發(fā)布時間：2013-04-23所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 作為一項綜合性、系統(tǒng)性較強的內(nèi)容，高層建筑結(jié)構(gòu)選型決策在工民建項目中占有極其重要的地位。由于其涉及的專業(yè)學(xué)科內(nèi)容較多，在進(jìn)行這項工作時需要由各個相關(guān)專家和工程師共同協(xié)調(diào)、相互配合才能有效的保證決策工作的合理性和最優(yōu)化，從而實現(xiàn)民共建高層建筑
摘要：作為一項綜合性、系統(tǒng)性較強的內(nèi)容，高層建筑結(jié)構(gòu)選型決策在工民建項目中占有極其重要的地位。由于其涉及的專業(yè)學(xué)科內(nèi)容較多，在進(jìn)行這項工作時需要由各個相關(guān)專家和工程師共同協(xié)調(diào)、相互配合才能有效的保證決策工作的合理性和最優(yōu)化，從而實現(xiàn)民共建高層建筑結(jié)構(gòu)選型的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的最大化發(fā)揮。下面本文將結(jié)合作者多年的工作實踐經(jīng)驗，對工民建中高層建筑結(jié)構(gòu)選型因素進(jìn)行簡單的論述，以供參考。
關(guān)鍵詞：工民建；高層建筑；結(jié)構(gòu)選型；影響因素
Abstract: As a comprehensive and strong systematic content, the selection decision-making of high-rise building structures in civil engineering project occupies an extremely important position. This paper will combine with many years of practical experience; provide a simple exposition of civil engineering in high-rise buildings for selection of structural factors, for reference.
Key words: civil engineering; high-rise buildings; structure selection;influencing factors
中圖分類號：TU3文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：2095-2104（2012）06-0020-02
高層建筑以其占地面積較小，高層空間利用率較高的優(yōu)勢，有效的緩解了目前城市土地資源緊張與城市人口壓力逐年加大之間的矛盾，使其迅速成為現(xiàn)今建筑工程設(shè)計與施工建造的首選類型。就我國目前而言，高層建筑主要用于住宅、賓館、辦公寫字樓、以及綜合性商業(yè)設(shè)施等用途中，由于其對高層建筑的使用功能性的要求不同，使其在對于建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)選型中存在著一定的差異性。在高層住宅的建筑工程項目中，由于其對于功能具有空間較小、分隔墻體較多、各層布局基本相同的特殊要求，在結(jié)構(gòu)的選擇時就比較適合采用剪力墻或框架剪力墻結(jié)構(gòu)，此外除了應(yīng)考慮各組成部分各自適用的結(jié)構(gòu)體系以外，選型中還要考慮兩種體系組合的效果是否最佳因為當(dāng)建筑物包括不止一個主要結(jié)構(gòu)時，它們之間必然存在一定的橫向聯(lián)系，分別對每一結(jié)構(gòu)優(yōu)化所拼湊而成的整個建筑結(jié)構(gòu)不一定最優(yōu)，故結(jié)構(gòu)選型應(yīng)從整個工程系統(tǒng)，即主要結(jié)構(gòu)的集合出發(fā)進(jìn)行全局優(yōu)化決策根據(jù)工程的具體情況和條件正確解決結(jié)構(gòu)體系的選型問題。
1工民建筑物的基本要求
1.1結(jié)構(gòu)全壽命期費用
