高层建筑结构选型的影响因素和选取方法高层建筑结构选型的影响因素和选取方法在高层建筑设计中,结构设计赋予建筑物一个支撑骨架.该骨架型式及其空间关系的合理性不仅直接关系到建筑物的安全,而且关系到建筑物能否实现其预定的功能和能否达到预期的经济效益.依据工程实践经验,若高层建筑结构体系选型不当,同样难以做出安全可靠、经济合理的高层建筑结构设计.正确处理高层建筑结构体系的选型问题,对于高层建筑的设计、施工乃至使用、维护而言,都具有至关重要的意义.1 高层建筑结构选型的问题当前我国高层建筑结构选型普遍不重视结构选型决策工作,而且缺乏一套完整系统、可行的方法来操作,仅以上部结构土建造价单一指标或几个易于转换成计量单位评估的定量指标来进行决策.因此高层建筑结构选型存在如下问题: 第一是影响因素的不确定性.结构选型决策工作具有很强的综合性,包含大量确定与不确定的因素,多因素共同作用的结果决定结构的型式,需要对诸多因素做大量细致分析.对一栋高层建筑来说,按当前常规做法是不太可能得到完善合理的结构型式的.选错结构型式,不仅会使高层建筑综合经济效益低下,而且使该建筑物给社会经济环境带来不良影响[1].第二是影响因素的多样性.结构体系的选择受到诸多条件和因素影响,除了要考虑工程造价和投资能力,还要考虑所选结构型式对建筑功能的适应性、施工条件、技术能力、施工工期、建筑材料和能源供应、建筑美学要求,包括建筑群及其环境的配合,建设场地的地形、地貌、自然灾害等等.一个合理的结构型式是通过进行多目标决策,将诸多因素统一协调而产生.而设计人员正是缺乏这种从整体( 或全局) 的综合经济效益出发来处理结构选型问题的观念,并由于缺乏处理模糊概念的方法和手段,不自觉地把不少本来为模糊的量忽略或当成确定性的,这使得设计变量和目标函数不能达到应有的取值范围,从而导致决策结果不是真正的最满意的.2 高层建筑结构选型的影响因素分析2. 1 高层建筑结构选型不合理的情况及原因分析2. 1. 1 超出建筑结构设计规范中规定的适用范围高层建筑的各种结构体系有各自的适用范围,我国《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》( 以下简称为《高规》) 给出了各类钢筋混凝土结构房屋适用的最大高度.首先房高超规.如高规规定对位于 IV 类场地的建筑或不规则建筑高度应适当降低.抗震规范条文说明指出: "不规则或在 IV 类场地上的结构,适用高度一般降低 20 % 左右.有框支剪力墙的结构,抗震的不利因素是明显的,适用高度一般降低 20 % ~30 %".有的不规则高层建筑高度未按要求降低.其次是剪力墙间距超规主要体现为框剪结构中超过高规中关于剪力墙间距的规定和在有框支墙的现浇剪力墙结构中,落地剪力墙间距超过《高规》规定.超过的原因主要是为满足建设方对大空间的要求.2. 1. 2 选用建筑设计规范中没有的结构体系近年来,由于建筑功能、建筑艺术以及城市规划的需要,高层建筑不仅在层数、高度上迅速增长,而且结构体系日益复杂多变,很多高层建筑的高度已处于《高规》适用范围之外.这些非常规结构往往没有先例可依循,理论和实验依据不够,设计人员在没有充分计算、试验、论证的情况下自行"创新"出一些结构; 这些结构型式本身就很可能受力不合理,更谈不上综合经济效益好[2].2. 1. 3 选用不合理的结构型式首先有的地方新建高层住宅采用重量大、刚度过大、地震反应力大、基础大、造价高、工期长、不利抗震、不便使用的小开间剪力墙结构.如新建 4 栋 23 层~25 层高层住宅采用小开间剪力墙结构,两层箱形基础,结构方案不合理,造成很大浪费.其次高层建筑与裙房用后浇缝连成整体( 包括基础与上部结构) ,一般裙房用框架结构,主楼用框剪结构或框筒结构或剪力墙结构.在用后浇缝连成整体前,高层建筑与裙房选用的结构型式均无问题,用后浇缝连成整体后则明显有剪力墙布置不均匀、不符合《高规》关于框剪结构中剪力墙最大间距的要求和剪力墙数量过少,其承担的.底部弯矩小于总地震弯矩的 50 %等问题.2. 2 影响高层建筑结构选型的因素2. 2. 1 结构受力合理性结构受力合理性包括结构能有效抗风、可靠抗震、传力途径明确、应力分布合理、破坏机制合理等等.