高层建筑结构选型影响因素分析.doc

1、高层建筑结构选型影响因素分析摘要：高层建筑的结构选型是一个非常复杂问题，结构选型决定了建筑物的骨架，对高层建筑的安全性能和使用性能都有较大影响。而且在结构选型中存在很多不确定的因素，本文概述了高层建筑结构特点以及结构类型，深入分析了几点影响高层建筑结构选型的因素。 关键词：高层建筑、结构选型、影响因素 中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号： 一、前言 进入新世纪，城市化进程进一步加快，我们已面临着城市土地资源短缺的挑战。高层建筑在节约土地方面有着重要优势，几十层甚至上百层的大楼容纳更多的人员，使人们的活动更加的集中，更为集中的生活和工作方式极大地提高了效率，不仅节约了土地资源，

2、还节约了其他的资源。高层建筑可以有效改善城市绿化，增加绿化面积。建筑设计往往决定了建筑物的造型和功能，而建筑物的结构设计则决定了建筑物的整体骨架，是整个建筑的基础部分，这也正是高层建筑结构设计之所以重要的原因。结构设计完成的是建筑物的骨架，骨架的形式以及它所在空间结构的合理性将直接影响到高层建筑的造型和高层建筑的功能，以及建筑物的安全。还将间接影响到高层建筑的经济效益，预设功能的发挥。科学合理的选型，对于高层建筑来说有着重要意义。一旦在结构设计中出现问题，选型不合理，将严重威胁建筑物的安全，同时造成重大的经济损失，再精确的计算和高明的理论也无法挽回这种损失。结构设计正确处理高层建筑结构体系的选

3、型问题，对于高层建筑的设计施工乃至使用维护而言都具有至关重要的意义。 二、高层建筑结构概述 1、高层建筑结构特点 层建筑的设计在结构上一般要考虑三个方面的影响，垂直荷载、水平荷载以及抗地震能力。垂直荷载是任何建筑都必须面对的，高层建筑也不例外，而且随着高度的增加垂直荷载也在不断增加，建筑底层承受了较重的负荷。所以，一般都会尽量减轻上面的重量。抗地震的能力也是建筑物必须具备的，高层建筑的建筑成本较高，商业价值巨大，而且一旦出现倒塌其破坏性也很强，高层建筑的抗震能力是必须要加强的。与低层建筑相比，高层建筑必须面对水平负荷，高层建筑由于高度的增加，会是的建筑物自身出现摇摆，也就是侧移，而且楼层越高，

4、侧移就越明显。侧移过大首先会使人感觉不舒服，降低了建筑物的使用性能。其次，侧移还会损坏建筑物的建构部件，减少使用寿命。从实际的经验来看，抗震能力和水平负荷是高层建筑结构设计最为关键的因素，对于建筑物的使用和经济性有着重要影响。 2、高层建筑结构类型 高层建筑的结构最常见的主要有钢结构和钢筋混凝土结构两种，随着钢结构施工工艺的不断完善，施工质量越来越有保证，钢结构逐渐成为了高层建筑的首选，在西方，高层建筑多以钢结构为主。钢结构有着诸多方面的有点，例如，建筑物自重小，施工方便，工期较短，结构断面小，韧性好等等。但是高层建筑对钢材的需求量非常大，工程造价也是大幅度增加，钢材成本是限制钢结构的主要因素

5、。随着国内土地资源的紧张，高层建筑也逐渐增多，一些工程也开始使用钢结构。但是考虑到钢筋混凝土结构和钢结构各有优点，更多情况下，国内还是采用两者混合使用的处理方案，在不影响建筑物性能的前提下降低造价。这种结构可以使两种材料互相取长补短，取得经济合理、技术性能优良的效果。三、高层住宅建筑结构的选型的因素 1、水平荷载对高层建筑结构选型的影响 高层建筑与其他建筑一个很重要的区别在于水平荷载，因为大多数主要是考虑垂直荷载，但是对于高层建筑而言，决定其结构选型的因素却是水平荷载。高层建筑无时无刻不受到气流的影响，而且由于地球自转本身会存在摇摆，这对建筑物的安全构成严重威胁，同时也影响到高层建筑的使用性能

