建筑结构选型的综合考虑

摘要：随着科学技术的不断进步，计算机网络程序的广泛应用为建筑结构工程师们带来了极大地便利，大大的提高了工作效率和设计质量。但计算机在广泛应用的同时也存在着相应的弊端，养成了很多设计人员一味的依赖电脑，设计过于简单，大多依赖电脑的后期制作，将一些图集东拼西凑起来，并且计算机的结果也无法判断正误，只是利用软件让自己的作品更加规范化。对于如何加强建筑结构之间的整体性、合理性、经济性没有任何概念。仅仅是不断加强计算机的应用，这样的建筑结构是缺少灵魂的，加快环保材质的研究与应用，使计算机结构设计更加安全、实用、经济，同时合理的利用计算机软件是现今建筑结构设计的当务之急。

关键词：高层建筑；结构选型；综合因素

中图分类号：TU208 文献标识码： A

一、建筑结构选型的基本原则

在建筑设计中，空间组合和建筑造型的主要环节是选择最佳结构方案，即结构选型。结构选型应遵循以下原则。

一是适应建筑功能的要求，对于有些公共建筑，其功能有视听要求，如：体育馆为保证较好的观看视觉效果，比赛大厅内不能设柱，必须采用大跨度结构；大型超市为满足购物的需要，室内空间具有流动性和灵活性，所以应采用框架结构。二是满足建筑造型的需要，对于建筑造型复杂、平面和立面特别不规则的建筑结构选型，要按实际需要在适当部位设置防震缝，形成较多有规则的结构单元。三是充分发挥结构自身的优势，每种结构型式都有各自的特点和不足，有其各自的适用范围，所以要结合建筑设计的具体情况进行结构选型。四是考虑材料和施工的条件，由于材料和施工技术的不同，其结构形式也不同。例如：砌体结构所用材料多为就地取材，施工简单，适用于低层、多层建筑。当钢材供应紧缺或钢材加工、施工技术不完善时，不可大量采用钢结构。五是尽可能降低造价，当几种结构形式都有可能满足建筑设计条件时，经济条件就是决定因素，尽量采用能降低工程造价的结构形式。

二、高层建筑结构选型的要点

（一）竖向结构的选型

在进行竖向结构的选型过程中，要以建筑物的功能及高度为前提。结构体系不同的刚度与强度的要求不同，所适应的高度也是不同的。一般情况下，对于高度较低，层数少的建筑可以采用框架结构；而对于层数高的建筑则多采用框架一剪力墙结构或者剪力墙的结构。层数多、设防高的建筑多采用筒体结构。结构体系的选择还要考虑到建筑物的用途。当前，按照用途可以将我国的建筑物分为三类：首先是住宅、旅馆及公共性建筑，包括商业、科研、教学、医院等等。

（二）水平承重结构的选型

水平承重结构主要是为了保证结构的整体稳定及传递水平力的重要功能。水平承重结构的选择主要可以分为平板体系、无梁楼盖、密肋楼盖和肋形楼盖。平板体系：平板体系采用单向板或双向板，常用于剪力墙结构或筒体结构。其最大的优势是板底平整，可以不用吊顶，结构的高度较低，降低了层高。如果跨度较大的情况下，采用平板的难度大，一般非预应力平板不宜成过6m，预应力平板不宜超过9m，否则平板的厚度过大，就会增加楼面的重量。使用现浇预应力无粘结平板楼面可以减少板厚。无梁楼盖：就是在层高受到限制的情况下，公用建筑中使用的无梁楼盖。无梁楼盖最好带现浇柱帽，以加强板柱连接的可靠性。无梁楼盖的合适跨度是：普通钢筋混凝土楼面6m以内；预应力混凝土楼面可达9m。密肋楼盖：密肋楼盖多用在跨度较大而梁高受限制的情况下。筒体结构角区楼面也常用密肋楼盖。当采用装配式楼板时，框架-剪力墙结构应加混凝土现浇面层。楼盖结构应满足：房屋高度超过50m时，框架―剪力墙结构、筒体结构及复杂高层建筑结构应采用现浇搂盖结构；剪力墙结构和框架结构宜采用现浇结构。房屋高度不超过50m时，

8、9度抗震设计的框架-剪力墙结构宜采用现浇楼盖结构；

6、7度抗震设计的框架-剪力墙结构可采用装配整体式楼盖；框架结构和剪力墙结构可采用装配式结构。同时对于现浇楼盖，混凝土强度等级不宜低于C20，也不宜高于C40。

（三）下部结构的选型要点

基础永远是建筑的根基，只有根基打稳，建筑才能屹立不倒。它将上部结构传来的巨大荷载传递给地基。高层建筑基础形式选择的好坏，不仅会影响到结构的安全，同时对房屋造价、施工工期等都会产生不同程度的影响。高层建筑基础形式通常有以下几种：