结构选型必须保证结构体系的受力合理,要根据力学要求比较各种结构体系优缺点,选择出合适的几个结构体系,结合影响因素做分析、筛选.水平荷载在高层建筑结构设计中起控制作用,具体到非地震区,起控制作用的水平荷载就是风荷载.在风荷载作用下,高层建筑可能出现层间位移过大,导致结构体系中的承重构件如梁、柱、墙等出现不同程度损坏; 或者整个结构摆动过大.因此,在非地震区,特别是风荷载较大的地区,高层建筑结构选型应对风荷载作用引起足够重视,选择时要考虑结构体系在强度、变形方面满足要求,还要使结构在风荷载作用下产生的振动控制在人对不适感的容许限度范围之内.现有地震灾害资料及工程经验表明,在满足建筑物使用功能要求前提下,地震区高层建筑的抗震安全性与经济合理性,很大程度上取决于抗震结构体系的选型是否恰当合理.而选型是根据抗震设防标准,抗震设防标准又得依据设防烈度,设防烈度又受建筑物所在场地的地质条件影响.因地震运动的随机性及复杂性,既不可能准确地划定高烈度地震可能发生的地区和范围,又不能在全国范围内普遍按照高烈度标准设防,给结构选型工作带来困难.实验表明,要合理选择抗震结构体系,使设计的结构总体方案更加创新和完美,精确的数值计算分析固然重要,但更有赖于正确运用概念设计的思想及工程经验的定性判断[3].所以,结构设计理论及计算手段改进也是影响结构选型的一大因素.2. 2. 2 经济因素对高层建筑结构选型的制约我国的"适用、经济、安全、美观"建设方针把经济放在重要地位,在结构选型决策时对不同结构体系进行经济比较具有重要性.从整体的和长远的角度利用综合经济分析方法系统地考虑结构方案的经济性.首先是不但要考虑某个结构方案付诸实施时的一次性投资费用,还应考虑其全寿命期费用; 其次是除了以货币指标核算结构的建造成本外,还应从节省材料消耗和节约劳动力等各项指标来衡量.此外,从可持续发展的角度来考虑,还要特别考虑资源的节约; 再次是某些生产性建筑若能早日投产交付使用,可以较快地回收投资资金,更能得到较好的经济效益.从能耗面分析,我国建筑能耗约占全国总能耗的 25 %~ 30 % ,随着人民生活水平提高,建筑能耗在我国总能耗中所占比例还将增加.依据国内外统计,日常使用能耗占建筑总能耗的 90 %以上,因此建筑节能的重点为日常使用能耗,其中尤以采暖及空调耗能为主.从结构施工周期的缩短考虑,可以使整个建筑更早地投入使用,取得经营收入,同时还可以缩短贷款的还贷时间,减少还贷利息.因此,即使结构方案的一次投资费用较高,也可能是经济的方案.从结构全寿命周期费用角度考虑,在进行结构方案的经济分析时,考虑一次性投资费用不够全面.一幢建筑物在其整个使用寿命期内( 一般为 50 a) 会发生其它费用,如结构的一般维护、维修费用,灾后的重建费用等等,这些费用的数额较大,进行结构选型决策时也应予以考虑.2. 2. 3 施工水平对高层建筑结构选型的影响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,主要表现在先进施工技术、建筑结构方案密切与施工条件相结合以及施工使用阶段阶结构受力状况三个方面.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.在结构选型时,有关设计人员应与施工单位人员沟通,共同磋商解决选型中出现的矛盾.另外选择结构型式时应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,而不同的施工工艺会影响材料消耗、劳动力、工期及造价等技术经济指标和结构受力状态、抗震性能、计算分析及构造措施.因此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.3 高层结构选型的方法高层建筑结构选型决策受诸多确定性因素和不确定性因素的影响.这些因素中有的能量化为定量指标,而有一部分要凭经验做出主观判断,因此比较分析备选方案应从定量分析和定性分析两方面进行.通常,先对备选结构方案进行定量分析,然后进行定性分析,最后两者综合起来进行整体成本分析,选出最佳方案.整体成本分析方法受到结构占用面积和结构施工工期两方面的影响.高层建筑采用钢结构或钢-混凝土混合结构的结构占用面积比采用混凝土结构的结构占用面积小,建筑的有效使用面积相对增加,在销售上就能体现出其经济效益,可以抵消一部分因采用钢结构而增加的费用.