6、。一方面，因为楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中产生作用，而水平荷载也对结构产生倾覆作用，并由此产生高层建筑在竖构件中的作用力；另一方面，对高层建筑来说，竖向荷载和地震作用，也随建筑结构动力特性而发生大幅度的变化。其次是侧移，这是结构选型的主要指标，与低层建筑不同，结构侧移已成为高层建筑结构设计中的关键因素。随着楼层的增加，水平荷载作用下高层结构的侧向变形迅速增大。设计高层结构时，不仅要求结构具有足够的强度，能够可靠地承受风荷载作用产生的内力；还要求具有足够的抗侧刚度，使结构在水平荷载下产生的侧移被控制在某一限度之内，确保良好的居住和工作安全。由此可见，高楼的使用功能和安全，与结构侧移的大小密切

7、相关。 2、建筑结构材料对高层建筑结构选型的影响 在科学技术高度发展的今天，涌现了许多新型结构材料，例如轻骨料砼、高强砼、钢纤维砼、复合材料中的钢管砼等，新型建筑结构材料改变了以往的传统结构型式，推动新型结构型式的诞生，进而导致我们面临着复杂的结构选型问题。 在以往使用的建筑材料中，由于钢材具有质量轻强度高的特点，大量应用到国内外高层建筑结构体系中，出于对我国国情和条件的考虑，大多数高层建筑都选择了钢筋砼结构体系，而且通常都采用普通钢筋砼、混凝土及钢材的强度等级不高，通常来讲，建筑物的自重在 1217kN/m3左右。通过统计，在国内已建成的高层建筑中，仅有 22%的高层建筑自重小于 12kN/

8、m3，而 46%的高层建筑大于 14kN/m3，总体来讲，过高的自重将会影响到设计、施工、材料运输、结构抗震性能及结构技术经济指标。所以，在材料的供应状况相同的基础上，要尽可能选择可以降低建筑物自重的新型结构材料。 降低建筑物自重将会给高层建筑整个结构带来以下两点好处： （1）能够减小基础投资据统计在软土地基地区基础的造价约占土建总投资的 25%左右在上海市约占 20%30%有的甚至达到 35%。 （2）能够减小结构截面节约建筑材料特别对于高层建筑下部楼层的柱子影响更大。 例如：天津市桩箱型基础约占 28%随着目前地下室越来越深这个比例有加大的趋势所以减轻高层建筑自重对减少软土地基地区高层建筑

9、基础投资有重大意义。 3、施工水平对高层建筑结构选型的影响 首先，施工技术条件不足以及现有施工技术能力不满足制定的结构方案要求，将使工程建设面临困境。例如为避免给工程质量带来严重影响，在装配式框架结构方案选择过程中必须要对施工单位焊工技术力量认真评估。此外，决策人员在结构选型过程中考虑不充分也可能导致施工出现困难。所以，在选型过程中要确保设计人员和施工单位人员之间的沟通联系，面对矛盾要共同磋商加以解决。 其次，在结构选型过程中与施工工艺因素和工程的具体施工条件相结合，不同的施工工艺可以对应同一种结构型式，但是施工工艺的不同除了会对材料消耗，劳动力工期、施工工期的影响已经在经济因素中分析及造价等

10、技术经济指标产生影响外，还有可能对结构受力状态、抗震性能、计算分析及构造措施产生影响。 四、结语 综上所述，在经济迅速发展和城市规模不断扩大的大背景下，城市中将会涌现出越来越多的高层建筑。作为高层建筑的结构设计人员应不断学习和提高，重视结构试验研究成果，结合施工实践，通过大量工程经验的积累，做出技术先进、安全可靠、经济合理的各种高层建筑的结构设计。 参考文献： 沈芳：高层建筑结构设计中应注意的几个问题 ， 科技资讯 ， 2007 年 21 期 单厚义：高层建筑结构设计的发展研究 ， 技术与市场 ， 2011年 12 期 杨波：高层建筑结构设计分析 ， 江西建材 ， 2011 年 04 期 刘海卿 康珍珍 张丙军：高层建筑结构选型影响因素分析 ， 科学技术与工程 ， 2006 年 06 期