高層建筑結構選型的影響因素及要點探析

葉進銀

（福建華航建設集團有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

高層建筑方案設計中，結構選型是最重要的第一步，要根據功能需求和安全標準進行選型。在保證建筑的安全性和實用性的同時，還要注重建筑的外觀以及整體形象等。如果一開始沒有做好結構選型工作，那么在后續的施工過程中就會出現臨時變更建筑結構型式的狀況，這將嚴重影響施工進度及建設成本，不利于后續施工工作的順利開展。

1 高層建筑選型重點與適用范圍

相較于傳統的低層建筑形式而言，高層建筑所需要承載的荷載比較大，工程造價也比傳統建筑要大很多，因此在選擇高層建筑結構體系時主要要從經濟性和安全性兩個角度進行綜合考慮。從安全性而言，高層建筑結構體系的抗震效果，在設計時占有非常重要的地位，這關系到高層建筑的整體安全性[1]，尤其是在地震比較多發、風比較大的地區，如果結構選型不合適，建筑的安全性、舒適度都無法保證。除了安全性以外，工程造價也是結構選型過程中需要重點考慮的因素，保證安全性的基礎上，也要考慮建筑的經濟實用性。

常規高層建筑主要使用的鋼筋混凝土結構體系有框架結構、框架剪力墻結構、剪力墻結構、框架核心筒結構、筒體結構。框架結構能提供較大的建筑空間，布置靈活，但抗側力能力差，適合的樓層一般在10 層左右，應用較為廣泛。剪力墻結構抗側力剛度大，用鋼量小，但是布置不靈活，無法提供較大的建筑空間，適合用在住宅與旅館。框架剪力墻既有框架結構的布置靈活，又有較大的剛度，適用于辦公樓與旅館。框架核心筒結構和筒體結構抗側力剛度更大，適用于抗震設防要求更高的建筑。

2 影響高層建筑結構選型的主要因素

2.1 建筑功能的需求

設計師在進行結構選型過程中，首先要考慮的是高層建筑的功能方面的需求，這也是高層建筑設計中的核心需求，必須滿足地質環境和公共空間這兩大需求，只有這樣才能夠有效地節省土地資源。

2.2 建筑物周圍環境因素

在設計過程中，高層建筑的選型，在確保建筑功能性和穩定性的前提下，結合周圍環境以及地理條件，還要注重建筑的藝術性和裝飾性，提高建筑結構的美觀性，讓建筑和周圍的環境和諧統一。只有真正和周圍環境融為一體的建筑，才能夠符合客戶的需求。設計師在設計過程當中也可以結合以往的一些工程案例，進行發揮性創作，確保能夠選擇出最適合當地環境的建筑結構[2]。

2.3 甲方的要求

在不影響結構安全的情況下，應盡量滿足甲方的要求。高層建筑在結構選型的過程中，除了要注意符合建筑的功能性和安全性要求以外，甲方有可能對于建筑會有一些特殊的要求，那么在設計過程當中，就要根據甲方的要求來選用合適的構型。例如：甲方不喜歡在建筑中有太過于明顯的大柱子存在，那么設計人員就要根據甲方的要求選擇合適的結構，在剪力墻結構和框架雙筒結構之間，選擇沒有大柱子的剪力墻結構；如果甲方要求將底層空間做大，并且在一樓有其它設計用途時，就要選擇框架雙筒結構[5]。

3 實際案例分析

工程概況：項目位于陜西西安，設計使用年限為50，場地類別為二類。基本風壓=0.35kN/m2，地面粗糙度類別為B 類。本工程抗震設計烈度為8 度，設計基本地震加速度為0.2g。主樓抗震設防類別為丙類，抗震等級為一級，安全等級為二級。圖1 為1#樓，采用剪力墻結構，建筑功能為辦公樓。圖2 為2#樓，采用框架雙筒結構，底下五層為商業，五層以上同1#樓為辦公樓。1#、2#的長度為67.4m，寬度為40.8m，高度為99.95m；地下2 層，地上18 層[6]。

設計過程：首先開始設計1#樓，考慮到是在8 度區，一開始設計的時候就是往剪力墻結構考慮的，這個算是正常思維步驟。但是等到做2#樓的時候，本來想采用跟1#樓一樣的結構體系，但是建筑功能要求底下五層是商業，南北中間四跨必須是大空間，于是把中間四跨改成柱子，準備按框架剪力墻計算[7-8]。

圖1 1#樓剪力墻結構

圖2 2#樓框架雙筒結構

但是由于中間剛度太小，兩端剛度太大，計算無法通過。后面經過多方驗證試算，否定了框架剪力墻這個體系，按框架核心筒的理念來考慮。加大中間兩個筒的寬度，達到建筑高度的1/12。經過計算，各參數滿足要求。也有設計人員覺得中間開洞，按框架雙筒處理比較危險。但是個人覺得有以下幾點考量，應該不存在安全問題：

（1）回字形結構，是最合理的結構形式。

（2）剛好2#五層以下中間開洞取消，相當于在底部加強區，樓板是連續的。

（3）五層以上中間樓板采用彈性板設計，鋼筋拉通加強，同時加強洞口兩邊邊梁，來保證結構的整體性[9-10]。

4 結束語

高層建筑結構的選型要參考當地已有的建筑，充分考慮到建筑周圍環境、建筑功能需求、在滿足甲方的要求情況下，配合其他相關專業要求，才能使高層建筑結構的選型做到安全經濟可靠。