淺議高層建筑的結(jié)構(gòu)選型

摘 要：建筑的結(jié)構(gòu)形式不僅僅需要考慮其使用功能，同時還需要考慮建筑結(jié)構(gòu)是否安全合理、可施工性、造價等。作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)，建筑結(jié)構(gòu)選型在整個建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中占有相當重要的地位。文章分析了影響建筑結(jié)構(gòu)選型的因素，介紹了高層建筑結(jié)幾種常見結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點和適用條件，以供大家參考。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；結(jié)構(gòu)選型

隨著我國大型建筑結(jié)構(gòu)數(shù)量的不斷增加，如何對結(jié)構(gòu)進行選型顯得尤為重要。建筑的結(jié)構(gòu)工程占據(jù)著十分重要的地位，建筑結(jié)構(gòu)的工程造價及用工量分別占建筑物造價及施工用工量的30%～40%，建筑結(jié)構(gòu)工程的施工工期約占建筑物施工總工期的40%～50%。因此，建筑結(jié)構(gòu)的選型能夠在很大程度上控制整個工程建設(shè)的質(zhì)量、投資以及進度，搞好結(jié)構(gòu)工程的關(guān)鍵則在于對建筑結(jié)構(gòu)的選型。為了使建筑物設(shè)計符合技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質(zhì)量的要求，必須做好建筑結(jié)構(gòu)選型工作。

1 影響建筑結(jié)構(gòu)選型的因素

1.1 建筑內(nèi)部空間方面

根據(jù)建筑的實際用途對建筑的內(nèi)部空間設(shè)計方面進行考慮。選取不同的結(jié)構(gòu)型式，因為各種結(jié)構(gòu)體系所能提供的建筑內(nèi)部空間及結(jié)構(gòu)體系本身所占用的空間是不同的，所以建筑物所能獲得的使用空間大小不同、空間高度不同，

1.2 結(jié)構(gòu)功能方面

建筑物的功能要求是建筑設(shè)計中應考慮的首要因素。任何建筑都具有對客觀空間環(huán)境的要求，根據(jù)這些要求可大體確定建筑物的尺度、規(guī)模與相互關(guān)系。在結(jié)構(gòu)選型時應使所選擇的結(jié)構(gòu)形式剖面與建筑物使用空間相適應，盡可能降低結(jié)構(gòu)構(gòu)件的高度，才能提高空間的使用效率。如：體育館為保證較好的觀看視覺效果，比賽大廳內(nèi)不能設(shè)柱，必須采用大跨度結(jié)構(gòu)；大型超市為滿足購物的需要，室內(nèi)空間具有流動性和靈活性，所以應采用框架結(jié)構(gòu)。

1.3 結(jié)構(gòu)受力方面

各種結(jié)構(gòu)體系有各自的受力特征，在抗風能力、抗震能力、整體剛度等各方面各不相同，選型必須保證結(jié)構(gòu)體系受力合理，所以要認真比較各種結(jié)構(gòu)體系優(yōu)缺點，保證整個建筑物受力體系的合理性。

1.4 結(jié)構(gòu)美學理念方面

考慮建筑設(shè)計時，選擇的結(jié)構(gòu)形式不僅僅需要滿足建筑使用功能的要求，還需要滿足如建筑造型藝術(shù)等的要求，包括單體視覺形象美、外部環(huán)境系統(tǒng)的協(xié)調(diào)美、內(nèi)部功能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)美以及結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的技術(shù)美等。

1.5 建筑成本控制方面

建設(shè)大型建筑物所需要的費用很高，因此在結(jié)構(gòu)選型決策時對不同結(jié)構(gòu)體系進行經(jīng)濟比較是十分重要的。建筑結(jié)構(gòu)的選型必須從“結(jié)構(gòu)必須合理，造價盡量最低”的角度進行綜合性的考慮，盡可能降低造價，當幾種結(jié)構(gòu)形式都有可能滿足建筑設(shè)計條件時，經(jīng)濟條件就是決定因素，盡量采用能降低工程造價的結(jié)構(gòu)形式。

