摘要：随着社会的发展，人口的增加，城市可利用的土地变得越来越少，城市建筑高层化的趋势也变得越来越明显。而高层建筑结构体系的多样化，使得高层建筑结构设计成为建筑设计中的重点和难点。本文就此探讨高层建筑结构设计中的选型问题。
关键词：高层建筑；结构设计；选型问题
前言：
一般来说，建筑结构设计包括三个阶段，第一阶段为结构选型，第二阶段为结构拓扑设计，第三阶段为结构构件设计。每一个阶段对于建筑结构的安全都至关重要，如果结构选型上出现任何问题都会导致日后施工的困难，工程造价的增加，甚至违反工程设计规范的要求。因此，合理的结构选型对于建筑结构设计十分重要，建筑结构选型阶段的决策关系着整个建筑的方方面面。
1高层建筑结构选型概述
（1）首先确定建筑物的抗震要求，包括建筑物所在地的抗震设防烈度，场地类别，建筑物的抗震设防分类。其中，要注意场地土质的情况，应保证所选地段的土质不会出现土质液化、地基土不均匀沉降等问题。
（2）建筑方案中结构体型的选择应尽可能合理，其选择依据是建筑高度和体型。建筑物的平面与立面形式尽可能规则、简单，并尽量避免偏心。同屡平面内抗侧力构件的刚度和质量的分布最好对称，相邻层刚度与质量变化不应过大，尽量缓慢，同时应满足规范的相关要求。
（3）结构体型的选择应合理，尽量的减少工程造价，同时还应考虑到施工的方便易行。
2高层建筑结构选型应注意的问题
2.1抗震问题
抗震设防有三个水准目标，小震不坏、中震可修、大震不倒。除了以上原则外，必要的抗震措施对于高层建筑的抗震也是十分重要的。如合理的布置墙柱等竖向构件和粱等水平构件可以使抗震效果更好。加强山墙的刚度可以使不规则的建筑物抗扭性能提高，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移与该楼层的平均值要符合规范的要求。对有开窗的山墙，利用窗台高度将梁上翻，从而增加山墙处粱高，抗震效果也会明显好转。高层建筑中，往往为尽可能地利用朝南的空间，而使剪力墙集中布置的交通核集中在建筑物北面，这样就会造成平面刚度和质量中心的偏心。此时，为了尽可能地减小偏心，可以采取增加建筑物南侧的刚度，减小北侧的刚度，从而尽可能地平均分配整个建筑的平面刚度。如在建筑物南侧利用设备管理的墙体增加刚度，北侧在满足墙体稳定性、轴压比的前提下将剪力墙开洞，减小北侧的刚度。
2.2功能性对高度、体型的影响问题
高层建筑的结构类型每一种都有各自的适用高度，因此高层建筑物的高度对结构类型的选择有很大的影响。当高度在规范规定的范围以内时，可选择的结构类型有很多，功能就成为结构选型需要考虑的首要因素。建筑物的功能不同，对空间的要求也不同。不同使用功能的高层建筑，对建筑的平面和立面的布置都会有不一样的要求。
拿高层建筑住宅来说，高层建筑住宅往往不需要很大的开进，跨度比较小，住宅内墙体较多，在立面上的变化也不是很大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以对于高层建筑的住宅楼，通常采用剪力墙结构或框架剪力墙结构，既能合理利用住宅内部的墙体，不占使用空间，又能使结构上受力均匀合理。现代建筑的功能越来越多样化，如下部可以做商场，中间部分做写字楼，上部楼层做住宅。商场需要较大空间和柱网，框架结构可以满足，而写字楼需要平均的一般的房间，上部住宅为了方便空间分隔，一般墙体较多，剪力墙结构可以满足。
对于酒店和商业建筑等，既需要大空间，又需要保证整个建筑的安全，交通核可以布置剪力墙或简体，因此，一般采用框架剪力墙结构，也可以用框简结构。同时，对一栋建筑有多种功能需要的，可以在中间设置结构转换层。除了高度，高层建筑的体型对结构类型的选择也很重要。高层混凝土技术规程和抗震规范对高层建筑的高宽比都有要求。
2.3材料、施工问题
