关于高层建筑结构选型设计的初步探讨

高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计策略摘要：高层建筑的大量使用意味着高层建筑结构设计任务逐步繁重，应当根据高层建筑结构特征选择合适的结构类型，并不断优化高层建筑结构方案。

本文首先分析选型设计中可以采取的策略，随后探讨结构优化设计策略。

关键词：建筑结构；选型设计；优化设计引言：关于高层建筑结构设计，选型和优化是两项关键的步骤，也是落实高层建筑结构设计任务的重点关注对象。

由于可以选择的类型较多，最终应用效果各不相同，因此有必要分析选型和优化设计中可以采取的策略。

一、选型设计策略当前常见的高层建筑结构主要包括四种，以框架结构和剪力墙结构为基础，同时包括框架结构和剪力墙结构组成的框剪结构，另外还有筒体结构。

每种高层建筑结构都有独到的特征，因此在选型设计过程中也需要考虑到不同结构之间的特征差异，保证选型设计达到理想效果。

选型设计的策略包括下列方面：1．环境条件。

环境条件是任何建筑设计工作必须关注的因素，对于高层建筑结构同样如此。

在选择高层建筑结构的过程中需要对周围的环境因素有充分的研究和探讨。

例如高层建筑结构的场地条件是重要的影响因素，另外还需要考虑风压的影响。

2．建筑设计方案。

在高层建筑结构设计工作中需要综合考虑高宽比，另外要考虑到建筑的平面或者立体状态。

高层建筑的高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制。

在确定建筑结构的形态后分析具体组成，例如对高层建筑结构中的平面结构需要关注到对称性、偏心率以及规则性等要求，对于三维立体结构则需要关注到收敛形状、塔楼等多重要素。

