探索高层建筑结构选型的因素.doc

1、探索高层建筑结构选型的因素摘要：随着我国国民经济的飞速发展，以及城市化进程的不断加快，人们对高层建筑的需求越来越多。高层建筑中的结构选型，不仅关系到高层建筑的结构安全，而且影响高层建筑的美观适用。因此，我们应当注重建筑概念设计中对结构选型的研究。本文阐述了高层建筑影响选型的因素，旨在提高结构选型的安全，以及高层建筑的质量。 关键词：高层建筑；结构设计；结构选型 中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号： 1、引言 近年来，随着经济实力、建筑技术的快速发展和对土地资源的合理、高效利用的迫切需求，我国高层建筑发展相当迅速。高层建筑的高度不断增加，功能和类型愈来愈复杂，结构体系趋于多样化

2、，地区分布也更加广泛。高层建筑一般是承担较多功能，且工程造价较大的重要建筑物，所以从安全和经济的角度，高层建筑的概念设计就相当重要。高层建筑结构的选型在结构抗震概念设计中占有极其重要的地位，它们直接影响着结构的安全性与经济性。然而，高层建筑的结构选型受诸多复杂的条件和因素制约，例如建筑物所在地区的基本风压值、抗震设防烈度、场地土条件、建筑平面形状、建筑层数、结构材料、功能要求等，因此我们必须建立合理有效的研究体系，综合考虑各种条件和制约因素，为结构选型的科学决策提供依据。 2、高层建筑结构体系形式 我们要想探索高层建筑结构选型的因素，就先分析高层建筑的结构体系。结构体系是指结构抵抗竖向荷载和水

3、平荷载时的传力途径以及各种构件之间的组成方式。竖向荷载通过水平构件(楼盖)和竖向构件(柱、墙、斜撑等)传递到基础，是所有结构最基本的传力体系；随着建筑高度的增大，侧向荷载(风荷载、水平地震作用等)对结构的影响的增长速率大于竖向荷载的增长速率，高层建筑中抗侧力体系要将建筑物承受的水平荷载传到基础，侧向荷载将成为确定高层建筑结构方案和影响土建造价的决定性因素，因此抗侧力体系的选择和组成是高层建筑结构设计的首要考虑和决策的重点。 3、高层建筑结构选型主要内容和要求 通过对结构选型内容和要求的具体分析，从而探讨影响高层建筑结构选型的诸多因素。结构选型主要包括以下内容：(1)选择合适的基础结构；(2)选

4、择合适的竖向承重结构；(3)选择合适的水平承重结构。高层建筑的基础结构有独立基础、条形基础、筏形基础、箱形基础、桩基础等多种形式；竖向承重结构有框架、剪力墙、框架-剪力墙、筒体等多种形式；水平承重结构有无梁楼盖、井式楼盖、密肋楼盖、单向板肋形楼盖、双向板肋形楼盖等多种形式。高层建筑的初步设计中，为选择合适的结构形式，要求对各种结构的受力特点及适用范围有较好的了解。选定的结构体系应符合以下要求： (1)建筑场地宜选有利地段，避开不利地段，远离危险地段，避免土质液化及地基土不均匀沉陷灾害； (2)平面和立面形式简单、对称、规则，减小偏心； (3)抗侧力构件和质量分布在同层平面内宜基本对称，相邻层刚

5、度和质量变化宜缓慢； (4)地震区的高层建筑应具备多道抗震防线，有足够的承载力、刚度和延性； (5)结构型式尽可能的与建筑型式相一致； (6)施工简便可行，经济合理且与周边环境和谐。 4、高层建筑结构选型影响因素分析 影响高层建筑结构选型的主要因素有以下几大点： （1）建筑物所处环境：结构选型方案的生成是在掌握了基本资料后的多目标、多层次、多方案的设计问题，是融合专家的设计知识、经验和工程实例发挥创造性的过程。建筑物所在位置的环境条件是选型设计方案比选的基本资料，同时也是选型中确定基础结构、竖向承重结构和水平承重结构的依据。另外，选型中还应考虑通过对结构体系外部裸露部分的建筑装饰和艺术加工，将

