建筑結(jié)構(gòu)選型的影響因素及其對(duì)策研究

[摘要]高層建筑的結(jié)構(gòu)選型，不僅關(guān)系到高層建筑的結(jié)構(gòu)安全，而且影響高層建筑的美觀適用。因此，我們應(yīng)當(dāng)注重建筑概念設(shè)計(jì)中對(duì)結(jié)構(gòu)選型的研究。本文闡述了高層建筑的主要結(jié)構(gòu)型式和影響選型的因素，并且簡(jiǎn)要介紹了目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)結(jié)構(gòu)選型方法的研究。通過(guò)分析現(xiàn)有結(jié)構(gòu)選型方法及其不足，展望了研究的前景和趨勢(shì)。

[關(guān)鍵詞]高層建筑；結(jié)構(gòu)選型；影響因素

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)實(shí)力、建筑技術(shù)的快速發(fā)展和對(duì)土地資源的合理、高效利用的迫切需求。我國(guó)高層建筑發(fā)展相當(dāng)迅速。高層建筑的高度不斷增加，功能和類(lèi)型愈來(lái)愈復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系趨于多樣化，地區(qū)分布也更加廣泛。高層建筑一般是承擔(dān)較多功能，且工程造價(jià)較大的重要建筑物，所以從安全和經(jīng)濟(jì)的角度，高層建筑的概念設(shè)計(jì)就相當(dāng)重要。高層建筑結(jié)構(gòu)的選型在結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計(jì)中占有極其重要的地位，它們直接影響著結(jié)構(gòu)的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

1、建筑結(jié)構(gòu)選型影響因素

1.1建筑結(jié)構(gòu)受力合理性

建筑結(jié)構(gòu)不同，其受力特征也各不相同，有的結(jié)構(gòu)可能在抗風(fēng)方面比較突出，而有的結(jié)構(gòu)在抗震方面出類(lèi)拔萃，總之，不同的結(jié)構(gòu)體系具有不同的受力特性。在選型時(shí)，要認(rèn)真分析力學(xué)要求，綜合比較各個(gè)體系的優(yōu)缺點(diǎn)，挑出初步入圍的幾個(gè)結(jié)構(gòu)體系，然后結(jié)合其他的因素做綜合分析，確保結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到有效抗風(fēng)、可靠抗震、應(yīng)力分布合理等效果，保證結(jié)構(gòu)體系的受力合理。

1.2結(jié)構(gòu)功能適應(yīng)性

功能性是建筑物最主要的特征，是在建筑物的設(shè)計(jì)中要考慮的最關(guān)鍵的因素，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型時(shí)首先考慮的關(guān)鍵點(diǎn)。建筑物的功能要求包括使用空間要求和使用功能要求等。1.2.1使用空間要求任何建筑物都對(duì)空間環(huán)境有要求，這就可以據(jù)此分析建筑物的規(guī)模尺寸以及相互關(guān)系，該因素對(duì)結(jié)構(gòu)選型的影響具體表現(xiàn)為：所選的結(jié)構(gòu)形式不同，建筑物所擁有的使用空間就不同；選取的結(jié)構(gòu)形式不同，建筑物所獲得的空間高度亦不同。

1.3建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)有效性

任何一個(gè)工程，都必須要考提高其投資的經(jīng)濟(jì)效益，因此，在結(jié)構(gòu)選型決策時(shí)，經(jīng)濟(jì)因素就成為了十分重要的一點(diǎn)，必須采用綜合經(jīng)濟(jì)分析的手段認(rèn)真分析和衡量結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到最優(yōu)效果。具體而言，要考慮一次性投資費(fèi)用和材料勞動(dòng)力消耗；綜合考慮結(jié)構(gòu)方案對(duì)建筑物造價(jià)的影響，不要在意某些結(jié)構(gòu)材料單價(jià)過(guò)高，但這可能會(huì)令整體造價(jià)降低；考慮由于縮短施工工期所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，可能一次性的投資費(fèi)用會(huì)很高，但是縮短工期會(huì)使整個(gè)建筑更早的投入使用，也可縮短還貸時(shí)間，帶來(lái)不小的經(jīng)濟(jì)效益；考慮結(jié)構(gòu)全壽命期費(fèi)用，進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟(jì)分析時(shí)，不應(yīng)該只考慮一次性投資費(fèi)用，還要考慮到整個(gè)壽命期內(nèi)的維修、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

1.4結(jié)構(gòu)的施工方便性

建筑工程的施工技術(shù)水平和施工工藝對(duì)建筑結(jié)構(gòu)形式有著很大的影響，具體可以歸結(jié)為以下幾點(diǎn)：（1）要想實(shí)現(xiàn)先進(jìn)結(jié)構(gòu)形式，必須采用先進(jìn)的施工技術(shù)。（2）建筑結(jié)構(gòu)方案要與施工條件緊密結(jié)合起來(lái)。首先，較低的施工技術(shù)水平或者結(jié)構(gòu)方案與現(xiàn)有施工技術(shù)能力不相匹配，會(huì)給工程建設(shè)帶來(lái)較大的麻煩；其次，結(jié)構(gòu)選型時(shí)要結(jié)合施工工藝因素考慮工程的具體施工條件。（3）有些結(jié)構(gòu)在施工階段和使用階段的受力狀況很不一樣，這種因素是要考慮在內(nèi)的，比如升板結(jié)構(gòu)，其在試用階段是類(lèi)似于現(xiàn)澆無(wú)梁樓蓋結(jié)構(gòu)，柱與板剛接，而在施工階段，柱板節(jié)點(diǎn)只能視為鉸接。

