工民建高层建筑结构选型因素相关研究

小清新：工民建；高层建筑选型；建筑工程结构

一、工民建筑物需要满足的基本要求

（一）整体结构受力合理

    为了控制我国的建筑用地，我国的高层建筑越来越多。近些年来，在一些大中型城市中，框架结构、剪力墙等建筑结构被设计师们广泛地运用到了普通的高层建筑中。不同的结构体系其各自的受力特征也不相同，例如：各种结构体系在抗风能力、抗震能力与整体刚度方面都表现着其各自的特性。而不同的设计单位对建筑结构受力的理解与设计方案都有其各自的认识与经验，其运用的理论也不相同，现在有好多对于建筑的相关研究都是建筑完成后，一次施加负载的方法进行各项性能分析研究，对于逐层加载的建筑结构受力研究还非常少，主要有矩阵叠代法、总体刚度矩阵一次形成分层加载法、修正分层法和平面简化手算法。这些研究方法都是建立在刚性基础的简化平面上来进行分析，这些研究和不断复杂化的建筑结构施工实际受力状态并不是完全相符。正确模拟施工过程，对施工实际受力做出客观的分析对于建筑施工非常重要。在建筑施工中，受力分析的主要理论计算基础包括：有限元仿真分析、利ANSYS建立有限元模型模拟施工过程受力、利用TBSA建立有限元模型模拟施工过程受力和利用SAP2000建立有限元模型模拟施工过程受力三种方法。由于建筑施工过程非常复杂、人为影响因素多，不同的理论都有自身各自的优点与缺陷，在对建筑结构进行选型的过程中，必须要综合考虑各方面的因素，确保受力体系有一个合理的受力。确保受力体系的合理受力，就不能进行盲目的分析，要严格依据力学上的各种要求，对不同的结构体系进行比较，分析其各自好的地方与不好的地方，对所有的因素进行综合考虑，筛选出整体符合要求的若干个结构体系，接着再将其它的影响因素考虑进去。

（二）要让结构方案对建筑物造价影响合理

    在对建筑结构方案的进行经济分析的过程中，一般只是对一次性投资金额进行考虑，这样的考虑方法是比较片面的。通常情况下，一幢建筑物的使用寿命是五十年，在这五十年间，还会发生许多其它的费用，比如，一般维护与维修的费用、灾后重建的费用等等。不同的结构方案在使用期间所需要的维护与维修费用也不同，这些费用的数额是不能够被忽视的。所以在进行结构选型的过程中必须将这个因素考虑在内。例如，对于一幢高层建筑，如果选用钢结构的结构方案，由于钢材易于锈蚀，在建筑物的整个使用过程中，要对建筑物的构建定期进行防锈蚀处理与维护，对于一些有问题的或者过度老化的部件要及时的进行更换，在建筑整个的使用期限内，这样的钢结构维护费用是非常巨大的。但若采用了钢筋混凝土的结构方案，则只需要极少的维护或者根本不需要对其进行维护。在建筑的使用过程中基本不会发生维护的费用。所以在对类似的高层建筑进行结构方案的选择时，必须综合考虑权衡各方面利弊才能得出令人满意的决策结论。

二、施工水平对高层建筑结构选型的影响

（一）先进施工技术是实现先进结构型式的前提

在高层建筑施工的过程中，施工队伍的施工技术与施工水平对建筑的结构形式有着非常大的影响。正是由于科技的不断进步，使得各种大型起重机械及各种建筑机械例如混凝土泵等机器的不断问世，才使得施工技术与施工水平不断提高，最终让各种结构型式的问世变得更加容易。因此，只有不断提高自身的施工技术，加强创新，才能够更加容易地实现先进结构形式。

（二）建筑结构方案要密切与施工条件相结合

    一方面，如果现有的施工技术条件不具备所选用的施工方案所要求的技术高度或所选用的结构方案不适应现有施工技术能力，整体工程的建设将会变得很难。例如，在选择装配式框架结构方案时要对施工单位焊工的技术水平进行认真的考虑，只有焊工的技术水平符合所选结构要求的水平才可以进行施工，不然将严重影响工程质量。决策人员需要在结构选型时进行周全的考虑，如果决策人员在决策时考虑不够全面，将会给施工单位的施工带来一些原本可以避免的困难。所以，在结构选型的过程中，设计人员与施工单位人员要进行充分的沟通，共同探讨在施工过程中可能遇到的问题并探讨解决方法。另一方面，选择结构型式时要结合施工工艺因素考虑工程的具体施工条件，许多相同的结构形式有着不同的施工工艺。而不同的施工工艺对建筑队伍有着不同的要求，对建筑结构也有着方方面面的影响，只有综合考虑各种因素，才能够找出真正适合的施工方案。

三、建筑结构材料对高层建筑结构选型的影响

随着科学技术的发展，新的结构材料如高强砼、轻骨料砼、复合材料中的钢管砼、钢纤维砼等等不断诞生，新结构材料的不断出现使得传统结构型式发生了很大的变革，众所周知在传统的建筑材料中，钢材符合轻质又高强的条件，在国外高层建筑中很多采用钢结构体系，鉴于我国国情和条件，绝大部分高层建筑都采用钢筋砼结构体系，且一般都采用普通钢筋砼、混凝土及钢材的强度等级不高，建筑物的自重一般平均在 12~17kN/平方米。据统计，在我国已建成的高层建筑中，自重小于 12kN/平方米的只占 22%而大于 14kN/平方米的占 46%，总的来说，自重偏大给设计、施工、材料运输、结构抗震性能及结构技术经济指标带来较多不利影响。因此在考虑了材料的供应状况的前提条件下，优先选用能减轻建筑物自重的结构材料是很有必要的。

结语：

    工民建高层建筑结构选型的决策对于整个工程项目有着至关重要的作用。其整个过程相对较为复杂，它所涉及的学科多、综合性强，其选型受着很多因素的影响与制约。只有相关人员在这个过程中密切配合，以认真负责的态度来工作，及时发现问题，解决问题，并且善于学习，才能够让建筑结构选型变得越来越合理。

参考文献：

[1]张世海，刘正保，张世忠.高层建筑结构选型需求分析[J].四川建筑科学研究.2004,12:1-2.

[2]侯义军.工民建高层建筑结构选型因素分析[J].中国新技术新产品, 2011, 13:166-167.

[3]李国强.我国高层建筑钢结构发展的主要问题[J].建筑结构学报.2008,12:24-25.