探讨超高层建筑结构的经济性

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1大庆市志富建筑安装工程有限公司黑龙江省大庆市163000;2江苏南通二建集团有限公司江苏省启东市226200

摘要：在对超高层建筑结构进行合理设计时，需要综合考虑多种因素，比如流通空间、层高、柱网设置、建筑物的体积和面积、建筑结构等。同时，专业人员需要积极配合建筑结构方案的设计工作。只有这样，才能保障建筑质量和实用性，这对实现超高层建筑的经济性目标具有重要意义。鉴于此，本文对超高层建筑结构的经济型进行了分析探讨。

关键词：超高层建筑；结构设计；经济性；建筑进深

一、结构体系按材料分类

钢筋混凝土结构体系具有造价较低、取材丰富方便、造型多样化、结构布置灵活，而且强度高、刚度大、耐火性及延展性能好，因此，在高层建筑中应用广泛。

钢结构体系具有强度高、自重轻、断面小、延展性及抗震性能好，而且能工厂化量产，施工方便，工期短。随着高层建筑高度的增加及钢产量的提升，钢结构在高层建筑中应用越来越多。

钢-混凝土混合结构体系是钢筋混凝土结构与钢结构的组合结构体系，这种结构体系取两种结构体系之长，技术性能好。它充分利用钢材的强度来加强钢筋混凝土构件的强度。钢材放在构件内部，外部包裹钢筋混凝土，即钢骨混凝土构件；也可在钢管内部填充混凝土，外包钢构件，即为钢管混凝土。前者充分利用了外包混凝土的刚度和耐火性能，同时钢骨的存在对减小构件断面、优化空间和改善抗震性能起到了很好的作用，在高层建筑中应用普遍。

二、影响建筑经济性的相关因素

只有在满足安全性和实用性的前提下，才能考虑建筑的经济性。超高层建筑造价可以用直接经济指标和间接经济指标来衡量。其中，直接经济指标包括建筑造价的百分比、单位面积所用材料（水泥、钢筋等）的数量和单位面积的综合造价。该指标适用于任何建筑类型。但是，由于超高层建筑的建设周期较长、对投资的回收比较缓慢、建筑竖向面积较大，因此，建议采用间接经济指标来对其建筑造价作出衡量。间接经济指标包括竖向构件所占楼层面积的比值、施工的可建性、楼层净高度和建筑所产生的社会效应等。对于任何建筑结构体系，都必须满足S≤R（“S”表示作用效应，即外荷载在结构上产生的弯矩、轴力、剪力等的设计值；“R”表示结构的承载力设计值）这一条件。要想提升建筑的经济性，就要同时考虑公式两端的因素。只有这样，才能达到最佳建筑设计效果。在进行超高层建筑结构设计时，需要考虑以下三方面的内容：①建筑的风荷载。这是需要重点考虑的内容之一。②优化建筑抗侧力结构。这是节约建筑材料的重要举措。对不同材料进行有机结合，可以将材料各自具备的优点充分发挥出来，进而降低建筑造价。③确定建筑结构性能指标，并在保障建筑安全性的基础上，满足经济性需求。另外，建筑设计者还要针对超高层建筑结构的受力情况以及该类建筑在施工过程中的特点，将超高层建筑造价控制在合理范围内。

三、超高层建筑标准层进深分析

①建筑进深越大，产生的分层组合就越多，灵活性越好；相反，建筑进深越小，产生的分层组合就越少，灵活性越差。②房间进深越大，每个楼层的办公面积就越大，建筑的使用率越高；反之，房间的进深越小，办公共面积就越小，建筑的使用率越低。③如果房间进深较大，办公内区距离外窗的距离就比较远，空气流通较差，室内空气质量得不到应有的保障，也不能很好地自然采光。这就导致建筑内区整个办公环境较差。相反，如果房间进深较小，则可为建筑内人员提供良好的办公环境。④建筑进深越大，楼房外柱到内筒之间的跨度就越大，框架梁的高度越高，在相同层数的高层建筑中，室内净高度就越低。⑤选择建筑进深时，需要综合考虑上述内容。

四、超高层建筑的经济性

1、流通空间

在布置建筑平面时，应遵循经济性原则，即在满足使用需求的基础上，尽量缩小流通空间。这是因为楼梯、过道、门厅、电梯间等空间过大时，会缩小实际应用空间，同时还会耗费一定的采光、打扫和装饰费用，从而降低建筑企业的经济效益。需要注意的是，在布置建筑平面时，不能只顾追求经济效益而忽略了建筑的美观性和舒适性。

2、层高

在建筑面积一定的情况下，层数越高，建筑造价就越高。比如，随着建筑层数的增加，墙体的粉刷和装饰费用会相应增加，制冷空间、楼梯间、卫生设备、上下水道等耗费的费用也会增加。另外，如果楼层高度增加，建筑物总高度也随之增加，从而使建筑基础造价上升。

3、柱网设置

在常规的建筑中，柱网一般设置为8.4m×8.4m。如果所设计的柱网过大，就会导致建筑梁高升高、配筋加大，建筑造价随之增加，且在一定程度上会影响建筑楼层的净高度。因此，最好将进深控制在12m以内，这样的建筑结构较为合理。在柱外侧，可以考虑悬挑，这样不仅能够保证建筑的完整性，还能增强建筑的空间感。

4、建筑物的体积和面积设计

一般情况下，建筑物的体积和面积越大，其工程造价越高。因此，在设计建筑结构时，应当尽量减小面积比例，并采用科学的方式增加有效面积。也就是说，尽量减小建筑物的结构面积和建筑面积，从而保障建筑的经济性。

5、建筑结构

建筑结构是整个建筑物的骨架。按照材料划分，建筑结构可以分为砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构等。建筑材料的选择对工程质量、建筑物耐火抗震效果和使用寿命等有着直接的影响，且在很大程度上影响着施工费用和工程造价。图1所示为某超高层建筑剖面。

结束语

就当下超高层建筑的发展状况进行了分析，结合某超高层办公楼的建筑需要，提出了超高层建筑结构设计的基本目标，包括提高超高层建筑经济性和对项目标准性作出准确定位，并对影响建筑结构经济性的各种因素进行了详细阐述。在进行超高层建筑结构设计时，要在满足人们使用需求的基础上，本着“节能、环保”的原则，并兼顾建筑企业的经济效益。

参考文献

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[2]万黎萍.超高层建筑核心筒设计研究[D].华南理工大学,2014.

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