关于高层建筑结构选型设计的初步探讨

王永超

摘 要：高层建筑是当今城市发展的主旋律，其结构体系作为高层结构是否合理、经济的基础所在，在建筑高度功能得到大力发展的同时，其结构选型也在逐步变化。本文从高层建筑结构选型的重要性入手，分析了其设计要点。

关键词：高层建筑；建筑物；结构选型；设计

近些年来，为了更好的缓解当今人地矛盾，高层建筑不断涌现，由此引发了人们对高层建筑结构选型问题的思考。同时，为了更好的保证建筑结构的稳定性，就需要合理的选用建筑设计方案，以实现高层建筑产业的长远发展。

一、高层建筑结构选型的重要性

建筑工程项目中，设计是最为关键的一个环节，高层建筑作为建筑领域的重要组成部分，做好设计更是不容忽视。目前工作中，为了能够保证建筑结构设计质量，就需要严格依据现有的设计规章及制度，结合工程实际，在充分考虑建筑物抗震性、经济性基础上加以优化。就目前的高层建筑结构选型而言，具体包含了以下几个方面。

1、多元化要求

近期，建筑物的多元化、功能化已成为时代发展的必然趋势，这也必然导致建筑结构设计方案在平面立体上和内部空间布局上追求多元化、综合化及复杂化。但是面对这种时代发展需求，住户室内大空间、个性化又产生新矛盾。

2、建筑结构优化方式

随着建筑物高度与规模的不断扩大，高层建筑物的投资、工程建设周期也在不断的增长，建筑结构系统优化已成为当今业界谈及最多的问题。结构优化其形式优化已成为当今建筑结构选型及设计的重点，也是其布局与构件参数优化的基础。

3、因素的复杂化

城市化建设进程的增加，各地高层建筑不断耸立，高层建筑施工建设所涉及的因素越来越复杂，系统、综合、多变的选型模式越来越常见，对建筑专业的知识要求也在不断复杂。

二、高层建筑结构分类现状

高层建筑建设中，设计工作十分关键，而高层建筑结构设计是整个工程建设的基础，目前虽然说高层建筑设计工作已经取得不菲的成绩，但上存在许多问题需要改进与完善。尤其是在建设和谐社会主义新时代，加强高层建筑结构选型设计对工程整体质量有着重要意义。要想做到这一目的，就必须提前分类好高层建筑结构分类现状。

1、钢筋混凝土结构体系

在高层建筑工程项目中，钢筋混凝土结构应用非常广泛，这一建筑结构合理的利用了钢筋与混凝土两种结构之间的受力特性，让建筑物整体性得到很大程度的提升。但同时钢筋混凝土结构也具有自重大，构件截面大，抗裂性能差，延性较差，浇筑混凝土时需要模板和支撑，户外施工受到季节条件的影响， 修复和补强比较困难等缺点而限制了它的进一步推广应用。钢筋混凝土结构的结构体系型式主要有框架、剪力墙、筒体、框架- 剪力墙以及框架- 筒体等，其中筒体又可分为框筒、单筒、多筒和束筒等。

2、钢结构体系

钢结构在我国高层建筑中的应用还并不普遍，直到80 年代中期我国才在深圳建起了我国第一幢高层钢结构建筑“深圳发展中心大厦”， 但到目前为止我国已建和在建的高层钢结构已达到26 幢之多，取得了较好的综合经济效益。钢结构的结构体系型式主要有框架、框架- 支撑、筒体、巨型框架、巨型桁架以及悬挂体系等。

3、钢- 混凝土混合结构体系

实践已证明钢- 混凝土混合结构能形成高效的抗侧力体系， 取得用钢量较小， 造价较低的技术经济效果， 已在30～80 层的高层建筑中得到推广应用， 但这种体系中两种不同材料的结构或构件之间的连接技术仍是当前需进一步研究的课题。钢- 混凝土混合结构的结构体系型式主要有钢框架- 混凝土墙、钢框架- 混凝土核心筒、钢框架- 混凝土框筒、钢框筒-混凝土墙以及钢框筒- 混凝土核心筒等。