施工工期对整体成本的影响主要体现在"时间即是成本"的关系上[4].施工工期的缩短,可使建筑物提早投入使用,缩短贷款建设的还贷时间,并且能提早出租增加租金收入,对整体成本的影响体现在利息和租金的收益上.高层建筑采用钢结构或钢混结构与采用混凝土结构相比,在建筑有效使用面积与施工工期方面具有一定的优势,能取得较可观的经济收益,从而可抵消一部分因采用钢结构而增加的费用,进而使得工程的整体成本明显降低.通过整体成本分析高层建筑钢结构或钢混结构的经济效益主要来自结构施工工期的缩短带来的贷款利息节约、租金收入增多.从分析中还可知,高层建筑的层数越高,这方面的优势越明显.而钢筋混凝土结构的造价低但工期长,时间成本相对要高,在超高层建筑中的综合经济效益就显得相对较低.因此,当业主对高层建筑的结构材料方案进行评估时,应该对钢结构的施工工期优势加以充分考虑以争取节约成本的机会.从结构方案的整体成本出发以定量方法对影响整体造价的主要因素进行量化和计算,根据得出的整体成本指标直接进行结构方案的比较、选择.这种定量方法把大量的不确定性因素的影响排除在外,其决策目标函数为只追求造价( 成本) 最低的单目标.造成由于目标函数达不到应有的数量( 这里目标函数的数量是指综合目标函数中包含的子目标函数的个数) 从而降低决策结果的可信度的后果.4 小结结构选型所涉及的影响因素是比较多,它是一个多目标的综合决策问题.要求在确定决策的综合目标函数时,要尽可能多地考虑各种影响因素( 包括确定性和非确定性的影响因素) ,并反映到具体的子目标函数上来.一个综合目标函数只有充分地考虑了大多数的影响因素时,得出的综合目标函数值才有足够的根据,最终的决策才可能有足够的说服力和可信度.从而综合目标函数值最高的结构方案即为能使该高层建筑的综合经济效益达到"令人满意"的结构方案.在考虑子目标函数时由于在多个目标之间可能存在矛盾甚至可能是互斥,对一个目标来说是最优的,对另一些目标就不一定能满足的情况,就不存在对所有目标都是最优的方案.这就形成一个对目标函数数量选择的"度"的问题.参考文献[1] 叶浩波. 高层建筑结构选型影响因素分析[J]. 中国高新技术企业,2007,( 13)[2] 喻敏波,王全凤. 浅谈高层建筑结构选型[J]. 福建建筑,2010,( 5)[3] 冯望. 高层建筑结构选型的探讨[J]. 中华建设,2008,( 4)[4] 卢铭杰. 浅谈房屋建筑成本控制[J]. 技术与市场,2011,( 3)。
建筑结构选型高层建筑结构高层建筑结构的选型是建筑设计中非常重要的一环。
正确选择适合的结构类型，不仅可以保证建筑的稳定性和安全性，还可以提高建筑的经济性和可持续性。
1.钢筋混凝土框架结构：钢筋混凝土框架结构是高层建筑最常见的结构类型之一、其主要由钢筋混凝土柱、梁和楼板组成，具有高强度、刚性好、施工速度快等优点。
钢筋混凝土框架结构可以分为剪力墙结构、框架-筒体结构和框架-剪力墙结构等不同的变种。
根据具体的建筑设计要求和地震设计要求，可以选择不同形式的钢筋混凝土框架结构。
2.钢结构：钢结构是另一种常见的高层建筑结构类型。
相比于钢筋混凝土框架结构，钢结构具有自重轻、强度高、变形小等优点。
钢结构可以采用梁柱框架结构、桁架结构和框架-剪力墙结构等形式。
在大跨度和复杂形状的高层建筑中，常常选择钢结构。
3.预应力混凝土结构：预应力混凝土结构是一种通过在混凝土构件内引入预应力拉索或钢束，在无外力作用下使混凝土构件受到的预压力，从而提高了构件的承载能力和抗震能力的结构类型。
预应力混凝土结构可以分为预应力混凝土梁柱结构、预应力混凝土框架结构和预应力混凝土框体结构等。
预应力混凝土结构可以提高建筑的整体刚度和稳定性。
4.综合结构：综合结构是多种结构形式组合而成的一种建筑结构类型。
常见的综合结构形式包括筒体-框架结构、筒体-钢结构和筒体-预应力混凝土结构等。
综合结构可以根据不同的构件组合和分布，提供更多的设计灵活性，以适应不同的功能和形态要求。
在选择高层建筑结构类型时，需要综合考虑以下几个因素：1.抗震性能：高层建筑特别需要考虑抗震性能，选用能够满足地震设计要求的结构类型。
2.经济性：高层建筑结构对建筑成本有很大影响，需要选用经济性较好的结构类型。
