基于全壽命周期成本的超高層建筑結構經濟性剖析

【摘 要】 近年來，建筑行業在我國取得突飛猛進的發展，建筑企業要想謀求最大化的經濟效益、實現企業可持續發展目標。在日常建設過程中，要做好結構經濟性分析，文章通過對全壽命周期成本理論進行闡述，對超高層結構設計進行分析，針對工程實例，提出了有效的設計方案。

【關鍵詞】 全壽命周期成本 超高層建筑 結構經濟性

近年來，伴隨著市場經濟不斷發展，建筑行業也取得突飛猛進的發展。高層建筑結構經濟性分析過程中，應該也全壽命周期成本作為基礎。選擇成本低，質量高的建筑結構，全面推動建筑行業不斷發展。

1全壽命周期成本的理論闡述

1.1全壽命周期成本含義

全壽命周期是指。在建設過程中有生到再生，從項目構思到報廢拆除的全過程。在此過程中，循環使用占據著重要地位，它能有效地促進社會經濟發展，降低環境污染。全壽命周期成本是指在建設過程中有決策、設計、建造、維護、回收等各個過程產生的費用成本，通過一次或者是重復性發生，在特定時間內進行維護。通常情況下，建筑產品成本的全生命周期成本詳細見下表一。

1.2全壽命周期成本分析

在建筑項目進行全壽命周期成本使用過程中，需要做好成本分析工作。自上個世紀80年代，在建筑行業使用項目投資分析理論，能有效地保證建筑質量，使其符合建設規范。使用全壽命周期成本的，主要目的是通過分析建筑設計方案中的可行性和實用性，降低使用成本、實現資金的分配。

全壽命周期成本在進行分析過程中，必須要有明確的研究對象和相應的目標要求，滿足多方位的方案設計。在建設過程中，需要對建筑模型進行模擬，建造符合科學性的建筑結構。需要對方案設計中的成本進行計算，全面的對設計、施工、維護等各項方案進行管控，實現資金效益的最大化，滿足質量要求。

2超高層建筑結構設計分析

2.1 超高層建筑結構的主要特點

在超高層建筑結構設計分析過程中，要考慮到水平荷載、側向位移、抗震、抗風設計等各方面的內容。首先，對于水平荷載來說，它是超高層建筑的主要影響因素，通常情況下，水平荷載，垂直荷載的分配率和建筑物高度層數之間有著密切的聯系，在進行設計過程中，要重點分析抗震性能。其次，在進行側向位移分析過程中，要對整個高層建筑物的布局進行分析。最后，結構延性是高層建筑設計的重要指標，能有效的凸顯在地震發生時候的承載力。同時，在進行抗震抗風設計過程中，要做好實際情況的地質勘察，避免發生側向位移。

2.2常用結構

通常情況下，在進行結構形式劃分過程，高層或者是超高層建筑物可以分為框架結構體系、剪力墻結構體系等。建筑實施過程中，按照不同的結構材料進行劃分，分為鋼筋混凝土結構體系、鋼結構體系等詳細見下表二、表三。

2.3鋼—混凝土組合結構體系

鋼—混凝土結構體系主要包括鋼管混凝土以及型鋼混凝土兩種，型鋼混凝土結構來說，它主要是通過軋制或者是焊接型鋼作為主要骨架分配在混凝土和鋼筋的四周，具有二次受力的特點，有效地減少形變。對于鋼管混凝土結構來說，它在使用過程中具有較高的承載能力，抗震性能，加工周期短[1]。

3 工程實例

3.1工程概述

某高層建筑位于城市中心地段，高為201米。超高層建筑物打占地總面積為1056720m2。該建筑物的主要結構使用的是鋼筋混凝土框架核心筒結構體系，抗震等級要求為一詳細參數見下表四、表五。

3.2設計參數

在實際勘察現場，水文和地質條件過程中，并沒有發現影響建筑物穩定性的因素，場地土地等級為二級，有助于建筑物進行抗震設計。場地地下水，上層為滯水型，分布不連續、水量較少。在進行設計時，相關的地基參數和樁基機參數見下表六、表七[2]。

4 設計方案比較

在進行框架核心筒結構方案設計比較過程中。尤其是在進行招高層工程設計過程中，需要對地震荷載參數，結構阻尼，地震影響系數，最大值以及特征周期進行設定，全方位保證超高層建筑物具有較高質量。在進行三種不同結構方案比較過程中，首先，需要對混凝土框架—鋼筋混凝土核心筒結構比較。其次，普通鋼筋混凝土框架—核心筒結構。最后，型鋼混凝土框架—鋼混凝土核心筒結構。在進行三種不同方案陣型周期（下表八）對比過程中，發現以上三種方案的周期比均值分別為0.72、0.71以及0.56。均滿足規定的要求（下表九）[3]。

此外，需要對三種不同方案的位移比值進行分析，在地震作用之下引起位移量最小的是方案三。結合型鋼用量以及標準，需要對鋼筋用量數據進行分析。分析決策過程中認為，外鋼架柱結構形式較為穩定，也就是說，該方案在全壽命周期內的成本較小，可以投入使用。

結 語

綜上所述，文章結合全壽命周期以及全壽命周期成本的相關理論。結合實際的施工案例，對成本進行分析。尤其是對水平荷載、側向位移、抗震抗風設計等層面進行詳細闡述，全面概述了超高層建筑結構的主要特點，對不同形式、不同建筑材料在超高層建筑結構上的受力情況，進行分析通過對比三種不同設計方案，找到最優的解決方案。綜合考慮抗震性能、標準層鋼筋以及型鋼用量等各類全壽命建設成本的要素，最終使用型鋼混凝土框架，鋼筋混凝土核心筒結構作為最終的設計方案。基于全壽命周期成本各項因素進行分析，找到不確定性因素，可以使用敏感分析、概率分析等一系列的方式，對經濟效益進行評價，保證施工順利進行。

【參考文獻】

[1] 肖啟榮.基于全壽命周期成本的超高層建筑結構經濟性研究[J].建筑技術，2017，48（8）：889-892.

[2] 李康龍.BIM技術在鋼結構節點設計中的二次開發研究及應用[D].湖南：南華大學，2018.

[3] 盧松華.超高層建筑結構的經濟性分析[J].建筑工程技術與設計，2018，（31）：3621.

作者簡介：畢瀾（1988年4月），女 ，漢族，云南楚雄，大學本科， 中級經濟師， 研究方向