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摘要：改革开放之后,随着我国综合国力的不断提高,我国的房地产业也得到了迅猛的发展,建筑业在发展的过程中已经成为了我国社会发展的支柱产业之一。本文主要以工民建高层建筑结构选型重要性为切入,就工民建高层建筑的结构选型展开探讨。
关键词：工民建高层建筑；结构选型
中图分类号： TU208 文献标识码： A
引言
对工民建高层建筑而言，建筑的结构体系是其建设是否合理经济的关键因素之一。随着社会的不断发展，建筑物的高度以及功能也在不断的发展变化。
一、工民建高层建筑结构选型的重要性
1、工民建高层建筑结构的复杂性
现如今，建筑的体形及其平立面的空间设置愈趋复杂、建筑难度以及成本投入日益增大。这就要求建筑物的结构性能要更加优良，同时对建筑结构系统形式适应性方面也要求的更加严格。为了适应现如今社会愈趋多元化的发展趋势，工民建高层建筑的设计方案也向着多样化复杂化的方向不断发展。很多的工民建高层建筑为了在最大程度上增大净空高度，致使很多建筑本身以及施工过程当中出现了很多的问题以及矛盾。因此，提高对建筑结构系统形式的要求势在必行。另一方面，随着建筑高度以及规模的不断扩大，工民建高层建筑的工期越来越长，投入的成本也越来越高。在这个过程当中，建筑主体结构的优化必要性开始显现。
2、工民建高层建筑与城市社会的发展息息相关
近年来，随着我国城市化建设进程以及人口的持续增长导致城市的人口数量上升的非常快。城市居住、办公等用地日益紧张，为了尽可能的减少城市土地的不必要浪费、更加充分的发挥出城市土地的利用率、最大程度缓解城市住房紧张等问题，工民建高层建筑的需求增长十分迅速。而且建筑的高度、复杂性以及建设速度也都在不断的上升。
二、工民建高层建筑结构选型的影响因素
1、工民建高层建筑物的使用功能要求
目前高层工民建高层建筑的主要用途大体可分为:住宅、旅馆、公寓、各种用途的公共工民建高层建筑。由于它们各自具有不同的工民建高层建筑功能要求,对工民建高层建筑物内部的平面布局及空间分隔不同,从而对结构体系的选型提出了不同的要求。往往,某种功能的工民建高层建筑物可能只有某几种结构型式和它相匹配。例如,高层住宅,由于其使用空间较小,分隔墙体较多,且各层的平面布置基本相同,因此这种功能的工民建高层建筑就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构。
2、结构的受力合理性
各种结构体系有各自的受力特征,在抗风能力、抗震能力、整体刚度等各方面各不相同,选型必须保证结构体系受力合理,所以要认真比较各种结构体系优缺点,挑选出能“入围”的几个结构体系,然后再结合其它影响因素作分析、筛选。结构受力合理性包括结构能有效抗风、可靠抗震、传力途径明确、应力分布合理、破坏机制合理等等。它受环境条件,诸如基本风压、设防烈度等影响,而基本风压、设防烈度又因场地条件不同而不同。
3、结构的经济有效性
任何国家的工程建设实践都必须考虑提高工程投资的经济效益,在结构选型决策时对不同结构体系进行经济比较是十分重要的。衡量结构方案经济性的手段是进行综合经济分析。所谓综合经济分析就是全面考察影响经济效益的各要素,从整体和长远的角度全面地考虑结构方案的经济性。
4、结构的施工方便性
工民建高层建筑结构方案要密切与施工条件相结合。一方面,施工技术条件不具备或选用的结构方案不适应现有施工技术能力,将给工程建设带来困难。例如,选择装配式框架结构方案时需要认真考虑施工单位焊工技术力量,否则将给工程质量带来严重影响。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。同一种结构型式可以对应不同的施工工艺,而不同的施工工艺不仅影响材料消耗、劳动力、工期及造价等技术经济指标,而且会影响到结构的受力状态、抗震性能、计算分析及构造措施,所以,在高层工民建高层建筑结构选型中应对施工工艺连同其它因素加以全面综合权衡考虑。
5、结构的抗灾减灾能力
结构抗灾减灾性能包括抗震减灾性能、抗风减灾性能、抗火减灾性能、抗地质灾害(如滑坡、地基不均匀沉降等)性能。其中,抗风减灾性能可通过设防风压的形式,在高度合理性、刚度合适性、抗倾合理性中予以考虑;抗地质灾害性能可在场地选择及基础选型中考虑;结构抗火减灾性能需求可通过结构材料选择、防火构造措施、增加消防能力等措施来保证,选型时一般不直接考虑。
