建筑结构选型设计作业

2024-05-20

建筑结构选型设计作业（精选6篇）

篇1：建筑结构选型设计作业

关于建筑灭火器配置的选型设计原则

摘要：本文根据2005年全面修订的新版国家标准GB50140-2005《建筑灭火器配置设计规范》，概要、形象地论述了建筑灭火器的选型配置原则，并给出了可在消防基础理论讲座和国家规范GB50140全国宣贯时使用的灭火器灭火机理详细解说表，以及可在墙报式防火宣传和建筑灭火器配置选型时使用的灭火器适用扑灭火灾种类的简单讲解表。

短序

灭火器的正确选型是建筑灭火器配置设计的首要的关键技术之一。

不同的可燃物质各自具有其独特的燃烧原理，各种类型灭火器亦有不同的灭火机理。

根据各种类型灭火器的不同的灭火机理和新建、改建、扩建的工业与民用建筑场所内生产、使用或储存的可燃物的不同的燃烧原理，决定了不同类型的灭火器可否扑灭A、B、C、D或/和E类火灾。

2005年新版国家标准GB50140-2005《建筑灭火器配置设计规范》（以下可简称本规范）的第四章详尽、科学地规定了灭火器的类型（按照灭火剂种类划分）、型式（按照手提式和推车式划分）、规格（按照灭火器的灭火剂充装量或灭火级别划分）等的选择要素。这些规定主要是依据国际标准和国外先进标准的有关规定，并根据我国自公安部部属消防研究所建所至今四十余年的消防实战经验和实验验证而确定的。

选型配置原则

本规范第四章的第一节“一般规定”的第一条规定了灭火器的选择的6个主要因素。4.1.1灭火器的选择应考虑下列因素： 1灭火器配置场所的火灾种类； 2灭火器配置场所的危险等级； 3灭火器的灭火效能和通用性； 4灭火剂对保护物品的污损程度； 5灭火器设置点的环境温度； 6使用灭火器人员的体能。

4.1.1条规定的主要目的是：要求设计单位和使用部门能够按照上述6个因素，来选配适用类型、规格、型式的灭火器。

本规范第四章的第一节“一般规定”的后3条规定了应优先选配通用型（ABC-E型）灭火器和灭火剂相容的灭火器： 4.1.2同一灭火器配置场所，宜选用相同类型和操作方法的灭火器。当同一灭火器配置场所存在不同火灾种类时，应选用通用型灭火器。

4.1.3在同一灭火器配置场所，当选用两种或两种以上类型灭火器时，应采用灭火剂相容的灭火器。（第4.1.3条是强制性条文）

4.1.4不相容的灭火剂举例见本规范附录E的规定。

本文论述的主题是建筑灭火器的选型配置原则，主要依据国家标准GB50140-2005《建筑灭火器配置设计规范》第四章的第二节“灭火器的类型选择”的规定：

4.2.1A类火灾场所应选择水型灭火器、磷酸铵盐干粉灭火器、泡沫灭火器或卤代烷灭火器。4.2.2B类火灾场所应选择泡沫灭火器、碳酸氢钠干粉灭火器、磷酸铵盐干粉灭火器、二氧化碳灭火器、灭B类火灾的水型灭火器或卤代烷灭火器。

极性溶剂的B类火灾场所应选择灭B类火灾的抗溶性灭火器。

4.2.3C类火灾场所应选择磷酸铵盐干粉灭火器、碳酸氢钠干粉灭火器、二氧化碳灭火器或卤代烷灭火器。

4.2.4D类火灾场所应选择扑灭金属火灾的专用灭火器。

4.2.5E类火灾场所应选择磷酸铵盐干粉灭火器、碳酸氢钠干粉灭火器、卤代烷灭火器或二氧化碳灭火器，但不得选用装有金属喇叭喷筒的二氧化碳灭火器。（第4.2.1~4.2.5条是强制性条文）

