超高層建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性研究
時(shí)間:2022-05-23 10:42:54
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摘要:對(duì)于超高層建筑,不僅需要重視結(jié)構(gòu)的安全性能,還應(yīng)該對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行研究,節(jié)約建設(shè)成本。本文結(jié)合福建省超高層建筑的建設(shè)情況,介紹了超高層建筑的經(jīng)濟(jì)性影響因素,并提出了相應(yīng)提高建筑經(jīng)濟(jì)性的措施,為福建省超高層建筑建設(shè)提供理論指導(dǎo)。
關(guān)鍵詞:超高層建筑;經(jīng)濟(jì)性;影響因素;措施
在近幾十年來,中國建筑行業(yè)取得了飛速的發(fā)展,在超高層建筑建設(shè)方面也展現(xiàn)了卓越的實(shí)力。福州市作為福建省的省會(huì)城市,在近幾十年來也建設(shè)了不少超高層建筑,例如:福州市世貿(mào)儷園(178米)、福建省電力調(diào)度指揮中心(166米)、福建省廣播電視中心(149米)等,都屬于超高層建筑。超高層建筑在建設(shè)過程中不僅要保證建筑結(jié)構(gòu)的整體安全性能,還應(yīng)該采取適當(dāng)措施提高超高層建筑的經(jīng)濟(jì)性。本文對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行探討,旨在為福建省超高層建設(shè)提供指導(dǎo),從而節(jié)約建設(shè)成本,增大建設(shè)經(jīng)濟(jì)效益。
1超高層建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
超高層建筑指的是總層數(shù)在40層以上或建筑高度在100米以上的建筑物。超高層建筑的建筑高度相比一般建筑要高很多,因此也造成了超高層建筑在設(shè)計(jì)、施工過程中與一般建筑有很大的區(qū)別。超高層建筑的特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(一)超高層建筑豎向荷載大。建筑結(jié)構(gòu)的豎向荷載主要有自重荷載和樓面荷載。建筑結(jié)構(gòu)的自重主要由建筑材料和建筑體積決定。對(duì)于超高層建筑,建筑材料用量大,因此建筑的自重荷載很大。同時(shí)超高層建筑層數(shù)多,容納的人流量和物品也更多,因此樓面荷載也比一般建筑大得多。豎向荷載大導(dǎo)致超高層建筑在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)于基礎(chǔ)的要求很高。
(二)抗側(cè)移能力弱。超高層建筑由于高度大,受到的風(fēng)荷載作用大,對(duì)建筑底部會(huì)產(chǎn)生很大的彎矩。同時(shí)超高層能力抗震能力弱,在設(shè)計(jì)時(shí)不僅需要考慮豎向地震作用還需要考慮橫向地震作用。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)不僅需要控制建筑頂部的最大側(cè)向位移,還需要對(duì)不同樓層之間的最大層間位移進(jìn)行控制。
(三)超高層建筑需要高空作業(yè)。在超高層建筑施工過程中,需要高空作業(yè),要建立完備的安全生產(chǎn)系統(tǒng),還需要用到大型的起吊和升降器械,因此施工難度、施工風(fēng)險(xiǎn)和施工成本都比一般建筑施工要大。
2超高層建筑經(jīng)濟(jì)性影響因素
超高層建筑由于工程量大,建筑設(shè)計(jì)和施工過程復(fù)雜,因此影響經(jīng)濟(jì)性的因素很多,本文從設(shè)計(jì)階段和施工階段兩方面進(jìn)行分析。
2.1設(shè)計(jì)階段
超高層建筑結(jié)構(gòu)由于建筑高度大,受力復(fù)雜,因此必須經(jīng)過詳細(xì)的設(shè)計(jì)后才可以展開建設(shè)工作。超高層建筑設(shè)計(jì)階段分為:建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、給排水設(shè)計(jì)等。
(一)對(duì)于建筑設(shè)計(jì),主要是對(duì)建筑的外觀、平面布置等進(jìn)行設(shè)計(jì)。建筑設(shè)計(jì)直接影響到建筑整體的受力,對(duì)緊接著的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生影響。當(dāng)建筑設(shè)計(jì)不合理時(shí),會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力增大,內(nèi)力傳遞不合理等,為了滿足設(shè)計(jì)要求則必須通過增大構(gòu)件截面尺寸、鋼筋用量等措施是構(gòu)件滿足承載力要求,這樣會(huì)使建設(shè)成本增大,對(duì)建筑經(jīng)濟(jì)性不利。
(二)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是保證超高層建筑滿足承載力要求和正常使用要求的關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮經(jīng)濟(jì)性,進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)選型,不同的結(jié)構(gòu)體系下的建設(shè)方案所消耗的成本也不同。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),如果選擇結(jié)構(gòu)類型不合理,會(huì)導(dǎo)致部分構(gòu)件沒有完全發(fā)揮承載力作用,造成資源浪費(fèi),增大成本。
