高层建筑结构选型影响因素初探

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论文摘要：高层建筑结构选型是一个复杂过程，需要建筑设计师的综合考虑。从外观看，高层建筑结构选型要考虑新建筑与周边环境的协调性，与附近建筑群的整体性与独特性；从内部组成看，要考虑建筑功能的体现与实施；从使用效果看，要考虑建筑的稳固性与安全性；从建筑周期与成本控制看，要考虑施工的难易程度与工期长短以及维护成本高低的问题。总之，在建筑设计中分析了解影响高层建筑结构选型的各种因素，有利于建筑设计师理性选择最佳建筑结构方案。

关键词：高层建筑结构造型影响因素

中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

一、导言

随着我国城市化的迅速发展，城市人口增加与城市土地资源的有限性之间的矛盾越来越尖锐。城市高层建筑能在有限的土地面积中解决尽可能多的城市空间需求，缓和紧张的城市人-地矛盾，降低土地利用成本，缓解城市使用空间不足的压力，拓展了城市的功能。现在在我国的大中小城市高层建筑越来越多，可是高层建筑结构选型是一个复杂过程，需要建筑设计师除了从建筑力学角度外，还要多从其他影响因素综合考虑。例如从外观看，高层建筑结构选型要考虑新建筑与周边环境的协调性，与附近建筑群的整体性与独特性；从内部组成看，要考虑建筑功能的体现与实施；从使用效果看，要考虑建筑的稳固性与安全性；从建筑周期与成本控制看，要考虑施工的难易程度与工期长短以及维护成本高低的问题。总之，在建筑设计中分析了解影响高层建筑结构选型的各种因素，有利于建筑设计师理性选择最佳建筑结构方案。

二、高层建筑结构选型影响因素

（一）自然条件因素

1．地质地貌条件

高层建筑的建设首先要考虑地基的地质地貌情况，主要包括地基的物质组成与所在地主要地质灾害发生频率。泥质地基、砂岩地基、基岩地基的组成不同，稳定性也不同，泥质地基与砂质地基上要修建高层建筑，就倾向于选择更为稳固更为轻型的建筑结构方式——钢结构，这样可以减轻单位面积的载重量。否则高层建筑的自重会造成地基的下沉，影响建筑的使用期限；而在岩质紧密的基岩上就可以选择基底单位负荷较高的钢筋混凝土结构，这种结构虽然建造周期较长，但是维护成本较低。同时，高层建筑结构选型时还应该重视地质灾害的发生概率与强度，做好防范设计。例如环太平洋地震带与地中海-喜马拉雅地震带分别经过我国的东部沿海与西南边陲，在地震带内修建高层建筑就必须考虑建筑的抗震性与防震性，尽量选择防震度、防烈度较高筒体结构与剪力墙结构，这样可以保证地震多发地区高层建筑的安全性与稳定性。

2.气候条件

高层建筑结构选型还应该考虑气候因素的影响，例如酸雨对钢结构的危害就比钢筋混凝土结构的建筑大得多，在二氧化硫重污染城市要慎重选择钢结构运用；其次高层建筑还要重点考虑风向与风力的大小的影响。例如在东部沿海城市要考虑台风的强度与频率，在西北内陆城市要考虑风压值大小。风压值越大，高层建筑结构的风荷载取值就应该越高，这样设计出来的高层建筑最大弹性层间位移角小，整个建筑振动幅度与变形程度不大，就算是在台风与风暴的天气下也不会影响建筑里面工作人员与生活人员的安全感与舒适度。

（二）建筑功能因素

我们知道不同的建筑物拥有不同的功能，现在的高层建筑功能主要有住宅、办公楼、商场、公共建筑、旅馆等。在高层建筑设计的时候就应该考虑到不同功能的建筑对层高、间隔、布局、内部结构要求不同。例如，剪力墙结构比框架结构在建筑平面布置上间隔多、空间少，限制性强得多。如果我们是想要设计一个影剧院、大型会议厅等空旷高大的建筑，就不能选择剪力墙结构，而应该选择能够降低建筑内部结构构件的高度、突显音响效果、方便通风防火与冷暖空调室温控制的筒体结构；相反居民住宅对空间要求小、分隔多，选择剪力墙结构就非常合适。因此在高层建筑结构选型时要考虑建筑功能，这样可以既很好满足功能预期，又可以降低建筑交付使用的后的维修成本。

（三）施工条件因素

1.施工材料

施工材料也对高层建筑结构选型有重要影响，具体数据见下表。从表中我们看出，钢结构最轻，基底单位负荷最小，高层建筑采用钢材料，可以有效减少地基的工程量与缩短施工周期，降低施工成本，加快资金的周转。但是到高层建筑交付使用后，钢材料的防锈除锈工程频繁，维护成本最高，而钢筋混凝土结构的高层建筑就没有这个问题，维护成本远低于钢结构的高层建筑。因此在结构选型的时候要考虑材料价格之外，还要综合考量施工周期时间成本与使用维护成本，选择最佳方案。

2.施工水平

施工水平的高低决定新的结构方式能否顺利运用到高层建筑中，如果选择的高层建筑结构形式不具备施工技术支持，工程施工就不能顺利进行。象很长时间以来施工单位焊接技术工人的素质高低直接制约了装配式框架结构的高层建筑的施工质量。另外不同施工工艺也会对高层建筑的建造工期、工程造价、结构受力状态等产生影响。我们看到今天新建筑机械的发明与建筑施工方法的不断涌现，对高层建筑的快速发展起到了促进作用。例如，现浇技术在框架结构高层建筑广泛的利用，使框架结构的高层建筑一时之间如雨后春笋般在大小城市矗立起来。工具式移动模板施工法与装配式施工法的出现使薄壳结构高层建筑大大增多，降低了建造周期与施工成本。我们认为施工条件中各种因素既可以推动高层曾建筑结构革新也可能成为高层建筑进一步发展的制约因素，在结构选型时，要考虑设计思路能否通过科学施工得到具体落实。

（四）环境协调因素

高层建筑结构选型，除了考虑安全性、稳定性和经济性、功能性之外，还有一个因素也是考虑的重点，那就是建筑本身美学价值的体现。一个高层建筑就是一道城市风景，因此在高层建筑结构选型时要兼顾该建筑本身与周边环境是否既协调又不失个性、既符合大众审美观又兼顾艺术性与独创性。回到建筑内部，还要注意所选的结构类型是否节能减排、绿色环保，建筑各功能能否完美地运转与方便使用，给使用者带来舒适与便利。例如，著名华裔建筑大师贝聿铭代表作品之一——香港中银大厦，在设计选型时，就考虑到新建筑与周边建筑群的整体协调性，与香港城市海湾美景的融合性，还兼顾香港市民的传统审美观念与风水学说，正是如此，中银大厦自落成至今就成为了香港的地标性建筑，因为独具一格享誉世界。

三、结语

我国当前正处于高速城市化阶段，林立的高楼是城市景观的一道靓丽风景。高层建筑设计市场非常广阔，高层建筑结构布置是否合理，可以参照《高层建筑混凝土结构设计规程》里的要求。我们看到在结构选型时，要注意建筑所在地区的自然条件与限制因素、新的施工方法与技术的支撑还要充分考虑新建筑与周边环境的和谐，新的环保材料与先进设计理念的合理运用，只有这样通过综合型评价与考量才能充分发挥建筑的综合功能与展示建筑美学效应。总而言之，高层建筑结构选型首先需要从设计本身开始考虑问题，对其他影响因素通过定性的或者定量的分析，才能选出最佳结构方案。

参考文献：

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