4.2.6非必要场所不应配置卤代烷灭火器。非必要场所的举例见本规范附录F。必要场所可配置卤代烷灭火器。

详表和简表的解说

依据本规范的上述规定和著者2000年的前一版“灭火器的适用性”表，著者认真修改，反复斟酌，并于近日完成了新版“建筑灭火器的适用性”表（见详表1和简表2），以供读者参阅。

详表，可应用于消防基础理论讲座和国家规范GB50140的宣贯，详细讲解灭火器的灭火机理。

简表，可应用于墙报式防火宣传和建筑灭火器配置选型，简单讲解灭火器适用扑灭火灾种类。

从新版“建筑灭火器的适用性”表中可以看出：ABC类干粉（磷酸铵盐干粉）灭火器和洁净气体灭火器适用于扑灭A、B、C和E类等多类（4类）火灾，属于通用型（ABC-E）灭火器。所以，在那些有可能发生多类火灾的场所，应优先选用这些多功能的通用型灭火器。

知晓了灭火器配置场所的火灾种类，就可依据本规范第4.2节的规定，判断出在某场所应当选配哪一种类型的灭火器。目前各地比较普遍存在的问题是，在A类火灾场所配置了不能扑灭A类火灾的BC类干粉（碳酸氢钠干粉）灭火器。对于D类火灾，即金属燃烧的火灾，就我国目前情况来说，尚无扑灭此类火灾的定型灭火器产品。目前国外扑灭D类火灾的灭火器主要有粉状石墨灭火器和扑灭金属火灾的专用干粉灭火器。因此，在国内尚未生产这类灭火器和灭火剂的情况下，可采用进口灭火器，或以干砂、铸铁屑末等来替代之。

而在可燃物质带电燃烧的E类火灾场所，特别要注意的是：应防止因选配灭火器不当而造成电击伤人或设备事故。

新版——建筑灭火器的适用性（详表1）

在墙报式防火宣传和建筑灭火器配置选型时，上表可简化为下表：

感谢

在此，本文作者要特别地感谢国标图集07S207《气体消防设计选用与建筑灭火器配置》编制组，他们对“建筑灭火器适用性表”的格式、措辞、内容、编排等方面均提出了非常到位的良好建议，致使该表更加科学、严谨、完善、合理，具有说服力，也为国家标准GB50140-2005《建筑灭火器配置设计规范》的宣贯做出了贡献。

[参考文献]

1、公安部上海消防研究所主编.中华人民共和国国家标准《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005.北京：中国计划出版社，2005