在進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟(jì)分析時，通常考慮的是一次性投資費用，這是不夠全面的。一幢建筑物在其整個使用壽命期內(nèi)，一般為50年，還會發(fā)生其它費用，如結(jié)構(gòu)的一般維護(hù)維修費用、災(zāi)后的重建費用等等，而這些費用的數(shù)額往往也是不容忽視的。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型決策時也應(yīng)予以考慮。例如對于一幢高層建筑如果結(jié)構(gòu)方案采用鋼結(jié)構(gòu)，則由于鋼材易于銹蝕在整個建筑物投入使用后，必須對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行定期的防銹蝕處理和維護(hù)，從建筑的整個使用壽命期來看這一筆維護(hù)費用的數(shù)額是巨大的但如果結(jié)構(gòu)方案采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)則基本上不需要對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行維護(hù)。從建筑的整個使用壽命期來看，就基本上不存在發(fā)生于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的維護(hù)費用，當(dāng)對類似的高層建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案的選擇時就要綜合考慮權(quán)衡各方面利弊從結(jié)構(gòu)的全壽命期，來進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)分析才能得出令人滿意的決策結(jié)論。
1.2美觀功能要求
結(jié)構(gòu)是構(gòu)成建筑藝術(shù)形象的重要因素通常人們比較強調(diào)結(jié)構(gòu)型式適應(yīng)建筑造型上的美觀性要求，而易于忽視另一方面，即結(jié)構(gòu)本身的美學(xué)效應(yīng)。結(jié)構(gòu)自身也富有美學(xué)表現(xiàn)力，為了達(dá)到安全與堅固的目的，各種結(jié)構(gòu)體系都是由構(gòu)件按一定的規(guī)律組成的，這種規(guī)律性的東西本身就具有裝飾效果，結(jié)構(gòu)選型的參與者、建筑師們必須注意發(fā)揮這種表現(xiàn)力和利用這種裝飾結(jié)果自然地顯示結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)型式與建筑的空間藝術(shù)形象融合起來使兩者成為統(tǒng)一體。
1.3結(jié)構(gòu)受力合理性
因為各種結(jié)構(gòu)體系有各自的受力特征，比如在抗風(fēng)能力、抗震能力整體剛度等各方面各不相同，而選型必須保證結(jié)構(gòu)體系的受力合理，所以要根據(jù)力學(xué)上的要求認(rèn)真比較各種結(jié)構(gòu)體系優(yōu)缺點，挑選出能入圍的幾個結(jié)構(gòu)體系，然后再結(jié)合其它影響因素作分析，做篩選結(jié)構(gòu)受力合理性包括結(jié)構(gòu)能有效抗風(fēng)、可靠抗震、傳力途徑明確、應(yīng)力分布合理破壞機(jī)制合理等等。它受環(huán)境條件諸如基本風(fēng)壓、設(shè)防烈度等影響，而基本風(fēng)壓、設(shè)防烈度又因場地條件不同而不同。
1.4綜合考慮不同結(jié)構(gòu)方案對建筑物造價的影響
某些結(jié)構(gòu)材料單價較高但可能給建筑物整體造價帶來好處，結(jié)構(gòu)材料對選型的影響下文將展開論述。例如某市三多里高層住宅地面以上15層、局部16層，層高2.7m建筑。總高度44.2m為板-柱框架剪力墻體系，采用陶粒混凝土。預(yù)制大樓板內(nèi)外填充墻分別采用100mm及200mm厚的加氣混凝土徹塊，每層平均重量僅為8.31kN/平方米而一般框架-剪力墻體系的高層住宅每層平均重量約為12~13kN/平方米，因此該高層建筑采用天然地基箱形基礎(chǔ)，而同期建造的另一幢15層高層住宅，為內(nèi)澆外掛剪力墻體系，采用柱箱復(fù)合基礎(chǔ)15層高層住宅采用天然地基，在某市是僅有的一幢，是一個成功的工程實踐。
2建筑結(jié)構(gòu)材料對高層建筑結(jié)構(gòu)選型的影響
