王一峰

摘 要：目前超高層建筑越來越多，為了確保超高層建筑的安全性及經(jīng)濟性，必須合理進行選型，本文即進行了超高層建筑結(jié)構(gòu)選型及經(jīng)濟性分析。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；結(jié)構(gòu)選型；經(jīng)濟性分析

前言：超高層建筑結(jié)構(gòu)選型的合理性直接關(guān)系到資源利用和經(jīng)濟效益的實現(xiàn)，同時，在進行結(jié)構(gòu)選型時，要充分考慮結(jié)構(gòu)的性能要求及經(jīng)濟性。

1、超高層建筑結(jié)構(gòu)體系概述

1.1成束筒結(jié)構(gòu)體系

成束簡結(jié)構(gòu)是束狀體，通過多個單筒集合而成，此結(jié)構(gòu)是具有空間剛度極大的特點。在受到水平力的作用時，成束筒結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生一定程度的彎曲，造成內(nèi)外側(cè)板框架彎曲，并且最終導致成束筒產(chǎn)生很大的軸力。由此造成，成束筒結(jié)構(gòu)柱的軸力分布近乎均勻水平，滯后現(xiàn)象因為水平力的作用而減弱，同時增強了結(jié)構(gòu)的空間作用。成束筒結(jié)構(gòu)可以形成多種形式，比如說平面矩形、六邊形等。能形成多種形式的原因是因為成束筒結(jié)構(gòu)的木質(zhì)是能夠?qū)蝹€筒體進行組合，并且可以根據(jù)建筑的各項要求，將各個筒進行靈活地布置。

1.2巨型結(jié)構(gòu)體系

巨型結(jié)構(gòu)體系一般分為兩類，即巨型框架結(jié)構(gòu)體系與巨型析架結(jié)構(gòu)體系。由于是由多級結(jié)構(gòu)組成，因此巨型結(jié)構(gòu)體系與一般超高層建筑結(jié)構(gòu)體系相比，具有一些自己獨特的優(yōu)點，比如說剛度大，適應(yīng)性好等。巨型結(jié)構(gòu)體系具有剛度大的原因是，它的主結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面積比一般的要大出好多。巨型結(jié)構(gòu)體系具有適應(yīng)性好的原因是，它具有較大的靈活空間，可以根據(jù)建筑需求，靈活布置結(jié)構(gòu)。對于巨型結(jié)構(gòu)體系來說同樣也是有缺點的。由于巨型結(jié)構(gòu)高度大，因此，萬一出現(xiàn)火災(zāi)的話，其消防難度可想而之。巨型結(jié)構(gòu)體系通常使用大量玻璃作裝飾面，因此造成嚴重的光污染現(xiàn)象。由于巨型結(jié)構(gòu)體系形體復雜，因此對應(yīng)于它的抗展性設(shè)計方案目前還不成熟，仍需進一步研究。

1.3伸臂結(jié)構(gòu)體系

由中央核心簡伸出剛有和外側(cè)柱相連的結(jié)構(gòu)就是所謂的伸臂結(jié)構(gòu)體系。此體系具有結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度大的優(yōu)點，剛臂的選擇也有三種可能，可以是剛析架，也可以是開洞或者無洞的混凝土梁。伸臂結(jié)構(gòu)在限制水平位移和減小簡體內(nèi)彎矩方面具有非常好的效果，是因為它可以限制芯筒彎曲程度。

2、超高層建筑結(jié)構(gòu)選型分析

2.1經(jīng)濟性的要求

經(jīng)濟性的問題是結(jié)選型時最重要的因素。結(jié)構(gòu)的高度、平面形狀、規(guī)則程度以及施工方法等，都是影響經(jīng)濟性的重要的因素。任意因素變化都會導致經(jīng)濟指標的巨大變化。對于超高層建筑來說，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系是重中之重。二要使技術(shù)經(jīng)濟指標在一個合理的水平，就需要對平面或者豎向進行合理的布置。側(cè)向力產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力小于等于軸向應(yīng)力三分之一時，對于超高層建筑來說，此時的的結(jié)構(gòu)體系最是經(jīng)濟的。一般的高層建筑很容易就達到側(cè)向力產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力小于等于軸向應(yīng)力三分之一的要求，但是隨著建筑高度的增加，達到這種要求的可能性就越來越小，因為此時是整個結(jié)構(gòu)的剛度限制了結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

2.2抗震性的要求

近些年來，我國一些地區(qū)出現(xiàn)不同程度的地震，不止我們國家，新聞報導外國也時常有地震發(fā)生。對于這樣的天災(zāi)，我們不能避免，但是我們可以減少地震帶給我們的傷害。首先要做的就是，把我們的建筑修的盡可能地牢固。一般來說，超高層建筑抗震性能分為四個等級，即為完全可使用、基本可使用、修復后使用、生命安全四個等級。為了要將結(jié)構(gòu)受力合理與建筑造型美觀和諧地統(tǒng)一起來，建筑師與結(jié)構(gòu)工程師在超高層建筑設(shè)計過程中一定要好好合作，共同討論，一起商討出既滿足美觀要求又滿足結(jié)構(gòu)受力合理的建筑物設(shè)計方案。由于要保證超高層建筑的經(jīng)濟性，結(jié)構(gòu)工程師務(wù)必要盡早參與建筑設(shè)計方案，只有這樣才能避免設(shè)計方案與施工方案產(chǎn)生不符合實際的情況。

