探討超高層建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性

劉冒佚

摘 要：就當(dāng)下超高層建筑的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了分析，結(jié)合某超高層辦公樓的建筑需要，提出了超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本目標(biāo)，包括提高超高層建筑經(jīng)濟(jì)性和對項目標(biāo)準(zhǔn)性作出準(zhǔn)確定位，并對影響建筑結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性的各種因素進(jìn)行了詳細(xì)闡述。在進(jìn)行超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要在滿足人們使用需求的基礎(chǔ)上，本著“節(jié)能、環(huán)保”的原則，并兼顧建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；經(jīng)濟(jì)性；建筑進(jìn)深

中圖分類號：TU973.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.087

隨著我國房地產(chǎn)行業(yè)的不斷發(fā)展，建筑物的總體高度逐漸超過了《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》規(guī)定的高度?，F(xiàn)階段，150～250 m 的超高層建筑數(shù)量不斷增加。該類型建筑物的建設(shè)技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)達(dá)到了專業(yè)的技術(shù)水準(zhǔn)。但是，當(dāng)前建筑市場競爭十分激烈，建筑企業(yè)要想在激烈的市場競爭中立于不敗之地，就要對建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性予以高度重視。

1 超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本目標(biāo)

1.1 提高建筑經(jīng)濟(jì)性

在進(jìn)行超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先要保證標(biāo)準(zhǔn)層的使用面積，并在一定程度上提高超高層建筑的實用性，避免出現(xiàn)低使用率現(xiàn)象。以現(xiàn)有某高層辦公樓為例，為了保障高層建筑的實用性，需要有效控制辦公樓面積，即辦公樓面積既不能過大，又不能過小。筆者認(rèn)為，高層建筑標(biāo)準(zhǔn)層辦公面積應(yīng)當(dāng)控制在1 600～1 800 m2之間，最大不能超過2 000 m2。這樣，既能提升項目的建設(shè)效率，又能提升城市土地的利用率，進(jìn)而提升建筑的經(jīng)濟(jì)性。

1.2 對項目標(biāo)準(zhǔn)性作出準(zhǔn)確定位

在設(shè)計超高層建筑結(jié)構(gòu)的過程中，需要遵循“綠色、環(huán)?！钡脑瓌t。新建超高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計要避免出現(xiàn)華而不實的建筑風(fēng)格，并且要將建筑定位為綠色、高效的現(xiàn)代化建筑。同時，需要重點(diǎn)考慮使用者的感受，為他們打造節(jié)能、環(huán)保、綠色的現(xiàn)代化超高層樓房。在對超高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，只有樹立上述理念，才能充分發(fā)揮城市土地的價值，才能為超高層建筑的使用者創(chuàng)造自然、舒適的生活或辦公環(huán)境，這與我國倡導(dǎo)的節(jié)能減排政策相符。

2 影響建筑經(jīng)濟(jì)性的相關(guān)因素

在對超高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，需要重點(diǎn)考慮三個因素，即建筑的安全性、實用性和經(jīng)濟(jì)性。這三個因素之間既存在一定的層次關(guān)系，同時又相互制約。只有在滿足安全性和實用性的前提下，才能考慮建筑的經(jīng)濟(jì)性。超高層建筑造價可以用直接經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和間接經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來衡量。其中，直接經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括建筑造價的百分比、單位面積所用材料（水泥、鋼筋等）的數(shù)量和單位面積的綜合造價。該指標(biāo)適用于任何建筑類型。但是，由于超高層建筑的建設(shè)周期較長、對投資的回收比較緩慢、建筑豎向面積較大，因此，建議采用間接經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來對其建筑造價作出衡量。間接經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括豎向構(gòu)件所占樓層面積的比值、施工的可建性、樓層凈高度和建筑所產(chǎn)生的社會效應(yīng)等。

對于任何建筑結(jié)構(gòu)體系，都必須滿足S≤R（“S”表示作用效應(yīng)，即外荷載在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的彎矩、軸力、剪力等的設(shè)計值；“R”表示結(jié)構(gòu)的承載力設(shè)計值）這一條件。要想提升建筑的經(jīng)濟(jì)性，就要同時考慮公式兩端的因素。只有這樣，才能達(dá)到最佳建筑設(shè)計效果。在進(jìn)行超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要考慮以下三方面的內(nèi)容：①建筑的風(fēng)荷載。這是需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容之一。②優(yōu)化建筑抗側(cè)力結(jié)構(gòu)。這是節(jié)約建筑材料的重要舉措。對不同材料進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，可以將材料各自具備的優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮出來，進(jìn)而降低建筑造價。③確定建筑結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)，并在保障建筑安全性的基礎(chǔ)上，滿足經(jīng)濟(jì)性需求。另外，建筑設(shè)計者還要針對超高層建筑結(jié)構(gòu)的受力情況以及該類建筑在施工過程中的特點(diǎn)，將超高層建筑造價控制在合理范圍內(nèi)。

