關于高層建筑結構選型設計的初步探討

王永超

摘 要：高層建筑是當今城市發展的主旋律，其結構體系作為高層結構是否合理、經濟的基礎所在，在建筑高度功能得到大力發展的同時，其結構選型也在逐步變化。本文從高層建筑結構選型的重要性入手，分析了其設計要點。

關鍵詞：高層建筑；建筑物；結構選型；設計

近些年來，為了更好的緩解當今人地矛盾，高層建筑不斷涌現，由此引發了人們對高層建筑結構選型問題的思考。同時，為了更好的保證建筑結構的穩定性，就需要合理的選用建筑設計方案，以實現高層建筑產業的長遠發展。

一、高層建筑結構選型的重要性

建筑工程項目中，設計是最為關鍵的一個環節，高層建筑作為建筑領域的重要組成部分，做好設計更是不容忽視。目前工作中，為了能夠保證建筑結構設計質量，就需要嚴格依據現有的設計規章及制度，結合工程實際，在充分考慮建筑物抗震性、經濟性基礎上加以優化。就目前的高層建筑結構選型而言，具體包含了以下幾個方面。

1、多元化要求

近期，建筑物的多元化、功能化已成為時代發展的必然趨勢，這也必然導致建筑結構設計方案在平面立體上和內部空間布局上追求多元化、綜合化及復雜化。但是面對這種時代發展需求，住戶室內大空間、個性化又產生新矛盾。

2、建筑結構優化方式

隨著建筑物高度與規模的不斷擴大，高層建筑物的投資、工程建設周期也在不斷的增長，建筑結構系統優化已成為當今業界談及最多的問題。結構優化其形式優化已成為當今建筑結構選型及設計的重點，也是其布局與構件參數優化的基礎。

3、因素的復雜化

城市化建設進程的增加，各地高層建筑不斷聳立，高層建筑施工建設所涉及的因素越來越復雜，系統、綜合、多變的選型模式越來越常見，對建筑專業的知識要求也在不斷復雜。

二、高層建筑結構分類現狀

高層建筑建設中，設計工作十分關鍵，而高層建筑結構設計是整個工程建設的基礎，目前雖然說高層建筑設計工作已經取得不菲的成績，但上存在許多問題需要改進與完善。尤其是在建設和諧社會主義新時代，加強高層建筑結構選型設計對工程整體質量有著重要意義。要想做到這一目的，就必須提前分類好高層建筑結構分類現狀。

1、鋼筋混凝土結構體系

在高層建筑工程項目中，鋼筋混凝土結構應用非常廣泛，這一建筑結構合理的利用了鋼筋與混凝土兩種結構之間的受力特性，讓建筑物整體性得到很大程度的提升。但同時鋼筋混凝土結構也具有自重大，構件截面大，抗裂性能差，延性較差，澆筑混凝土時需要模板和支撐，戶外施工受到季節條件的影響， 修復和補強比較困難等缺點而限制了它的進一步推廣應用。鋼筋混凝土結構的結構體系型式主要有框架、剪力墻、筒體、框架- 剪力墻以及框架- 筒體等，其中筒體又可分為框筒、單筒、多筒和束筒等。

2、鋼結構體系

鋼結構在我國高層建筑中的應用還并不普遍，直到80 年代中期我國才在深圳建起了我國第一幢高層鋼結構建筑“深圳發展中心大廈”， 但到目前為止我國已建和在建的高層鋼結構已達到26 幢之多，取得了較好的綜合經濟效益。鋼結構的結構體系型式主要有框架、框架- 支撐、筒體、巨型框架、巨型桁架以及懸掛體系等。

3、鋼- 混凝土混合結構體系

實踐已證明鋼- 混凝土混合結構能形成高效的抗側力體系， 取得用鋼量較小， 造價較低的技術經濟效果， 已在30～80 層的高層建筑中得到推廣應用， 但這種體系中兩種不同材料的結構或構件之間的連接技術仍是當前需進一步研究的課題。鋼- 混凝土混合結構的結構體系型式主要有鋼框架- 混凝土墻、鋼框架- 混凝土核心筒、鋼框架- 混凝土框筒、鋼框筒-混凝土墻以及鋼框筒- 混凝土核心筒等。