2、公安部上海消防研究所主编.中华人民共和国国家标准《建筑灭火器配置验收及检查规范》GB50444-2008.北京：中国计划出版社，2008

3、国际标准ISO11602-1-2000《灭火器的选型与配置》.国际标准化组织，2000

4、国际标准ISO11602-2-2000《灭火器的检查与维护》.国际标准化组织，2000

5、江苏省、黑龙江省、广东省公安厅消防局编制.中华人民共和国公共安全行业标准《灭火器维修与报废规程》GA95-2007.北京：中国标准出版社，2007

6、唐祝华.论中国消防标准化工作的里程纪年——2003消防炮纪年和2005灭火器纪年.深圳：《亚洲消防》，2008-06

7、公安部消防局和国家环保总局1994年11月11日联合发布的公通字【1994】094号文【关于在非必要场所停止再配置哈龙灭火器的通知】

8、公安部消防局1999年02月01日发布的公消字【1999】031号文【关于逐步淘汰哈龙固定灭火系统和哈龙灭火器有关问题的通知】

9、公安部消防局2001年08月01日发布的公消【2001】217号文，【关于进一步加强哈龙替代品及其替代技术管理的通知】

10、公安部消防局2000年12月15日发布的公消【2000】423号文，【关于督促单位落实灭火器配置和定期检查维护职责确保有效扑救初起火灾的通知】

11、唐祝华主编.《建筑灭火器配置设计手册》.上海：上海科学技术出版社，1995

12、唐祝华.关于灭火器灭火级别的物理概念与研讨课题.上海：《建筑机电工程》，2008-09

13、唐祝华.新版——建筑灭火器的选型配置原则.北京：《消防技术与产品信息》，2007-05

14、国家标准GB4351.1-2005《手提式灭火器第1部分：性能和结构要求》.北京：中国标准出版社，2005

15、国家标准GB4351.2-2005《手提式灭火器第2部分：手提式二氧化碳灭火器钢质无缝瓶体的要求》.北京：中国标准出版社，2005

16、国家标准GB/T4351.3-2005《手提式灭火器第3部分：检验细则》.北京：中国标准出版社，2005

17、国家标准GB8109-2005《推车式灭火器》.北京：中国标准出版社，2005

18、唐祝华.新版——《建筑灭火器配置设计规范》的灭火器配置基准.天津：《中国给水排水》，2006-08

19、《中国消防手册》第6卷第4篇《建筑消防设施》第12章（唐祝华主编）《建筑灭火器的选型与配置》，P730～750，2007-12第1版第1次印刷，上海科学技术出版社

20、《建筑给水排水设计手册》第6章《建筑消防》第7节（唐祝华主编）《建筑灭火器配置》，2008-10第2版第1次印刷，中国建工出版社

唐祝华（1942-05～），男，公安部上海消防研究所，科技处，研究员，二级警监，曾经担任GB 50338-2003、GB 50140-2005和GB 50444-2008三本国家规范的编制管理组的常务副组长，现今主要从事国家规范制修订与管理，以及国家、行业消防产品标准制修订文稿的审查工作。

篇2：建筑结构选型设计作业

某水库选址位于惠水县涟江河左岸半坡河沟上，属珠江流域红水河水系。水库设计最大坝高 42.39 米，总库容 120 万立方米，估算总投资 5000 万元。水库的工程任务是村镇供水为主兼顾灌溉。水库建好后，将解决高镇镇区及周边村寨 2 万人生活生产用水和 2500万亩农田的灌溉用水。工程是供水和灌溉综合效益为一体的水利工程项目。水库规模为小（1）型，工程等别为Ⅳ等，枢纽大坝等主要建筑物为 4 级，次要建筑物为 5 级；村镇供水工程属Ⅳ等，其管道及管道建筑物为 4 级；灌溉工程属Ⅴ等，灌溉输水管道及管道建筑物为5 级。需根据工程实际特性合理选择匹配的闸门、拦污栅、启闭机等金属结构，并进行详细的设计分析。金属结构设备布置与选型设计

初步设计设段，水工金属结构设备根据工程总体布置的需要，主要设置在泄水系统、引水系统和输水系统的相关建筑物上。水库工程主要金属结构布置在取水设施和导流洞前，放空和取水设施由导流洞进口采用“龙抬头”形式改建而成，采用喇叭口型式，进口设移动式直立拦污栅，栅后设检修闸门，检修闸门后布置事故闸门，后设置通气孔。通过 DN600 取水兼放空钢管引水至下游进行放空；从取水兼放空钢管上连接 DN300 的取水钢管至取水工作蝶阀；从取水兼放空钢管上连接 DN100 的环境用水钢管至下游原河道。主要金属结构有取水口拦污栅 1 扇，检修闸门 1 扇，事故闸门 1 扇，DN600 取水兼放空钢管，DN300 引水钢管，DN100 环境用水钢管，DN600 检修蝶阀 1 个，DN600 工作蝶阀 1 个，DN300 工作蝶阀 1 个，DN100 工作蝶阀 1 个。

2.1 进口拦污栅选型设计

在进水口进口处设置拦污栅一扇，拦污栅孔口尺寸为 4.0×2.8m（B×H），设计水头 4m,运行方式为移动式。栅体主材采用 Q235B 钢板，性价比高，栅体重量 2.3T,埋件重量 2.6T,支承采用钢滑块，启闭采用单吊点 CD1 型钢丝绳电动葫芦，起重重量为 3T,扬程为 30m,悬挂在取水塔顶部启闭机房大梁上。为了操作方便，拦污栅采用钢丝绳启吊。考虑到水库水质较好，含渣量少，所以拟采用人工清污。