3 超高層建筑標(biāo)準(zhǔn)層進(jìn)深分析

使用空間的進(jìn)深主要是指從外窗到房間內(nèi)側(cè)墻邊之間的距離。以現(xiàn)有某超高層辦公樓為例，在確定建筑進(jìn)深時需要注意以下幾點(diǎn)：①建筑進(jìn)深越大，產(chǎn)生的分層組合就越多，靈活性越好；相反，建筑進(jìn)深越小，產(chǎn)生的分層組合就越少，靈活性越差。②房間進(jìn)深越大，每個樓層的辦公面積就越大，建筑的使用率越高；反之，房間的進(jìn)深越小，辦公共面積就越小，建筑的使用率越低。③如果房間進(jìn)深較大，辦公內(nèi)區(qū)距離外窗的距離就比較遠(yuǎn)，空氣流通較差，室內(nèi)空氣質(zhì)量得不到應(yīng)有的保障，也不能很好地自然采光。這就導(dǎo)致建筑內(nèi)區(qū)整個辦公環(huán)境較差。相反，如果房間進(jìn)深較小，則可為建筑內(nèi)人員提供良好的辦公環(huán)境。④建筑進(jìn)深越大，樓房外柱到內(nèi)筒之間的跨度就越大，框架梁的高度越高，在相同層數(shù)的高層建筑中，室內(nèi)凈高度就越低。⑤選擇建筑進(jìn)深時，需要綜合考慮上述內(nèi)容。

4 超高層建筑的經(jīng)濟(jì)性

通常情況下，建筑平面設(shè)計得越簡單，單位面積建筑的造價就越低；建筑周長和面積越小，其設(shè)計就越具經(jīng)濟(jì)性。因此，對于超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)在滿足建筑需求的基礎(chǔ)上，盡可能地將建筑周長和建筑面積縮小。

4.1 流通空間

在布置建筑平面時，應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)性原則，即在滿足使用需求的基礎(chǔ)上，盡量縮小流通空間。這是因為樓梯、過道、門廳、電梯間等空間過大時，會縮小實際應(yīng)用空間，同時還會耗費(fèi)一定的采光、打掃和裝飾費(fèi)用，從而降低建筑企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。需要注意的是，在布置建筑平面時，不能只顧追求經(jīng)濟(jì)效益而忽略了建筑的美觀性和舒適性。

4.2 層高

在建筑面積一定的情況下，層數(shù)越高，建筑造價就越高。比如，隨著建筑層數(shù)的增加，墻體的粉刷和裝飾費(fèi)用會相應(yīng)增加，制冷空間、樓梯間、衛(wèi)生設(shè)備、上下水道等耗費(fèi)的費(fèi)用也會增加。另外，如果樓層高度增加，建筑物總高度也隨之增加，從而使建筑基礎(chǔ)造價上升。

4.3 柱網(wǎng)設(shè)置

在常規(guī)的建筑中，柱網(wǎng)一般設(shè)置為8.4 m×8.4 m。如果所設(shè)計的柱網(wǎng)過大，就會導(dǎo)致建筑梁高升高、配筋加大，建筑造價隨之增加，且在一定程度上會影響建筑樓層的凈高度。因此，最好將進(jìn)深控制在12 m以內(nèi)，這樣的建筑結(jié)構(gòu)較為合理。在柱外側(cè)，可以考慮懸挑，這樣不僅能夠保證建筑的完整性，還能增強(qiáng)建筑的空間感。

4.4 建筑物的體積和面積設(shè)計

一般情況下，建筑物的體積和面積越大，其工程造價越高。因此，在設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)時，應(yīng)當(dāng)盡量減小面積比例，并采用科學(xué)的方式增加有效面積。也就是說，盡量減小建筑物的結(jié)構(gòu)面積和建筑面積，從而保障建筑的經(jīng)濟(jì)性。

4.5 建筑結(jié)構(gòu)

建筑結(jié)構(gòu)是整個建筑物的骨架。按照材料劃分，建筑結(jié)構(gòu)可以分為砌體結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)等。建筑材料的選擇對工程質(zhì)量、建筑物耐火抗震效果和使用壽命等有著直接的影響，且在很大程度上影響著施工費(fèi)用和工程造價。圖1所示為某超高層建筑剖面。

5 結(jié)束語

總而言之，在對超高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計時，需要綜合考慮多種因素，比如流通空間、層高、柱網(wǎng)設(shè)置、建筑物的體積和面積、建筑結(jié)構(gòu)等。同時，專業(yè)人員需要積極配合建筑結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計工作。只有這樣，才能保障建筑質(zhì)量和實用性，

這對實現(xiàn)超高層建筑的經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)具有重要意義。

圖1 某超高層建筑剖面圖

參考文獻(xiàn)

[1]程先勝.超高層建筑應(yīng)用塑料門窗五金配件技術(shù)要點(diǎn)分析[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2013（07）：66-69.

[2]劉芳.高效率與低能耗并存的超高層建筑設(shè)計探討——陸家嘴東方匯經(jīng)中心超高層建筑設(shè)計[J].中外建筑，2014（08）：120-121.

〔編輯：劉曉芳〕