4、鋼- 混凝土組合結構體系

鋼- 混凝土組合結構主要包括型鋼混凝土結構和鋼管混凝土結構。型鋼混凝土結構（SRC） 是指混凝土內含型鋼的勁性配筋混凝土結構體系。型鋼混凝土結構存在和鋼筋混凝土類似的缺點， 但它具有承載力高， 抗裂性和抗震性能較好等優點， 在一些高層建筑的底部數層或跨度較大部分和重荷載部分得以應用，能在不顯著提高造價的情況下增強結構的抗震性能，減小構件截面，并能加快施工速度。

三、針對高層建筑結構選型進行設計

1、結構選型設計的條件

在進行建筑結構選型設計前，需要對建筑結構的功能要求進行充分的分析，在滿足相應功能要求的基礎上，實現合理的高層建筑結構選型設計。在高層建筑選型上，需要充分的考慮到各種建筑結構形式，并針對材料的選用情況進行慎重的分析。一般來說，很多的建筑成本花費最高的階段就是結構設計階段，而且在這一階段，施工工期也相對較長。所以，有效的保障結構選型設計的質量，就能夠使得高層建筑建設的整體質量得到保障。

2、結構選型的重要性

結構選型對于結構工程的建設來說，有著重要的影響作用。如果出現選型不恰當的問題，那么就會使得結構設計也存在相應的偏差，結構的安全性和耐用性就會大打折扣。因此，就需要合理的進行高層建筑結構選型。在一些特定的區域，如非地震帶，高層建筑的結構選型，需要充分的考慮到水平荷載和風荷載這兩種荷載因素。在這一區域，高層建筑結構需要選用抗風性較強的結構形式，而建筑的體型則需要選用風壓系數相對較小的體型。

而在對建筑結構平面進行設計的過程中，則需要合理的對平面結構的形態和剛度進行精確的設計，以保障結構的穩定。在地震高發區域，建筑選型需要充分的考慮到地震因素，將宏觀調控作為主要的指導方針，有針對性的對高層建筑整體方案進行設計，構建相應的結構體系，使得抗震效果得到最大化的體現。

3、建筑的結構體系設計具有一致性

建筑的形式有很多種，主要為多層建筑、高層建筑和低層建筑。無論是何種形式的建筑，其在水平結構體系設計以及豎向結構體系設計上，均參照一致的原理。然而，在建筑樓層逐漸增多的基礎上，豎向結構體系在設計上也需要進行控制。之所以會出現這樣的情況主要是因為在建筑樓層數增多的情況下，豎向荷載也會增大，對于支撐柱、墻和井筒的要求就會提高。同時，在建筑側面所呈現出的傾覆力以及剪切力等也會相應的增大，因此要合理的對設計進行控制。

高層建筑與低層建筑和多層建筑在結構荷載的設計上有著一定的不同，高層建筑需要克服的問題是變形的問題，有效的針對變形進行抵抗。而低層建筑和多層建筑則主要需要解決的問題則是抗剪。要想能夠使得高層建筑筑足以抵抗相當大的側向荷載和側移，常常不得不進行專門的結構布置，柱、梁、墻和板的截面總是要大一些。

四、結束語

隨著我國經濟的迅猛發展，城市土地資源日趨緊張，對于房地產企業而言，土地意味著經濟效益，所以每一寸土地都是寸土寸金。在這寸土寸金的土地上建筑多功能高效率的高層建筑是多數房地產企業的選擇，面對越來越多的高層建筑的興起，對結構的選擇是至關重要的，好的選擇不僅能為建筑企業帶來高額的經濟利益，還能實現建筑自身的美感，所以高層建筑的選型越來越成為房地產企業關注的問題。

參考文獻：

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