2.2 进口检修闸门设计

进口检修闸门，主要用于建筑物或工作闸门等检修时短期挡水，通常在静水中进行启闭。水库检修闸门设置在进口拦污栅之后，事故闸门之前，主要用于检修事故闸门及下游钢管，此外，还充当封堵闸门在下游施工时使用。孔口尺寸 2.5×1.8m（B×H），闸门门体结构设计按照 25m 水头设计，闸门的运行方式为静闭静启，采用水柱闭门，在闸门上设置充水阀充水平压，待闸门前后水位基本一致后，才能全开闸门至检修平台处锁定。闸门门体和埋件采用 Q235B 钢，闸门门体重量为 3.5T,埋件重 6.5T,支承采用聚四氟乙烯滑块，启闭用单吊点 QPG250KN-30m 的高扬程卷扬式启闭机，起重重量为250KN,扬程为 30m,操作形式电动。

2.3 进口事故闸门设计

进口事故闸门，其主要作用是能在动水中截断水流以便处理或遏止水道下游所发生事故的闸门。当事故发生后，如果需要闸门具有快速关闭功能时，则此类事故闸门又称为快速事故闸门。快速事故闸门的关闭特性时，应在满足机组、输配水钢管保护等功能需求，合理确定快速事故闸门的动作下降特性，在接近门槛时，设计的闸门动作速度不宜大于 5m/mid 的下降速度。事故闸门宜在静水中开启。某水库工程在拦污栅、检修闸门后设置事故闸门一扇，闸门孔口尺寸为 1.5×1.8m2,设计水头为 25m,闸门的运行方式为动闭静启，采用水柱闭门，在闸门上设置充水阀充水平压，待闸门前后水位基本一致后，才能全开闸门至检修平台处锁定。当其后的工作闸门需要检修时，动水下闸挡水，待检修工作完成后静水启门，提升并锁定于检修平台高程。闸门门体和埋件采用 Q235B 钢，门体自重 2.2T,埋件重量 7.0T,支承采用聚四氟乙烯滑块，启闭用单吊点 QPG160KN-30m 的高扬程卷扬式启闭机，操作形式电动。为了保证闸门静水中开启，在闸门前后设置测水位差。控制闸门开启时的上下游水位差。

2.4 检修蝶阀设计

蝶阀由阀壳和阀体共同组成，其中：阀壳为一短圆筒，阀体形似一个圆盘，动作时在阀壳内绕水平或垂直轴旋转。阀门关闭时，阀体平面与水流方向垂直；开启时，阀体平面与流方向一致。在蝶阀选型设计时，蝶阀可设计为在动水中关闭，但必须用旁通管平压后方可在静水中开启。某水库工程在隧洞出口设置 1 个 DN600 的检修蝶阀，用来检修取水兼放空钢管、引水钢管、环境用水钢管和各工作蝶阀，工作压力采用 39m,采用电动操作。

2.5 放空工作蝶阀设计

在放空钢管上设置 1 套 DN600 的工作蝶阀，控制钢管的工作状态，工作压力采用 39m,采用电动操作。放空工作蝶阀平常处于关闭状态，当水库需要放空操作时在动水中完成开启，待放空工作完成后动水关闭。

2.6 引水工作蝶阀设计

为了满足引水工作与检修需要，在引水钢管的过流系统中装设相应的阀门实现对水流的合理控制，确保取水系统安全可靠、节能经济的稳定运行。进水蝶阀具有操作简便、体积小、止水装置完善等优点。某水库工程在引水钢管上设置 1 套 DN300 的工作蝶阀，控制钢管的工作状态，工作压力采用 39m,采用电动操作。