建筑材料的研究和发展成全了建筑结构类型的不断变革，因此，建筑材料对于建筑的结构选型有着重要的作用。随着科学技术和经济的快速发展，越来越多的资金投入到新型建筑材料的研发，建筑材料越来越向着轻质和高强发展。在结构选型时，应合理的选择建筑材料，最好的效果是，建筑材料与结构形式能够相辅相成，将各自的性能充分地发挥。
除了建筑材料的迅速发展，新型施工技术和施工设备也在不断涌现。如深基坑支护、桩基旌工、深层降水等技术已逐步完善，还有很多模板工艺也越来越成熟，包括组合模板、大模板等。这些旌工技术和机械都为先进的结构形式的实现提供了有力的支持。结构形式的选择，对建筑施工过程中的材料、劳动力消耗、工期、建造成本都会有影响。因此，高层建筑的结构造型除应考虑到上述因素，还应考虑到施工环节。例如选用钢结构或钢一混凝土结构的建筑物，结构的竖向构件截面面积会有明显减小，有效地使用空间就会增加。除了使用上的优点，钢结构还能有效地缩短工期。这样建筑物可以提前进入使用，产生的经济效益可以使投入的资金尽快的得以回收，同时这也是建筑经济性的体现。综上所述，结构选型应考虑长远，既要考虑开发初期一次性的资金投入，也要考虑后续的施工进程和施工成本，从而综合衡量确定最佳的结构类型。
2.4经济性问题
合理的结构选型应能够满足建筑功能和正常使用的要求。在这个前提下，尽可能地降低工程造价，实现建筑物的经济性。从结构类型到每一构件的布置，都关系到工程造价。如高层住宅，剪力墙结构中由于布置了少量框架柱，使得结构类型转变为框架剪力墙结构，这样整个建筑物的抗震等级提高，造价会大幅提高。此时，较好的做法是局部增加墙体，根据抗震规范和高层混凝土技术规程的要求，只要使框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10％，还是以剪力墙结构作为查询抗震等级的依据。这样既保证了建筑的功能使用，又降低了结构的含钢量，减小了工程造价。还有一些建设单位会要求住宅建筑中剪力墙的长度短一些，即希望设计单位多放短剪力墙。根据规范的相关要求，短肢剪力墙数量多的时候，抗震等级要提高一级，这样，建筑物的含钢量会大幅提高，虽然由于布置短肢剪力墙而省下了部分混凝土，但建筑物的造价整体是增加的。因此，这时应将多数墙体布置长肢剪力墙，这样剪力墙的配筋率和配箍率都会下降，墙体的含钢量也会下降，从而工程造价也会下降，建筑的经济性更好。除了结构选型，影响建筑造价的因素还有很多，评价建筑造价，应考虑建筑物的全寿命期。因此，应用整体和长远的眼光，考虑到后期的各个要素，来评价结构选型对于建筑经济性的影响。对不同的结构方案，不仅要考虑现阶段一次性的投入，还要考虑后期持续的成本，还应将节省材料和劳动力等指标考虑进去，而不是一味的用货币指标来衡量。
总结
高层建筑是城市化进程不断推进过程中出现的建筑形式，此类型建筑呈现出了较为复杂的结构体系及建筑平面功能，结构工程师在结构选型、结构布置方面面临着越来越多的挑战。在高层建筑结构设计与选型中，应在满足建筑使用功能及结构安全前提下，综合考虑投资、工期、施工经验、空间效果、使用面积和结构性能等综合效益指标来作出判断。
参考文献
[1]师军福. 高层建筑结构设计及某工程结构选型分析[J]. 甘肃科技纵横，2015，44（8）：73-75.
[2]匡奕星. 高层建筑结构设计中的问题及对策研究[J]. 建筑工程技术与设计，2015（13）.
论文作者:韦鲜琼
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第12期
论文发表时间:2017/10/12
标签：结构论文; 建筑论文; 建筑物论文; 高层建筑论文; 刚度论文; 剪力墙论文; 墙体论文; 《建筑学研究前沿》2017年第12期论文;