季皓坤
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摘要：随着国民经济的快速发展，人民生活水平的不断提高。结构选型所面临的对象及其所处环境、需考虑解决的问题及所用的知识日趋复杂，结构选型的难度与重要性增大、时间增长，耗费的人力、财力、物力增加。选型不当带来的后果严重且难以修复，选型风险增大，传统的结构选型设计思想与方法将面临新的困难和挑战。因此，本文总结了各种建筑结构体系、特别是近年来出现的复杂、新颖的结构体系的受力特征，进而对建筑结构选型要点进行了探讨。
关键词：建筑结构；选型；设计
1 建筑结构选型的概述
建筑的结构体系主要有框架结构，异型柱框架结构，框架一剪力墙结构，剪力墙结构，部分框支剪力墙结构，筒体结构（框架一核心筒结构，筒中筒结构），以及混合结构，即由多种材料构件如钢筋混凝土构件、钢构件、组合结构构件（钢管混凝土构件、型钢混凝土构件及组合梁等）构成的结构。主要分为：①一般建筑结构体系。一般建筑结构体系包括框架体系、剪力墙体系、框架剪力墙体系、框架－筒体体系、框筒体系、筒中筒体系等结构体系。②复杂建筑结构体系。复杂建筑结构体系一般是指带转换层结构体系、连体结构体系、悬挑结构体系、带加强层结构体系、平面不规则结构体系等。③新颖建筑结构体系。近年来，出现了一些新颖的建筑结构体系。其中具有代表性的有束筒体系、巨型框架体系、脊骨体系等结构体系。
2 建筑结构特点
2.1水平荷载成为决定性因素。建筑物自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值, 仅与建筑物高度的一次方成正比; 而水平荷载对结构产生的倾覆力矩,以及由此在竖向构件中引起的轴力,是与建筑物高度的二次方成正比;另外,对某一定高度建筑物而言,竖向荷载大体上是定值, 而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化。
2.2轴向变形不容忽视。建筑中,竖向荷载数值很大,能够在柱中引起较大的轴向变形, 从而会对连续梁弯矩产生影响, 造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大;还会对预制构件的下料长度产生影响, 要求根据轴向变形计算值, 对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响,与考虑构件竖向变形比较, 会得出偏于不安全的结果。
2.3结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言,高楼结构更柔一些,在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。
3 建筑结构选型与建筑设计
在结构的功能要求被确定以后，即可根据功能要求进行结构的选型。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如对于建筑，在选型上可以考虑框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、框筒结构以及筒中筒结构等，在用材上可考虑钢结构、钢筋混凝土结构、组合结构等。对于大多数建筑物，工程造价中约有50%－70%用于结构工程，而且结构工程的施工工期也约占建筑物施工总工期的50%－70%。因此搞好结构工程对于建筑工程建设的质量控制、投资控制和进度控制有十分重要的作用。搞好结构工程的关键在于结构选型，如果选型不当，即使结构计算很精确，也有可能给结构的安全使用及耐久性带来无法弥补的缺陷，所以结构选型对于结构的全寿命优化有着举足轻重的作用。在非地震区的建筑，水平荷载以风荷载为主。所以非地震区建筑选型宜选用有利于抗风作用的建筑体型，也就是宜选用风压体型系数较小的建筑体型，比如圆形、椭圆形等。
流线型的建筑体型以及由下往上逐渐变小的截锥形体型的体型系数相对较小，有利于抗风。在进行结构平面布置时，宜使用结构平面形状和刚度分布尽量均匀对称，以减轻风荷载作用下扭转效应对结构内力和变形的影响，并应限制结构高宽比，防止倾覆和失稳。地震区建筑的体系选型，实际上属于抗震概念设计范畴，它是在总结震害规律及工程经验的基础上，以宏观概念为指导，正确地解决建筑的总体方案，选择合理的结构体系，以达到合理抗震。通常应选择对抗震有利的地段，选用整体性较好的基础，立体结构应具有合理的地震作用传递途径，拥有多道抗震防线，具有必要的刚度和强度，具有合理的刚度和强度分布，避免竖面侧移刚度的突变。
另外亦宜选择风压体型系数较小的形状并限制高宽比。对于低层、多层或建筑，其竖向和水平结构体系设计的基本原理是相同的。但随着高度的增加，由于以下两个原因，竖向结构体系成为设计的控制因素：较大的竖向荷载要求有较大的柱、墙和井筒；更重要的是，侧向力所产生的倾覆力矩和剪切变形要大得多，必须精心设计。建筑的竖向结构体系从上到下一层层地传递累积的重力荷载，因此要求较大的柱或墙截面来承受这些荷载。同时，这些竖向结构体系还必须把风荷载或地震作用等侧向荷载传给基础。可是，与竖向荷载相比，侧向荷载对建筑物的效应不是线性的，而是随建筑物的增高而迅速增大。例如，在其它条件相同时，在风荷载作用下，建筑物基底上的倾覆力矩近似地与建筑物高度的平方成正比，而建筑物顶部的侧向位移与其高度的4次方成正比。地震的效应甚至更加显著。当低层或多层建筑的结构按恒载及活荷载设计时，柱、墙、楼梯或电梯井就自然能承受大部分水平力，问题主要是抗剪。在“矮”房子的框架中，可以填充一些墙板，甚至全部填满墙板的办法很容易获得适当的附加支撑效果，而不必另外再加大原来竖向荷载所需要的柱和梁的尺寸。为了使建筑足以抵抗相当大的侧向荷载和侧移，常常不得不进行专门的结构布置，柱、梁、墙和板的截面总是要大一些。
4 结语
建筑物有效地减轻了住房压力，但必然也带来了安全隐患，其结构设计显得尤为重要，随着设计理念的不断发展，建筑物必将朝着更加合理的方向发展。建筑结构的选型与结构布置直接影响着结构的安全性与经济性，设计中应根据房屋的高度、高宽比等多方面因素选取合理的结构体系。
参考文献：
[1] 郑日男.高层建筑结构设计要点探讨[J].中华民居，2011（6）
[2]曹军. 高层建筑结构体系选型的影响因素[J]. 建设科技，2010（11）：83 -84.
论文作者:季皓坤
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/20
标签：结构论文; 荷载论文; 体系论文; 建筑结构论文; 建筑物论文; 建筑论文; 构件论文; 《防护工程》2018年第10期论文;