超高層建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)型探討

趙恩京

摘 要：本文分析了結(jié)構(gòu)造價(jià)相關(guān)因素，并對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)型進(jìn)行全面闡述，由于超高層建筑需要較多的資金投入，在結(jié)構(gòu)造價(jià)中占據(jù)較大比例，這就需要工作人員充分了解超高層建筑結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)，才能降低結(jié)構(gòu)造價(jià)，進(jìn)而提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；結(jié)構(gòu)；經(jīng)濟(jì)型

1 前言

近年來，超高層建筑項(xiàng)目逐漸增加，與普通建筑相比，超高層建筑具有樓層較多、施工時(shí)間較長(zhǎng)、投資較大等特點(diǎn)，因此，從結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)型角度對(duì)超高層建筑進(jìn)行分析有著重要作用，能夠減少成本投入，進(jìn)而延長(zhǎng)超高層建筑使用壽命。

2 結(jié)構(gòu)造價(jià)相關(guān)因素分析

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，工作人員要從安全、經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行考慮，在確保建筑結(jié)構(gòu)安全的前提下，避免浪費(fèi)不必要的資金，從而提高建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。結(jié)構(gòu)造價(jià)可以用直接經(jīng)濟(jì)指標(biāo)或間接經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行衡量，由于超高層建筑施工時(shí)間較長(zhǎng)，需要花費(fèi)大量的人力、物力，在短期內(nèi)不能取得良好的收益，因此，工作人員可以通過間接經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行補(bǔ)充衡量，間接經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是為直接經(jīng)濟(jì)指標(biāo)服務(wù)的[1]，這就需要工作人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理判斷，從而確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否滿足經(jīng)濟(jì)性的原則。對(duì)于結(jié)構(gòu)體系而言，要想確保結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，需要滿足一定要求，也就是外部條件不能大于結(jié)構(gòu)具備抗力，只有遵循這一要求，才能使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期的效果。首先，在超高層建筑中，風(fēng)荷載能夠?qū)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，工作人員可以通過減少風(fēng)荷載來達(dá)到這一目的，這樣不但能夠提高結(jié)構(gòu)的安全性，還能滿足結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性的原則。其次，工作人員可以提高抗側(cè)力結(jié)構(gòu)效率來減少對(duì)材料的使用，把不同種類的材料進(jìn)行有效組合一方面能夠發(fā)揮出材料自身的價(jià)值，另一方面能夠降低結(jié)構(gòu)整體造價(jià)。最后，工作人員要合理設(shè)計(jì)指標(biāo)，不僅確保結(jié)構(gòu)安全，還要提高結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，這樣才能對(duì)結(jié)構(gòu)造價(jià)進(jìn)行有效控制，把造價(jià)控制在規(guī)定范圍內(nèi)，進(jìn)而提高建筑工程經(jīng)濟(jì)效益。

3 超高層建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)型分析

超高層建筑是一個(gè)復(fù)雜的項(xiàng)目，所涉及的內(nèi)容眾多，需要工作人員對(duì)各個(gè)方面因素進(jìn)行有效分析，這樣才能提高結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，下面從幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。

3.1 建筑體型

建筑體型可以分為幾個(gè)方面內(nèi)容：其一，高寬比。在一定條件下，建筑高度與基底傾覆力矩之間有一定關(guān)系，由于超高層建筑高度是普通建筑的十幾倍，但建筑物寬度只能增加幾倍，使得高寬比相差較多，這就需要工作人員對(duì)高寬比進(jìn)行有效控制，確保高寬比的合理性，在確保建筑物安全的情況下，提高建筑物的舒適性，從而增強(qiáng)人們對(duì)超高層建筑的滿意度。工作人員可以通過增加建筑物的寬度，降低拉壓力，一方面能夠減少對(duì)材料的使用，另一方面能夠使結(jié)構(gòu)剛度顯著提高。其二，錐形化體型。主要通過高度不斷變化對(duì)風(fēng)荷載進(jìn)行有效控制，首先，在水平荷載作用下，傾覆力矩是半弧形，由于錐形體型符合傾覆力矩的規(guī)律，能夠充分發(fā)揮出結(jié)構(gòu)材料使用性能[2]，例如，東方明珠、埃菲爾鐵塔等。錐形化體型的超高層建筑在外形上稍微傾斜，這樣能夠減少結(jié)構(gòu)框架的側(cè)移，在相同條件下，錐形框架能夠建造更高，這是矩形框架所無法比擬的。其三，抗風(fēng)體型。由于超高層建筑高度較大，所承受風(fēng)力相對(duì)較大，抗風(fēng)體型建筑對(duì)于確保建筑物的安全性有著重要影響，當(dāng)建筑高度逐漸增加時(shí)，風(fēng)荷載也會(huì)成倍增加，因此，在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，工作人員要在建筑物高區(qū)設(shè)置洞口，這樣能夠提高抗風(fēng)水平，對(duì)于提高建筑物的穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的作用，例如，上海環(huán)球金融中心就是在建筑物上層設(shè)置一個(gè)梯形的洞口，一方面能夠提高抵抗風(fēng)的能力，另一方面能夠提高建筑結(jié)構(gòu)整體安全。