2.7 生态环境用水工作蝶阀设计

生态环境用水是指为生态环境修复与建设或维持现状生态环境质量不至于下降所需要的最小需水量。为了确保某水库工程建设，不对该河流水系生态环境造成破坏，设计了 DN100 的生态环境用水管道。在生态环境用水钢管上设置 1 个 DN100 的工作蝶阀，控制钢管的工作状态的合理开启向河道下游放生态用水，工作压力采用 39m,闸阀的操作运行条件为动水启闭，采用手动操作。

2.8 取水兼放空钢管、引水钢管、环境用水管

进口事故闸门后设置 DN600 取水兼放空钢管 217m,钢管穿过隧道至下游，末端接入消力池；在取水兼放空钢管接入 DN300 引水钢管 5m 至引水工作蝶阀与灌区输水管道连接；在取水兼放空钢管接入 DN100 环境用水钢管 5m 至下游原河道。结束语

贵州省惠水县某水库工程初步设计报告已于 2014 年 10 月完成，并已通过上级行业主管部门贵州省水利厅组织的有关领导和专家们的审查，即将进入招标及实施设计阶段。审查结果表明，某水库工程初步设计阶段的金属结构选型、布置等均满足相关设计规范标准的技术指标，并与工程实际特性匹配，设计方案合理可行。工程的建设实施，将会有效提高水资源的开发利用率和抗旱救灾能力，对促进地方社会经济发展起着积极重要作用。

参考文献：

篇3：谈高层建筑结构选型及设计要点

一般说来, 高层建筑在设计时比较重视实际的结构计算设计, 但是初期的概念设计并不容忽视, 应当引起我们的重视。在高层建筑的结构设计中, 摆在结构工程师面前的问题首先就是如何进行结构选型。高层建筑结构的选型通常是有一定的规律可循的。它不但要考虑建筑的安全性、适用性、经济效益, 还要充分考虑对施工安装可能造成的影响。所以在高层建筑结构设计中合理解决高层建筑结构体系的选型问题是非常重要的。

1 高层建筑结构选型的重要性

高层建筑的结构设计较为复杂, 这主要表现在:

1) 多元化和综合功能的发展趋势导致对高层建筑方案平立面的形状和内容空间分布的多样化、复杂化和个性化提出要求。为了能够增加建筑的净高, 大部分的高层建筑对结构系统的形式要求有所提高, 因此高层建筑所存在的一些问题日益凸显。

2) 结构系统具有优化的必要性及可优化的空间并且其所带来的效益日益明显。结构的优化, 第一就是要将它的形式进行优化, 之后是对其布局和构建的参数优化。

3) 高层建筑需要考虑的影响因素越来越多, 而且越来越复杂。系统结构的复杂, 综合功能与功能的多变要求我们对选型的信息知识需求愈加庞大。而且选型的结果也越来越受人为因素影响。

2 对高层建筑结构选型的思考

综合性强是选型工作所具有的特性, 其中包括很多确定或者不确定的因素, 以及受到很多条件和因素的影响。建筑高度与功能的发展需求在不断发生变化, 所以这要求我们除了要考虑工程造价与企业单位的投资能力, 还应该要综合考虑对所选结构形式建筑功能的能源供应、施工条件、建筑材料、建筑工程的适应性等等。

2.1 从总结构体系的角度对建筑进行分析

高层建筑的结构体系一般有:框架结构、框架—剪力墙结构和异型柱框架结构。下面对它们分别进行分析:

1) 框架结构:其构件主要包括框架梁、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:60 m (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钢心、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130 m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) 。高层建筑仅适用于8层小高层, 适用高度范围一般都是24 m (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140 m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。且其钢心和质心的偏差很小。其适用的高度范围一般都是150 m以下 (6度设防) 。

2.2 下部结构的选型

高层建筑的最重要的组成部分就是其基础。它能够把从上部结构传递下来的巨大荷载传送到地基。高层建筑基础形式选择的好坏, 不但对结构的安全有影响, 而且对楼房的造价、施工工期等都有很大的作用。高层建筑基础形式主要有下面几种类型:

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) 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。

3 高层建筑结构设计要点

1) 水平荷载成为决定高层建筑结构设计的决定因素。第一, 由于房屋的自重与楼面所使用的荷载在竖构件里面所引起的轴力与弯矩只和房屋的高度成正比。而水平荷载对于结构产生的倾覆力矩, 还有因此而在竖构件中所引起的轴力, 其与房屋高度的二次方成正比。第二, 对某一定高度的房屋来说, 竖向荷载在一定程度上是一个定值, 但是由于水平荷载与地震的作用, 它的数值伴随着结构动力特性的不同而产生相对较大的幅度的变化。

2) 轴向变形不容忽视。高层建筑中, 竖向荷载数值很大, 能够在柱中引起较大的轴向变形, 从而会对连续梁弯矩产生影响, 造成连续梁中间支座处的负弯矩值减小, 跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大;还会对预制构件的下料长度产生影响, 要求根据轴向变形计算值, 对下料长度进行调整;另外对构件剪力和侧移产生影响, 与考虑构件竖向变形比较, 会得出偏于不安全的结果。

3) 侧移成为控制指标。与较低楼房不同, 结构侧移已成为高层结构设计中的关键因素。随着楼房高度的增加, 水平荷载下结构的侧移变形迅速增大, 因而结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一限度之内。

4) 结构延性是重要设计指标。相对于较低楼房而言, 高楼结构更柔一些, 在地震作用下的变形更大一些。为了使结构在进入塑性变形阶段后仍具有较强的变形能力, 避免倒塌, 特别需要在构造上采取恰当的措施, 来保证结构具有足够的延性。

4 结语

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, 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。

摘要：论述了高层建筑结构选型的复杂性与重要性, 从总体结构体系与下部结构两个方面探讨了高层建筑的结构形式特点, 并对高层建筑结构的设计要点作了总结, 以期合理解决高层建筑结构体系的选型问题。

关键词：高层建筑,结构体系,设计要点

参考文献

[1]肖峻.高层建筑结构分析与设计[J].中化建设, 2008 (12) :81.

[2]刘海卿, 康珍珍, 张丙军.高层建筑结构选型影响因素分析[J].科学技术与工程, 2006 (6) :92.

篇4：高层建筑结构选型设计的初步探讨

关键词：高层建筑;结构设计;选型

随着城市化建设的进程不断深入，用地紧张的情况日益严重，高层建筑也就逐渐成了未来城建事业的主要建筑形式^【1】。随着物质水平的提高，人们对建筑包括功能、类型等方面的要求标准也随之不断增加。在这一背景下施工造价也就不断攀升，在高层建筑的结构选型设计中，安全性是最为关键的设计因素。与此同时在市场经济体制的环境下，施工企业要想生存发展，就必须具备一定的竞争力，因此在考虑安全性的基础上还要兼顾高层建筑的经济性^【2】。此外建筑所在地的风压值、土质情况、层数、功能需求等都对结构选型有着一定影响。

一、高层建筑结构选型设计的重要性

高层建筑为满足当前人们对于建筑结构功能越来越高的要求，逐渐朝着复杂性的方向发展，无论从平面还是立体空间方面都变得日益复杂^【3】。高层建筑朝着多元化综合化的方向发展，而随着建筑高度的不断增加，越来越多的以往不存在的问题都逐渐显现。此外随着建筑高度与占地规模的不断增加，相应的建筑周期与费用也大大提高，因此结构的优化设计还是有效节约工程成本的有效手段。

二、选型影响因素分析

高层建筑结构选型是建筑施工的重要环节，因高层建筑的层数、占地面积、功能需求、投资费用等方面的制约，使得在施工之前必须经过慎重考虑，选取最佳结构选型的设计方案。影响结构选型的因素主要有以下几点：