2、建筑結(jié)構(gòu)選型對(duì)策研究現(xiàn)狀

2.1基于專(zhuān)家系統(tǒng)（ES）的智能型式優(yōu)化方法

基于專(zhuān)家系統(tǒng)（ES）的方法是指通過(guò)獲取和表達(dá)專(zhuān)家在長(zhǎng)期設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)中積累的豐富選型經(jīng)驗(yàn)，建立結(jié)構(gòu)選型知識(shí)庫(kù)，提出結(jié)構(gòu)選型諸影響因素的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與方法，模擬專(zhuān)家在選型時(shí)的思維決策過(guò)程。在Stanford大學(xué)的Feigenbaum研制出土木工程領(lǐng)域的第一個(gè)ES（SACON）后，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Maher提出了高層建筑初步設(shè)計(jì)ES（HI-RISE）。張瑾研制了基于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的高層結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)ES（H1DE-1）；何廣乾等研究了高層結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)；劉西拉開(kāi)發(fā)了高層建筑結(jié)構(gòu)初步設(shè)計(jì)的專(zhuān)家系統(tǒng)HIPRED，其中包含“結(jié)構(gòu)體系選擇”部分。專(zhuān)家系統(tǒng)初步實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)選型的智能化。開(kāi)拓了解決結(jié)構(gòu)選型問(wèn)題的新途徑。然而。專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)獲取成為了制約系統(tǒng)模型的“瓶頸”，且其推理過(guò)程未能全面恰當(dāng)?shù)谋磉_(dá)專(zhuān)家推理的思維過(guò)程.適用面較窄。

2.2基于事例的推理（CBR）的智能型式優(yōu)化方法

基于事例的推理（cBR）的方法中，佐治亞工學(xué)院的Kolodner領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)了世界上第一個(gè)CBR系統(tǒng)（CYRUS）。在此基礎(chǔ)上，耶魯、麻省理工等大學(xué)的研究人員又建設(shè)了一些CBR系統(tǒng)。近年來(lái)，CBR的研究在國(guó)內(nèi)得到重視。史忠植、李楚舒、劉西拉等開(kāi)展了該方面的研究，并廣泛應(yīng)用在建筑工程領(lǐng)域。CBR系統(tǒng)使用較容易獲取以及管理和維護(hù)的實(shí)例，實(shí)現(xiàn)過(guò)程簡(jiǎn)單且應(yīng)用與解決問(wèn)題的范圍擴(kuò)大，可具有不同于舊實(shí)例的創(chuàng)新解答。但是。CBR系統(tǒng)質(zhì)量受限于實(shí)例庫(kù)中實(shí)例的數(shù)量和質(zhì)量，且由于所使用的是有限相似實(shí)例，難以利用隱含在大量實(shí)例背后的規(guī)律性知識(shí)，蘊(yùn)含有一定的風(fēng)險(xiǎn)性。

2.3基于知識(shí)發(fā)現(xiàn)（KDD）的智能型式優(yōu)化方法

基于知識(shí)發(fā)現(xiàn)（KDD）的方法是指從存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)或其它信息存儲(chǔ)容器中的大量領(lǐng)域內(nèi)的背景數(shù)據(jù)里篩取信息，發(fā)現(xiàn)有價(jià)值知識(shí)的過(guò)程.這些知識(shí)是隱含的、事先未知的.用概念、規(guī)則、規(guī)律、模式和可視化等來(lái)表征的。張世海提出了基于KDD的智能型式優(yōu)化系統(tǒng)，有效地發(fā)現(xiàn)了隱含在大量工程實(shí)例信息中結(jié)構(gòu)智能型式優(yōu)化設(shè)計(jì)的深層規(guī)律性知識(shí)；中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)技術(shù)研究所研制的多策略數(shù)據(jù)挖掘平臺(tái)MSMiner，能夠提供快捷有效的數(shù)據(jù)挖掘解決方案和多種知識(shí)發(fā)現(xiàn)的方法。

結(jié)語(yǔ)：

空間的模糊性為人和室內(nèi)創(chuàng)造了全新的動(dòng)態(tài)關(guān)系，使用者也重新找回空間的主導(dǎo)權(quán)，而并不是淪為室內(nèi)空間規(guī)劃的附庸。現(xiàn)階段，室內(nèi)空間的模糊性理論還不完善、還沒(méi)有形成系統(tǒng)的理論。但這種“共生”、“并存”的設(shè)計(jì)哲學(xué)、這種對(duì)立因素經(jīng)過(guò)相互抵消而達(dá)到共存和連續(xù)狀態(tài)的“空間模糊性”的設(shè)計(jì)理念，打破了使用看與室內(nèi)空間環(huán)境的單向聯(lián)系，為使用者創(chuàng)造復(fù)合多元的環(huán)境氣氛，也使得建筑和室內(nèi)空間的表情更加豐富、與自然更加和諧，體現(xiàn)了室內(nèi)空間設(shè)計(jì)的可持續(xù)性。只有在設(shè)計(jì)實(shí)踐中注重空間的營(yíng)造和“空間模糊性”的運(yùn)用研究，使設(shè)計(jì)更合于“自然”，才能為人們的生活創(chuàng)造更多更美好的詩(shī)意生活環(huán)境。