建筑工程结构设计中的经济性应用

郭慧莉

（河北慧翔建筑工程有限公司）

建筑工程结构设计中的经济性应用

郭慧莉

（河北慧翔建筑工程有限公司）

在结构设计中除了精确选择计算参数，还应对工程造价和工程量的计算有所了解，才能取得工程的经济效果。

结构设计；建筑工程；经济性；造价

在建筑设计中，一个项目的成功，首先要满足其建筑功能要求，保证项目的安全性，其次是项目本身要具有经济性。因结构设计的经济与否直接关系项目投资量的大小，而影响结构设计经济性的关键因素在于结构方案的选型、结构设计的参数和设计制图的精确度等。如果项目本身投资巨大，却多年不能收回成本，则该项目是个失败的投资。实践证明，一个工程项目投资金额的85%是在设计阶段决定的，由此可见，设计阶段对项目投资起到决定性的作用。

1　正确选取结构计算参数是结构设计的前提

目前，结构设计进入了电算化的时代，在合理的结构选型和布置前提下，只有正确地选取各项设计计算参数才能把结构设计做好。无论是国内PKPM、3D3S等系列软件，还是国外的ETABS、SAP2000等系列软件，设计的各类参数都必须是结构设计师人工选取和录入，如地震分组、场地类别、抗震等级、地震烈度、地下室层数、是否计算双向地震、是否计算偶然偏心、是否双偏压配筋、箍筋间距、墙体分布筋间距、钢筋的强度值和混凝土的强度等级等，每项参数都关系到建筑结构计算结果是否正确、配筋是否经济。多层建筑计入了双向地震，可不考虑结构偶然偏心的影响；高层建筑在计算配筋时，如果计入了双向地震后可不考虑偶然偏心的影响。当建筑场地类别为一类和四类时，要分别注意对抗震等级进行相应的提高或减少。

2　基础工程投资

基础设计前，应仔细阅读分析地质报告，根据地质报告的建议，合理地选择基础形式，同时，对于建议的基础形式要进行试算，特别是软土地基，可能会出现能满足基础承载力而不满足沉降要求的情况，这时会同地勘单位进行地基处理，从而选取合理的基础形式。即使选用桩基础，也要进行不同形式桩的经济性比较，找出合理的桩基形式。

3　建筑材料选用

应尽量选用高强度的建筑材料，如钢材宜优先选用三级钢、HPB300、HRB335和HRB500，这四种钢材的价格比较接近，但它们的抗拉强度值是270：300：360：435=1：1.1：1.3：1.6，可见采用高强钢筋的性价比高。混凝土宜用C30以上标号的混凝土，因为目前的施工工艺和技术已可使混凝土达到C80，运用高强度混凝土可以减小结构截面和减轻结构自重。

4　结构形式和适用范围

目前，我国建筑主要是以混凝土结构形式为主，而在混凝土结构中，主要有筒体结构、框筒结构、剪力墙结构、框剪结构、框架结构等形式，每一种结构形式都有它的适用条件。如高度＜60m的建筑不宜采用筒体结构，而30层以上或100m以上的建筑才宜采用筒体结构；剪力墙结构适用墙体较多的高层建筑；由于建筑功能的需要，加上住宅对室内效果的要求，10层以上的小高层建筑结构形式可采用剪力墙结构或短肢剪力墙结构；框剪结构形式适用于高层住宅和需要大开间的办公建筑；框架结构形式主要用于10层以下的建筑，现在已广泛应用于公共建筑、住宅等民用建筑中，但是在抗震设防高烈度区内，10层以上不宜采用纯框架结构；砖混结构可用于多层建筑和小开间的建筑，但是由于砖混结构抗震性能较差，其作为独立的结构形式，对房屋的装修、改扩建均不利。因此，目前经济较发达的地区基本上不采用这种结构形式。

5　建筑的规则性

这里的规则性是从结构意义上而言的。一个平面方方正正的规则的建筑，如果其竖向抗侧力构件布置不连续或者侧向刚度不规则，从结构意义上来判定，它仍是一个不规则建筑。当一个几何平面并不规则的建筑，如果竖向抗侧力构件连续、侧向刚度规则，结构的性能不一定差。对于抗震地区的建筑而言，抗侧力构件布置是否合理，对于结构受力的合理性和建筑经济性影响巨大。平面不规则的建筑物对于墙柱的截面、配筋影响很大，在地震力作用下，会使结构变得不安全。不规则建筑不但使建筑不经济，而且在地震作用下发生的扭转效应使得建筑物不安全。调整建筑结构的规则性，需要在确定结构方案的阶段，运用概念设计的方法，合理划分结构平面，合理布置结构的抗侧力构件，控制抗侧力构件的刚度，力求刚心和质心的位置重合，从而减小扭转效应。①与建筑专业协调，使抗震概念设计用于建筑方案中，在适当的地方设置结构缝，合理划分结构单元，尽量使得结构单元平面规则，没有过大的平面凸出或凹入。②在抗侧力构件的布置过程中，应遵循均匀、分散、对称和周边的原则，不宜使结构的抗侧刚度在某个地方过于集中或者突变。当计算过程中位移比不能满足规范要求时，多属于抗侧力构件分布不均匀引起的。控制地震作用下扭转效应的主要措施是提高结构的抗扭刚度，尽可能把抗侧力结构构件布置在建筑物周边。③加大结构周边抗侧力构件的刚度，如加大柱墙截面和连梁的高度。构件距离质心越远，其对建筑抗扭刚度的贡献越大。因此，在建筑物外围多布置抗侧力构件或者提高其刚度，可以在不增加抗侧力构件数量、不改变结构平面布局的前提下，有效地提高结构的抗扭刚度，改善结构的平面规则性，增强结构抗震能力，从而使结构的性能更加合理、经济和安全。

TU318

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1673-0038（2015）28-0019-01

2015-6-30