3.2 結(jié)構(gòu)體系

其一，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。在一定條件下，當(dāng)建筑高度逐漸增加時(shí)，材料使用量也會(huì)不斷增加，工作人員可以通過抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系對(duì)結(jié)構(gòu)造價(jià)進(jìn)行有效控制，這樣不但能夠降低建筑物整體造價(jià)，還能為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。在抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系中容易存在剪切變形現(xiàn)象，這會(huì)給結(jié)構(gòu)效率帶來一定影響，當(dāng)結(jié)構(gòu)效率達(dá)到80%時(shí)，才能取得降低結(jié)構(gòu)造價(jià)的目的，如果結(jié)構(gòu)效率較低，需要工作人員對(duì)框架進(jìn)行有效調(diào)整，使其達(dá)到目標(biāo)值，這樣才能體現(xiàn)出框筒結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢(shì)[3]。但這種情況有一定條件，需要工作人員根據(jù)具體情況進(jìn)行全面分析，這樣才能減少結(jié)構(gòu)造價(jià)。其二，樓蓋體系。結(jié)構(gòu)高度也會(huì)給結(jié)構(gòu)造價(jià)帶來一定程度上的影響，例如，當(dāng)超高層建筑為60層時(shí)，樓蓋結(jié)構(gòu)高度逐漸增加時(shí)，會(huì)使得風(fēng)荷載也不斷增加。此外，樓蓋跨度會(huì)給材料使用量帶來較大影響，當(dāng)樓蓋跨度較大時(shí)，所使用的結(jié)構(gòu)材料相對(duì)較多，所花費(fèi)的成本也就較多。

3.3 結(jié)構(gòu)材料

結(jié)構(gòu)材料是判斷建筑物結(jié)構(gòu)是否具有經(jīng)濟(jì)性的主要因素，在對(duì)結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行判別時(shí)，工作人員要對(duì)眾多因素進(jìn)行仔細(xì)分析，這樣才能對(duì)結(jié)構(gòu)造價(jià)進(jìn)行有效控制，結(jié)構(gòu)材料在結(jié)構(gòu)造價(jià)中占據(jù)重要比例，結(jié)構(gòu)材料費(fèi)用包括人力費(fèi)用、設(shè)備費(fèi)用、材料費(fèi)用等，要想對(duì)材料費(fèi)用進(jìn)行節(jié)省，工作人員可以運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)這一材料，由于鋼結(jié)構(gòu)具有較高的穩(wěn)定性，而且易于運(yùn)輸、成本較低，在超高層建筑中廣泛使用鋼結(jié)構(gòu)，一方面能夠節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用，另一方面施工時(shí)間較短，能夠提高施工效率，使工程如期完成。鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)包括鋼材費(fèi)用、安裝費(fèi)用等，當(dāng)工作人員運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，要做好防腐措施，由于鋼結(jié)構(gòu)容易受到外界因素的影響，易于發(fā)生腐蝕，一旦鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕，一方面會(huì)使得鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)不斷下降，另一方面會(huì)增加材料費(fèi)用。最近幾年，在超高層建筑中對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的使用率逐漸提高，在很大程度上促進(jìn)了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，因此，工作人員要加強(qiáng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的重視，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而提高結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)語

要想確保超高層建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，需要工作人員從幾個(gè)方面進(jìn)行分析，如結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)材料等，這就需要工作人員把經(jīng)濟(jì)性原則貫穿于建筑結(jié)構(gòu)中，這樣不但能夠確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還能提高設(shè)計(jì)整體水平，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李靜.對(duì)我國(guó)高層建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展與展望的研究[J].考試周刊，2016（98）：194.

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[3] 姜勇.超高層建筑核心筒優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D].西安建筑科技大學(xué)，2015.