（一）建筑所在环境影响

在进行高层建筑选型前，必须先对当地环境展开实地勘测与调查，包括建筑所在地的风压值、土质情况、抗震等级要求等。此外精品的高层建筑不但要适应当地环境，还要能够实现与周围空间的美学和谐【4】。对于尚未涉及的结构体系需要充分掌握当地区域的实际情况，并融合专家的意见、经验以及类似案例，进行合理设计。

（二）建筑功能对于选型的影响

高层建筑的结构选型必须要满足功能设计要求，所以建筑功能要求是在进行选型设计的主要思考因素。无论是何种建筑都要实现勘察设计能够和周围环境以及空间相匹配，而高层建筑这种投资高的大型建筑更高要保证和周边环境的相契合【5】。选型设计要根据建筑的结构体系与功能要求，并依照《高层建筑混凝土的结构技术规程》中的相关规范选型的大致设计。对建筑的规模、功能空间以及高度的设计分配进行初步设计，设计中要充分考虑如何将空间利用发挥至是最大，并为了节省后期的维护费用以及施工成本，还需要保证结构剖面和使用空间的协调性。

（三）结构受力因素

不同的结构体系均有着自己的受力特点，而不同的施工区域在抗风、抗震能力以及整体的刚度要求均有不同，在选型时不但要保证结构的受力情况符合当地环境特点，还要从力学角度对不同结构体系的各自特点及优劣性进行比较，选取最佳结构体系，之后再井下其它因素的分析。

（四）工程施工技术

随着科技的发展，新的施工机械和施工技术在建筑工程中也广泛应用，这使得高层建筑以及大跨度建筑的各种结构形式都能够实现【6】。传统的深基坑支护、桩基施工、大体积混凝土浇筑、深层降水等施工技术都进行了逐步改善，组合模板、大模板、爬升模板和滑升模板工艺逐渐趋于成熟，这些技术的进步保证了先进的建筑结构形式的实现。

（五）经济性因素

在市场经济体制的环境下，施工企业要想生存发展，就必须具备一定的竞争力，因此在考虑安全性的基础上还要兼顾建筑的经济性。特别是高层建筑这种工期长、投资大的工程，更高重视投资资金的控制。因此在结构选型的过程中，必须要考虑到经济性，可在选型时对不同设计方案运用成本预算的方法，根据预算结果与多方面因素选取最佳方案。

三、高层建筑结构选型

在传统的结构设计中，人们往往将注意力集中于建筑结构的力学分析、结构的设计和施工，而忽视了设计阶段前的许多更为重要的问题^【7】。根据高层建筑结构的受力特点，对高层建筑结构在概念阶段的设计显得尤为重要，该阶段设计的优缺点直接影响建筑工程整体的经济性。

（一）高层建筑结构体系选型与建筑施工的关系

高层建筑施工工艺的不同，不仅会影响到材料消耗、劳动力、工期及造价等技术经济指标，而且也会影响到建筑结构的受力状态，抗震性能等。所以在高层建筑结构体系选型时就要对施工工艺连同其它因素加以权衡，综合考虑。现浇钢筋混凝土高层建筑结构的造价主要包括材料、模板及施工三部分。据统计，在造价中模板的费用是最主要、最易变化的部分，它可占总造价的33%-55%，模板体系选择是否合理，不仅影响主体结构造价，而且与施工速度及劳动力消耗有着密切关系。

（二）高层建筑结构抗震体系选定的原则

（1）具有明确的计算简图和合理的地震力传递路线;（2）具备多道抗震防线，不会因部分结构或构件失效，而导致整个体系丧失抗侧力或承受重力荷载的能力;（3）具有必要的承载力、良好的延性和较多的耗能潜力，从而使结构体系遭遇地震时具有足够的防倒塌能力;（4）沿水平和竖向结构的刚度和强度分布均匀，或按需要合理分布，避免出现局部削弱或突变，形成薄弱环节，从而防止地震时出现过大的应力集中或塑性变形集中的危险。

在确定高层建筑方案的同时，应综合考虑房屋的重要性、设防烈度、场地类别、房屋高度、地基基础，以及材料供应和施工条件，并结合结构体系的经济、技术指标，选择最合适的结构体系。

