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1高層建筑發(fā)展與結(jié)構(gòu)體系選型間關(guān)系辨析

由于經(jīng)濟(jì)條件不同，我國在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)體系搭建時(shí)與國外有所不同，而是主要采用了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在鋼筋和混凝土的澆筑下以搭建起高層建筑的基本結(jié)構(gòu)。對(duì)比兩種建筑結(jié)構(gòu)搭建方式可知，鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比雖然在承重能力和穩(wěn)定性上存在一定程度的缺陷，但鋼結(jié)構(gòu)的施工效率和及可持續(xù)利用等都使得其在建筑工程中得到了更為廣泛的應(yīng)用。基于我國現(xiàn)階段采用鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，為有效降低高層建筑的結(jié)構(gòu)費(fèi)用，并控制差價(jià)在工程總投資中所占的百分比，應(yīng)在工程施工前對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)體系選型進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而制定出科學(xué)合理的施工計(jì)劃。如在我國高層建筑結(jié)構(gòu)施工中，由于鋼使用量約占鋼結(jié)構(gòu)使用量的68%，因此在建筑結(jié)構(gòu)體系選型中，要綜合考慮施工周期和建筑結(jié)構(gòu)的使用面積，在保障鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系的綜合經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，選用對(duì)應(yīng)合適的結(jié)構(gòu)體系選型。

2高層建筑結(jié)構(gòu)體系類型及對(duì)比

在我國高層建筑施工中，建筑結(jié)構(gòu)的類型主要分為鋼結(jié)構(gòu)，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，鋼—砼混合結(jié)構(gòu)及組合結(jié)構(gòu)四種。鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面面積最小，這也使其具有自重較輕，施工便利的特性，并且由于鋼結(jié)構(gòu)建筑的構(gòu)件是充分開發(fā)了鋼體結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，這也在很大程度上減少了工程后期的維護(hù)工作量。雖然高層建筑的鋼結(jié)構(gòu)工廠化程度較高，但其高水平的工程造價(jià)及防火性能的缺失也在一定程度上阻礙了該項(xiàng)建筑結(jié)構(gòu)的普及。鋼筋砼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造特點(diǎn)結(jié)合了鋼筋和砼兩種材料的受力性能，與鋼結(jié)構(gòu)工程體系相比，其工程造價(jià)費(fèi)用較低，并且取材范圍廣泛，工程維護(hù)費(fèi)用也不高。但由于鋼筋砼結(jié)構(gòu)自重較大，構(gòu)件截面面積也很大，這都限制了該結(jié)構(gòu)的延展性，高層建筑延展性不足將會(huì)影響到工程施工的順利進(jìn)行。為了在控制工程造價(jià)的同時(shí)提升結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力性能，通常在高層建筑結(jié)構(gòu)中采用鋼—砼混合結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)特性囊括了鋼筋構(gòu)件和砼的高強(qiáng)度，能夠有力保障高層建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和抗震性，也是進(jìn)一步提升建筑高度的重要促進(jìn)因素。而由于鋼筋和砼兩種結(jié)構(gòu)材料處于不同層次的變形控制，容易導(dǎo)致工程建筑中發(fā)生鋼筋砼位移控制問題，進(jìn)而造成結(jié)構(gòu)組成中不同部分的變形性能不同，使得工程的穩(wěn)定性降低，限制了高層建筑的高度基準(zhǔn)設(shè)定。在高層建筑結(jié)構(gòu)體系中最具經(jīng)濟(jì)效益的是鋼—砼組合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)主要包括鋼骨砼結(jié)構(gòu)和型鋼砼結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)的組合應(yīng)用使得高層建筑的抗震性能得到很大程度上的提升，加之構(gòu)件之間的合理搭配，更是減小了構(gòu)件截面，使得工程造價(jià)得以穩(wěn)定的控制在一定范圍內(nèi)，由于該結(jié)構(gòu)在高層建筑的工程施工中具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，因此在建筑工程領(lǐng)域也受到了推廣和普及。