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新的結(jié)構(gòu)材料如高強砼、輕骨料砼、復(fù)合材料中的鋼管砼、鋼纖維砼等等不斷誕生，新的結(jié)構(gòu)材料促使傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式發(fā)生變革，新的結(jié)構(gòu)型式產(chǎn)生，從而不可避免地給結(jié)構(gòu)選型問題帶來深刻影響。眾所周知在傳統(tǒng)的建筑材料中，鋼材符合輕質(zhì)又高強的條件，在國外高層建筑中很多采用鋼結(jié)構(gòu)體系，鑒于我國國情和條件，絕大部分高層建筑都采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)體系，且一般都采用普通鋼筋砼、混凝土及鋼材的強度等級不高，建筑物的自重一般平均在12~17kN/平方米。據(jù)統(tǒng)計，在我國已建成的高層建筑中，自重小于12kN/平方米的只占22%。而大于14kN/平方米的占46%，總的來說，自重偏大給設(shè)計、施工、材料運輸、結(jié)構(gòu)抗震性能及結(jié)構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)帶來較多不利影響因此在考慮了材料的供應(yīng)狀況的前提條件下，優(yōu)先選用能減輕建筑物自重的結(jié)構(gòu)材料是很有必要的。減輕建筑物自重給整個高層建筑帶來的效益有：
2.1有利于減小結(jié)構(gòu)截面節(jié)約建筑材料尤其對于高層建筑下部樓層的柱子影響更大。
2.2有利于減小基礎(chǔ)投資據(jù)統(tǒng)計在軟土地基地區(qū)基礎(chǔ)的造價約占土建總投資的25%左右。例如：某市樁箱型基礎(chǔ)約占28%，隨著目前地下室越來越深，這個比例有加大的趨勢，所以減輕高層建筑自重對減少軟土地基地區(qū)高層建筑基礎(chǔ)投資有重大意義。
3 施工水平對高層建筑結(jié)構(gòu)選型的影響建筑施工的生產(chǎn)技術(shù)水平及生產(chǎn)手段對建筑結(jié)構(gòu)型式有很大影響。正是大型起重機(jī)械及各種建筑機(jī)械例如混凝土泵，相繼問世才使高層建筑的各種結(jié)構(gòu)型式成為現(xiàn)實，施工水平對建筑結(jié)構(gòu)型式的影響表現(xiàn)在以下兩個方面：
一方面，施工技術(shù)條件不具備或選用的結(jié)構(gòu)方案不適應(yīng)現(xiàn)有施工技術(shù)能力，將給工程建設(shè)帶來困難。例如選擇裝配式框架結(jié)構(gòu)方案時需要認(rèn)真考慮施工單位焊工技術(shù)力量，否則將給工程質(zhì)量帶來嚴(yán)重影響。如果決策人員在結(jié)構(gòu)選型時考慮不周也將會給施工單位帶來不必要的困難。因此選型時有關(guān)設(shè)計人員應(yīng)多與施工單位人員溝通，共同磋商解決選型中出現(xiàn)的矛盾。
另一方面，選擇結(jié)構(gòu)型式時要結(jié)合施工工藝因素考慮工程的具體施工條件，同一種結(jié)構(gòu)型式可以對應(yīng)不同的施工工藝，而不同的施工工藝不僅影響材料消耗，勞動力工期施工工期的影響已經(jīng)在經(jīng)濟(jì)因素中分析及造價等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而且會影響到結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)、抗震性能、計算分析及構(gòu)造措施。所以，在高層建筑結(jié)構(gòu)選型中應(yīng)對施工工藝連同其它因素加以全面綜合權(quán)衡考慮。
4結(jié)語
綜上所述，在實際工作中，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員往往由于未能深入了解結(jié)構(gòu)選型的各個影響因素及其相互關(guān)系，從而造成結(jié)構(gòu)選型決策的種種失誤影響結(jié)構(gòu)選型決策的因素主要體現(xiàn)在建筑物的功能要求，結(jié)構(gòu)受力合理性經(jīng)濟(jì)因素的制約等多個方面，所有的這些確定性的和非確定性的因素都或多或少對結(jié)構(gòu)選型產(chǎn)生影響，在某些情況，不為人們重視甚至被忽略的一些因素往往起著決定性的作用。因此，在結(jié)構(gòu)選型決策工作中應(yīng)該綜合考慮各種決策影響因素的作用特點和對決策結(jié)果的影響度，并將它們綜合協(xié)調(diào)統(tǒng)一起來，這就涉及到高層建筑選型決策方法的合理選擇問題。
參考文獻(xiàn)
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