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摘要：建筑结构的选型与结构布置在结构抗震设计中占有极其重要的地位, 它们直接影响着结构的安全性与经济性。本文探讨了建筑结构选型的思路及其抗震设计应用。
关键词：建筑；结构选型；思路；抗震设计；应用
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
建筑在选型上可以考虑框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、框筒结构以及筒中筒结构等，在用材上可考虑钢结构、钢筋混凝土结构、组合结构等。对于大多数建筑物，工程造价中约有50%～70%用于结构工程，而且结构工程的施工工期也约占建筑物施工总工期的50%～70%。因此搞好结构工程对于建筑工程建设的质量控制、投资控制和进度控制有十分重要的作用。搞好结构工程的关键在于结构选型，如果选型不当，即使结构计算很精确，也有可能给结构的安全使用及耐久性带来无法弥补的缺陷。所以结构选型对于结构的全寿命优化有着举足轻重的作用。
一、建筑结构选型的重要性
1、建筑与城市社会发展的关系密切
我国城市化进程及人口的持续增长导致城市人口急剧上升, 城市居住、生产、生活用地日趋紧张。为节约及充分利用城市土地资源, 减少拆迁费、市政工程费和复杂地形处理费, 提高城市社会吸纳能力及其综合效益, 缓解城市膨胀及城市房屋的严峻供需矛盾, 改善城市环境与调节心理等城市社会性问题, 建筑的数量仍将在全国各大中城市持续增长, 且其规模、高度、复杂性及建设速度也将呈上升趋势。
2、建筑结构复杂性提高
现代建筑体形与平立面空间分布日益复杂, 高度、规模、投资日益增大, 要求性能更先进、更优化的结构系统形式与之相适应。主要表现为: （1）需求多元化、功能综合化的趋势, 必然要导致高层建筑方案平立面形状与内部空间分布等多样化、个性化与复杂化, 为增大建筑净空高度, 很多一般多高层建筑中不存在的新问题与矛盾开始出现, 对结构系统形式的要求提高。（2） 随着高度与规模等增大, 高层建筑投资增加、工期增长,其结构系统优化的必要性及可优化的空间与效益将更明显。结构优化, 首先是其形式的优化, 然后才是其布局与构件参数的优化。（3）建筑需考虑的影响因素日益复杂、系统、综合和多变, 选型需要的知识信息愈加庞大, 选型结果受人为因素的影响也将增大。
二、建筑结构选型的思路
1、影响建筑结构选型的因素
作为单体的建筑物具有统计性差、影响因素多的特点，并且其各因素间的相互作用较大，具体表现在结构方案上不仅仅取决于力学分析，而是应该从环境、经济以及安全使用等因素进行综合考虑，因此该种综合决策十分复杂，因此在选型过程中应分清因素的主次，同时应考虑到这些因素具有层次性和耦连性以及各因素对选型的影响具有一定的模糊性等，一般在建筑选型过程中除了对建筑美学考虑外其他方面主要应考虑：环境条件，指场地条件、风压、设防烈度等；方案特征，指建筑高度、高宽比、长宽比以及建筑的平面和立面体型等；功能要求，建筑的使用功能大体可分为住宅、办公楼、旅馆以及综合楼等类型，每种功能的建筑可能只有某几种结构形式与其相匹配[3]。
2、结构选型的原则
安全性。各类建筑结构选型及平面、竖向布置应符合规范要求，不可出现严重不规则的结构单元，对于体型复杂、结构不规则的建筑应通过调整建筑方案或设防震缝等形式以满足规范要求；各种结构建筑高低能反映出其承载能力及抗风抗震能力，因此各种结构选型应在最大适用高度范围内选择；通用建筑材料木材的腐烂和虫蛀、钢结构的锈蚀、砌体材料的风化等都可能对结构安全造成威胁，因此对各类建筑应根据其材质来充分考虑其有足够的耐久性以满足结构安全。
经济性。影响建筑造价的因素除了材料价格外还应考虑结构自重影响到地震作用大小及基础工程量；结构施工工期短、施工方便可降低工程成本；建筑后期防火、防腐等维护费用等对其总造价均会不同程度的产生影响。
