高层建筑结构选型的主要内容与要求

高层建筑结构选型的主要内容与要求
摘要：在高层建筑设计中，结构设计赋予建筑物一个支撑骨架，结构设计不仅
仅关系到建筑物的空间性以及合理性，同时还直接影响建筑物的安全性。

关注建
筑物能否实现预定功能和能否达到预期的经济效益，根据工作实践经验。

高层建
筑结构选型要从实际情况出发，要保证建筑的安全性和可靠性。

处理高层建筑结
构体系选型问题这对于高层建筑设计、施工使用都是十分重要。

在目前，高层建筑结构选型普遍不重视结构选型的决策工作，同时自身也是缺乏完成和
统一的整体，仅上部结构土建造价单一或者几个易于转换成计量单位评估定量指标进行决策。

因此，高层建筑结构选型存在以下几个问题。

影响因素不确定，结构选型决策工作具有很强
的综合性，自身包含大量的确定和不确定因素，在多种因素的共同作用下结果决定结构型式，这也需要对诸多因素进行大量分析。

一、高层建筑结构选型的问题
高层建筑结构选型的影响因素较多除了要考虑工程造价以及投资能力还要考虑对建筑功
能的适应性、施工条件以及工期。

同时还要分析地形和地貌等条件。

合理结构型式主要是通
过多个目标进行决策，将诸多因素统一协调产生，设计人员也是要正确的对高层建筑结构进
行选型。

由于缺乏处理模糊概念，这就使得设计变量和目标函数不能够达到应有的取值范围，这样就导致决策结果不能够真正的满意。

二、影响高层建筑结构选型的因素
（一）结构受力合理性
结构设立合理性主要包括可靠抗震性和有效抗风向，因此，高层建筑物应力分布要合理。

结构选型一定要保证结构体系的受力合理，要根据力学要求比较各种结构体系的优点进行分析，选择出合适的结构体系，结合影响因素并且进行具体分析，在水平荷载以及高层建筑结
构设计中是有着重要作用。

具体到非地震区，起着控制性作用的水平荷载就是风荷载，在风
荷载的作用下高层建筑可能会出现层剪位移过大，甚至会导致结构体系出现不同程度的损坏。

整个结构摆动过大，因此，在非地震区尤其是风荷载较大的地区，高层建筑结构选型要对风
荷载作用引起重视。

在现有地震灾害资料以及工程经验表明，在满足建筑物功能要求的前提下，地震区高层建筑以及抗震安全和经济合理性在很大程度上取决于抗震结构体系的选型是
否恰当。

（二）经济因素对高层建筑结构选型的制约
对外界环境适应性强和美观对高层建筑选型首要考虑的因素。

在结构选型决策时，针对
不同结构体系进行经济比较十分重要，从整体和长远的角度来分析，利用经济分析方法进行
系统的对方案进行考虑，不仅仅要考虑结构方案付出的投资费用还要考虑全寿命周期费用，
除了货币指标核算结构的建造成本以外还要节省大量的劳动力和材料消耗。

可以从可出席发
展的角度来进行考虑，要考虑资源节约，同时还要考虑生产性建筑，可以有效的收回资金，
能够更好的提高经济效益。

从能源消耗的角度来分析，我国建筑能耗占到了全国总耗能的25%随着生活水平的提高，建筑能够在我国总能耗中的比例还是逐渐增加，根据国内外统计，日常使用能耗占到建筑总
能耗的90%以上，因此，建筑节能的重点是日常使用能耗，尤其是以采暖以及空调消耗为主。

从结构周期来考虑，整个建筑能够更早的投入使用，能够取得经营收入同时还可以缩短贷款
以及还贷的时间。

一栋建筑物的使用寿命大约为50年，在这50年的时间里会发生很多的费用，例如结构维护、维修费用、灾后重建费用等等。

（三）施工水平对高层建筑结构选型的影响
建筑施工在生产技术水平方面以及生产手段方面对建筑结构型式有着很大影响，表现在
现金技术方面，在建筑结构和施工条件不相结合使其结构产生受力影响。

施工技术条件不具
备或者选用结构方案不适应现有的施工技术能力，这样就会给施工人员带来一定的难度。

在
结构选型方面，相关的设计人员要积极的和施工单位沟通，共同磋商和解决选型中出现的矛
盾问题，另外选择结构形式应该结合施工工艺因素，要考虑施工工程的具体施工条件，同一
组结构形式可以有不同的施工工艺，同时，不同的施工工艺会影响材料消耗和劳动力。

计算
分析构造措施，高层建筑结构选型中应对施工工艺和其他因素进行全面综合考虑。

建筑功能
一般是在该高层建筑项目方案形成时就可以确定的，而建筑的结构设计也是需要围绕其建筑
功能而开展的，这是建筑结构选型中最基础的影响因素。

为了满足建筑功能的需要，在结构
选型中就必须设计出符合其功能的结构形式，如酒店的高层建筑结构设计中，其结构选型就
要以方便酒店服务顾客为依据进行选型设计，空间分布要符合酒店管理的要求；而不能按照
民用住宅的结构进行选型设计。

三、高层结构选型的方法
高层结构选型的方法十分重要，高层建筑结构在选型决策等方面受到多方面的因素和一
些不确定性的因素影响，这些因素中有的能量化为定量指标，有的一部分主要是凭借着经验
来做出主观判断，因此，比较分析备选方案要从定量分析和定性分析方面进行。

大多数的时
候对备选结构方案进行定量分析，进行定性分析，最后二者综合起来进行整体承包分析，最
终选择出最佳方案。

建筑方案特征主要包括方案建筑的高度、高宽比、长宽比以及建筑体型，其中建筑体型包括平面体型和立体体型。

平面体型是由平面规则性、平面对称性、平面质量
和刚度偏心等组成，立体体型是由结构高宽比、立面收进体型、塔楼和层间刚度等组成。

高层建筑采用钢结构或钢混结构与采用混凝土结构相比，在建筑有效使用面积与施工工
期方面具有一定的优势，能取得较可观的经济收益，从而可抵消一部分因采用钢结构而增加
的费用，进而使得工程的整体成本明显降低.通过整体成本分析高层建筑钢结构或钢混结构的
经济效益主要来自结构施工工期的缩短带来的贷款利息节约、租金收入增多.从分析中还可知，高层建筑的层数越高，这方面的优势越明显.而钢筋混凝土结构的造价低但工期长，时间成本
相对要高，在超高层建筑中的综合经济效益就显得相对较低.
一些业主对高层建筑结构材料的方案进行评估和分析，要对钢结构的施工工期的优势进
行考虑，这样可以争取成本机会，从结构方案的整体成本出发来进行定量方法分析，根据得
出整体成本指标直接进行结构方案比较和选择，这样的定量方法将会把大量的不确定的因素
进行派驻，除了决策目标函数就是为了追求更大的成本。

造成目标函数达不到应有的数量从
而降低决策结果的可信度。

结论
结构选型涉及到的影响因素是比较多，一个多目标的综合决策问题首先要在确定决策的
综合目标函数，要尽可能的考虑各种影响因素。

要反应到具体的子目标函数上来，在一个综
合目标函数要进行充分的考虑大多数的影响因素值，得出综合目标函数值最高的结构方案即可。

从综合目标函数最高值的结构方案能更获得高层建筑综合经济效益，能够让人达到满意
的结构方案。

在考虑目标函数时，由于多个目标之间存在着矛盾，甚至目标之间出现了相互
排斥，对于一个目标来说是最优的，这样就形成了一个目标函数数量选择度的问题发生。

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