2.3施工方法要求

施工方法對于超高層建筑來說，就如同做菜方法與菜的關(guān)系一樣。做菜的方法正確，步驟正確，做出的飯自然就是無毒的，自然就是美味可口的，自然就是會受人們喜歡。同樣，只有施工方法正確，才能保證超高層建筑物的質(zhì)量，才能保證施工人員生命的安全性。選擇好的施工方法就是選擇了以最少工程建設(shè)費用，以最短工期，建造出質(zhì)量最好的超高層建筑。一般來說，建筑物越復雜，樓層越高，對應(yīng)于它們的施工方法也就更加復雜，更加需要經(jīng)過深思熟慮。

3、超高層建筑經(jīng)濟性影響因素

3.1設(shè)計階段

超高層建筑在設(shè)計中，需要考慮到外觀、平面布置等方面。在建筑設(shè)計中，假如出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象，則會增大建筑的結(jié)構(gòu)受力，導致內(nèi)力傳遞不合理的發(fā)生，為了滿足施工設(shè)計需求，則必須通過增大構(gòu)建截面尺寸、鋼筋用量等措施來滿足建筑承載力的需求。這就極易造成建筑材料的增加，導致施工成本的提高。在超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對建筑的承載力有著直接影響。因此，在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要考慮到建筑的經(jīng)濟性，需要進行合理的結(jié)構(gòu)選型。結(jié)構(gòu)的不同消費的成本也有所不同。建筑排水設(shè)計也是至關(guān)重要的內(nèi)容，在設(shè)計過程中，需要滿足上部樓層用戶的水壓問題。

3.2施工階段

在施工階段的經(jīng)濟性影響因素主要是施工效率的問題。在超高層建筑施工過程中，應(yīng)該根據(jù)實際情況，考慮施工質(zhì)量、施工進度和施工成本等綜合評價制定合適的施工方案。在施工中施工方案不合理，會導致施工過程中材料、器械的浪費；還會由于施工進度安排不合理造成工作人員窩工等現(xiàn)象。這些都對超高層建筑經(jīng)濟性有不利影響。

4、超高層建筑經(jīng)濟性的措施

4.1合理進行結(jié)構(gòu)選型

在超高層建筑的結(jié)構(gòu)選型過程中，需要選擇最為適當?shù)慕Y(jié)構(gòu)類型。其中有框架核心結(jié)構(gòu)、核心筒結(jié)構(gòu)等。不同的結(jié)構(gòu)類型都有各自的優(yōu)點與缺點。因此，在結(jié)構(gòu)選型時，要考慮到各個因素，選擇最符合建筑施工需求且經(jīng)濟性較高的。

4.2科學進行結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)構(gòu)設(shè)計和建筑設(shè)計相關(guān)，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時遇到問題可以與建筑設(shè)計單位進行溝通交流。結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該滿足以下要求：首先應(yīng)該進行合理的荷載統(tǒng)計，在設(shè)計時充分發(fā)揮構(gòu)件的性能，按照規(guī)范要去進行構(gòu)件截面尺寸、配筋的設(shè)計。對于基礎(chǔ)設(shè)計時，選擇合適的基礎(chǔ)類型，充分發(fā)揮樁和地下持力層的作用，避免設(shè)計富余。

4.3合理進行外觀設(shè)計

建筑外觀的設(shè)計不僅要考慮到美觀的效果，還要注重建筑外觀的成本影響。因此，在進行建筑外觀設(shè)計時，應(yīng)注意到這幾點：一是注意到建筑的橫向?qū)ΨQ，其主要是為了避免風荷載給建筑帶來影響，假如結(jié)構(gòu)設(shè)計出現(xiàn)不對稱的現(xiàn)象，就會極易產(chǎn)生扭矩。另外，還應(yīng)注意到縱向保持剛度均勻，保證其不發(fā)生突變當發(fā)生突變時，就會造成很大的層間位移，這時則需設(shè)置加強和轉(zhuǎn)換層，從而導致成本的增加。二是在平面布置時，應(yīng)注意到建筑設(shè)計的各個方面，其中包括排水、建好組消防等，這樣才能使建筑設(shè)計符合建筑施工的實際需求，從而避免資源浪費的現(xiàn)象，從而提高超高層建筑的經(jīng)濟效益。

5、結(jié)語

總的來說，結(jié)構(gòu)選型在于考慮結(jié)構(gòu)自身的綜合性能，在超高層結(jié)構(gòu)選型中，要確保滿足結(jié)構(gòu)性能要求，并且可以兼顧結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性。

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