3.施工性：结构类型要有良好的施工性能，能够适应现场施工的要求。
4.可持续性：结构类型要注重节能和环保，有利于提高建筑的可持续性。
5.功能性：结构类型要满足建筑的功能需求，如大跨度空间、开放式设计等。
高层建筑筏板基础选型分析摘要：基础选型在整个建筑结构设计中占重要地位，合理的基础选型不仅可以节约造价，还能缩短工期。
本文根据实际工程案例，对不同的筏基形式进行分析，选取最为经济合理的基础。
关键词：高层建筑；基础选型；筏板一、工程概况某建筑面积约为6300m2，抗震设防烈度为6 度，设计基本地震加速度0.05g，场地类别为Ⅱ类；特征周期 Tg 为 0.35s，结构体系为框架结构，抗震等级为三级。
地下室顶板覆土为800～1400mm，±0.000相当于绝对标高+200.400，室内外高差0.50m。
塔楼为两栋小高层住宅，层高为3m。
二、工程地质根据地勘报告，结构设计地下水位较低（黄海高程为+ 197.000），场内分布有1～2m 杂填土，杂填土底下有6～8m 粉质粘土，其地基土承载力特征值为fak =200KPa（粉质粘土底下无软弱层）。
为了节约造价，采用筏板基础的基础形式，不建议采用桩基础。
根据地勘报告，设计拟采用四种不同形式的筏板基础方案：（1）方案一：采用无梁筏板方案：小高层住宅采用 1300mm厚无梁筏板，单层商业及纯地下室采用 750mm 厚无梁筏板；（2）方案二：采用梁板式筏板和无梁筏板方案：小高层住宅采用梁板式筏板，筏板厚度为 600mm；单层商业及纯地下室采用750mm 厚无梁筏板；（3）方案三：采用梁板式筏板和无梁筏板（加柱墩）方案：小高层住宅采用梁板式筏板，筏板厚度为 600mm；单层商业及纯地下室采用 350mm 厚无梁筏板（加柱墩）；（4）方案四：采用梁板式筏板和独基加防水板方案：小高层住宅采用梁板式筏板，筏板厚度为 600mm；单层商业及纯地下室采用柱下独基加防水板。
三、基础设计方案比较本项目两栋小高层住宅与地下车库在地下室底板合为一体，基础底板受力情况复杂。
由于地下水位较低，施工时可采取降水措施（地下室顶板及覆土完成后方可停止降水），且在使用期间其上部恒载总重大于水浮力，故可不考虑地下水浮力的影响。
高层建筑的常见结构体系王轶杰11建筑2班2011331210224高层建筑常见结构体系有以下几种：纯框架体系、纯剪力墙体系、筒体体系、体系组合，其中体系组合又分以下几种：框支剪力墙体系、框架—剪力墙体系、框架—筒体体系、筒中筒体系、束筒体系。
纯框架体系：结构特点——整个结构的纵向和横向全部由框架单一构件组成的体系，框架既承担重力荷载，又承担水平荷载，在水平荷载作用下，该体系侧向刚度小、水平位移大。
适用范围——在高烈度地震区不宜采用，目前，主要用于10~12层左右的商场、办公楼等建筑。
实例分析：芝加哥百货公司大厦，采用的是框架结构，在平面布置上，通过合理的柱网分布，将平面布置灵活，而且提供了较大的内部空间，布置上受限制也就减少了。
纯剪力墙体系：结构特点——该体系中竖向承重结构全部由一系列横向和纵向的钢筋混凝土剪力墙所组成，剪力墙不仅承受重力荷载作用，而且还要承受风、地震等水平荷载的作用，该体系侧向刚度大、侧移小，属于刚性结构体系。
适用范围——理论上讲该体系可建造上百层的民用建筑，但从技术经济的角度来看，地震区的剪力墙体系一般控制在35层、总高110m为宜。
实例分析：广州白云宾馆，该建筑共33层，横向布置钢筋混凝土剪力墙，纵向走廊的两遍也为钢筋混凝土剪力墙，墙厚沿高度由下往上逐渐减小，混凝土强度等级也随高度而降低。
筒体体系：结构特点——由框架或剪力墙合成竖向井筒，并以各层楼板将井筒四壁相互连接起来，形成一个空间构件，可将受力构件集中，形成较大的室内空间。
适用范围——超高层建筑都用筒体结构。
实例分析：美洲银行中心，由密集立柱围合成的空腹式筒体，属于一个矩形内筒外框架，拥有筒体结构主要的特征，内部空间大，并且平面布局也能非常灵活。
体系组合中体系：框支剪力墙体系：结构特点——建筑上部采用剪力墙结构，下部分采用框架体系来满足建筑功能对空间使用的要求。
适用范围——适用于高层旅馆、高层综合楼实例分析：北京粮食公司高层商店住宅，在底层，则作为框支剪力墙，使标准层中间6道横向剪力墙不落地面做成框架，形成较大空间作为商店营业厅用。
