建筑結構選型的影響因素及其對策研究

[摘要]高層建筑的結構選型，不僅關系到高層建筑的結構安全，而且影響高層建筑的美觀適用。因此，我們應當注重建筑概念設計中對結構選型的研究。本文闡述了高層建筑的主要結構型式和影響選型的因素，并且簡要介紹了目前國內外學者對結構選型方法的研究。通過分析現有結構選型方法及其不足，展望了研究的前景和趨勢。

[關鍵詞]高層建筑；結構選型；影響因素

近年來，隨著經濟實力、建筑技術的快速發展和對土地資源的合理、高效利用的迫切需求。我國高層建筑發展相當迅速。高層建筑的高度不斷增加，功能和類型愈來愈復雜，結構體系趨于多樣化，地區分布也更加廣泛。高層建筑一般是承擔較多功能，且工程造價較大的重要建筑物，所以從安全和經濟的角度，高層建筑的概念設計就相當重要。高層建筑結構的選型在結構抗震概念設計中占有極其重要的地位，它們直接影響著結構的安全性與經濟性。

1、建筑結構選型影響因素

1.1建筑結構受力合理性

建筑結構不同，其受力特征也各不相同，有的結構可能在抗風方面比較突出，而有的結構在抗震方面出類拔萃，總之，不同的結構體系具有不同的受力特性。在選型時，要認真分析力學要求，綜合比較各個體系的優缺點，挑出初步入圍的幾個結構體系，然后結合其他的因素做綜合分析，確保結構能夠達到有效抗風、可靠抗震、應力分布合理等效果，保證結構體系的受力合理。

1.2結構功能適應性

功能性是建筑物最主要的特征，是在建筑物的設計中要考慮的最關鍵的因素，是進行結構選型時首先考慮的關鍵點。建筑物的功能要求包括使用空間要求和使用功能要求等。1.2.1使用空間要求任何建筑物都對空間環境有要求，這就可以據此分析建筑物的規模尺寸以及相互關系，該因素對結構選型的影響具體表現為：所選的結構形式不同，建筑物所擁有的使用空間就不同；選取的結構形式不同，建筑物所獲得的空間高度亦不同。

1.3建筑結構的經濟有效性

任何一個工程，都必須要考提高其投資的經濟效益，因此，在結構選型決策時，經濟因素就成為了十分重要的一點，必須采用綜合經濟分析的手段認真分析和衡量結構方案的經濟性，達到最優效果。具體而言，要考慮一次性投資費用和材料勞動力消耗；綜合考慮結構方案對建筑物造價的影響，不要在意某些結構材料單價過高，但這可能會令整體造價降低；考慮由于縮短施工工期所帶來的經濟效益，可能一次性的投資費用會很高，但是縮短工期會使整個建筑更早的投入使用，也可縮短還貸時間，帶來不小的經濟效益；考慮結構全壽命期費用，進行結構方案的經濟分析時，不應該只考慮一次性投資費用，還要考慮到整個壽命期內的維修、養護費用。

1.4結構的施工方便性

建筑工程的施工技術水平和施工工藝對建筑結構形式有著很大的影響，具體可以歸結為以下幾點：（1）要想實現先進結構形式，必須采用先進的施工技術。（2）建筑結構方案要與施工條件緊密結合起來。首先，較低的施工技術水平或者結構方案與現有施工技術能力不相匹配，會給工程建設帶來較大的麻煩；其次，結構選型時要結合施工工藝因素考慮工程的具體施工條件。（3）有些結構在施工階段和使用階段的受力狀況很不一樣，這種因素是要考慮在內的，比如升板結構，其在試用階段是類似于現澆無梁樓蓋結構，柱與板剛接，而在施工階段，柱板節點只能視為鉸接。

2、建筑結構選型對策研究現狀

2.1基于專家系統（ES）的智能型式優化方法

基于專家系統（ES）的方法是指通過獲取和表達專家在長期設計實踐活動中積累的豐富選型經驗，建立結構選型知識庫，提出結構選型諸影響因素的評價標準與方法，模擬專家在選型時的思維決策過程。在Stanford大學的Feigenbaum研制出土木工程領域的第一個ES（SACON）后，卡內基梅隆大學的Maher提出了高層建筑初步設計ES（HI-RISE）。張瑾研制了基于神經元網絡的高層結構初步設計ES（H1DE-1）；何廣乾等研究了高層結構概念設計系統；劉西拉開發了高層建筑結構初步設計的專家系統HIPRED，其中包含“結構體系選擇”部分。專家系統初步實現了結構選型的智能化。開拓了解決結構選型問題的新途徑。然而。專家系統的知識獲取成為了制約系統模型的“瓶頸”，且其推理過程未能全面恰當的表達專家推理的思維過程.適用面較窄。

2.2基于事例的推理（CBR）的智能型式優化方法

基于事例的推理（cBR）的方法中，佐治亞工學院的Kolodner領導開發了世界上第一個CBR系統（CYRUS）。在此基礎上，耶魯、麻省理工等大學的研究人員又建設了一些CBR系統。近年來，CBR的研究在國內得到重視。史忠植、李楚舒、劉西拉等開展了該方面的研究，并廣泛應用在建筑工程領域。CBR系統使用較容易獲取以及管理和維護的實例，實現過程簡單且應用與解決問題的范圍擴大，可具有不同于舊實例的創新解答。但是。CBR系統質量受限于實例庫中實例的數量和質量，且由于所使用的是有限相似實例，難以利用隱含在大量實例背后的規律性知識，蘊含有一定的風險性。

2.3基于知識發現（KDD）的智能型式優化方法

基于知識發現（KDD）的方法是指從存儲在數據庫、數據倉庫或其它信息存儲容器中的大量領域內的背景數據里篩取信息，發現有價值知識的過程.這些知識是隱含的、事先未知的.用概念、規則、規律、模式和可視化等來表征的。張世海提出了基于KDD的智能型式優化系統，有效地發現了隱含在大量工程實例信息中結構智能型式優化設計的深層規律性知識；中國科學院計算機技術研究所研制的多策略數據挖掘平臺MSMiner，能夠提供快捷有效的數據挖掘解決方案和多種知識發現的方法。

結語：

空間的模糊性為人和室內創造了全新的動態關系，使用者也重新找回空間的主導權，而并不是淪為室內空間規劃的附庸?，F階段，室內空間的模糊性理論還不完善、還沒有形成系統的理論。但這種“共生”、“并存”的設計哲學、這種對立因素經過相互抵消而達到共存和連續狀態的“空間模糊性”的設計理念，打破了使用看與室內空間環境的單向聯系，為使用者創造復合多元的環境氣氛，也使得建筑和室內空間的表情更加豐富、與自然更加和諧，體現了室內空間設計的可持續性。只有在設計實踐中注重空間的營造和“空間模糊性”的運用研究，使設計更合于“自然”，才能為人們的生活創造更多更美好的詩意生活環境。