3高層建筑結(jié)構(gòu)選型思路探析

在高層建筑施工設(shè)計(jì)中，結(jié)構(gòu)體系選型是影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量的直接因素，因此為保證高層建筑的施工質(zhì)量，必須在施工前進(jìn)行科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)選型。建筑結(jié)構(gòu)選型的開展要以材料的抗側(cè)力體系為基準(zhǔn)，并通過結(jié)構(gòu)選型確定施工所需的建筑材料，除此之外，結(jié)構(gòu)選型還包括大跨度樓蓋選型和建筑豎向結(jié)構(gòu)選型等等。為進(jìn)一步確保高層建筑材料選型的正確性，還要在選型過程中將建筑方案和環(huán)境等影響因素考慮在內(nèi)，經(jīng)過各因素的限制以最終確定建筑結(jié)構(gòu)的選型。在建筑結(jié)構(gòu)選型的影響因素中，投資者的行為也可能對(duì)其產(chǎn)生重大的影響。如在福建省某88高層建筑的結(jié)構(gòu)選型過程中，施工方案設(shè)計(jì)選定的是鋼—砼混合結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，而工程投資者希望建筑整體結(jié)構(gòu)由鋼筋砼結(jié)構(gòu)搭建成，后期在通過工程分析，最終采用了投資者所提出的鋼筋砼結(jié)構(gòu)。為進(jìn)一步提升高層建筑的可觀賞性和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，要在控制工程造價(jià)和合理設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)的同時(shí)，從美學(xué)角度對(duì)結(jié)構(gòu)選型的美觀程度進(jìn)行評(píng)測(cè)，以提升高層建筑工程的美學(xué)價(jià)值。在現(xiàn)階段我國高層建筑結(jié)構(gòu)體系選型中，部分專家提倡采用鋼—砼組合結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@樣能夠在建筑施工中最大限度的控制工程造價(jià)，為高層建筑創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而也有部分專家從高層建筑結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和承重能力角度出發(fā)，建議采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，這便使得高層建筑結(jié)構(gòu)的體系選型在我國成為了一項(xiàng)復(fù)雜的綜合性建筑工程問題。從高層建筑結(jié)構(gòu)體系選型中的方案設(shè)計(jì)角度分析，由于結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)人員在方案制定中要充分考慮工程中多方面因素對(duì)結(jié)構(gòu)選型的影響，所以結(jié)構(gòu)選型方案的設(shè)計(jì)還要依賴于經(jīng)驗(yàn)豐富的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專家處理結(jié)構(gòu)選型中的問題，到目前為止，高層建筑結(jié)構(gòu)選型系統(tǒng)的主要包括劉西拉的專家系統(tǒng)HIPRED，何廣乾等人開發(fā)的利用關(guān)隸屬數(shù)μ進(jìn)行綜合模糊評(píng)定的結(jié)構(gòu)體系選型系統(tǒng)，和Sabouni等人在“虛擬層數(shù)”概念下開發(fā)的量化選擇結(jié)構(gòu)體系等，多專家結(jié)構(gòu)選型體系的提出表明了我國高層建筑結(jié)構(gòu)選型領(lǐng)域所取得的成果，而基于結(jié)構(gòu)選型問題的復(fù)雜性，多個(gè)專家系統(tǒng)都無法對(duì)結(jié)構(gòu)選型中的各項(xiàng)因素進(jìn)行全面的考慮與解決，加之每項(xiàng)高層建筑工程都具有其結(jié)構(gòu)選型的獨(dú)特性，如工程當(dāng)?shù)氐墓こ碳夹g(shù)水平，施工條件以及結(jié)構(gòu)材料供給能力等，專家系統(tǒng)仍無法對(duì)這些因素所造成的結(jié)構(gòu)選型問題進(jìn)行綜合處理，所以為了實(shí)現(xiàn)高層建筑結(jié)構(gòu)選型中的不穩(wěn)定因素造成的問題，應(yīng)著重提升結(jié)構(gòu)選型系統(tǒng)的超前性，根據(jù)擬建工程中的具體條件，制定更為切合施工實(shí)際的結(jié)構(gòu)體系選型方案。

4結(jié)語

分析我國高層建筑的發(fā)展趨勢(shì)可知，高層建筑結(jié)構(gòu)選型正在以多結(jié)構(gòu)體系的形式迅速發(fā)展，加之我國建筑工程技術(shù)的迅速發(fā)展，更是在高層建筑的發(fā)展中起到了有力的推動(dòng)作用。隨著我國建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)ㄖY(jié)構(gòu)體系選型研究的逐漸深入，結(jié)構(gòu)選型的思路會(huì)得到進(jìn)一步豐富，結(jié)構(gòu)選型決策正確性的也會(huì)提升，這都為我國高層建筑今后的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

作者：胡春波單位：寧夏新技術(shù)建筑設(shè)計(jì)研究院