建筑结构模型设计中的选型与设计

王哲

【摘要】高层建筑的结构体系是高层结构是否合理、经济的关键，随着建筑高度和功能的发展需要而不断发展变化。论文总结了各种高层建筑结构体系、特别是近年来出现的复杂、新颖的结构体系的受力特征，进而对高层建筑结构选型要点进行了探讨。

【关键词】建筑结构；模型设计；选型与设计

一、结构选型

（一）框架结构体系

框架结构体系采用梁、柱组成的结构体系作为建筑竖向承重结构，并同时承受水平荷载，适用于多层或高度不大的高层建筑。框架结构的布置要注意对称均匀和传力途径直接。传统的结构布置采用主次梁的作法为主，逐步向扁梁或无盖梁发展。框架柱是框架结构的主要竖向承重和抗侧力构件，以受压应力为主。

（二）剪力墙结构体系

剪力墙结构体系是利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构体系。剪力墙的间距受楼板构件跨度的限制，一般为3～8米。因而剪力墙结构适用于要求小房间的住宅、旅馆等建筑。

（三）框架一剪力墙结构体系

框架一剪力墙结构是将框架和剪力墙结合在一起而形成的结构形式。它既有框架结构平面布局灵活、适用性强的优点，又有较好的承受水平荷载的能力，是高层建筑中应用比较广泛的一种结构形式。合理的结构设计，将能使框架、剪力墙两种不同变形性能的抗侧力结构很好地协同工作，共同发挥作用。

（四）筒体结构

随着建筑物高度的增加，传统的框架结构体系、框架一剪力墙结构体系已不能很好地满足结构在水平荷载作用下强度和刚度的要求。筒体体系因其在抵抗水平力方面具有良好的刚度，并能形成较大的使用空间，而成为六十年代以后常用于超高层建筑中的一种新的结构体系。根据筒体布置、组成、数量的不同，又可分为框架筒体、筒中筒、组合筒三种体系。

二、结构设计

（一）地基与基础设计

结构工程师越来越重视地基与基础的设计，这个阶段的设计过程能否合理完成将直接影响后期设计工作的顺利进行情况，也直接决定着整个项目的运作成本。因此，这个阶段极为重要，存在着不可预计的问题，处理不好可能造成不可估量的损失。高层建筑应根据整体布局的设计来确定满足承载要求和不均匀沉降的地基形式。可通过设置地下室的方式用于减小高层建筑地基的沉降问题，这也有利于保证地基的承载力和建筑物主体的稳定性。

（二）结构方案设计

在高层建筑的结构设计当中，最关键的环节就是选择合适的结构方案，且注意最终选择的结构方案应该要满足高层建筑结构设计的基本要求，能够同时实现社会与经济利益。针对结构一样的单元通常我们会采取一样的结构体系，但最终的结构方案的选择还要结合工程的具体要求以及施工条件、地理环境等因素才能确定。在这里需要注意两点：第一，认真研究与之相关的国家标准和行业规范，我们所选择的结构方案与这些标准规范应该保持一致，不应有冲突存在；第二，根据建筑项目的基础情况和项目规模、周边的环境等因素来选择方案。

三、配筋设计

（一）框架外挑梁配筋

在多层钢筋混凝土框架结构建筑设计时，受建筑占地面积、使用功能等多方面影响，挑梁一般设置在梁端。由于挑梁荷载与框架梁荷载是不一样的，它们的断面尺寸自然也不一样，所以设计人员应该针对框架外挑梁实际受力情况确定其断面尺寸，以及配筋量，不能采用将框架梁配筋延伸至外挑梁的配筋设置方法，这样做会降低框架外挑梁施工质量。要求设計人员对框架外挑梁受力的实际情况进行准确分析，以便合理确定配筋量。

（二）框架柱配筋

从以往的框架结构建筑配筋设计情况看，框架柱配筋数量相对不多，一旦遭受地震等地质灾害，框架柱就会受到较大的扭转剪力，同时承受双向弯矩作用。由于横梁对框架柱的约束力较小，如果框架柱遭受双向弯矩，势必产生非常严重的损坏，破坏框架整体结构的稳定性，危及人的生命安全。为此，对框架柱配筋进行设计，必须选取最不利的方向进行配筋计算。

具体设计工作中，为了使框架柱强度符合承载力及抗震性要求，其配筋计算或设计应当注意以下几点内容：第一，当多层钢筋混凝土结构建筑地基不是坚硬土层时，设计人员要在原来配筋量基础上给予适当的增量设计，增加框架柱配筋，一定程度上能增加框架柱本身的承载力；第二，为提高箍筋对混凝土的制约力，设计人员可以将框架柱箍筋设计成井字形和菱形；第三，在遭受地震等地质灾害情况下，多层钢筋混凝土框架结构建筑的抗震墙、边柱等重心都会发生偏移，为最大程度地提高这些部位的抗受拉能力，必须确保纵筋截面设计大于计算值的1/4。

四、结语

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]彭春波.高层建筑结构设计问题及对策探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2013（26）：12～13.

[2]叶国华.高层建筑结构设计问题及对策探讨[J].商品与质量·建筑与发展，2014（02）：787.