3．建筑功能。

功能是决定高层建筑结构形态的关键因素，当前高层建筑主要应用在写字楼、酒店、公共活动设施等多个方面。

高层建筑必然会带来使用空间面积小、空间分隔设施数量众多的特征，另外各层的结构布局基本相同。

剪力墙结构在高层建筑结构有大量应用，满足高层建筑各层设计趋同的特征。

4．施工规模。

高层建筑结构相比于普通结构，施工规模与成本开销相对较高，甚至于在施工过程中不断增加投入。

高层建筑结构设计及结构选型探讨摘要：在高层建筑的结构工程设计中，设计人员往往忙于应付大量具体工作，不够重视结构经济性问题，导致同一工程经不同人员设计，工建造价差别极大，浪费现象严重.如今我国房地产业正在经历着蓬勃发展，房价高起关键时刻，通过对高层住宅的结构优化设计进行探讨，降低高层建筑的造价成本，有着非常重要的现实意义.关键词：高层建筑结构设计结构选型【中图分类号】[tu355]1高层建筑结构特点及类型1.1高层建筑结构特点高层建筑结构要同时承受垂直荷载和风产生水平荷载，还要具有抵抗地震作用的能力.低层结构水平荷载对结构影响通常较小，但在高层建筑中水平荷载和地震作用将成为控制因素.高层建筑随着高度增加，位移增加很快.过大侧移会使人感觉不舒服影响使用，造成非结构构件和结构构件损坏.必须将结构侧移控制在一定范围内，抗侧力结构设计成为高层建筑设计关键.1.2高层建筑结构类型钢结构特点是强度高，韧性大易于加工.高层建筑钢结构具有结构断面小，自重轻，抗震性能好，施工工期短，施工方便等特点.高层建筑结构随着用钢量增大，工程造价随之提高.在发达国家高层建筑采用钢结构设计，在我国随着建筑物高度增加也有采用钢结构高层建筑.由于钢筋混凝土和钢结构均各有所长，又各有所短，合理结构是同时采用钢和钢筋混凝土材料组合结构，可以使两种材料互相取长补短取得经济合理、技术性能优良效果.2高层建筑结构分析与设计2.1水平荷载成为决定因素任何一个建筑结构都要同时承受垂直荷载和风产生水平荷载，还要具有抵抗地震作用能力.在高层建筑中尽管竖向荷载仍对结构设计产生重要影响，但水平荷载却起着决定性作用.随着高层建筑层数增多，水平荷载成为结构设计中控制因素.楼房自重和楼面使用荷载在竖构件中产生作用，水平荷载对结构产生倾覆作用，并由此产生高层建筑在竖构件中作用力；对高层建筑来说竖向荷载和地震作用随建筑结构动力特性而发生大幅度变化.2.2侧移成为控制指标结构侧移已成为高层建筑结构设计中关键因素.随着楼层增加，水平荷载作用下高层结构侧向变形迅速增大.设计高层结构时不仅要求结构具有足够强度，能够可靠地承受风荷载作用产生内力；要求具有足够刚度使结构在水平荷载下产生侧移被控制在限度内.高楼使用功能和安全与结构侧移大小密切相关.2.3结构延性成为重要设计指标高层建筑结构更柔和，在地震作用下变形度大.为确保高层建筑在进入塑性变形阶段后仍具有较强变形能力避免倒塌，设计人员特别需要在建筑结构设计上采取恰当措施保证高层建筑结构具有足够延性.3高层建筑结构选型在传统结构设计中将注意力集中于建筑结构力学分析、结构设计和施工，而忽视设计阶段前重要问题.根据高层建筑结构受力特点，对高层建筑结构在概念阶段设计尤为重要，设计优缺点直接影响建筑工程整体经济性.3.1高层建筑结构体系选型与建筑施工关系高层建筑施工工艺不同会影响到材料消耗、劳动力、工期及造价等技术经济指标，影响到建筑结构受力状态，抗震性能等.在高层建筑结构体系选型时就要对施工工艺连同其它因素加以权衡，综合考虑.现浇钢筋混凝土高层建筑结构造价主要包括材料、模板及施工三部分.在造价中模板费用是最主要、最易变化部分，占总造价33%，模板体系选择是否合理，不仅影响主体结构造价而且与施工速度及劳动力消耗有着密切关系.3.2高层建筑结构抗震体系选定原则明确计算简图和合理地震力传递路线：具备多道抗震防线，不会因部分结构或构件失效导致整个体系丧失抗侧力或承受重力荷载能力；具有必要承载力、良好延性和较多耗能使结构体系遭遇地震时具有足够防倒塌能力；沿水平和竖向结构刚度和强度分布均匀，或按需要合理分布避免出现局部削弱或突变形成薄弱环节防止地震时出现过大应力集中或塑性变形集中危险.在确定高层建筑方案同时综合考虑房屋重要性、设防烈度、场地类别、房屋高度、地基基础及材料供应和施工条件并结合结构体系经济、技术指标，选择最合适结构体系.4结语结构设计是一项集结构分析、数学优化方法以及计算机技术于一体综合性技术工作，是一门实用性很强工作.针对目前设计人员按传统设计造成财产大量浪费现状，推行能实现资源合理分配利用，节约建筑造价结构优化设计方法势在必行，一个结构工程师主要任务就是在特定建筑空间中用整体概念来完成结构总体方案设计并能有意识地处理构件与结构、结构与结构关系.参考文献：[1]刘夏石.工程结构优化设计[m].北京：科学出版社，2008：14-19.[2]张相庭.高层建筑抗风抗震设计计算[m].北京：中国建筑工业出版社，2007：30-33.[3]李波.高层建筑侧向位移限制的研究[m].北京：中国工业出版社，2008：100-103.。

略议高层建筑结构选型设计因高层建筑在施工过程和建成后对功能性和环境方面的诸多要求，因此在建筑设计之初，在建筑选型上要综合全面考虑各方面因素，以满足建筑施工方案的合理性与可行性。

高层建筑结构设计如在设计之初存在缺陷，很可能影响到后期建筑施工无法运行和建成后出现无法挽回的功能性和安全性错误，因此要做到综合考虑、细致研究、全面计划。

本文在整理收集了大量高层建筑施工经验的基础上，充分分析和研究了高层建筑的结构选型中需要注意的各个方面。

一、建筑选型需要考虑的主要因素（一）建筑功能因素工程项目设计之初高层建筑的建筑功能就在项目方案中确立，结构设计也首先要围绕建筑功能展开，建筑结构满足功能需要是结构设计的基础，不同建筑的功能决定了其结构的形式和差异性，为满足功能要求，选型应首先考虑功能性对建筑结构的要求，把满足功能性作为建筑结构设计理念和基础原则，在设计中体现出符合建筑功能的思想与合理性。

