淺談高層建筑結構選型設計

張游

【摘要】現代建筑工程施工中，高層建筑的結構選型和建筑的整體性能以及實用性、功能性、安全性密切相關，建筑的結構選型對城市建設規劃布局也有直接影響，因此，做好高層建筑的結構選型設計具有十分重要的意義。高層建筑的結構選型設計主要考慮的因素有幾個方面，分別為：施工項目規模、建筑功能要求、項目安全性要求、施工單位技術水平、項目資金投入等諸多因素。以下文章就高層建筑結構選型設計的各個方面進行解析，闡述結構選型設計的基本原則和主要方法，同時就建筑結構選型設計中出現的問題和事項進行探討。

【關鍵詞】高層建筑結構選型；方法原則；影響因素

因高層建筑在施工過程和建成后對功能性和環境方面的諸多要求，因此在建筑設計之初，在建筑選型上要綜合全面考慮各方面因素，以滿足建筑施工方案的合理性與可行性。高層建筑結構設計如在設計之初存在缺陷，很可能影響到后期建筑施工無法運行和建成后出現無法挽回的功能性和安全性錯誤，因此要做到綜合考慮、細致研究、全面計劃。本文在整理收集了大量高層建筑施工經驗的基礎上，充分分析和研究了高層建筑的結構選型中需要注意的各個方面。

一、建筑選型需要考慮的主要因素

（一）建筑功能因素

工程項目設計之初高層建筑的建筑功能就在項目方案中確立，結構設計也首先要圍繞建筑功能展開，建筑結構滿足功能需要是結構設計的基礎，不同建筑的功能決定了其結構的形式和差異性，為滿足功能要求，選型應首先考慮功能性對建筑結構的要求，把滿足功能性作為建筑結構設計理念和基礎原則，在設計中體現出符合建筑功能的思想與合理性。譬如賓館型建筑要考慮房間面積的平均性和符合消防管理要求，住宅型建筑要考慮采光和通風等等。

（二）建筑方案因素

方案因素主要表現在建筑的長寬比、高寬比、空間面積以及建筑體型等，建筑體型分為立體與平面兩方面。立體體型包括立面收進體型、結構高寬比、層間剛度和塔樓等；平面體型包括平面對稱性、平面規則性、剛度偏心和平面質量等。

（三）結構受力因素

在抗風、抗震、整體剛度等方面，不同的建筑結構在受力上具有不同優勢，因此高層建筑結構選型必須保證結構體系的受力要求，依據當地實際環境和施工條件衡量不同的結構體系優缺點，找出適用方案。

（四）施工技術因素

施工承建單位的建筑施工技術水平是決定施工難度上限的依據，高層建筑結構選型要注意在施工難度上符合承建單位技術水平，結構方案具備可行性，避免要求過高超出施工單位技術能力。同時要注意結構方案的技術參數和質量標準符合當前的通行標準，便于檢驗和審查。在參考同類項目結構設計時要考慮施工單位是否具備實施該設計所需的工程設備和技術人員，以及建筑材料當前采購難度和成本等細節。

（五）建筑經濟因素

對于建筑施工而言，承建方資金實力和經濟條件是能否順利實施建筑施工必須要考慮的，高層建筑結構設計對施工成本的要求，技術投資，設備投資的要求，以及工期長度形成的費用要求等都應在考慮范圍內。在建筑結構選型設計時，要先了解承建方資金實力、融資能力和當前的經濟狀況，并結合以上承建所需的各項投入和費用進行綜合考慮，確保工程成本在預算范圍內。同時要考慮到人工和建筑原材料在當前市場環境下的波動對預算造成的影響。

（六）美學效應因素

在實用性和功能性考慮之外，高層建筑結構選型還應有建筑美學方面的考慮，現代社會人對美的追求越來越重要，美的建筑不僅能提升建筑品味和滿足用戶審美心理，還能起到彰顯建筑單位和設計單位企業文化和企業實力的作用，同時能對承建和使用該建筑的單位起到一定的廣告宣傳效應。反之，忽略了建筑美學而造成的丑陋或怪異的建筑容易為承建和使用單位帶來形象上無形的損失。同時注重美學效應的建筑也能對城市文化和環境形成積極的影響。

二、高層建筑結構選型的具體標準

在綜合考慮以上因素的前提下，高層建筑的結構選型還需要全面的方案和具體的操作方法，這要求設計單位應具備一定的理論水平，細致的分析以及相關建筑結構設計經驗，要對影響建筑結構選型的因素進行量化的分析和思考，制定出合理的方案，并根據外在環境和施工條件制定出建筑結構選型的各種指標和細則。以下就對這些具體標準和操作步驟進行闡述和說明。

（一）量化重要指標

把和建筑選型相關的各種因素，量化為特定的可管理指標，譬如建筑高度、面積、環境土質、當地最大風壓、最大層間位移等作為工程設計指標，建筑的結構形式作為工程方案指標，通過采集和實施檢測對指標進行驗證和數據統計，把相應數據整理成工程方案，并依據方案中的量化信息對比以往成功的同類工程分析其有效性和合理性，在由專業技術人員進行充分分析和對比之后，依據結果選擇合適的結構設計方案。

（二）進行層次分析

結構設計方案的某些不可量化因素，應在方案評價階段采取基于層次分析的模糊綜合評判來審查其影響效果和修改要求，譬如施工單位技術水平、項目安全性、審美要求等。量化指標和層次分析的綜合運用才能合理全面地照顧到影響高層建筑的可量化和不可量化因素，讓選型設計更為科學、細致，具備可行性。

（三）遵循選型原則

以往高層建筑工程實踐中，設計人員根據對建筑選型的經驗和教訓，總結出很多在結構選型中應當遵循的基本原則，在新立項的工程項目中對以往建筑結構選型設計中的這些原則進行參考，能夠避免不必要的風險，使建筑結構選型更為科學合理。高層建筑結構選型的原則主要有：建筑結構中不存在互相矛盾的建筑功能設計，建筑各部分功能協調統一，不會出現設計上的缺陷導致建筑某些功能在建筑其他部分正常條件下不能使用；建筑結構必須要具備合理的物理力學結構要求，如整體剛度達標，荷載能力達標等；建筑結構的布局要避免不合理的功能重心，不能因結構中某個部分損害就導致整個建筑出現安全危機或整體功能失效；建筑結構要具備一定的抗震抗災能力，遇到規定級數的地震等外力作用時，建筑結構可以保證主體具備必要的承受力。

三、結語

高層建筑在結構選型設計中遇到的問題和難點很多，其主要和重點部分在上文都進行了必要的闡述，在實際操作中，要注意因地制宜和環境因素，除了文中提到的一些原則和方法外，高層建筑結構的選型設計還可以根據同類工程以往的成功判例進行參考，依據實際情況和判例的不同進行改進，對于全新的設計和首次采用的設計要注意充分分析其合理性和可行性的基礎上再采用。

參考文獻：

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