三、对工民建高层建筑结构选型的思考
1、从总结构体系的角度对建筑进行分析
（1）框架结构
其構件主要包括框架梁、柱和楼板。柱网的布置灵活多样和方便获取较大的使用空间是其主要特点。因为其延性相对不错，所以填充墙一般可以选用轻质的隔墙以减轻建筑结构的自重。造价低的框架应该要进行纵横双向的布置，以便最终形成双向抗侧力体系。但是内凸的框架则会影响建筑的使用功能，而且横向侧移的刚度相对较小，导致抗震性能相对较差。地震中的填充墙损坏非常严重，所以其修复费用也相当高。其适用高度范围一般为:60m(6度设防)。
（2）框架-剪力墙结构
此结构体系的特点是利用电梯间，将之作为钢筋混凝土的核心筒来抵抗绝大部分的水平荷载。框架柱的作用主要是承受竖向荷载，框架结构布置灵活，能够满足大空间的房屋需求，还有相对较大的刚度与相对较强的抗震能力。但是框架—剪力墙也存在一些缺点:因为功能要求剪力墙所布置的位置会受到很多限制，所以一般都不能避免的产生刚心、质心不重合的结果，造成偏心扭矩，并且容易对内凸框架柱的使用产生一定的影响。其所适用的一般范围是130m以下(6度设防)。
（3）异型柱框架结构:这是一种新派生的结构框架形式。它所具备的特点除了框架结构以外，同时还很好的处理了建筑平面与墙同宽的异型柱的使用问题。但是就拿异型柱和框架柱进行一个比较，异型柱的刚度与承载能力要好很多，而且其规范与要求也比框架结构更高。所以这种结构多用于多层建筑(比如:别墅)。工民建高层建筑仅适用于8层小高层，适用高度范围一般都是24m(6度设防)。
（4）剪力墙结构
一般来说，剪力墙所承受竖向荷载和水平荷载的能力相对较强。它的主要特点是整体性好且侧向刚度大，水平力作用下侧移小，能够方便房间内部的布置。能够通过在合适的位置开结构洞，以便形成若干断肢剪力墙，用来调整整体的刚度。并且还可以采用轻质填充墙来减轻结构的自重以及工程造价。其缺点为:尚不能提供较大空间房屋的结构且延性很差、造价很高。其实用高度的范围一般是140m以下(6度设防)。
（5）筒体结构
框架—核心筒结构一般是由实体的核心筒与外框架组成。在一般单位设计中，都会把电梯间和一些服务用房集中在核心筒内，其他需要相对较大空间的办公用房与商业用房等等一般都会布置在外框架的部分。因为核心筒是由两个方向的剪力墙所形成的封闭的空间结构。此结构相对于框架—剪力墙结构的整体性与抗侧刚度要更强一些。且刚心和质心的偏差很小。其适用的高度范围一般都是150m以下(6度设防)。
2、下部结构的选型
（1）柱下独立基础
大多适用于层数不多且土质相对较好的框架结构。
（2）交叉梁基础
就是双向为条形的基础。主要适用于层数不多且土质一般的框架、剪力墙、框架—剪力墙等的结构。
（3）片筏基础
大多在层数不多、土质较弱或者是层数较多但土质较好的情况下使用。如果基岩埋置的深度足够深，且地下水位又很高，但是距离地表不深的地方还有一定的承载力与一定厚度的持力层时，则选用片筏基础。这不但可以节省投资还能够缩短工期。但是由于片筏基础的刚度相对较弱，所以在使用时要注意对基础不均匀的沉降、变形与裂缝进行验算。如果地下水位很高的话，就一定要进行抗浮验算。
（4）机械械钻孔桩
机械钻孔桩是在泥浆护壁条件下利用机械钻进形成桩孔，采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。钻孔、灌注混凝土都是在地下进行，工程质量只能通过科学的过程控制和完工后的仪器检测来确认。因而，对作业人员的操作熟练程度、工艺水平都有较高的要求。
（5）复合基础
主要适用于层数相对较多或是土质相对较弱的情况。可用于填土、饱和和非饱和粘性土。高粘结强度复合地基的代表是CFG桩复合地基。当前已经广泛的运用到工民建高层建筑地基的建设当中。它不但适用于条形和独立基础，同时也可以用于筏基与箱形基础。
结束语
工民建高层建筑业在一步步向前发展，市场需求也日趋复杂化和多元化。为能够满足当前的市场需求，工民建高层建筑结构设计师必须严格按照设计标准来执行并充分发挥主动性和创造力，以工程实际情况为依据，掌握工民建高层建筑结构设计的难点及要点，设计出理想的格局，为后期施工创造良好的设计版图
参考文献
[1]贺杨，张永胜.工民建高层建筑结构优化设计[J].山西建筑，2012．
[2]刘利.工民建高层建筑设计与选型[J].城市建设理论研究（电子版）.2011.