譬如宾馆型建筑要考虑房间面积的平均性和符合消防管理要求，住宅型建筑要考虑采光和通风等等。

（二）建筑方案因素方案因素主要表现在建筑的长宽比、高宽比、空间面积以及建筑体型等，建筑体型分为立体与平面两方面。

立体体型包括立面收进体型、结构高宽比、层间刚度和塔楼等；平面体型包括平面对称性、平面规则性、刚度偏心和平面质量等。

（三）结构受力因素在抗风、抗震、整体刚度等方面，不同的建筑结构在受力上具有不同优势，因此高层建筑结构选型必须保证结构体系的受力要求，依据当地实际环境和施工条件衡量不同的结构体系优缺点，找出适用方案。

（四）施工技术因素施工承建单位的建筑施工技术水平是决定施工难度上限的依据，高层建筑结构选型要注意在施工难度上符合承建单位技术水平，结构方案具备可行性，避免要求过高超出施工单位技术能力。

同时要注意结构方案的技术参数和质量标准符合当前的通行标准，便于检验和审查。

在参考同类项目结构设计时要考虑施工单位是否具备实施该设计所需的工程设备和技术人员，以及建筑材料当前采购难度和成本等细节。

高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计摘要：当前我国城市化发展进程越来越快，通过建设高层建筑有利于提升土地资源利用率，同时还能对建设形式起到优化作用，在正式开展高层建筑施工作业前，需要对整个建筑进行结构设计，从多个角度分析当前该建筑的受力形式，以此为基础保证建筑在未来使用中的载体稳定性，保证建筑的使用安全性，因此本文基于高层建筑，分析建筑结构选型优化策略，具有一定的现实性研究意义。

基于此，本文将对高层建筑结构选型设计及建筑结构优化设计进行分析。

关键词：高层建筑；结构选型；结构优化；设计1 高层建筑结构类型分析高层建筑结构选型决定高层建筑的整体安全性和可靠性。

常见的几种结构可类型为分为框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等。

①框架结构主要是由梁柱、楼板等部分组成，根据建筑功能的需求，完成对平面框架的布置。

框架结构造价低，但在水平荷载影响下变形较大，抗震效果不佳；②框架-剪力墙结构，高层建筑中，剪力墙主要布置在电梯间，通过核心筒承担水平荷载，抵抗地震力，整体稳定性高。

但是框架剪力墙结构容易受到平面布局限制，出现质心和钢心不重合的现象，结构扭转过大，可能会出现的安全隐患；③剪力墙结构，具有较好强竖向和水平向的承载能力，对高层建筑的整体刚到和稳定性具有显著的提升效果，重点在于剪力墙的布置及自重的控制；④筒体结构，在电梯间及建筑外围布置剪力墙，形成筒体，该结构具有更高的刚度。

2 高层建筑结构选型影响因素(1)环境因素，主要指的是建筑物所在区域的环境特点，如风压特点、施工场地特点等等；(2)建筑设计方案的要求，具体包括建筑物高度、形状、高宽长宽比例等多个方面；(3)建筑物使用功能的要求，一般来讲可将高层建筑物，按照使用功能的不同，分为如下几种不同的类型：住宅建筑、办公建筑、宾馆建筑、综合楼，等等。

在结构选型中，设计者应考察好建筑物的具体功能，结合其功能，优选最为合适的建筑结构类型，如对于住宅建筑，设计人员通常会设置较多具有分隔功能的墙体，同时各楼层的室内设计有着明显的相似性，因此采用框架剪力墙结构，设计此种建筑物是较为合适的；(4)施工因素，高层建筑物施工量大，因此在选型设计阶段，设计者也应考察各建筑结构的施工便捷性，使工程施工得以顺利、高效地完成；(5)抗灾因素以及维护因素，设计者应在概念设计阶段，把控好这两种因素，确保其符合行业要求，能够保障建筑物使用者的生命财产安全。