四、建筑结构选型的主要影响因素

（一）施工水平

建筑施工的生产技术水平及生产手段对建筑结构型式有很大影响。正是大型起重机械及各种建筑机械例如混凝土泵，相继问世才使高层建筑的各种结构型式成为现实，施工水平对建筑结构型式的影响表现在以下三个方面：

（1）先进施工技术是实现先进结构型式的前提。

（2）建筑结构方案要密切与施工条件相结合。

一方面，施工技术条件不具备或选用的结构方案不适应现有施工技术能力，将给工程建设带来困难。例如选择装配式框架结构方案时需要认真考虑施工单位焊工技术力量，否则将给工程质量带来严重影响。如果决策人员在结构选型时考虑不周也将会给施工单位带来不必要的困难。因此选型时有关设计人员应多与施工单位人员沟通，共同磋商解决选型中出现的矛盾。 另一方面，选择结构型式时要结合施工工艺因素考虑工程的具体施工条件，同一种结构型式可以对应不同的施工工艺，而不同的施工工艺不仅影响材料消耗，劳动力工期施工工期的影响已经在经济因素中分析及造价等技术经济指标，而且会影响到结构的受力状态、抗震性能、计算分析及构造措施。所以，在高层建筑结构选型中应对施工工艺连同其它因素加以全面综合权衡考虑。

（二）建筑结构材料

（三）建筑物的功能

建筑物的功能要求是建筑设计中应考虑的首要因素。任何建筑都具有对客观空间环境的要求，根据这些要求可大体确定建筑物的尺度、规模与相互关系。在结构选型时应使所选择的结构形式剖面与建筑物使用空间相适应，尽可能降低结构构件的高度，才能提高空间的使用效率、节省维护结构的初始投资费用、减少照明采暖空调负荷、节省维护费用从而降低建筑物全寿命期费用。其次通过对结构体系裸露和艺术加工，将结构形式与建筑的空间艺术形象融合为一体来表现建筑美。建筑界公认的典型例子意大利佛罗伦萨运动场的大看台，是一个钢筋混凝土梁板式结构，雨蓬的挑梁伸出17m，它的弯矩图是二次抛物线，建筑师把挑梁的外形与其弯矩图统一起来，同时利用混凝土的可塑性，对挑梁的外轮廓进行艺术处理，在挑梁支座附近挖了一个带有椭圆弧线的三角形孔，既减轻了结构自重，又获得良好的艺术效果。直接将结构的自然形体进行恰如其分的艺术加工而又不做任何多余的装饰，使结构形式与建筑空间艺术形象高度地融合起来。

（四）建筑物结构的受力合理性

由于当前的建筑普遍以高层型式出现，而高层建筑在高度上具有其他建筑所不可比拟的特性。随着建筑物的高度不断上升，其重力荷载也呈直线上升的趋势，作用在竖向构件柱以及墙上的轴压力也随之增加。在这样的条件下对于基础的承载力也就提出了更高的要求。与此同时，控制建筑物的水平位移也成为了主要矛盾，这种情况主要是由两方面原因所造成的。一方面，超高层建筑的高度较高，使得风作用效应加大；而风力的加大也就使得合力作用点的位置变高，从而使其对于建筑物产生的作用效应也就变得更大。另一方面，超高层建筑的高度过高使得其自身的重心位置也相应的被升高，建筑的结构自重也相应的加大，此时在地震作用下就将导致薄弱部位加速破坏。因此，在进行建筑结构选型时应当确保结构的受力合理性。

（五）经济因素

最后，在进行建筑结构的选型时还要对经济因素做好分析，系统的考虑结构方案经济性。不仅要考虑到某个结构方案付诸实施时的一次投资费用，还应当考虑到其全寿命周期的费用。在进行结构的施工过程中还应当注意到建筑结构中的安全问题，一些建筑结构材料虽然具有耐热的特性，但是耐火的功效却不甚理想，一旦放生火灾的话极易造成重大的损失。在出现地震等坍塌性事故时，需要较长的疏散时间，但超高层建筑大多采用钢筋混凝土结构，在长时间的疏散过程中极易发生其他的安全事故。与此同时，许多建筑的投资都比较巨大，并且在所属区域一般都应是当做代表性建筑来建造的。所以建筑无论是在经济上，还是在文化乃至政治上都具有较强的影响。为此，在进行结构的选型时务必要强化结构的可靠性，强化建筑的整体性能质量。

结语

建筑结构选型的综合考虑内容相对来说比较复杂，灵活广泛，综合性比较强，这就需要结构设计人员充分发挥主观能动性，在应用规范及应用力学基础的前提下，根据自身对建筑结构的理解，通过自己多年的积累经验，做出安全、合理、经济的设计。建筑结构的选择是设计思想发展的必然产物，所有的建筑工程在施工前都应当进行必要的考虑和分析，在确保建筑结构能够满足相关条件后方能进行具体的施工。