呂云飛?王鋒
摘 要:近些年來,隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,我國超高層建筑不斷增多。因超高層建筑的投資金額巨大,結(jié)構(gòu)造價比例較大,加上結(jié)構(gòu)材料、結(jié)構(gòu)體系和建筑體型影響,施工方案、施工周期對結(jié)構(gòu)造價具有一定影響。針對300m高度建筑,初步統(tǒng)計、分析其鋼筋用量和結(jié)構(gòu),可合理控制造價平衡點,優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu),提升超高層建筑的經(jīng)濟性。
關(guān)鍵詞:超高層;建筑結(jié)構(gòu);經(jīng)濟性
近些年來,我國社會經(jīng)濟獲得巨大發(fā)展,各城市的超高層建筑數(shù)量逐漸增多,按照我國相關(guān)部門統(tǒng)計表明,每5天,我國就有一棟超高層建筑封頂,在未來10年內(nèi),我國超高層建筑將超過美國。針對超高層建筑,引起樓層較高,施工周期較長,投資金額巨大,結(jié)構(gòu)造價占據(jù)了40%左右。所以,合理控制結(jié)構(gòu)造價,可有效減少投資成本,促進綠色建筑、節(jié)能建筑的發(fā)展。筆者根據(jù)自身多年的結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗,主要分析超高層建筑的經(jīng)濟性。
1.超高層建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性研究
首先,高寬比。若其它條件形同,超高層建筑在風(fēng)荷載作用力下,基底傾覆力矩、高度呈正比。高度四次方和頂產(chǎn)側(cè)向位移呈正比,超高層建筑寬度、高度明顯大于普通建筑,且側(cè)移能力、抵抗水平,是超高層建筑結(jié)構(gòu)的重要問題。所以,針對超高層建筑設(shè)計,通過增加其寬度,可降低工程造價。
其次,錐形化體型。針對超高層建筑,錐形化體型結(jié)構(gòu)較為常見,在伸高過程中,利用截面收縮,使風(fēng)荷載作用下降,產(chǎn)生橫風(fēng)向、漩渦脫落效果,使結(jié)構(gòu)抵抗水平得以提升,進而提升結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度,增強傾覆力矩的抵抗力。所以,使用錐形化體型結(jié)構(gòu),不僅具有安全性,還具備了美觀性和經(jīng)濟性特點。
第三,抗風(fēng)體型。若建筑高度大于150m,均會受到風(fēng)力影響。所以,針對高層建筑的經(jīng)濟性,在設(shè)計時,可選擇扭轉(zhuǎn)、御風(fēng)體型設(shè)計。其一,御風(fēng)體型。在建筑高區(qū)立面,設(shè)置洞口,以減小迎風(fēng)面面積,降低基底風(fēng)荷載,提升建筑安全性和經(jīng)濟性。其二,扭轉(zhuǎn)體型。使用扭轉(zhuǎn)體型,可降低橫風(fēng)向荷載,降低設(shè)計造價。
2.超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性問題分析
目前,我國建筑行業(yè)正處于高速發(fā)展階段,建筑發(fā)展、內(nèi)涵必須重新審視?,F(xiàn)階段,在建筑創(chuàng)作中,我國不注重建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性,或認(rèn)識較為片面。筆者認(rèn)為,主要包含如下問題:
首先,不重視建筑方案經(jīng)濟性。針對建筑設(shè)計構(gòu)思,習(xí)慣采取一般性建筑形式、建筑表現(xiàn)和建筑功能。在設(shè)計方案評價時,只重視空間、技術(shù)、形式等先進性,缺乏經(jīng)濟性研究,未開展經(jīng)濟條件分析,導(dǎo)致實際工程遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過經(jīng)濟條件。
其次,不注重建筑使用消費成本。對于建筑經(jīng)濟性,片面認(rèn)為是控制建設(shè)成本,不注重資源成本、能源消耗下降,缺乏社會資源的二次高效利用,使得建設(shè)低投入,而使用低效率和高能耗問題。
第三,綜合效益觀念缺乏。片面理解經(jīng)濟效益,在建筑發(fā)展中,把高經(jīng)濟回報作為首要目標(biāo),而忽略社會效益和環(huán)境質(zhì)量,進而難以保證經(jīng)濟效益。同時,對于傳統(tǒng)經(jīng)濟增長思路,經(jīng)濟性認(rèn)為是投入成本限制、最大化產(chǎn)出。產(chǎn)生這些問題,主要是由于傳統(tǒng)發(fā)展觀念影響。針對超高層建筑,社會消費觀念、整體利益協(xié)調(diào)、自然資源消耗等,并未納入到經(jīng)濟性范疇,傳統(tǒng)發(fā)展思路制約了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計。
