建筑結構模型設計中的選型與設計

王哲

【摘要】高層建筑的結構體系是高層結構是否合理、經濟的關鍵，隨著建筑高度和功能的發展需要而不斷發展變化。論文總結了各種高層建筑結構體系、特別是近年來出現的復雜、新穎的結構體系的受力特征，進而對高層建筑結構選型要點進行了探討。

【關鍵詞】建筑結構；模型設計；選型與設計

一、結構選型

（一）框架結構體系

框架結構體系采用梁、柱組成的結構體系作為建筑豎向承重結構，并同時承受水平荷載，適用于多層或高度不大的高層建筑。框架結構的布置要注意對稱均勻和傳力途徑直接。傳統的結構布置采用主次梁的作法為主，逐步向扁梁或無蓋梁發展。框架柱是框架結構的主要豎向承重和抗側力構件，以受壓應力為主。

（二）剪力墻結構體系

剪力墻結構體系是利用建筑物的墻體作為豎向承重和抵抗側力的結構體系。剪力墻的間距受樓板構件跨度的限制，一般為3～8米。因而剪力墻結構適用于要求小房間的住宅、旅館等建筑。

（三）框架一剪力墻結構體系

框架一剪力墻結構是將框架和剪力墻結合在一起而形成的結構形式。它既有框架結構平面布局靈活、適用性強的優點，又有較好的承受水平荷載的能力，是高層建筑中應用比較廣泛的一種結構形式。合理的結構設計，將能使框架、剪力墻兩種不同變形性能的抗側力結構很好地協同工作，共同發揮作用。

（四）筒體結構

隨著建筑物高度的增加，傳統的框架結構體系、框架一剪力墻結構體系已不能很好地滿足結構在水平荷載作用下強度和剛度的要求。筒體體系因其在抵抗水平力方面具有良好的剛度，并能形成較大的使用空間，而成為六十年代以后常用于超高層建筑中的一種新的結構體系。根據筒體布置、組成、數量的不同，又可分為框架筒體、筒中筒、組合筒三種體系。

二、結構設計

（一）地基與基礎設計

結構工程師越來越重視地基與基礎的設計，這個階段的設計過程能否合理完成將直接影響后期設計工作的順利進行情況，也直接決定著整個項目的運作成本。因此，這個階段極為重要，存在著不可預計的問題，處理不好可能造成不可估量的損失。高層建筑應根據整體布局的設計來確定滿足承載要求和不均勻沉降的地基形式。可通過設置地下室的方式用于減小高層建筑地基的沉降問題，這也有利于保證地基的承載力和建筑物主體的穩定性。

（二）結構方案設計

在高層建筑的結構設計當中，最關鍵的環節就是選擇合適的結構方案，且注意最終選擇的結構方案應該要滿足高層建筑結構設計的基本要求，能夠同時實現社會與經濟利益。針對結構一樣的單元通常我們會采取一樣的結構體系，但最終的結構方案的選擇還要結合工程的具體要求以及施工條件、地理環境等因素才能確定。在這里需要注意兩點：第一，認真研究與之相關的國家標準和行業規范，我們所選擇的結構方案與這些標準規范應該保持一致，不應有沖突存在；第二，根據建筑項目的基礎情況和項目規模、周邊的環境等因素來選擇方案。

三、配筋設計

（一）框架外挑梁配筋

在多層鋼筋混凝土框架結構建筑設計時，受建筑占地面積、使用功能等多方面影響，挑梁一般設置在梁端。由于挑梁荷載與框架梁荷載是不一樣的，它們的斷面尺寸自然也不一樣，所以設計人員應該針對框架外挑梁實際受力情況確定其斷面尺寸，以及配筋量，不能采用將框架梁配筋延伸至外挑梁的配筋設置方法，這樣做會降低框架外挑梁施工質量。要求設計人員對框架外挑梁受力的實際情況進行準確分析，以便合理確定配筋量。

（二）框架柱配筋

從以往的框架結構建筑配筋設計情況看，框架柱配筋數量相對不多，一旦遭受地震等地質災害，框架柱就會受到較大的扭轉剪力，同時承受雙向彎矩作用。由于橫梁對框架柱的約束力較小，如果框架柱遭受雙向彎矩，勢必產生非常嚴重的損壞，破壞框架整體結構的穩定性，危及人的生命安全。為此，對框架柱配筋進行設計，必須選取最不利的方向進行配筋計算。

具體設計工作中，為了使框架柱強度符合承載力及抗震性要求，其配筋計算或設計應當注意以下幾點內容：第一，當多層鋼筋混凝土結構建筑地基不是堅硬土層時，設計人員要在原來配筋量基礎上給予適當的增量設計，增加框架柱配筋，一定程度上能增加框架柱本身的承載力；第二，為提高箍筋對混凝土的制約力，設計人員可以將框架柱箍筋設計成井字形和菱形；第三，在遭受地震等地質災害情況下，多層鋼筋混凝土框架結構建筑的抗震墻、邊柱等重心都會發生偏移，為最大程度地提高這些部位的抗受拉能力，必須確保縱筋截面設計大于計算值的1/4。

四、結語

總的來說，高層建筑結構選型包含豎向承重結構選型、水平承重結構選型以及下部結構選型；結構布置包括結構平面布置、結構豎向布置及變形縫設置。設計中應根據房屋的高度、高寬比等多方面因素選取合理的結構體系，以上因素在結構選型方面應該重點考慮。

參考文獻

[1]彭春波.高層建筑結構設計問題及對策探討[J].城市建設理論研究：電子版，2013（26）：12～13.

[2]葉國華.高層建筑結構設計問題及對策探討[J].商品與質量·建筑與發展，2014（02）：787.