工民建高層建筑結(jié)構(gòu)選型因素相關(guān)研究

韓旭

摘 要：工民建工程中，高層建筑項目都在快速增多，其結(jié)構(gòu)設(shè)計的理念和所采用的方法與普通建筑存在很大的不同，也需要考慮到很多其他方面的因素。在結(jié)構(gòu)的選型上也要更加慎重，對于各種影響結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定的因素進(jìn)行細(xì)致的分析和研究，確保消除安全風(fēng)險和隱患。工民建項目的結(jié)構(gòu)不僅要保證它的安全性與可靠性，還要注重它的外在美觀性。所以本文喲啊對當(dāng)前高層工業(yè)或者民用建筑的結(jié)構(gòu)選型需要注意的問題進(jìn)行分析和闡述。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；結(jié)構(gòu)選型

引言

建筑結(jié)構(gòu)的體系和框架的穩(wěn)定性因素，主要是考慮各種荷載情況因素對其造成的影響，在高層建筑中，維系結(jié)構(gòu)形態(tài)的因素就變得很復(fù)雜，而且難度也會隨之上升，甚至在設(shè)計理念上與普通的建筑工程都存在很大的不同。所以在分析結(jié)構(gòu)的選型因素時，要切實根據(jù)工程建設(shè)的實際情況和周邊環(huán)境的影響來確定結(jié)構(gòu)形態(tài)的整體框架，結(jié)構(gòu)框架的穩(wěn)定和安全，就能夠在最大程度上保證整個工程的質(zhì)量安全。

一、高層建筑結(jié)構(gòu)體系的形式

高層建筑所承載的功能較多，工程造價也相對較大。我們選型時需從安全與經(jīng)濟角度出發(fā)，這其中結(jié)構(gòu)抗震在設(shè)計中占有重要位置，直接關(guān)系到整體的安全性和經(jīng)濟性。由于地質(zhì)條件和周圍環(huán)境都會制約高層建筑的結(jié)構(gòu)選型，我們要考慮到建設(shè)區(qū)域的抗震防烈度、基本風(fēng)壓值以及建筑形狀、土質(zhì)情況以及功能和結(jié)構(gòu)材料等因素。

做好高層建筑結(jié)構(gòu)選型，首先要分析該建筑的結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系需要注意豎向荷載與水平荷載兩方面，前者主要通過水平構(gòu)建與豎向構(gòu)建將荷載傳遞到基礎(chǔ)，該體系是基本傳力體系。而側(cè)向荷載的直接影響增長率一般大于豎向荷載增長率。因此，高層建筑側(cè)向荷載直接決定了土建的工程造價。正是如此，我們設(shè)計高層建筑時，首先需要考慮的就是側(cè)力體系的選擇。

二、高層建筑結(jié)構(gòu)選型內(nèi)容與要求

高層建筑項目的主體結(jié)構(gòu)框架，在選型規(guī)劃的工作中，需要從多個方面來考量其穩(wěn)定和安全方面的特性和所要達(dá)到的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。包括結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)性設(shè)計與布局、承重結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)建及其性能指標(biāo)要求等關(guān)鍵方面。在明確這些關(guān)鍵方面的相關(guān)要求之后，還要對施工現(xiàn)場開展實地考察，掌握施工周圍環(huán)境的具體特點，包括周邊已經(jīng)存在的建筑情況，綜合這些信息來分析結(jié)構(gòu)形態(tài)的可行性和可靠性。具體工作包括下面幾個要點：

其一，在給建筑工程選址的時候，要盡量避免地形較為險峻和地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜的危險地帶，選擇在較為平坦、開闊的地段，這樣就有利于規(guī)避一些地質(zhì)情況不明或者不適合進(jìn)行工程建設(shè)的地方。

其二，高層建筑最好要保持各個角度的對稱性，減少偏心的可能性。如果需要建造一個高層建筑的集群，這就需要盡量保持各個建筑的結(jié)構(gòu)形態(tài)和所采用的樣式保持大體一致，防止出現(xiàn)各種不確定性因素誘發(fā)安全隱患，如果在工程建設(shè)期間隨意更改建筑結(jié)構(gòu)的形態(tài)和選型特點，那么這對于初始的設(shè)計各種而言也是一種不負(fù)責(zé)任的做法。

其三，要注重工程建設(shè)的其他配套設(shè)備和組織工作，做足準(zhǔn)備工作，確保施工中能夠保持在穩(wěn)中又快的速度節(jié)奏之中，各項施工程序之間能夠高效銜接，各部門能夠緊密協(xié)作，各工種分工明確，同時開展施工又不互相干擾。

