浅谈高层建筑结构选型设计

张游

【摘要】现代建筑工程施工中，高层建筑的结构选型和建筑的整体性能以及实用性、功能性、安全性密切相关，建筑的结构选型对城市建设规划布局也有直接影响，因此，做好高层建筑的结构选型设计具有十分重要的意义。高层建筑的结构选型设计主要考虑的因素有幾个方面，分别为：施工项目规模、建筑功能要求、项目安全性要求、施工单位技术水平、项目资金投入等诸多因素。以下文章就高层建筑结构选型设计的各个方面进行解析，阐述结构选型设计的基本原则和主要方法，同时就建筑结构选型设计中出现的问题和事项进行探讨。

【关键词】高层建筑结构选型；方法原则；影响因素

因高层建筑在施工过程和建成后对功能性和环境方面的诸多要求，因此在建筑设计之初，在建筑选型上要综合全面考虑各方面因素，以满足建筑施工方案的合理性与可行性。高层建筑结构设计如在设计之初存在缺陷，很可能影响到后期建筑施工无法运行和建成后出现无法挽回的功能性和安全性错误，因此要做到综合考虑、细致研究、全面计划。本文在整理收集了大量高层建筑施工经验的基础上，充分分析和研究了高层建筑的结构选型中需要注意的各个方面。

一、建筑选型需要考虑的主要因素

（一）建筑功能因素

工程项目设计之初高层建筑的建筑功能就在项目方案中确立，结构设计也首先要围绕建筑功能展开，建筑结构满足功能需要是结构设计的基础，不同建筑的功能决定了其结构的形式和差异性，为满足功能要求，选型应首先考虑功能性对建筑结构的要求，把满足功能性作为建筑结构设计理念和基础原则，在设计中体现出符合建筑功能的思想与合理性。譬如宾馆型建筑要考虑房间面积的平均性和符合消防管理要求，住宅型建筑要考虑采光和通风等等。

（二）建筑方案因素

方案因素主要表现在建筑的长宽比、高宽比、空间面积以及建筑体型等，建筑体型分为立体与平面两方面。立体体型包括立面收进体型、结构高宽比、层间刚度和塔楼等；平面体型包括平面对称性、平面规则性、刚度偏心和平面质量等。

（三）结构受力因素

在抗风、抗震、整体刚度等方面，不同的建筑结构在受力上具有不同优势，因此高层建筑结构选型必须保证结构体系的受力要求，依据当地实际环境和施工条件衡量不同的结构体系优缺点，找出适用方案。

（四）施工技术因素

施工承建单位的建筑施工技术水平是决定施工难度上限的依据，高层建筑结构选型要注意在施工难度上符合承建单位技术水平，结构方案具备可行性，避免要求过高超出施工单位技术能力。同时要注意结构方案的技术参数和质量标准符合当前的通行标准，便于检验和审查。在参考同类项目结构设计时要考虑施工单位是否具备实施该设计所需的工程设备和技术人员，以及建筑材料当前采购难度和成本等细节。

（五）建筑经济因素

对于建筑施工而言，承建方资金实力和经济条件是能否顺利实施建筑施工必须要考虑的，高层建筑结构设计对施工成本的要求，技术投资，设备投资的要求，以及工期长度形成的费用要求等都应在考虑范围内。在建筑结构选型设计时，要先了解承建方资金实力、融资能力和当前的经济状况，并结合以上承建所需的各项投入和费用进行综合考虑，确保工程成本在预算范围内。同时要考虑到人工和建筑原材料在当前市场环境下的波动对预算造成的影响。

（六）美学效应因素

在实用性和功能性考虑之外，高层建筑结构选型还应有建筑美学方面的考虑，现代社会人对美的追求越来越重要，美的建筑不仅能提升建筑品味和满足用户审美心理，还能起到彰显建筑单位和设计单位企业文化和企业实力的作用，同时能对承建和使用该建筑的单位起到一定的广告宣传效应。反之，忽略了建筑美学而造成的丑陋或怪异的建筑容易为承建和使用单位带来形象上无形的损失。同时注重美学效应的建筑也能对城市文化和环境形成积极的影响。

二、高层建筑结构选型的具体标准

在综合考虑以上因素的前提下，高层建筑的结构选型还需要全面的方案和具体的操作方法，这要求设计单位应具备一定的理论水平，细致的分析以及相关建筑结构设计经验，要对影响建筑结构选型的因素进行量化的分析和思考，制定出合理的方案，并根据外在环境和施工条件制定出建筑结构选型的各种指标和细则。以下就对这些具体标准和操作步骤进行阐述和说明。

（一）量化重要指标

把和建筑选型相关的各种因素，量化为特定的可管理指标，譬如建筑高度、面积、环境土质、当地最大风压、最大层间位移等作为工程设计指标，建筑的结构形式作为工程方案指标，通过采集和实施检测对指标进行验证和数据统计，把相应数据整理成工程方案，并依据方案中的量化信息对比以往成功的同类工程分析其有效性和合理性，在由专业技术人员进行充分分析和对比之后，依据结果选择合适的结构设计方案。

（二）进行层次分析

结构设计方案的某些不可量化因素，应在方案评价阶段采取基于层次分析的模糊综合评判来审查其影响效果和修改要求，譬如施工单位技术水平、项目安全性、审美要求等。量化指标和层次分析的综合运用才能合理全面地照顾到影响高层建筑的可量化和不可量化因素，让选型设计更为科学、细致，具备可行性。

（三）遵循选型原则

以往高层建筑工程实践中，设计人员根据对建筑选型的经验和教训，总结出很多在结构选型中应当遵循的基本原则，在新立项的工程项目中对以往建筑结构选型设计中的这些原则进行参考，能够避免不必要的风险，使建筑结构选型更为科学合理。高层建筑结构选型的原则主要有：建筑结构中不存在互相矛盾的建筑功能设计，建筑各部分功能协调统一，不会出现设计上的缺陷导致建筑某些功能在建筑其他部分正常条件下不能使用；建筑结构必须要具备合理的物理力学结构要求，如整体刚度达标，荷载能力达标等；建筑结构的布局要避免不合理的功能重心，不能因结构中某个部分损害就导致整个建筑出现安全危机或整体功能失效；建筑结构要具备一定的抗震抗灾能力，遇到规定级数的地震等外力作用时，建筑结构可以保证主体具备必要的承受力。

三、结语

高层建筑在结构选型设计中遇到的问题和难点很多，其主要和重点部分在上文都进行了必要的阐述，在实际操作中，要注意因地制宜和环境因素，除了文中提到的一些原则和方法外，高层建筑结构的选型设计还可以根据同类工程以往的成功判例进行参考，依据实际情况和判例的不同进行改进，对于全新的设计和首次采用的设计要注意充分分析其合理性和可行性的基础上再采用。

参考文献：

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