[3]陈耀,工民建高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨[J],福建建材.2011.
关键词：工民建高层建筑；结构选型
中图分类号： TU208 文献标识码： A
引言
对工民建高层建筑而言，建筑的结构体系是其建设是否合理经济的关键因素之一。随着社会的不断发展，建筑物的高度以及功能也在不断的发展变化。
一、工民建高层建筑结构选型的重要性
1、工民建高层建筑结构的复杂性
现如今，建筑的体形及其平立面的空间设置愈趋复杂、建筑难度以及成本投入日益增大。这就要求建筑物的结构性能要更加优良，同时对建筑结构系统形式适应性方面也要求的更加严格。为了适应现如今社会愈趋多元化的发展趋势，工民建高层建筑的设计方案也向着多样化复杂化的方向不断发展。很多的工民建高层建筑为了在最大程度上增大净空高度，致使很多建筑本身以及施工过程当中出现了很多的问题以及矛盾。因此，提高对建筑结构系统形式的要求势在必行。另一方面，随着建筑高度以及规模的不断扩大，工民建高层建筑的工期越来越长，投入的成本也越来越高。在这个过程当中，建筑主体结构的优化必要性开始显现。
2、工民建高层建筑与城市社会的发展息息相关
近年来，随着我国城市化建设进程以及人口的持续增长导致城市的人口数量上升的非常快。城市居住、办公等用地日益紧张，为了尽可能的减少城市土地的不必要浪费、更加充分的发挥出城市土地的利用率、最大程度缓解城市住房紧张等问题，工民建高层建筑的需求增长十分迅速。而且建筑的高度、复杂性以及建设速度也都在不断的上升。
二、工民建高层建筑结构选型的影响因素
1、工民建高层建筑物的使用功能要求
目前高层工民建高层建筑的主要用途大体可分为:住宅、旅馆、公寓、各种用途的公共工民建高层建筑。由于它们各自具有不同的工民建高层建筑功能要求,对工民建高层建筑物内部的平面布局及空间分隔不同,从而对结构体系的选型提出了不同的要求。往往,某种功能的工民建高层建筑物可能只有某几种结构型式和它相匹配。例如,高层住宅,由于其使用空间较小,分隔墙体较多,且各层的平面布置基本相同,因此这种功能的工民建高层建筑就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构。
2、结构的受力合理性
各种结构体系有各自的受力特征,在抗风能力、抗震能力、整体刚度等各方面各不相同,选型必须保证结构体系受力合理,所以要认真比较各种结构体系优缺点,挑选出能“入围”的几个结构体系,然后再结合其它影响因素作分析、筛选。结构受力合理性包括结构能有效抗风、可靠抗震、传力途径明确、应力分布合理、破坏机制合理等等。它受环境条件,诸如基本风压、设防烈度等影响,而基本风压、设防烈度又因场地条件不同而不同。
3、结构的经济有效性
任何国家的工程建设实践都必须考虑提高工程投资的经济效益,在结构选型决策时对不同结构体系进行经济比较是十分重要的。衡量结构方案经济性的手段是进行综合经济分析。所谓综合经济分析就是全面考察影响经济效益的各要素,从整体和长远的角度全面地考虑结构方案的经济性。
4、结构的施工方便性
工民建高层建筑结构方案要密切与施工条件相结合。一方面,施工技术条件不具备或选用的结构方案不适应现有施工技术能力,将给工程建设带来困难。例如,选择装配式框架结构方案时需要认真考虑施工单位焊工技术力量,否则将给工程质量带来严重影响。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。同一种结构型式可以对应不同的施工工艺,而不同的施工工艺不仅影响材料消耗、劳动力、工期及造价等技术经济指标,而且会影响到结构的受力状态、抗震性能、计算分析及构造措施,所以,在高层工民建高层建筑结构选型中应对施工工艺连同其它因素加以全面综合权衡考虑。
5、结构的抗灾减灾能力
结构抗灾减灾性能包括抗震减灾性能、抗风减灾性能、抗火减灾性能、抗地质灾害(如滑坡、地基不均匀沉降等)性能。其中,抗风减灾性能可通过设防风压的形式,在高度合理性、刚度合适性、抗倾合理性中予以考虑;抗地质灾害性能可在场地选择及基础选型中考虑;结构抗火减灾性能需求可通过结构材料选择、防火构造措施、增加消防能力等措施来保证,选型时一般不直接考虑。
三、对工民建高层建筑结构选型的思考
1、从总结构体系的角度对建筑进行分析
（1）框架结构
