高層建筑結(jié)構(gòu)選型影響因素及選型分析

潘福燕

摘 要：高層建筑結(jié)構(gòu)選型有著眾多的影響因素，主要包括建筑功能要求、結(jié)構(gòu)受力合理性、結(jié)構(gòu)的施工方便性、經(jīng)濟(jì)因素和結(jié)構(gòu)的美學(xué)性等。各種影響因素之間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，因此，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)選型決策時(shí)，必須綜合考慮各種影響因素，掌握選型的方法與原則，減少選型的盲目性，提高高層建筑的使用性能，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代城市規(guī)劃的合理規(guī)劃與美觀。

關(guān)鍵詞：高層建筑；結(jié)構(gòu)選型；選型分析；影響因素

中圖分類號(hào)：TU972 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-3362（2013）07-0142-01

影響高層建筑結(jié)構(gòu)選型的因素眾多，主要包括建筑功能要求、結(jié)構(gòu)受力合理性、結(jié)構(gòu)的美學(xué)性、結(jié)構(gòu)的施工方便性、經(jīng)濟(jì)因素和設(shè)計(jì)理論水平等。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型決策的時(shí)候，需要對(duì)眾多的因素仔細(xì)分析、認(rèn)真研究，根據(jù)這些因素的特點(diǎn)及其影響力，采用合理科學(xué)的方法進(jìn)行高層建筑選型。

1 影響高層建筑結(jié)構(gòu)選型的因素

1.1 建筑功能因素

建筑功能在高層建筑項(xiàng)目方案形成時(shí)就已經(jīng)確定，建筑的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)也要以建筑功能為主來開展，這是建筑結(jié)構(gòu)選型中最基礎(chǔ)和最重要的影響因素。為了滿足建筑功能的需要，在結(jié)構(gòu)選型中就必須設(shè)計(jì)出符合其功能的結(jié)構(gòu)形式，滿足建筑物對(duì)空間要求和使用功能要求等。如高層住宅，由于其使用空間較小，分隔的墻體較多，而且隔層的平面不知基本相同，因此這種功能的建筑就比較適合剪力墻或框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

1.2 結(jié)構(gòu)受力合理性

高層建筑機(jī)構(gòu)不同，其受力特征也各不相同，有的結(jié)構(gòu)可能在抗風(fēng)方面比較突出，而有的結(jié)構(gòu)在抗震方面表現(xiàn)優(yōu)異。選型時(shí)，要認(rèn)真分析理學(xué)要求，綜合比較各個(gè)體系的優(yōu)缺點(diǎn)，然后結(jié)合其他的因素進(jìn)行綜合分析，保證結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到有效抗風(fēng)、可靠抗震和應(yīng)力分布合理等效果。如要考慮到環(huán)境條件對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響，在風(fēng)荷載較大的地區(qū)，在設(shè)計(jì)上要重視其對(duì)梁、柱、墻等稱重構(gòu)建的影響，保證人們不因?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)晃動(dòng)產(chǎn)生不舒服的感覺。

1.3 結(jié)構(gòu)的施工方便性

建筑工程的施工技術(shù)水平和施工工藝對(duì)建筑結(jié)構(gòu)形式有著很大的影響。如采用先進(jìn)的施工技術(shù)實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的結(jié)構(gòu)形式；將建筑結(jié)構(gòu)方案與施工條件緊密的結(jié)合起來；要考慮建筑結(jié)構(gòu)在施工階段和試用階段受力情況的差異，如升板結(jié)構(gòu)在試用階段采用現(xiàn)澆無梁樓蓋結(jié)構(gòu)，柱與板之間剛接，而在施工階段，柱板之間節(jié)點(diǎn)之間只能視為鉸接。同時(shí)，在同樣的結(jié)構(gòu)選型中，還要考慮機(jī)械設(shè)備、建筑材料、施工時(shí)間和建筑成本的不同的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以及抗剪能力和抗震性等方面對(duì)建筑施工的影響。

