本站原创【摘 要】高层建筑的结构选型不仅要分析结构总体布置的大原则,还要顾及到建筑物使用功能上的要求,预计结构的破坏过程和破坏机理,以加强结构的关键部位和薄弱环节.随着高层建筑形式的多样化、复杂化,结构体系也是种类繁多.论文总结了各种高层建筑结构体系、特别是近年来出现的复杂、新颖的结构体系的受力特征,并对高层建筑结构选型要点进行了探讨.
【关 键 词】高层建筑；结构设计；选型结构
引言
结构选型工作受诸多条件与因素的影响,具有很强的综合性.近年来,不仅建筑面积、层数、高度有了明显增加,而且外形也越来越复杂,呈现多样化的趋势.结构选型除了要考虑工程造价与投资能力,还要考虑所选结构型式对建筑功能的适应性,施工条件与技术能力,施工工期与材料和能源供应等诸多因素.
1高层建筑结构选型的相关概述
高层建筑的结构体系主要有剪力墙结构,框架一剪力墙结构,部分框支剪力墙结构,筒中筒结构,筒体—框架结构,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）一般高层建筑结构体系；其中包括框架体系、剪力墙体系、框架-剪力墙体系、框筒体系、筒中筒体系等结构体系.（2）复杂高层建筑结构体系；一般是指带转换层结构体系、带加强层结构体系、连体结构体系、平面不规则结构体系、悬挑结构体系等.（3）新颖高层建筑结构体系；近年来,出现了一些新颖的高层建筑结构体系.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高层建筑结构选型的重要性
结构选型对于从事建筑设计的人员来说是非常重要的,结构选型的好坏关系到建筑物是否适用、经济、美观.结构选型不单纯是结构问题,而是一个综合性的科学问题.一个好的结构型式,不仅要考虑到建筑的使用功能,结构的安全合理,施工上的可能条件,也要考虑造价上的经济价值和艺术上的造型美观.如果能够利用和发挥结构本身所具有的造型特点,去塑造出新颖而富有个性的建筑艺术造型,这才是一个非常成功的建筑作品.由于结构选型是个综合性问题,一个结构型式的最佳选择,往往需要进行调查研究,综合分析,结合具体建设条件考虑,才能做出最终的选定.
根据使用与建筑要求,高层建筑形式的多样化、复杂化,可说是近年发展的一个特点,从而对结构设计提出了更高的要求.近几年的高层建筑,在高度、规模、投资上日益增大,要求性能也更多样,也只有更优化的结构系统形式才能与之相适应.
3高层建筑结构选型的若干思考
在高层建筑设计中,由于水平荷载起主要控制作用,因而控制建筑物的侧移成为必要的手段.采用各种剪力墙结构体系,以增加刚度是控制建筑物侧移的有效方法.除此以外还有一种控制侧移的途径是选择有效地房屋形式,这才是一种行之有效地先进方法.倘若采用对侧向力不敏感的房屋形式,利用它的几何形状所具有的力学有点,使结构较为有效而房屋又能建的很高,这才是现代建筑创新的一种途径.
将建筑物的外柱倾斜设置,使建筑物成为截锥形,这样能使建筑物的侧向刚度大大增加,侧移将可减少10%—50%,特别对于高度较高而宽度较窄的建筑物结构影响最大.圆形或椭圆形建筑物形成管状结构,对侧向力形成三维反应,圆形和椭圆形建筑真正垂直于风向的表面积较少,因此风压值比棱柱体的建筑物要大大减少.从几何观点看,三角形式稳定不变的体型,因此,三角形棱柱体也是有效地房屋形式.风荷载不仅在建筑高度上显示着它的作用,而且因建筑形状不同,其作用也大有差别.
在对竖向承重结构进行选型时,首先考虑的是建筑物的高度.不同结构体系的强度和刚度是不一样的,因而它们适应的高度也不同.一般说来,框架结构适用于高度低、层数少、设防烈度低的情况；框架—剪力墙结构和剪力墙结构可以满足大多数建筑物的高度要求；层数多或设防烈度较高时,可用筒体结构.其次要考虑的另一个因素是建筑物的用途.住宅建筑一般采用剪力墙结构.公共性建筑（办公、商业、宾馆、教学、医院等）一般采用框架结构或混合结构.
水平承重结构选型通常有以下几种：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.其优点是板底平整,可以不加吊顶,结构高度低,可以降低层高.但当跨度大时,采用平板较困难,一般非预应力平板不宜超过6m,预应力平板不宜超过9m,否则平板厚度过大,楼面重量太大.采用现浇预应力无粘结平板楼面可以减少板厚.无梁楼盖：在层高受限制情况下,公用建筑常采用无梁楼盖.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.
高层建筑的基础是高层建筑的重要组成部分.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,不但关系到结构的安全,而且对房屋的造价、施工工期等有重大的影响.高层建筑基础形式通常有以下几种：（1）柱下独立基础：适用于多层及土质较好的框架结构.（2）交叉梁基础：即双向为条形基础.适用于多层及土质一般的框架、剪力墙、框架-剪力墙结构.（3）片筏基础：适用于多层及土质较弱或高层但土质较好时用.（4）复合基础：适用于高层或土质较弱时采用.CFG桩复合地基是高粘结强度复合地基的代表,目前它已大量应用于高层建筑地基.它既可适用于条形基础、独立基础,也可用于筏基和箱形基础.可用于填土、饱和土及非饱和土粘性土.
4结语
在高层建筑设计中,不能认为是结构束缚了建筑,相反,这正好有力的说明建筑体型与结构选型相配合的重要性,也说明了建筑师与结构工程师充分合作的必要性.高层建筑结构的选型直接影响着建筑物的安全性与经济性.高层建筑结构选型要做到密切配合建筑专业,进一步提高建筑的使用功能和造型的多样化.结构选型还要做到给施工创造有利条件,以保证结构的工程质量.总的说来,要做好结构的选型需要具备的知识和经验是多方面的,想要具备这方面的技能,就得不断总结设计经验,工作中勤于思考,工作外广泛阅读科技成果.要多深入施工现场,才能了解真实的工作情况.作为一名结构工程师,必须努力提高自己的结构素养和结构技能.