工民建高层建筑结构选型因素相关研究

韩旭

摘 要：工民建工程中，高层建筑项目都在快速增多，其结构设计的理念和所采用的方法与普通建筑存在很大的不同，也需要考虑到很多其他方面的因素。在结构的选型上也要更加慎重，对于各种影响结构安全和稳定的因素进行细致的分析和研究，确保消除安全风险和隐患。工民建项目的结构不仅要保证它的安全性与可靠性，还要注重它的外在美观性。所以本文哟啊对当前高层工业或者民用建筑的结构选型需要注意的问题进行分析和阐述。

关键词：高层建筑；结构设计；结构选型

引言

建筑结构的体系和框架的稳定性因素，主要是考虑各种荷载情况因素对其造成的影响，在高层建筑中，维系结构形态的因素就变得很复杂，而且难度也会随之上升，甚至在设计理念上与普通的建筑工程都存在很大的不同。所以在分析结构的选型因素时，要切实根据工程建设的实际情况和周边环境的影响来确定结构形态的整体框架，结构框架的稳定和安全，就能够在最大程度上保证整个工程的质量安全。

一、高层建筑结构体系的形式

高层建筑所承载的功能较多，工程造价也相对较大。我们选型时需从安全与经济角度出发，这其中结构抗震在设计中占有重要位置，直接关系到整体的安全性和经济性。由于地质条件和周围环境都会制约高层建筑的结构选型，我们要考虑到建设区域的抗震防烈度、基本风压值以及建筑形状、土质情况以及功能和结构材料等因素。

做好高层建筑结构选型，首先要分析该建筑的结构体系。结构体系需要注意竖向荷载与水平荷载两方面，前者主要通过水平构建与竖向构建将荷载传递到基础，该体系是基本传力体系。而侧向荷载的直接影响增长率一般大于竖向荷载增长率。因此，高层建筑侧向荷载直接决定了土建的工程造价。正是如此，我们设计高层建筑时，首先需要考虑的就是侧力体系的选择。

二、高层建筑结构选型内容与要求

高层建筑项目的主体结构框架，在选型规划的工作中，需要从多个方面来考量其稳定和安全方面的特性和所要达到的质量标准。包括结构的基础性设计与布局、承重结构体系的构建及其性能指标要求等关键方面。在明确这些关键方面的相关要求之后，还要对施工现场开展实地考察，掌握施工周围环境的具体特点，包括周边已经存在的建筑情况，综合这些信息来分析结构形态的可行性和可靠性。具体工作包括下面几个要点：

其一，在给建筑工程选址的时候，要尽量避免地形较为险峻和地质环境较为复杂的危险地带，选择在较为平坦、开阔的地段，这样就有利于规避一些地质情况不明或者不适合进行工程建设的地方。

其二，高层建筑最好要保持各个角度的对称性，减少偏心的可能性。如果需要建造一个高层建筑的集群，这就需要尽量保持各个建筑的结构形态和所采用的样式保持大体一致，防止出现各种不确定性因素诱发安全隐患，如果在工程建设期间随意更改建筑结构的形态和选型特点，那么这对于初始的设计各种而言也是一种不负责任的做法。

其三，要注重工程建设的其他配套设备和组织工作，做足准备工作，确保施工中能够保持在稳中又快的速度节奏之中，各项施工程序之间能够高效衔接，各部门能够紧密协作，各工种分工明確，同时开展施工又不互相干扰。

三、影响高层建筑结构选型的主要因素

1.高层建筑物所处的环境

高层建筑的结构选型方案需建立在基本资料的基础上，然后生成多层次、多目标和多方案的设计。设计过程中既结合了设计师的经验与设计知识还需结合以往工程实例，以此为基础进行发挥性的创造。有关设计方案的比选，我们要充分考虑建筑所在位置的实际环境，这也有利于基础结构、水平承重与竖向承重结构的确定。此外，选型过程中还需充分考虑到建筑体外立面的艺术性与装饰性。只有这样才能在保证建筑体的使用功能前提下，使结构形式与空间艺术有机的融为一体，充分表达该建筑与周围环境的和谐统一。

2.建筑功能方面的要求

高层建筑设计必须满足其使用功能这一核心要求。因此，我们设计时必须满足地质环境与客观空间的需求，以此来有效地利用和节省土地资源。设计时在使用功能要求这一前提条件下，进一步确定出高层建筑的功能、规模和尺寸，并做好相应的空间划分，保证相互之间的协调性。此外，进行结构选型时还需保证建筑物使用空间与结构形式剖面之间的协调一致性。同时，还需尽量降低相关构建的高度，以此节省结构维护费用和空间的使用率，这样也可以大幅降低竣工后的维护、修理费用。

3.结构材料

通过分析我们可以产出，建筑结构形式的变革与相关结构材料密切相关，结构材料直接影响到建筑结构的选型。真正意义上的高层是以钢结构作为主要承重结构的基础上发展起来的，美国长岛黑港灯塔使用了熟铁框架，该项目具有典型的代表意义。该建筑为高层建筑使用钢铁材料探索出新的路径。之后，在芝加哥某幢9层楼开始使用钢框架结构，后来法国巴黎的某公寓开始采用钢筋混凝土结构。从此，高层建筑开始将钢结构以及钢筋混凝土框架结构应用于各种高层建设方面，这也为现代高层建筑奠定了良好的发展基础。我们进行高层建筑结构选型时，必须深入分析合理选择结构材料，以此发挥材料自身特性，促进结构形式的不断创新和发展。

4.施工水平

各种体量和大跨度高层建筑的发展离不开施工技术的提升和施工机械性能的提高。目前，高层建筑中直接涉及到大体积混凝土浇筑、桩基坑支护和桩基施工深基坑支护以及深层降水等专业技术，而技术和工艺的提升也促进了各种模板技术走向成熟。这些都有力的保证了先进结构形式的顺利施工。

5.建筑结构设计的理论发展趋势

高层建筑结构理论解决了相关结构设计与优选之间的各种问题。相关理论对于抗震设计方面有着至关重要的影响力。这是因为不同项目的地质条件差异较大，同时建筑物受地震影响具有很强的随机性，地震造成的机构损坏也没有任何规律可言。针对上述问题，我们需充分认识我国地震带分布以及现有经济条件，以此设置出小震不坏、中震可修、大震不到的基本准则，还需明确承载力计算与构造措施设计、弹塑性变形验算这两个基本阶段。

结束语：

国家经济的快速发展推动建筑业的高速前进。在这个过程中，各类高层建筑如雨后春笋拔地而起。我们要认真对待高层建筑的结构选型、结构布置并将其与结构抗震概念相结合，以此保证项目的安全和经济性。高层建筑结构选型过程中，我们要结合实际情况确定选用竖向承重结构选型，还是下部结构选型亦或水平承重结构选型。

参考文献 ：

[1]沈蒲生.高层建筑结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.

[2]寇福立，田明，王春明.高层建筑结构选型分析[J].河北建筑工程学院学报.2011（02）.