浅谈超高层建筑结构经济性探讨

吕云飞?王锋

摘 要：近些年来，随着科学技术不断发展，我国超高层建筑不断增多。因超高层建筑的投资金额巨大，结构造价比例较大，加上结构材料、结构体系和建筑体型影响，施工方案、施工周期对结构造价具有一定影响。针对300m高度建筑，初步统计、分析其钢筋用量和结构，可合理控制造价平衡点，优化建筑结构，提升超高层建筑的经济性。

关键词：超高层；建筑结构；经济性

近些年来，我国社会经济获得巨大发展，各城市的超高层建筑数量逐渐增多，按照我国相关部门统计表明，每5天，我国就有一栋超高层建筑封顶，在未来10年内，我国超高层建筑将超过美国。针对超高层建筑，引起楼层较高，施工周期较长，投资金额巨大，结构造价占据了40%左右。所以，合理控制结构造价，可有效减少投资成本，促进绿色建筑、节能建筑的发展。笔者根据自身多年的结构设计经验，主要分析超高层建筑的经济性。

1.超高层建筑结构的经济性研究

首先，高宽比。若其它条件形同，超高层建筑在风荷载作用力下，基底倾覆力矩、高度呈正比。高度四次方和顶产侧向位移呈正比，超高层建筑宽度、高度明显大于普通建筑，且侧移能力、抵抗水平，是超高层建筑结构的重要问题。所以，针对超高层建筑设计，通过增加其宽度，可降低工程造价。

其次，锥形化体型。针对超高层建筑，锥形化体型结构较为常见，在伸高过程中，利用截面收缩，使风荷载作用下降，产生横风向、漩涡脱落效果，使结构抵抗水平得以提升，进而提升结构抗侧力刚度，增强倾覆力矩的抵抗力。所以，使用锥形化体型结构，不仅具有安全性，还具备了美观性和经济性特点。

第三，抗风体型。若建筑高度大于150m，均会受到风力影响。所以，针对高层建筑的经济性，在设计时，可选择扭转、御风体型设计。其一，御风体型。在建筑高区立面，设置洞口，以减小迎风面面积，降低基底风荷载，提升建筑安全性和经济性。其二，扭转体型。使用扭转体型，可降低横风向荷载，降低设计造价。

2.超高层建筑结构设计的经济性问题分析

目前，我国建筑行业正处于高速发展阶段，建筑发展、内涵必须重新审视。现阶段，在建筑创作中，我国不注重建筑结构经济性，或认识较为片面。笔者认为，主要包含如下问题：

首先，不重视建筑方案经济性。针对建筑设计构思，习惯采取一般性建筑形式、建筑表现和建筑功能。在设计方案评价时，只重视空间、技术、形式等先进性，缺乏经济性研究，未开展经济条件分析，导致实际工程远远超过经济条件。

其次，不注重建筑使用消费成本。对于建筑经济性，片面认为是控制建设成本，不注重资源成本、能源消耗下降，缺乏社会资源的二次高效利用，使得建设低投入，而使用低效率和高能耗问题。

第三，综合效益观念缺乏。片面理解经济效益，在建筑发展中，把高经济回报作为首要目标，而忽略社会效益和环境质量，进而难以保证经济效益。同时，对于传统经济增长思路，经济性认为是投入成本限制、最大化产出。产生这些问题，主要是由于传统发展观念影响。针对超高层建筑，社会消费观念、整体利益协调、自然资源消耗等，并未纳入到经济性范畴，传统发展思路制约了建筑结构设计。

3.超高层建筑结构设计的经济性策略

首先，合理使用计算简图。针对超高层建筑，在结构计算时，是以计算简图为基础，若计算简图选择不合理，必然会引起结构安全事故发生。因此，选择合理计算简图，是确保结构安全性、可靠性的重要保障。同时，还需采取构造措施，保证计算简图准确性。针对实际饥饿哦股节点，不会是单纯刚结点、绞结点，和计算简图误差，必须控制在允许范围内。可以说，超高层建筑结构设计，合理使用计算简图，是经济性保证的基础。

其次，选择合理基础方案。在超高层进驻基础设计方面，需按照工程地质条件，结合荷载分布状况和上部结构类型，考虑施工条件、相邻建筑物影响等因素，明确合理性、经济性基础方案。在设计过程中，使地基潜力得以充分发挥。如有必要，需实施地基变形计算。在基础设计时，需具有详细、真实的地质勘查报告。若缺乏地质勘查报告，必须考察临近建筑和现场查看。一般而言，若为同一结构单位，不能选择两种不同类型设计。通过合理基础方案设计，确保建筑经济性。

第三，选择最佳结构方案。如上文所述，建筑结构方案，对超高层结构经济性具有严重影响。可以说，一个设计是否合理，必须选择经济、安全的结构方案，明确可行性结构体系，制定合理结构形式。在结构体系中，做到简捷传力和明确受力。针对同一结构单元，防止选择不同结构体系，以满足地震区的竖向、平面应力要求。同时，针对工程设计，需综合考虑施工条件、地质状况和材料供应因素，和建筑各方进行协调沟通，明确结构选型，合理制定结构方案。如有必要，需加强技术性、经济性对比，选择最佳结构方案。

第四，正确分析经济性结果。针对超高层建筑结构设计，通常选择计算机技术，然而因各类软件种类众多，使用不同软件，计算结果也不同。所以，设计是应明确程序使用条件和适用范围。通过计算机辅助设计，防止人工输入误差，确保结构实际状况和程序相符。因此，结构设计师拿到计算结果后，需加强分析、科学校核，作出正确判断。随着科学技术不断发展，在超高层结构设计中，利用计算机辅助软件，可确保经济性分析结果的准确性、可靠性。

4.结束语

综上所述，针对超高层建筑投资，结构造价比例较大。所以，针对超高层建筑结构设计，必须立足概念设计，考虑建筑材料、施工、体系和体型等方面因素，不断提升建筑结构经济性。同时，针对超高层建筑结构设计，在具体措施中，必须合理使用计算简图，选择合理基础方案和最佳结构方案，正确分析结果，选择科学构造措施，通过各项措施的合理化、规范化，有效降低超高层建筑结构的造价成本，提升结构经济性。

参考文献：

[1]曹珑芳.超高层建筑结构体系及选型[J].低温建筑技术，2011，33（12）：52-54.

[2]杜滨.建筑工程降低结构造价及能耗的措施[J].墙材革新与建筑节能，2012，（3）：56-58.

[3]徐超军.建筑结构设计中的安全及经济性研究[J].城市建设理论研究，2014，（11）.