高層建筑結(jié)構(gòu)選型的影響因素及要點探析

葉進銀

（福建華航建設(shè)集團有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

高層建筑方案設(shè)計中，結(jié)構(gòu)選型是最重要的第一步，要根據(jù)功能需求和安全標準進行選型。在保證建筑的安全性和實用性的同時，還要注重建筑的外觀以及整體形象等。如果一開始沒有做好結(jié)構(gòu)選型工作，那么在后續(xù)的施工過程中就會出現(xiàn)臨時變更建筑結(jié)構(gòu)型式的狀況，這將嚴重影響施工進度及建設(shè)成本，不利于后續(xù)施工工作的順利開展。

1 高層建筑選型重點與適用范圍

相較于傳統(tǒng)的低層建筑形式而言，高層建筑所需要承載的荷載比較大，工程造價也比傳統(tǒng)建筑要大很多，因此在選擇高層建筑結(jié)構(gòu)體系時主要要從經(jīng)濟性和安全性兩個角度進行綜合考慮。從安全性而言，高層建筑結(jié)構(gòu)體系的抗震效果，在設(shè)計時占有非常重要的地位，這關(guān)系到高層建筑的整體安全性[1]，尤其是在地震比較多發(fā)、風比較大的地區(qū)，如果結(jié)構(gòu)選型不合適，建筑的安全性、舒適度都無法保證。除了安全性以外，工程造價也是結(jié)構(gòu)選型過程中需要重點考慮的因素，保證安全性的基礎(chǔ)上，也要考慮建筑的經(jīng)濟實用性。

常規(guī)高層建筑主要使用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)、框架剪力墻結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架核心筒結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)能提供較大的建筑空間，布置靈活，但抗側(cè)力能力差，適合的樓層一般在10 層左右，應用較為廣泛。剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度大，用鋼量小，但是布置不靈活，無法提供較大的建筑空間，適合用在住宅與旅館。框架剪力墻既有框架結(jié)構(gòu)的布置靈活，又有較大的剛度，適用于辦公樓與旅館?？蚣芎诵耐步Y(jié)構(gòu)和筒體結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度更大，適用于抗震設(shè)防要求更高的建筑。

2 影響高層建筑結(jié)構(gòu)選型的主要因素

2.1 建筑功能的需求

設(shè)計師在進行結(jié)構(gòu)選型過程中，首先要考慮的是高層建筑的功能方面的需求，這也是高層建筑設(shè)計中的核心需求，必須滿足地質(zhì)環(huán)境和公共空間這兩大需求，只有這樣才能夠有效地節(jié)省土地資源。

2.2 建筑物周圍環(huán)境因素

在設(shè)計過程中，高層建筑的選型，在確保建筑功能性和穩(wěn)定性的前提下，結(jié)合周圍環(huán)境以及地理條件，還要注重建筑的藝術(shù)性和裝飾性，提高建筑結(jié)構(gòu)的美觀性，讓建筑和周圍的環(huán)境和諧統(tǒng)一。只有真正和周圍環(huán)境融為一體的建筑，才能夠符合客戶的需求。設(shè)計師在設(shè)計過程當中也可以結(jié)合以往的一些工程案例，進行發(fā)揮性創(chuàng)作，確保能夠選擇出最適合當?shù)丨h(huán)境的建筑結(jié)構(gòu)[2]。

2.3 甲方的要求

在不影響結(jié)構(gòu)安全的情況下，應盡量滿足甲方的要求。高層建筑在結(jié)構(gòu)選型的過程中，除了要注意符合建筑的功能性和安全性要求以外，甲方有可能對于建筑會有一些特殊的要求，那么在設(shè)計過程當中，就要根據(jù)甲方的要求來選用合適的構(gòu)型。例如：甲方不喜歡在建筑中有太過于明顯的大柱子存在，那么設(shè)計人員就要根據(jù)甲方的要求選擇合適的結(jié)構(gòu)，在剪力墻結(jié)構(gòu)和框架雙筒結(jié)構(gòu)之間，選擇沒有大柱子的剪力墻結(jié)構(gòu)；如果甲方要求將底層空間做大，并且在一樓有其它設(shè)計用途時，就要選擇框架雙筒結(jié)構(gòu)[5]。

3 實際案例分析

工程概況：項目位于陜西西安，設(shè)計使用年限為50，場地類別為二類?；撅L壓=0.35kN/m2，地面粗糙度類別為B 類。本工程抗震設(shè)計烈度為8 度，設(shè)計基本地震加速度為0.2g。主樓抗震設(shè)防類別為丙類，抗震等級為一級，安全等級為二級。圖1 為1#樓，采用剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑功能為辦公樓。圖2 為2#樓，采用框架雙筒結(jié)構(gòu)，底下五層為商業(yè)，五層以上同1#樓為辦公樓。1#、2#的長度為67.4m，寬度為40.8m，高度為99.95m；地下2 層，地上18 層[6]。

設(shè)計過程：首先開始設(shè)計1#樓，考慮到是在8 度區(qū)，一開始設(shè)計的時候就是往剪力墻結(jié)構(gòu)考慮的，這個算是正常思維步驟。但是等到做2#樓的時候，本來想采用跟1#樓一樣的結(jié)構(gòu)體系，但是建筑功能要求底下五層是商業(yè)，南北中間四跨必須是大空間，于是把中間四跨改成柱子，準備按框架剪力墻計算[7-8]。

圖1 1#樓剪力墻結(jié)構(gòu)

圖2 2#樓框架雙筒結(jié)構(gòu)

但是由于中間剛度太小，兩端剛度太大，計算無法通過。后面經(jīng)過多方驗證試算，否定了框架剪力墻這個體系，按框架核心筒的理念來考慮。加大中間兩個筒的寬度，達到建筑高度的1/12。經(jīng)過計算，各參數(shù)滿足要求。也有設(shè)計人員覺得中間開洞，按框架雙筒處理比較危險。但是個人覺得有以下幾點考量，應該不存在安全問題：

（1）回字形結(jié)構(gòu)，是最合理的結(jié)構(gòu)形式。

（2）剛好2#五層以下中間開洞取消，相當于在底部加強區(qū)，樓板是連續(xù)的。

（3）五層以上中間樓板采用彈性板設(shè)計，鋼筋拉通加強，同時加強洞口兩邊邊梁，來保證結(jié)構(gòu)的整體性[9-10]。

4 結(jié)束語

高層建筑結(jié)構(gòu)的選型要參考當?shù)匾延械慕ㄖ?，充分考慮到建筑周圍環(huán)境、建筑功能需求、在滿足甲方的要求情況下，配合其他相關(guān)專業(yè)要求，才能使高層建筑結(jié)構(gòu)的選型做到安全經(jīng)濟可靠。