高层建筑结构选型的影响因素及要点探析

叶进银

（福建华航建设集团有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

高层建筑方案设计中，结构选型是最重要的第一步，要根据功能需求和安全标准进行选型。在保证建筑的安全性和实用性的同时，还要注重建筑的外观以及整体形象等。如果一开始没有做好结构选型工作，那么在后续的施工过程中就会出现临时变更建筑结构型式的状况，这将严重影响施工进度及建设成本，不利于后续施工工作的顺利开展。

1 高层建筑选型重点与适用范围

相较于传统的低层建筑形式而言，高层建筑所需要承载的荷载比较大，工程造价也比传统建筑要大很多，因此在选择高层建筑结构体系时主要要从经济性和安全性两个角度进行综合考虑。从安全性而言，高层建筑结构体系的抗震效果，在设计时占有非常重要的地位，这关系到高层建筑的整体安全性[1]，尤其是在地震比较多发、风比较大的地区，如果结构选型不合适，建筑的安全性、舒适度都无法保证。除了安全性以外，工程造价也是结构选型过程中需要重点考虑的因素，保证安全性的基础上，也要考虑建筑的经济实用性。

常规高层建筑主要使用的钢筋混凝土结构体系有框架结构、框架剪力墙结构、剪力墙结构、框架核心筒结构、筒体结构。框架结构能提供较大的建筑空间，布置灵活，但抗侧力能力差，适合的楼层一般在10 层左右，应用较为广泛。剪力墙结构抗侧力刚度大，用钢量小，但是布置不灵活，无法提供较大的建筑空间，适合用在住宅与旅馆。框架剪力墙既有框架结构的布置灵活，又有较大的刚度，适用于办公楼与旅馆。框架核心筒结构和筒体结构抗侧力刚度更大，适用于抗震设防要求更高的建筑。

2 影响高层建筑结构选型的主要因素

2.1 建筑功能的需求

设计师在进行结构选型过程中，首先要考虑的是高层建筑的功能方面的需求，这也是高层建筑设计中的核心需求，必须满足地质环境和公共空间这两大需求，只有这样才能够有效地节省土地资源。

2.2 建筑物周围环境因素

在设计过程中，高层建筑的选型，在确保建筑功能性和稳定性的前提下，结合周围环境以及地理条件，还要注重建筑的艺术性和装饰性，提高建筑结构的美观性，让建筑和周围的环境和谐统一。只有真正和周围环境融为一体的建筑，才能够符合客户的需求。设计师在设计过程当中也可以结合以往的一些工程案例，进行发挥性创作，确保能够选择出最适合当地环境的建筑结构[2]。

2.3 甲方的要求

在不影响结构安全的情况下，应尽量满足甲方的要求。高层建筑在结构选型的过程中，除了要注意符合建筑的功能性和安全性要求以外，甲方有可能对于建筑会有一些特殊的要求，那么在设计过程当中，就要根据甲方的要求来选用合适的构型。例如：甲方不喜欢在建筑中有太过于明显的大柱子存在，那么设计人员就要根据甲方的要求选择合适的结构，在剪力墙结构和框架双筒结构之间，选择没有大柱子的剪力墙结构；如果甲方要求将底层空间做大，并且在一楼有其它设计用途时，就要选择框架双筒结构[5]。

3 实际案例分析

工程概况：项目位于陕西西安，设计使用年限为50，场地类别为二类。基本风压=0.35kN/m2，地面粗糙度类别为B 类。本工程抗震设计烈度为8 度，设计基本地震加速度为0.2g。主楼抗震设防类别为丙类，抗震等级为一级，安全等级为二级。图1 为1#楼，采用剪力墙结构，建筑功能为办公楼。图2 为2#楼，采用框架双筒结构，底下五层为商业，五层以上同1#楼为办公楼。1#、2#的长度为67.4m，宽度为40.8m，高度为99.95m；地下2 层，地上18 层[6]。

设计过程：首先开始设计1#楼，考虑到是在8 度区，一开始设计的时候就是往剪力墙结构考虑的，这个算是正常思维步骤。但是等到做2#楼的时候，本来想采用跟1#楼一样的结构体系，但是建筑功能要求底下五层是商业，南北中间四跨必须是大空间，于是把中间四跨改成柱子，准备按框架剪力墙计算[7-8]。

图1 1#楼剪力墙结构

图2 2#楼框架双筒结构

但是由于中间刚度太小，两端刚度太大，计算无法通过。后面经过多方验证试算，否定了框架剪力墙这个体系，按框架核心筒的理念来考虑。加大中间两个筒的宽度，达到建筑高度的1/12。经过计算，各参数满足要求。也有设计人员觉得中间开洞，按框架双筒处理比较危险。但是个人觉得有以下几点考量，应该不存在安全问题：

（1）回字形结构，是最合理的结构形式。

（2）刚好2#五层以下中间开洞取消，相当于在底部加强区，楼板是连续的。

（3）五层以上中间楼板采用弹性板设计，钢筋拉通加强，同时加强洞口两边边梁，来保证结构的整体性[9-10]。

4 结束语

高层建筑结构的选型要参考当地已有的建筑，充分考虑到建筑周围环境、建筑功能需求、在满足甲方的要求情况下，配合其他相关专业要求，才能使高层建筑结构的选型做到安全经济可靠。