三、影響高層建筑結(jié)構(gòu)選型的主要因素

1.高層建筑物所處的環(huán)境

高層建筑的結(jié)構(gòu)選型方案需建立在基本資料的基礎(chǔ)上，然后生成多層次、多目標(biāo)和多方案的設(shè)計。設(shè)計過程中既結(jié)合了設(shè)計師的經(jīng)驗與設(shè)計知識還需結(jié)合以往工程實例，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行發(fā)揮性的創(chuàng)造。有關(guān)設(shè)計方案的比選，我們要充分考慮建筑所在位置的實際環(huán)境，這也有利于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)、水平承重與豎向承重結(jié)構(gòu)的確定。此外，選型過程中還需充分考慮到建筑體外立面的藝術(shù)性與裝飾性。只有這樣才能在保證建筑體的使用功能前提下，使結(jié)構(gòu)形式與空間藝術(shù)有機的融為一體，充分表達(dá)該建筑與周圍環(huán)境的和諧統(tǒng)一。

2.建筑功能方面的要求

高層建筑設(shè)計必須滿足其使用功能這一核心要求。因此，我們設(shè)計時必須滿足地質(zhì)環(huán)境與客觀空間的需求，以此來有效地利用和節(jié)省土地資源。設(shè)計時在使用功能要求這一前提條件下，進(jìn)一步確定出高層建筑的功能、規(guī)模和尺寸，并做好相應(yīng)的空間劃分，保證相互之間的協(xié)調(diào)性。此外，進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型時還需保證建筑物使用空間與結(jié)構(gòu)形式剖面之間的協(xié)調(diào)一致性。同時，還需盡量降低相關(guān)構(gòu)建的高度，以此節(jié)省結(jié)構(gòu)維護費用和空間的使用率，這樣也可以大幅降低竣工后的維護、修理費用。

3.結(jié)構(gòu)材料

通過分析我們可以產(chǎn)出，建筑結(jié)構(gòu)形式的變革與相關(guān)結(jié)構(gòu)材料密切相關(guān)，結(jié)構(gòu)材料直接影響到建筑結(jié)構(gòu)的選型。真正意義上的高層是以鋼結(jié)構(gòu)作為主要承重結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，美國長島黑港燈塔使用了熟鐵框架，該項目具有典型的代表意義。該建筑為高層建筑使用鋼鐵材料探索出新的路徑。之后，在芝加哥某幢9層樓開始使用鋼框架結(jié)構(gòu)，后來法國巴黎的某公寓開始采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。從此，高層建筑開始將鋼結(jié)構(gòu)以及鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用于各種高層建設(shè)方面，這也為現(xiàn)代高層建筑奠定了良好的發(fā)展基礎(chǔ)。我們進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)選型時，必須深入分析合理選擇結(jié)構(gòu)材料，以此發(fā)揮材料自身特性，促進(jìn)結(jié)構(gòu)形式的不斷創(chuàng)新和發(fā)展。

4.施工水平

各種體量和大跨度高層建筑的發(fā)展離不開施工技術(shù)的提升和施工機械性能的提高。目前，高層建筑中直接涉及到大體積混凝土澆筑、樁基坑支護和樁基施工深基坑支護以及深層降水等專業(yè)技術(shù)，而技術(shù)和工藝的提升也促進(jìn)了各種模板技術(shù)走向成熟。這些都有力的保證了先進(jìn)結(jié)構(gòu)形式的順利施工。

5.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論發(fā)展趨勢

高層建筑結(jié)構(gòu)理論解決了相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)選之間的各種問題。相關(guān)理論對于抗震設(shè)計方面有著至關(guān)重要的影響力。這是因為不同項目的地質(zhì)條件差異較大，同時建筑物受地震影響具有很強的隨機性，地震造成的機構(gòu)損壞也沒有任何規(guī)律可言。針對上述問題，我們需充分認(rèn)識我國地震帶分布以及現(xiàn)有經(jīng)濟條件，以此設(shè)置出小震不壞、中震可修、大震不到的基本準(zhǔn)則，還需明確承載力計算與構(gòu)造措施設(shè)計、彈塑性變形驗算這兩個基本階段。

結(jié)束語：

國家經(jīng)濟的快速發(fā)展推動建筑業(yè)的高速前進(jìn)。在這個過程中，各類高層建筑如雨后春筍拔地而起。我們要認(rèn)真對待高層建筑的結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)布置并將其與結(jié)構(gòu)抗震概念相結(jié)合，以此保證項目的安全和經(jīng)濟性。高層建筑結(jié)構(gòu)選型過程中，我們要結(jié)合實際情況確定選用豎向承重結(jié)構(gòu)選型，還是下部結(jié)構(gòu)選型亦或水平承重結(jié)構(gòu)選型。

參考文獻(xiàn) ：

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