1.6 建筑施工的生產(chǎn)技術(shù)水平及生產(chǎn)手段對建筑結(jié)構(gòu)型式有很大影響

正是大型起重機械及各種建筑機械例如混凝土泵相繼問世，才使高層建筑的各種結(jié)構(gòu)型式成為現(xiàn)實。施工技術(shù)條件不具備或選用的結(jié)構(gòu)方案不適應現(xiàn)有施工技術(shù)能力，將給工程建設(shè)帶來困難。因此在高層建筑結(jié)構(gòu)選型中應對施工工藝連同其它因素加以全面綜合權(quán)衡考慮。

2 建筑結(jié)構(gòu)的選擇

建筑在選型上可以考慮框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)以及筒中筒結(jié)構(gòu)等，在用材上可考慮鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)等。

框架結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點是建筑平面布置靈活，可形成較大空間，有利于會議廳、休息廳、餐廳、商場的布置。因此框架結(jié)構(gòu)在公共建筑和旅館建筑中采用較多。在非地震區(qū)，RC框架結(jié)構(gòu)一般不超過15層，RC框架15層以下是經(jīng)濟的；地震區(qū)，高層建筑不宜采用框架結(jié)構(gòu)體系。另外框架結(jié)構(gòu)體系的梁、柱楞角露出于屋內(nèi)，影響美觀和使用，且框架結(jié)構(gòu)體系與剪力墻結(jié)構(gòu)體系相比，適應高度相對較低，施工相對復雜些，抗震性能相對薄弱，所以我國各地在高層住宅中較少采用框架結(jié)構(gòu)體系。

高層住宅由于其使用空間較小，分隔墻體較多，且各層的平面布置基本相同。高層住宅建筑由于其使用功能上的特點，要求在平面布置中有許多縱、橫內(nèi)隔墻，而剪力墻結(jié)構(gòu)由于其承重和抗側(cè)力功能適應建筑使用功能，使發(fā)揮結(jié)構(gòu)作用的剪力墻與發(fā)揮分隔作用的縱、橫內(nèi)隔墻有可能統(tǒng)一在一起，從而具備在住宅建筑中使用的優(yōu)越性。剪力墻結(jié)構(gòu)施工較為方便，技術(shù)經(jīng)濟指標較好，抗震性能可靠，所以剪力墻結(jié)構(gòu)體系就成為高層住宅建筑結(jié)構(gòu)體系選型首選方案。

目前剪力墻結(jié)構(gòu)體系已成為各大城市高層住宅建筑的主要結(jié)構(gòu)體系，然而在有些高層住宅建筑中，往往底層用作商店或停車場，需要大空間，在這種情況下，常采用底層為框架的剪力墻結(jié)構(gòu)，即所謂框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)語

建筑結(jié)構(gòu)選型是結(jié)構(gòu)性設(shè)計中一個很重要的部分，建筑追求的標準是適用、安全、經(jīng)濟、美觀，因此結(jié)構(gòu)選型是一項十分細致的工作，要妥善處理好結(jié)構(gòu)選型與建筑使用功能和經(jīng)濟造價三者之間的關(guān)系，全面綜合分析、優(yōu)化方案、打造使用功能優(yōu)良、造型美觀、經(jīng)濟適的優(yōu)秀建筑。要充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)自身的優(yōu)勢，每種結(jié)構(gòu)型式都有各自的特點和不足，有其各自的適用范圍，所以要結(jié)合建筑設(shè)計的具體情況進行結(jié)構(gòu)選型。隨著我國建筑結(jié)構(gòu)理論的迅猛發(fā)展也使得現(xiàn)在的建筑向著多元化、復雜化發(fā)展，這就對建筑結(jié)構(gòu)選型提出了更高的要求。如何能在滿足結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟、美觀、實用等因素的基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計人員提出了更高的挑戰(zhàn)，需要建筑設(shè)計人員不斷的提高自己的專業(yè)技能。

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作者簡介：王鑫（1982- ），女，吉林省吉林市人，工程師，土木工程專業(yè)，主任工程師，研究方向：結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。