(三)給排水設(shè)計(jì):超高層建筑在進(jìn)行給排水設(shè)計(jì)時(shí)的關(guān)鍵是如何滿足上部樓層用戶的水壓問題。給排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)不合理,會(huì)導(dǎo)致管網(wǎng)系統(tǒng)材料和資源的浪費(fèi),對(duì)于節(jié)約建設(shè)成本不利。其實(shí)在設(shè)計(jì)過程中還涉及到超高層建筑的消防設(shè)計(jì)、人員流通設(shè)計(jì)等,任何設(shè)計(jì)的不合理都會(huì)導(dǎo)致建設(shè)成本增加,對(duì)建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性不利。
2.2施工階段
在施工階段的經(jīng)濟(jì)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(shí)際情況,考慮施工質(zhì)量、施工進(jìn)度和施工成本等綜合評(píng)價(jià)制定合適的施工方案。在施工中施工方案不合理,會(huì)導(dǎo)致施工過程中材料、器械的浪費(fèi);還會(huì)由于施工進(jìn)度安排不合理造成工作人員窩工等現(xiàn)象。這些都對(duì)超高層建筑經(jīng)濟(jì)性有不利影響。
3超高層建筑經(jīng)濟(jì)性措施
在超高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)施工時(shí),必須要采取相應(yīng)的措施,節(jié)約成本,提高超高層建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性。可以從以下幾個(gè)方面著手:
3.1建筑外觀和平面布置合理
建筑外觀在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)即要考慮到美觀,也應(yīng)該考慮到建筑外觀對(duì)成本所帶來的影響,可以按照以下幾個(gè)原則進(jìn)行設(shè)計(jì):
(一)建筑外觀在橫向應(yīng)該保持對(duì)稱。這是考慮到風(fēng)荷載的影響,當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不對(duì)稱時(shí)會(huì)產(chǎn)生扭矩,對(duì)結(jié)構(gòu)承載力要求提高。在縱向應(yīng)該保持剛度均勻,不要發(fā)生突變。當(dāng)豎向剛度發(fā)生突變時(shí),會(huì)產(chǎn)生較大的層間位移,需要設(shè)置加強(qiáng)層和轉(zhuǎn)換層,這樣會(huì)增大建設(shè)成本。在對(duì)建筑屋面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)該結(jié)合風(fēng)載體型系數(shù),進(jìn)行選型,選擇視覺效果美觀,風(fēng)荷載影響小的設(shè)計(jì)方案。
(二)平面布置時(shí),應(yīng)該將給排水、建筑消防、人員流通等因素結(jié)合在一起,集中進(jìn)行設(shè)計(jì),避免某一項(xiàng)設(shè)計(jì)對(duì)另外的設(shè)計(jì)工作帶來不便,增加設(shè)計(jì)成本和建設(shè)成本。還應(yīng)該對(duì)空間合理利用,充分發(fā)揮超高層結(jié)構(gòu)的價(jià)值,從而提高經(jīng)濟(jì)效益。
3.2適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)選型
結(jié)構(gòu)選型應(yīng)該適當(dāng),超高層建筑結(jié)構(gòu)有框架核心筒結(jié)構(gòu)、核心筒結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)等。不同的結(jié)構(gòu)類型適用的情況和優(yōu)缺點(diǎn)各不相同,在結(jié)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)該根據(jù)功能需要并考慮經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行選擇。
3.3科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)相關(guān),在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)遇到問題可以與建筑設(shè)計(jì)單位進(jìn)行溝通交流。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足以下要求:首先應(yīng)該進(jìn)行合理的荷載統(tǒng)計(jì),在設(shè)計(jì)時(shí)充分發(fā)揮構(gòu)件的性能,按照規(guī)范要去進(jìn)行構(gòu)件截面尺寸、配筋的設(shè)計(jì)。對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí),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(jì)富余。
4總結(jié)
超高層建筑的經(jīng)濟(jì)性應(yīng)該予以重視。在實(shí)際建設(shè)過程中,進(jìn)行合理的外觀設(shè)計(jì)和平面布置;選擇恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)類型;在設(shè)計(jì)過程中充分發(fā)揮材料和構(gòu)件的承載能力;施工時(shí)采取適當(dāng)?shù)氖┕し桨高M(jìn)行施工等措施,對(duì)于提升超高層建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性具有顯著作用。
作者:李麗萍 單位:福建永昌建筑工程有限責(zé)任公司
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