3.超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性策略
首先,合理使用計算簡圖。針對超高層建筑,在結(jié)構(gòu)計算時,是以計算簡圖為基礎(chǔ),若計算簡圖選擇不合理,必然會引起結(jié)構(gòu)安全事故發(fā)生。因此,選擇合理計算簡圖,是確保結(jié)構(gòu)安全性、可靠性的重要保障。同時,還需采取構(gòu)造措施,保證計算簡圖準(zhǔn)確性。針對實際饑餓哦股節(jié)點,不會是單純剛結(jié)點、絞結(jié)點,和計算簡圖誤差,必須控制在允許范圍內(nèi)。可以說,超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,合理使用計算簡圖,是經(jīng)濟性保證的基礎(chǔ)。
其次,選擇合理基礎(chǔ)方案。在超高層進駐基礎(chǔ)設(shè)計方面,需按照工程地質(zhì)條件,結(jié)合荷載分布狀況和上部結(jié)構(gòu)類型,考慮施工條件、相鄰建筑物影響等因素,明確合理性、經(jīng)濟性基礎(chǔ)方案。在設(shè)計過程中,使地基潛力得以充分發(fā)揮。如有必要,需實施地基變形計算。在基礎(chǔ)設(shè)計時,需具有詳細(xì)、真實的地質(zhì)勘查報告。若缺乏地質(zhì)勘查報告,必須考察臨近建筑和現(xiàn)場查看。一般而言,若為同一結(jié)構(gòu)單位,不能選擇兩種不同類型設(shè)計。通過合理基礎(chǔ)方案設(shè)計,確保建筑經(jīng)濟性。
第三,選擇最佳結(jié)構(gòu)方案。如上文所述,建筑結(jié)構(gòu)方案,對超高層結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性具有嚴(yán)重影響??梢哉f,一個設(shè)計是否合理,必須選擇經(jīng)濟、安全的結(jié)構(gòu)方案,明確可行性結(jié)構(gòu)體系,制定合理結(jié)構(gòu)形式。在結(jié)構(gòu)體系中,做到簡捷傳力和明確受力。針對同一結(jié)構(gòu)單元,防止選擇不同結(jié)構(gòu)體系,以滿足地震區(qū)的豎向、平面應(yīng)力要求。同時,針對工程設(shè)計,需綜合考慮施工條件、地質(zhì)狀況和材料供應(yīng)因素,和建筑各方進行協(xié)調(diào)溝通,明確結(jié)構(gòu)選型,合理制定結(jié)構(gòu)方案。如有必要,需加強技術(shù)性、經(jīng)濟性對比,選擇最佳結(jié)構(gòu)方案。
第四,正確分析經(jīng)濟性結(jié)果。針對超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,通常選擇計算機技術(shù),然而因各類軟件種類眾多,使用不同軟件,計算結(jié)果也不同。所以,設(shè)計是應(yīng)明確程序使用條件和適用范圍。通過計算機輔助設(shè)計,防止人工輸入誤差,確保結(jié)構(gòu)實際狀況和程序相符。因此,結(jié)構(gòu)設(shè)計師拿到計算結(jié)果后,需加強分析、科學(xué)校核,作出正確判斷。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,在超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中,利用計算機輔助軟件,可確保經(jīng)濟性分析結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性。
4.結(jié)束語
綜上所述,針對超高層建筑投資,結(jié)構(gòu)造價比例較大。所以,針對超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,必須立足概念設(shè)計,考慮建筑材料、施工、體系和體型等方面因素,不斷提升建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性。同時,針對超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計,在具體措施中,必須合理使用計算簡圖,選擇合理基礎(chǔ)方案和最佳結(jié)構(gòu)方案,正確分析結(jié)果,選擇科學(xué)構(gòu)造措施,通過各項措施的合理化、規(guī)范化,有效降低超高層建筑結(jié)構(gòu)的造價成本,提升結(jié)構(gòu)經(jīng)濟性。
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