1、1工民建高层建筑结构选型因素相关研究【摘要】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，本文介绍了工民建筑物的基本要求，从高层建筑结构选型的相关因素进行了逐一分析。 【关键词】高层建筑 结构选型 因素 中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号： 一、前言 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, 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
2、角度, 高层建筑的概念设计就相当重要。 。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。 二、高层建筑结构选型的重要性 1、高层建筑密切关系到城市的发展 由于城市化进程的急剧上升， 城市居住、生产、生活、土地日益紧张，为了缓解土地短缺，提高土地利用率，搞成建筑成了城市发展的方2向，进而提高城市的社会吸纳能力和综合效益，缓解城市住房紧张问题，随着居住条件的提高，高层建筑的规模、高度、复
3、杂性及建设速度逐渐加快。 2、高层建筑结构复杂性提高 随着对高层建筑功能结构要求的提高，高层建筑的结构复杂性也相应提高，其体型和平立面空间都变得复杂化，高度、规模、投资都见见增大，这就要求结构设计需要更先进、优化。 （1）高层建筑建筑呈现出了多元化和功能综合化的建筑趋势，这就要求高层建筑的平立面设计和内部空间要出现多样化和个性化的分布，为了增加建筑净空高度，出现了多层建筑不存在的一些问题，对高层建筑的结构形式要求有了显著提高。 （2）由于高层建筑的高度和规模都增大，相应的高层建筑的投资和工期都有所增加，对结构优化和空间优化要求更高。进行结构优化首先进行形式优化，再考虑布局和构件参数优化。 （3
4、）高层建筑选型受多种因素的影响，选型要融合更多的知识信息，因此受人为因素影响会增大。 三、高层建筑选型主要内容和要求 结构选型主要包括以下内容: 1、选择合适的基础结构; 2、选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3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
5、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; 四、建筑结构选型的影响因素 1、结构的功能适应性 建筑物的功能要求是建筑物设计中首先应考虑的因素, 结构选型时也应首先考虑结构型式对功能的适应性。建筑物的功能要求包括使用空间要求、使用功能要求等。 （1）建筑物的使用空间要求。任何建筑物都具有对客观空间环境的要求, 根据该项要求可大体确定
6、建筑物的尺度、规模与相互关系。分析使用空间要求对结构选型的影响也可视为建筑方案特征对结构选型的影响, 该影响因素体现在以下几点。 选取不同的结构型式, 建筑物所能获得的使用空间大小不同。因为各种结构体系所能提供的建筑内部空间及结构体系本身所占用的空间是4不同的；选取不同的结构型式, 建筑物所能获得的空间高度不同, 因为不同的结构型式决定不同的结构构件高度。 （2）建筑物的使用功能要求。目前高层建筑的主要用途大体可分为: 住宅、旅馆、公寓、各种用途的公共建筑。由于它们各自具有不同的建筑功能要求, 对建筑物内部的平面布局及空间分隔不同, 从而对结构体系的选型提出了不同的要求。往往, 某种功能的建筑
7、物可能只有某几种结构型式和它相匹配。例如, 高层住宅, 由于其使用空间较小, 分隔墙体较多, 且各层的平面布置基本相同, 因此这种功能的建筑就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构。 2、结构的受力合理性 各种结构体系有各自的受力特征, 在抗风能力、抗震能力、整体刚度等各方面各不相同, 选型必须保证结构体系受力合理, 所以要认真比较各种结构体系优缺点, 挑选出能“入围”的几个结构体系,然后再结合其它影响因素作分析、筛选。结构受力合理性包括结构能有效抗风、可靠抗震、传力途径明确、应力分布合理、破坏机制合理等等。它受环境条件, 诸如基本风压、设防烈度等影响, 而基本风压、设防烈度又因场地条件不同而不同
8、。 3、结构的经济有效性 任何国家的工程建设实践都必须考虑提高工程投资的经济效益, 在结构选型决策时对不同结构体系进行经济比较是十分重要的。衡量结构方案经济性的手段是进行综合经济分析。所谓综合经济分析就是全面考察影响经济效益的各要素, 从整体和长远的角度全面地考虑结构方案的5经济性。 4、结构的施工方便性 建筑施工的生产技术水平及生产手段对建筑结构型式有很大影响, 表现在以下三个方面。 ( 1) 先进施工技术是实现先进结构型式的前提。 ( 2) 建筑结构方案要密切与施工条件相结合。一方面, 施工技术条件不具备或选用的结构方案不适应现有施工技术能力, 将给工程建设带来困难。例如, 选择装配式框架
9、结构方案时需要认真考虑施工单位焊工技术力量, 否则将给工程质量带来严重影响。另一方面, 选择结构型式时要结合施工工艺因素考虑工程的具体施工条件。同一种结构型式可以对应不同的施工工艺, 而不同的施工工艺不仅影响材料消耗、劳动力、工期及造价等技术经济指标,而且会影响到结构的受力状态、抗震性能、计算分析及构造措施, 所以, 在高层建筑结构选型中应对施工工艺连同其它因素加以全面综合权衡考虑。 ( 3) 对于某些结构应充分考虑受力状况在施工阶段和使用阶段有很大出入。例如, 升板结构在使用阶段类似于现浇无梁楼盖结构, 柱与板刚接, 而施工提升阶段柱板节点只能视为铰接, 显然, 选型时对此类结构应考虑这些因
10、素的影响。 5、结构的抗灾减灾能力 结构抗灾减灾性能包括抗震减灾性能、抗风减灾性能、抗火减灾性能、抗地质灾害( 如滑坡、地基不均匀沉降等) 性能。其中, 抗风减灾性能可通过设防风压的形式, 在高度合理性、刚度合适性、抗倾合理性6中予以考虑; 抗地质灾害性能可在场地选择及基础选型中考虑; 结构抗火减灾性能需求可通过结构材料选择、防火构造措施、增加消防能力等措施来保证, 选型时一般不直接考虑。 结论 综上所述，结构选型受多种因素的影响，是一个复杂的综合的决策过程，包含了多项不确定性。这就要求高层建筑结构选型要重视结构形式的创新与智能化，最终构建集成的智能形式高层建筑设计，是未来高层建筑结构选型设计发展的趋势，保证高层建筑工厂发展的科学性和持续性。 【参考文献】 1 刘大海, 杨翠如. 高层建筑结构方案优选, 北京:中国建筑工业出版社, 1996: 3545 2 张世海, 刘正保, 张世忠. 高层建筑结构选型需求分析. 四川建筑科学研究, 2004; 30( 4) : 14
