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超高層建筑結構經濟性研究

2020-11-17 13:36:13

摘要:對于超高層建筑,不僅需要重視結構的安全性能,還應該對超高層建筑結構的經濟性進行研究,節約建設成本。本文結合福建省超高層建筑的建設情況,介紹了超高層建筑的經濟性影響因素,并提出了相應提高建筑經濟性的措施,為福建省超高層建筑建設提供理論指導。 關鍵詞:超高層建筑;經濟性;影響因素;措施 在近幾十年來,中國建筑行業取得了飛速的發展,在超高層建筑建設方面也展現了卓越的實力。福州市作為福建省的省會城市,在近幾十年來也建設了不少超高層建筑,例如:福州市世貿儷園(178米)、福建省電力調度指揮中心(166米)、福建省廣播電視中心(149米)等,都屬于超高層建筑。超高層建筑在建設過程中不僅要保證建筑結構的整體安全性能,還應該采取適當措施提高超高層建筑的經濟性。本文對超高層建筑結構經濟性進行探討,旨在為福建省超高層建設提供指導,從而節約建設成本,增大建設經濟效益。 1超高層建筑結構的特點 超高層建筑指的是總層數在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計、施工過程中與一般建筑有很大的區別。超高層建筑的特點體現在以下幾個方面: (一)超高層建筑豎向荷載大。建筑結構的豎向荷載主要有自重荷載和樓面荷載。建筑結構的自重主要由建筑材料和建筑體積決定。對于超高層建筑,建筑材料用量大,因此建筑的自重荷載很大。同時超高層建筑層數多,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。豎向荷載大導致超高層建筑在設計時對于基礎的要求很高。 (二)抗側移能力弱。超高層建筑由于高度大,受到的風荷載作用大,對建筑底部會產生很大的彎矩。同時超高層能力抗震能力弱,在設計時不僅需要考慮豎向地震作用還需要考慮橫向地震作用。在進行設計時不僅需要控制建筑頂部的Z大側向位移,還需要對不同樓層之間的Z大層間位移進行控制。 (三)超高層建筑需要高空作業。在超高層建筑施工過程中,需要高空作業,要建立完備的安全生產系統,還需要用到大型的起吊和升降器械,因此施工難度、施工風險和施工成本都比一般建筑施工要大。 2超高層建筑經濟性影響因素 超高層建筑由于工程量大,建筑設計和施工過程復雜,因此影響經濟性的因素很多,本文從設計階段和施工階段兩方面進行分析。 2.1設計階段 超高層建筑結構由于建筑高度大,受力復雜,因此必須經過詳細的設計后才可以展開建設工作。超高層建筑設計階段分為:建筑設計、結構設計、給排水設計等。 (一)對于建筑設計,主要是對建筑的外觀、平面布置等進行設計。建筑設計直接影響到建筑整體的受力,對緊接著的結構設計會產生影響。當建筑設計不合理時,會導致結構受力增大,內力傳遞不合理等,為了滿足設計要求則必須通過增大構件截面尺寸、鋼筋用量等措施是構件滿足承載力要求,這樣會使建設成本增大,對建筑經濟性不利。 (二)結構設計:建筑結構設計是保證超高層建筑滿足承載力要求和正常使用要求的關鍵。結構設計時應該考慮經濟性,進行合理的結構選型,不同的結構體系下的建設方案所消耗的成本也不同。在進行結構設計時,如果選擇結構類型不合理,會導致部分構件沒有完全發揮承載力作用,造成資源浪費,增大成本。 (三)給排水設計:超高層建筑在進行給排水設計時的關鍵是如何滿足上部樓層用戶的水壓問題。給排水管網設計不合理,會導致管網系統材料和資源的浪費,對于節約建設成本不利。其實在設計過程中還涉及到超高層建筑的消防設計、人員流通設計等,任何設計的不合理都會導致建設成本增加,對建筑結構經濟性不利。 2.2施工階段 在施工階段的經濟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,應該根據實際情況,考慮施工質量、施工進度和施工成本等綜合評價制定合適的施工方案。在施工中施工方案不合理,會導致施工過程中材料、器械的浪費;還會由于施工進度安排不合理造成工作人員窩工等現象。這些都對超高層建筑經濟性有不利影響。 3超高層建筑經濟性措施 在超高層建筑結構進行設計施工時,必須要采取相應的措施,節約成本,提高超高層建筑結構經濟性??梢詮囊韵聨讉€方面著手: 3.1建筑外觀和平面布置合理 建筑外觀在進行設計時即要考慮到美觀,也應該考慮到建筑外觀對成本所帶來的影響,可以按照以下幾個原則進行設計: (一)建筑外觀在橫向應該保持對稱。這是考慮到風荷載的影響,當結構設計不對稱時會產生扭矩,對結構承載力要求提高。在縱向應該保持剛度均勻,不要發生突變。當豎向剛度發生突變時,會產生較大的層間位移,需要設置加強層和轉換層,這樣會增大建設成本。在對建筑屋面進行設計時,應該結合風載體型系數,進行選型,選擇視覺效果美觀,風荷載影響小的設計方案。 (二)平面布置時,應該將給排水、建筑消防、人員流通等因素結合在一起,集中進行設計,避免某一項設計對另外的設計工作帶來不便,增加設計成本和建設成本。還應該對空間合理利用,充分發揮超高層結構的價值,從而提高經濟效益。 3.2適當的結構選型 結構選型應該適當,超高層建筑結構有框架核心筒結構、核心筒結構和框架剪力墻結構等。不同的結構類型適用的情況和優缺點各不相同,在結構選型時應該根據功能需要并考慮經濟性進行選擇。 3.3科學的結構設計 結構設計和建筑設計相關,在進行結構設計時遇到問題可以與建筑設計單位進行溝通交流。結構設計應該滿足以下要求:首先應該進行合理的荷載統計,在設計時充分發揮構件的性能,按照規范要去進行構件截面尺寸、配筋的設計。對于基礎設計時,選擇合適的基礎類型,充分發揮樁和地下持力層的作用,避免設計富余。 4總結 超高層建筑的經濟性應該予以重視。在實際建設過程中,進行合理的外觀設計和平面布置;選擇恰當的結構類型;在設計過程中充分發揮材料和構件的承載能力;施工時采取適當的施工方案進行施工等措施,對于提升超高層建筑結構經濟性具有顯著作用。 參考文獻: [1]劉冒佚.探討超高層建筑結構的經濟性[J],科技與創新.2016,4:87~88. [2]汪大綏.超高層建筑結構經濟性探討[J],建筑結構.2012,5:1~7. [3]周建龍.超高層結構設計的經濟性及相關問題的研究[J],工程力學.2015,9:9~15.

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