先进性。建筑物的先进性主要是指在结构体系中应尽量推广成熟的新结构、新技术、新材料、新工艺，以利于加快建设速度，推动建筑行业工业化、现代化并确保工程質量，因各种结构均有其适用范围，因此在进行结构选型时应根据其功能来决定结构类型。
3、选择结构材料
随着科学技术的发展，新型建筑材料的出现在促进建筑形式发生巨大变革的同时对建筑结构选型也带来了巨大的影响，如钢结构同以往的钢筋混凝土结构相比较具有轻质高强的特点，由于对建筑物尤其是高层建筑物来说减轻自重可以减轻基础负荷以及地震作用以达到最终降低基础及结构部分造价及地震作用，因此采用新型材料对提高建筑性能具有非常重要的意义，应在进行结构选型时应注意合理选用能够充分发挥建筑结构材料性能的结构形式。
4、 结构体系选择
钢筋混凝土结构体系。该种结构形式可以合理利用钢筋及混凝土两种材料的受力性能特点，
并方便就地取材、工程造价较低、耐火性及耐久性较好、结构造型灵活、整体性能好等优点，但其也具有自重大，构件截面大、抗裂性能差以及修复及不强等施工难度大等。
钢结构体系。其具有构件截面小、自重轻、抗震性能好和建设周期短等优点，但其材料较昂贵、且易于腐蚀、防火性较差以及施工技术复杂等，钢结构的结构体系主要有框架、框架-支撑、筒体以及悬挂体系等多种形式。
钢－混凝土组合结构体系。其主要包括型钢混凝土结构和钢管混凝土结构。型钢混凝土结构是指混凝土内含型钢的劲性配筋混凝土结构体系，其具有承载力高，抗裂性及抗震性较好等优点；钢管混凝土是指在钢管内填充混凝土而形成的构件，其利用钢和混凝土两种材料相互作用，该种结构在三向受压状态下使混凝土性质得到极大改善，并使其承载力较钢筋混凝土有较大幅度提高，同时其截面尺寸小、塑性和韧性好，能提高其抗震性能等系列优点。
三、建筑结构抗震设计应用
1、建筑结构抗震设计理论分析。现阶段应用比较广泛的房屋建筑结构抗震设计理论主要可分为反应谱理论、动力理论以及拟静力理论三个类型，首先，对于反应谱理论而言，进行抗震设计的重心在于地震震动过程当中的加速度特性；其次，对于动力理论而言，进行抗震设计中的中心在于将整个地震视作独立的时间过程，这当中具有显著特征的地震动加速度被视作地震动输入变量参数，而房屋建筑结构就是整个计算系统当中的自由度体系，在精确得出各个时刻建筑物地震反应的同时完成抗震设计；最后，对于拟静力理论而言，进行抗震设计的基本在于对地震力大小参数进行核算，按照地震系数与房屋建筑结构重量的乘积对该参数进行计算。
2、建筑结构抗震设计步骤分析。（1）选取地震动参数对整个房屋建筑结构在弹性作用下的地震效应进行计算，在考虑风力及重力荷载作用力的基础之上，利用承载作用力对抗震系数进行调整，满足抗震第一水准要求，完成房屋建筑结构构件截面的设计工作；（2）同样应用上一步骤所选用的地震动参数对房屋建筑结构的层间位移参数进行分析，确保其在房屋建筑抗震标准规范的规定限制当中，在抗震构造措施的作用之下，确保房屋建筑结构能够具备较高的变形能力与延性性能，满足抗震第二水准要求；（3）选取与第三水准抗震相对应的地震动参数对房屋建筑结构，特别是抗震薄弱位置的层间位移参数进行计算，确保其与抗震设计规范相关限制吻合，从而满足房屋建筑结构第三水准防倒塌的相关要求。
综上所述，建筑结构的选型与结构布置在结构抗震设计中占有极其重要的地位, 它们直接影响着结构的安全性与经济性。总的来说, 建筑结构选型包含竖向承重结构选型、水平承重结构选型以及下部结构选型; 结构布置包括结构平面布置、结构竖向布置及变形缝设置。设计中应根据房屋的高度、高宽比等多方面因素选取合理的结构体系, 以上因素在结构选型方面应该重点考虑。
参考文献：
[1] 莫庸,金建民,杜永峰,曹宝恒.高烈度地震区建筑结构选型问题的初步探讨——5.12汶川大地震陇南地区建筑结构震害考察中结构选型问题的思考[J]. 工程抗震与加固改造. 2008(04)
[2] 刘劲松,裘涛.不同高位大跨钢桁架转换层对建筑结构抗震性能影响的研究[J]. 工程抗震与加固改造. 2006(02)
[3] 黄超,季静,韩小雷,郑宜,何伟球,戴金华.基于性能的既有钢筋混凝土建筑结构抗震评估与加固技术研究[J]. 地震工程与工程振动. 2007(05)