6、结构形式与建筑的空间艺术形象及周边环境融合为一体来表达建筑与环境的和谐美观。例如，意大利佛罗伦萨运动场的大看台的设计中，建筑师将挑梁的外形与其弯矩图统一，利用混凝土的可塑性对挑梁的外轮廓进行处理，获得了良好的艺术效果。 （2）建筑功能要求：建筑设计中应考虑的首要因素是建筑物的功能要求。任何建筑都具有对客观空间和地质环境的要求，而高层建筑作为对土地资源高效开发利用的形式，要求更为严格。5 高层建筑混凝土结构技术规程 6 规定了各种常见结构体系的最大适用高度。根据这些要求和对使用功能的需求，可大体确定高层建筑的尺度、规模、功能空间划分及其相互关系。在结构选型时应使所选择的结构形式剖面与建筑物使用空

7、间相适应，并尽可能降低结构构件的高度，提高建筑空间的使用效率、节省维护结构的费用从而降低建筑物全寿命期费用。： （3）结构材料：结构材料在建筑物中的应用促进了建筑结构形式的变革，不可避免地给建筑结构选型带来重要的影响。近代高层建筑的发展是 19 世纪后采用钢铁结构作为承重结构材料开始的。1801 年英国曼彻斯特棉纺厂采用铸铁框架作为承重骨架，1843 年美国长岛的黑港灯塔采用熟铁框架，为钢铁材料在高层建筑中的应用开辟了新途径。1889 年芝加哥一幢 9 层大楼首先采用刚框架，1903 年法国巴黎富兰克林公寓采用钢筋混凝土结构，开始了将钢、钢筋混凝土框架应用在高层建筑中。20世纪 50 年代以来

8、，新型结构材料迅速发展，轻质高强的建筑材料在高层建筑中广泛应用，为现代高层建筑的发展提供了条件。因此，结构选型时应注意合理选用结构材料，选择能充分发挥材料性能的结构形式，从而促进结构形式的创新。 （4）施工水平：新的施工机械和施工技术的涌现，使得高层建筑及大跨度建筑的各种结构形式成为现实。深基坑支护、桩基施工、大体积混凝土浇筑、深层降水等施工技术逐步改善，组合模板、大模板、爬升模板和滑升模板工艺的成熟，是实现先进结构形式的前提和保证。另外，还应充分注意结构形式在施工阶段和正常使用阶段受力状况的差异，并考虑各阶段之间差异对结构选型的影响。 (5)建筑结构设计理论的发展：建筑结构设计理论的发展为解

9、决复杂的高层建筑结构设计与优选问题提供了理论条件。在结构理论研究发展中，抗震设计理论的发展对结构选型有着相当重要的影响。由于地质条件的复杂性和地震运动的随机性以及结构受损规律的不确定性，对抗震设防烈度的设防标准难以选择，势必给结构选型带来困难。为了解决上述问题根据我国对地震规律的认识程度和经济条件，提出了设防三水准(小震不坏，中震可修，大震不倒)、二阶段设计(承载力计算和构造措设计阶段、弹塑性变形验算阶段)的建筑抗震设计总思路，并按重要性将建筑分成四类以便区别对待，并重视概念设计的运用。 结语 近年来，随着我国经济实力的不断增长，高层建筑已是层出不穷，高层建筑中，结构的选型与结构布置在结构抗震概念设计中占有极其重要的地位,它们直接影响着结构的安全性与经济性。总的来说,高层建筑结构选型包含竖向承重结构选型、水平承重结构选型以及下部结构选型;结构布置包括结构平面布置、结构竖向布置及变形缝设置。设计中应根据房屋的高度、高宽比等多方面因素选取合理的结构体系,以上因素在结构选型方面应该重点考虑。 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.科学技术与工程,2006,(6).