4、钢- 混凝土组合结构体系

钢- 混凝土组合结构主要包括型钢混凝土结构和钢管混凝土结构。型钢混凝土结构（SRC） 是指混凝土内含型钢的劲性配筋混凝土结构体系。型钢混凝土结构存在和钢筋混凝土类似的缺点， 但它具有承载力高， 抗裂性和抗震性能较好等优点， 在一些高层建筑的底部数层或跨度较大部分和重荷载部分得以应用，能在不显著提高造价的情况下增强结构的抗震性能，减小构件截面，并能加快施工速度。

三、针对高层建筑结构选型进行设计

1、结构选型设计的条件

在进行建筑结构选型设计前，需要对建筑结构的功能要求进行充分的分析，在满足相应功能要求的基础上，实现合理的高层建筑结构选型设计。在高层建筑选型上，需要充分的考虑到各种建筑結构形式，并针对材料的选用情况进行慎重的分析。一般来说，很多的建筑成本花费最高的阶段就是结构设计阶段，而且在这一阶段，施工工期也相对较长。所以，有效的保障结构选型设计的质量，就能够使得高层建筑建设的整体质量得到保障。

2、结构选型的重要性

结构选型对于结构工程的建设来说，有着重要的影响作用。如果出现选型不恰当的问题，那么就会使得结构设计也存在相应的偏差，结构的安全性和耐用性就会大打折扣。因此，就需要合理的进行高层建筑结构选型。在一些特定的区域，如非地震带，高层建筑的结构选型，需要充分的考虑到水平荷载和风荷载这两种荷载因素。在这一区域，高层建筑结构需要选用抗风性较强的结构形式，而建筑的体型则需要选用风压系数相对较小的体型。

而在对建筑结构平面进行设计的过程中，则需要合理的对平面结构的形态和刚度进行精确的设计，以保障结构的稳定。在地震高发区域，建筑选型需要充分的考虑到地震因素，将宏观调控作为主要的指导方针，有针对性的对高层建筑整体方案进行设计，构建相应的结构体系，使得抗震效果得到最大化的体现。

3、建筑的结构体系设计具有一致性

建筑的形式有很多种，主要为多层建筑、高层建筑和低层建筑。无论是何种形式的建筑，其在水平结构体系设计以及竖向结构体系设计上，均参照一致的原理。然而，在建筑楼层逐渐增多的基础上，竖向结构体系在设计上也需要进行控制。之所以会出现这样的情况主要是因为在建筑楼层数增多的情况下，竖向荷载也会增大，对于支撑柱、墙和井筒的要求就会提高。同时，在建筑侧面所呈现出的倾覆力以及剪切力等也会相应的增大，因此要合理的对设计进行控制。

高层建筑与低层建筑和多层建筑在结构荷载的设计上有着一定的不同，高层建筑需要克服的问题是变形的问题，有效的针对变形进行抵抗。而低层建筑和多层建筑则主要需要解决的问题则是抗剪。要想能够使得高层建筑筑足以抵抗相当大的侧向荷载和侧移，常常不得不进行专门的结构布置，柱、梁、墙和板的截面总是要大一些。

四、结束语

随着我国经济的迅猛发展，城市土地资源日趋紧张，对于房地产企业而言，土地意味着经济效益，所以每一寸土地都是寸土寸金。在这寸土寸金的土地上建筑多功能高效率的高层建筑是多数房地产企业的选择，面对越来越多的高层建筑的兴起，对结构的选择是至关重要的，好的选择不仅能为建筑企业带来高额的经济利益，还能实现建筑自身的美感，所以高层建筑的选型越来越成为房地产企业关注的问题。

参考文献：

[1]李国强.我国高层建筑钢结构发展的主要问题[J].建筑结构学报.2012（01）

[2]国内已建成最高的100栋建筑（截至1996年末）[J].钢结构.2011（03）

[3]赖明，杨溥.钢筋混凝土抗震结构选型的模糊综合评判[J].建筑结构学报.2013（04）