结束语

高层建筑在当前社会中越来越普遍，并已成为了建筑业的未来发展趋势。在这一背景下，建筑结构的選型问题已经逐渐引起了相关学者的重视。结构选型受诸多因素所影响，选择过程十分复杂，要对很多不确定性加以考虑，同时还要重视结构的创新性、经济性，同时为适应发展形势，还需加入智能化设计成分。总之，在高层建筑结构选型的设计过程中，设计人员必须在保证建筑安全性与经济性的基础上，充分结合在地的风压值、土质情况、层数、功能需求，为社会提供精品的高层建筑工程。

参考文献：

[1]潘向军，王守君，张静芳. 某超高层建筑结构选型及设计[J]. 河南科学，2012，09：1299-1303.

[2]丁笑影，郭建. 高层建筑选型影响因素分析及选型方法的研究[J]. 山西建筑，2010，01：10-11.

[3]马令勇，刘功良，姜伟. 基于MATLAB神经网络的高层建筑结构选型研究[J]. 土木建筑工程信息技术，2010，03：14-19.

[4]寇福立，田明，王春明. 高层建筑结构选型分析[J]. 河北建筑工程学院学报，2011，02：1-4.

[5]张伟，刘俊，肖静，赵洋，黄俊海，孙科章. 总高200m超高层建筑结构选型及优化探讨[J]. 建筑结构，2011，S1：373-379.

[6]刘鹏，殷超，李旭宇，刘光磊，黄晓芸，何伟明，李志铨. 天津高银117大厦结构体系设计研究[J]. 建筑结构，2012，03：1-9+19.

篇5：建筑设计作业2

1．选题与组合小组合作：4-7人自由组合。

各小组限选建筑师一名（各小组所选建筑师不能重复），对其代表作品（3个）（小型住宅建筑即可）进行空间分析与比较。

2．内容与要求

（1）相关资料的收集，整理和解读。

扫描相关资料图片，包括建筑图（总平面，平-立-剖面等），照片及其他相关资料等，并注明资料来源。

（2）数字（电脑）模型。（任选上述三套中的一套）

根据资料的解读，构建数字（电脑）分析模型。该模型的构建方式和深度应体现对案例空间的理解，可进行不同程度的取舍，简化或深入等。模型的深度包括场地模型（可与其他模型合并）；体块模型；空间-结构模型；材料-建构模型等。各案例要求以空间-结构模型为主，但全组的分析模型应涵盖上述各种深度，其中材料-建构模型亦可缩小范围，选取有代表性的局部（或单元）进行深入。

模型构建要求利用电脑的特点，并结合对案例的理解，进行恰当的分“层”和分“块”（或分“群组”等）。

（3）分析图（和要求2保持一致即可）

利用上述资料和数字（电脑）模型，进行分析，截取相应的分析图，进行编排和整理，表达对案例空间的理解。分析图要求做到尽可能地直接和清晰，去除不必要的多余信息，并充分利用已建的模型，选取建筑空间和实体要素本身来展现分析内容。

各个案例的分析必须包含一套3维分解轴测图和相应的2维平面（或剖面）图解，要求统一角度和比例，以其分解和组织方式体现对个别案例空间的理解。

全组的案例分析必须包括一套不同案例的3维分解轴测图和相应的2维平面（或剖面）图解的比较。以其分解和组织方式体现对不同案例空间的比较。

根据需要，可辅以恰当的简要的文字，亦可选取其它图进行补充，透视图建议优先考虑正投形的剖透视或一点透视。

3．成果

各组成果由下列2项构成，由班长或学委收齐后统一于4月10日上交。

（1）电子文件

要求各小组统一打包为一个文件夹，文件夹及文件名参照如下：“各小组同学姓名”。各文件夹内应包含3个子文件夹，分别由上述“内容与要求”中第（1）-（2）-（3）项构成。

（2）打印文本