则，在同层平面内分部抗侧力构件与质量，缓慢变化与之相邻层面的质量与刚度。

4.如高层建筑位于地震带，为了保证建筑体有足够的刚度、承载力与延性，需设置多道抗震防线。

5.尽量保证建筑型式和结构型式的一致性。

6.保证高层建筑施工的便捷、经济性以及与周围环境的整体和谐性。

三、影响高层建筑结构选型的主要因素

1.高层建筑物所处的环境

高层建筑的结构选型方案需建立在基本资料的基础上，然后生成多层次、多目标和多方案的设计。设计过程中既结合了设计师的经验与设计知识还需结合以往工程实例，以此为基础进行发挥性的创造。有关设计方案的比选，我们要充分考虑建筑所在位置的实际环境，这也有利于基础结构、水平承重与竖向承重结构的确定。此外，选型过程中还需充分考虑到建筑体外立面的艺术性与装饰性。只有这样才能在保证建筑体的使用功能前提下，使结构形式与空间艺术有机的融为一体，充分表达该建筑与周围环境的和谐统一。以意大利佛罗伦萨运动场的大看台为例，建筑师在设计时将弯矩图与挑梁外形很好地结合起来，充分发挥了混凝土可塑性的特点，对挑梁外形加以处理，该项目具有非常强的艺术视觉效果。

2.建筑功能方面的要求

高层建筑设计必须满足其使用功能这一核心要求。因此，我们设计时必须满足地质环境与客观空间的需求，以此来有效地利用和节省土地资源。设计时在使用功能要求这一前提条件下，进一步确定出高层建筑的功能、规模和尺寸，并做好相应的空间划分，保证相互之间的协调性。此外，进行结构选型时还需保证建筑物使用空间与结构形式剖面之间的协调一致性。同时，还需尽量降低相关构建的高度，以此节省结构维护费用和空间的使用率，这样也可以大幅降低竣工后的维护、修理费用。

3.结构材料

通过分析我们可以产出，建筑结构形式的变革与相关结构材料密切相关，结构材料直接影响到建筑结构的选型。真正意义上的高层是以钢结构作为主要承重结构的基础上发展起来的，美国长岛黑港灯塔使用了熟铁框架，该项目具有典型的代表意义。该建筑为高层建筑使用钢铁材料探索出新的路径。之后，在芝加哥某幢9层楼开始使用钢框架结构，后来法国巴黎的某公寓开始采用钢筋混凝土结构。从此，高层建筑开始将钢结构以及钢筋混凝土框架结构应用于各种高层建设方面，这也为现代高层建筑奠定了良好的发展基础。我们进行高层建筑结构选型时，必须深入分析合理选择结构材料，以此发挥材料自身特性，促进结构形式的不断创新和发展。

4.施工水平

各种体量和大跨度高层建筑的发展离不开施工技术的提升和施工机械性能的提高。目前，高层建筑中直接涉及到大体积混凝土浇筑、桩基坑支护和桩基施工深基坑支护以及深层降水等专业技术，而技术和工艺的提升也促进了各种模板技术走向成熟。这些都有力的保证了先进结构形式的顺利施工。此外，我们还需注意施工阶段与使用阶段的结构受力差异，并将该因素作为结构选型的一个必要条件。

5.建筑结构设计的理论发展趋势

高层建筑结构理论解决了相关结构设计与优选之间的各种问题。相关理论对于抗震设计方面有着至关重要的影响力。这是因为不同项目的地质条件差异较大，同时建筑物受地震影响具有很强的随机性，地震造成的机构损坏也没有任何规律可言。针对上述问题，我们需充分认识我国地震带分布以及现有经济条件，以此设置出小震不坏、中震可修、大震不到的基本准则，还需明确承载力计算与构造措施设计、弹塑性变形验算这两个基本阶段。同时，根据抗震要求，将建筑物划分为四类，并有针对性的将概念设计与之相结合。

结束语

综上所述，国家经济的快速发展推动建筑业的高速前进。在这个过程中，各类高层建筑如雨后春笋拔地而起。我们要认真对待高层建筑的结构选型、结构布置并将其与结构抗震概念相结合，以此保证项目的安全和经济性。高层建筑结构选型过程中，我们要结合实际情况确定选用竖向承重结构选型，还是下部结构选型亦或水平承重结构选型。此外还需考虑到建筑体的宽度、高度问题，以此保证结构上的合理性。建筑结构选型直接关系到建筑物投入使用后的安全性，设计人员必须认真对待才能交出满意的答卷。

参考文献：

[1]沈蒲生.高层建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[2]寇福立，田明，王春明.高层建筑结构选型分析[J].河北建筑工程学院学报.2011（02）.

[3]刘海卿，康珍珍，张丙军.高层建筑结构选型影响因素分析[J].科学技术与工，2006，（6）.