[4] 吕大刚,邢方亮,张世海,王光远.基于神经模式识别的建筑结构选型方案研究[J]. 哈尔滨工业大学学报. 2003(12)
关键词：建筑；结构选型；思路；抗震设计；应用
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
建筑在选型上可以考虑框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、框筒结构以及筒中筒结构等，在用材上可考虑钢结构、钢筋混凝土结构、组合结构等。对于大多数建筑物，工程造价中约有50%～70%用于结构工程，而且结构工程的施工工期也约占建筑物施工总工期的50%～70%。因此搞好结构工程对于建筑工程建设的质量控制、投资控制和进度控制有十分重要的作用。搞好结构工程的关键在于结构选型，如果选型不当，即使结构计算很精确，也有可能给结构的安全使用及耐久性带来无法弥补的缺陷。所以结构选型对于结构的全寿命优化有着举足轻重的作用。
一、建筑结构选型的重要性
1、建筑与城市社会发展的关系密切
我国城市化进程及人口的持续增长导致城市人口急剧上升, 城市居住、生产、生活用地日趋紧张。为节约及充分利用城市土地资源, 减少拆迁费、市政工程费和复杂地形处理费, 提高城市社会吸纳能力及其综合效益, 缓解城市膨胀及城市房屋的严峻供需矛盾, 改善城市环境与调节心理等城市社会性问题, 建筑的数量仍将在全国各大中城市持续增长, 且其规模、高度、复杂性及建设速度也将呈上升趋势。
2、建筑结构复杂性提高
现代建筑体形与平立面空间分布日益复杂, 高度、规模、投资日益增大, 要求性能更先进、更优化的结构系统形式与之相适应。主要表现为: （1）需求多元化、功能综合化的趋势, 必然要导致高层建筑方案平立面形状与内部空间分布等多样化、个性化与复杂化, 为增大建筑净空高度, 很多一般多高层建筑中不存在的新问题与矛盾开始出现, 对结构系统形式的要求提高。（2） 随着高度与规模等增大, 高层建筑投资增加、工期增长,其结构系统优化的必要性及可优化的空间与效益将更明显。结构优化, 首先是其形式的优化, 然后才是其布局与构件参数的优化。（3）建筑需考虑的影响因素日益复杂、系统、综合和多变, 选型需要的知识信息愈加庞大, 选型结果受人为因素的影响也将增大。
二、建筑结构选型的思路
1、影响建筑结构选型的因素
作为单体的建筑物具有统计性差、影响因素多的特点，并且其各因素间的相互作用较大，具体表现在结构方案上不仅仅取决于力学分析，而是应该从环境、经济以及安全使用等因素进行综合考虑，因此该种综合决策十分复杂，因此在选型过程中应分清因素的主次，同时应考虑到这些因素具有层次性和耦连性以及各因素对选型的影响具有一定的模糊性等，一般在建筑选型过程中除了对建筑美学考虑外其他方面主要应考虑：环境条件，指场地条件、风压、设防烈度等；方案特征，指建筑高度、高宽比、长宽比以及建筑的平面和立面体型等；功能要求，建筑的使用功能大体可分为住宅、办公楼、旅馆以及综合楼等类型，每种功能的建筑可能只有某几种结构形式与其相匹配[3]。
2、结构选型的原则
安全性。各类建筑结构选型及平面、竖向布置应符合规范要求，不可出现严重不规则的结构单元，对于体型复杂、结构不规则的建筑应通过调整建筑方案或设防震缝等形式以满足规范要求；各种结构建筑高低能反映出其承载能力及抗风抗震能力，因此各种结构选型应在最大适用高度范围内选择；通用建筑材料木材的腐烂和虫蛀、钢结构的锈蚀、砌体材料的风化等都可能对结构安全造成威胁，因此对各类建筑应根据其材质来充分考虑其有足够的耐久性以满足结构安全。
经济性。影响建筑造价的因素除了材料价格外还应考虑结构自重影响到地震作用大小及基础工程量；结构施工工期短、施工方便可降低工程成本；建筑后期防火、防腐等维护费用等对其总造价均会不同程度的产生影响。
先进性。建筑物的先进性主要是指在结构体系中应尽量推广成熟的新结构、新技术、新材料、新工艺，以利于加快建设速度，推动建筑行业工业化、现代化并确保工程質量，因各种结构均有其适用范围，因此在进行结构选型时应根据其功能来决定结构类型。