其構件主要包括框架梁、柱和楼板。柱网的布置灵活多样和方便获取较大的使用空间是其主要特点。因为其延性相对不错，所以填充墙一般可以选用轻质的隔墙以减轻建筑结构的自重。造价低的框架应该要进行纵横双向的布置，以便最终形成双向抗侧力体系。但是内凸的框架则会影响建筑的使用功能，而且横向侧移的刚度相对较小，导致抗震性能相对较差。地震中的填充墙损坏非常严重，所以其修复费用也相当高。其适用高度范围一般为:60m(6度设防)。
（2）框架-剪力墙结构
此结构体系的特点是利用电梯间，将之作为钢筋混凝土的核心筒来抵抗绝大部分的水平荷载。框架柱的作用主要是承受竖向荷载，框架结构布置灵活，能够满足大空间的房屋需求，还有相对较大的刚度与相对较强的抗震能力。但是框架—剪力墙也存在一些缺点:因为功能要求剪力墙所布置的位置会受到很多限制，所以一般都不能避免的产生刚心、质心不重合的结果，造成偏心扭矩，并且容易对内凸框架柱的使用产生一定的影响。其所适用的一般范围是130m以下(6度设防)。
（3）异型柱框架结构:这是一种新派生的结构框架形式。它所具备的特点除了框架结构以外，同时还很好的处理了建筑平面与墙同宽的异型柱的使用问题。但是就拿异型柱和框架柱进行一个比较，异型柱的刚度与承载能力要好很多，而且其规范与要求也比框架结构更高。所以这种结构多用于多层建筑(比如:别墅)。工民建高层建筑仅适用于8层小高层，适用高度范围一般都是24m(6度设防)。
（4）剪力墙结构
一般来说，剪力墙所承受竖向荷载和水平荷载的能力相对较强。它的主要特点是整体性好且侧向刚度大，水平力作用下侧移小，能够方便房间内部的布置。能够通过在合适的位置开结构洞，以便形成若干断肢剪力墙，用来调整整体的刚度。并且还可以采用轻质填充墙来减轻结构的自重以及工程造价。其缺点为:尚不能提供较大空间房屋的结构且延性很差、造价很高。其实用高度的范围一般是140m以下(6度设防)。
（5）筒体结构
框架—核心筒结构一般是由实体的核心筒与外框架组成。在一般单位设计中，都会把电梯间和一些服务用房集中在核心筒内，其他需要相对较大空间的办公用房与商业用房等等一般都会布置在外框架的部分。因为核心筒是由两个方向的剪力墙所形成的封闭的空间结构。此结构相对于框架—剪力墙结构的整体性与抗侧刚度要更强一些。且刚心和质心的偏差很小。其适用的高度范围一般都是150m以下(6度设防)。
2、下部结构的选型
（1）柱下独立基础
大多适用于层数不多且土质相对较好的框架结构。
（2）交叉梁基础
就是双向为条形的基础。主要适用于层数不多且土质一般的框架、剪力墙、框架—剪力墙等的结构。
（3）片筏基础
大多在层数不多、土质较弱或者是层数较多但土质较好的情况下使用。如果基岩埋置的深度足够深，且地下水位又很高，但是距离地表不深的地方还有一定的承载力与一定厚度的持力层时，则选用片筏基础。这不但可以节省投资还能够缩短工期。但是由于片筏基础的刚度相对较弱，所以在使用时要注意对基础不均匀的沉降、变形与裂缝进行验算。如果地下水位很高的话，就一定要进行抗浮验算。
（4）机械械钻孔桩
机械钻孔桩是在泥浆护壁条件下利用机械钻进形成桩孔，采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。钻孔、灌注混凝土都是在地下进行，工程质量只能通过科学的过程控制和完工后的仪器检测来确认。因而，对作业人员的操作熟练程度、工艺水平都有较高的要求。
（5）复合基础
主要适用于层数相对较多或是土质相对较弱的情况。可用于填土、饱和和非饱和粘性土。高粘结强度复合地基的代表是CFG桩复合地基。当前已经广泛的运用到工民建高层建筑地基的建设当中。它不但适用于条形和独立基础，同时也可以用于筏基与箱形基础。
结束语
工民建高层建筑业在一步步向前发展，市场需求也日趋复杂化和多元化。为能够满足当前的市场需求，工民建高层建筑结构设计师必须严格按照设计标准来执行并充分发挥主动性和创造力，以工程实际情况为依据，掌握工民建高层建筑结构设计的难点及要点，设计出理想的格局，为后期施工创造良好的设计版图
参考文献
[1]贺杨，张永胜.工民建高层建筑结构优化设计[J].山西建筑，2012．
[2]刘利.工民建高层建筑设计与选型[J].城市建设理论研究（电子版）.2011.
[3]陈耀,工民建高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨[J],福建建材.2011.