1.4 建筑經(jīng)濟(jì)因素

經(jīng)濟(jì)因素是所有建筑項(xiàng)目都必須要慎重考慮的因素，尤其是對(duì)于高層建筑來講，規(guī)模的擴(kuò)大、工期的延長，以及人員和材料的增多等都需要消耗更多的成本，其資金的管理也更復(fù)雜。因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)選型時(shí)，必須采用綜合經(jīng)濟(jì)分析的手段認(rèn)真衡量結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟(jì)性，以便達(dá)到最優(yōu)效果。如要綜合考慮結(jié)構(gòu)方案對(duì)建筑物造價(jià)的影響，不要過分在意某些結(jié)構(gòu)材料單價(jià)過高，但這可能會(huì)令整體造價(jià)降低；考慮結(jié)構(gòu)全壽命期費(fèi)用，進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案的經(jīng)濟(jì)分析時(shí)，不應(yīng)該只考慮一次性投入，還要考慮到整個(gè)壽命期內(nèi)的維護(hù)和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

1.5 結(jié)構(gòu)的美學(xué)性

建筑藝術(shù)形象的關(guān)鍵因素就是僵住物的結(jié)構(gòu)，這主要表現(xiàn)在建筑結(jié)構(gòu)選型的外觀是否與城市文化內(nèi)涵相吻合；其形狀特點(diǎn)是否符合人們的審美需求等。如可以利用鋼結(jié)構(gòu)在表現(xiàn)技術(shù)美、藝術(shù)美和自然美等方面上得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，將建筑的結(jié)構(gòu)造型和建筑美學(xué)完美統(tǒng)一，通過鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)烈的藝術(shù)表現(xiàn)力將建筑設(shè)計(jì)成藝術(shù)作品，帶給人們力量與美的感受，達(dá)到結(jié)構(gòu)形式和建筑空間藝術(shù)的完美融合。

2 高層建筑選型的方法與原則

高層建筑的機(jī)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)受到很多因素的影響和干擾，這需要設(shè)計(jì)人員要有精深的專業(yè)知識(shí)、強(qiáng)大的綜合分析能力和豐富的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。但是由于外在環(huán)境和建筑施工中仍然存在很多的不確定因素，因此，在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)選型的時(shí)候，還是需要按照一定的方法和原則進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。

2.1 量化重要指標(biāo)

在影響高層建筑選型的各方面因素中，提取可以量化的指標(biāo)，如層高、層數(shù)、最大風(fēng)壓和最大層問位移等作為輸入節(jié)點(diǎn)，高層建筑的結(jié)構(gòu)形式作為輸出節(jié)點(diǎn)，收集樣本，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練和檢測(cè)。在解決高層建筑結(jié)構(gòu)選型的問題中，可以利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)的專家的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，得知該建筑符合那種結(jié)構(gòu)形式。

2.2 進(jìn)行層次分析

在方案的評(píng)價(jià)階段利用基于層次分析法的模糊綜合評(píng)判方法，將許多在建筑結(jié)構(gòu)選型中不可量化的影響因素，如經(jīng)濟(jì)性、安全性和美觀性等，進(jìn)行全面的考慮，明確影響高層建筑的定性與定量因素，使選型結(jié)果更加科學(xué)、合理、有效，更具有說服力和理論依據(jù)。

2.3 遵循選型原則

在長期的工程實(shí)踐中，建筑設(shè)計(jì)人員綜合各方面對(duì)建筑選型的影響和要求，總結(jié)出一些在建筑結(jié)構(gòu)選型中應(yīng)當(dāng)遵循的基本原則。如建筑結(jié)構(gòu)必須具備的力學(xué)性質(zhì)；建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮的主體抗震性能；建筑結(jié)構(gòu)的布置合理性等。在高層結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)選型中，遵循這些選型原則，可以使選型的結(jié)果更加科學(xué)合理。

3 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，高層建筑越來越多的出現(xiàn)在人們的視野和生活中，高層建筑的施工工藝和技術(shù)也越來越成熟和完善。但是在高層建筑的實(shí)際選型工作中，很多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員未能深入領(lǐng)悟選型的各個(gè)影響因素及其之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，從而造成決策的失誤。在高層建筑的選型中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員要充分考慮影響選型的諸多因素，綜合分析各個(gè)因素的特點(diǎn)及其影響力度，遵循一定的高層建筑結(jié)構(gòu)選型方法和原則，綜合協(xié)調(diào)好各種影響因素之間的關(guān)系和平衡，才能真正地做好高層建筑結(jié)構(gòu)的選型工作。

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