3、选择结构材料
随着科学技术的发展，新型建筑材料的出现在促进建筑形式发生巨大变革的同时对建筑结构选型也带来了巨大的影响，如钢结构同以往的钢筋混凝土结构相比较具有轻质高强的特点，由于对建筑物尤其是高层建筑物来说减轻自重可以减轻基础负荷以及地震作用以达到最终降低基础及结构部分造价及地震作用，因此采用新型材料对提高建筑性能具有非常重要的意义，应在进行结构选型时应注意合理选用能够充分发挥建筑结构材料性能的结构形式。
4、 结构体系选择
钢筋混凝土结构体系。该种结构形式可以合理利用钢筋及混凝土两种材料的受力性能特点，
并方便就地取材、工程造价较低、耐火性及耐久性较好、结构造型灵活、整体性能好等优点，但其也具有自重大，构件截面大、抗裂性能差以及修复及不强等施工难度大等。
钢结构体系。其具有构件截面小、自重轻、抗震性能好和建设周期短等优点，但其材料较昂贵、且易于腐蚀、防火性较差以及施工技术复杂等，钢结构的结构体系主要有框架、框架-支撑、筒体以及悬挂体系等多种形式。
钢－混凝土组合结构体系。其主要包括型钢混凝土结构和钢管混凝土结构。型钢混凝土结构是指混凝土内含型钢的劲性配筋混凝土结构体系，其具有承载力高，抗裂性及抗震性较好等优点；钢管混凝土是指在钢管内填充混凝土而形成的构件，其利用钢和混凝土两种材料相互作用，该种结构在三向受压状态下使混凝土性质得到极大改善，并使其承载力较钢筋混凝土有较大幅度提高，同时其截面尺寸小、塑性和韧性好，能提高其抗震性能等系列优点。
三、建筑结构抗震设计应用
1、建筑结构抗震设计理论分析。现阶段应用比较广泛的房屋建筑结构抗震设计理论主要可分为反应谱理论、动力理论以及拟静力理论三个类型，首先，对于反应谱理论而言，进行抗震设计的重心在于地震震动过程当中的加速度特性；其次，对于动力理论而言，进行抗震设计中的中心在于将整个地震视作独立的时间过程，这当中具有显著特征的地震动加速度被视作地震动输入变量参数，而房屋建筑结构就是整个计算系统当中的自由度体系，在精确得出各个时刻建筑物地震反应的同时完成抗震设计；最后，对于拟静力理论而言，进行抗震设计的基本在于对地震力大小参数进行核算，按照地震系数与房屋建筑结构重量的乘积对该参数进行计算。
2、建筑结构抗震设计步骤分析。（1）选取地震动参数对整个房屋建筑结构在弹性作用下的地震效应进行计算，在考虑风力及重力荷载作用力的基础之上，利用承载作用力对抗震系数进行调整，满足抗震第一水准要求，完成房屋建筑结构构件截面的设计工作；（2）同样应用上一步骤所选用的地震动参数对房屋建筑结构的层间位移参数进行分析，确保其在房屋建筑抗震标准规范的规定限制当中，在抗震构造措施的作用之下，确保房屋建筑结构能够具备较高的变形能力与延性性能，满足抗震第二水准要求；（3）选取与第三水准抗震相对应的地震动参数对房屋建筑结构，特别是抗震薄弱位置的层间位移参数进行计算，确保其与抗震设计规范相关限制吻合，从而满足房屋建筑结构第三水准防倒塌的相关要求。
综上所述，建筑结构的选型与结构布置在结构抗震设计中占有极其重要的地位, 它们直接影响着结构的安全性与经济性。总的来说, 建筑结构选型包含竖向承重结构选型、水平承重结构选型以及下部结构选型; 结构布置包括结构平面布置、结构竖向布置及变形缝设置。设计中应根据房屋的高度、高宽比等多方面因素选取合理的结构体系, 以上因素在结构选型方面应该重点考虑。
参考文献：
[1] 莫庸,金建民,杜永峰,曹宝恒.高烈度地震区建筑结构选型问题的初步探讨——5.12汶川大地震陇南地区建筑结构震害考察中结构选型问题的思考[J]. 工程抗震与加固改造. 2008(04)
[2] 刘劲松,裘涛.不同高位大跨钢桁架转换层对建筑结构抗震性能影响的研究[J]. 工程抗震与加固改造. 2006(02)
[3] 黄超,季静,韩小雷,郑宜,何伟球,戴金华.基于性能的既有钢筋混凝土建筑结构抗震评估与加固技术研究[J]. 地震工程与工程振动. 2007(05)
[4] 吕大刚,邢方亮,张世海,王光远.基于神经模式识别的建筑结构选型方案研究[J]. 哈尔滨工业大学学报. 2003(12)