建筑工程結構設計中的經濟性應用

郭慧莉

（河北慧翔建筑工程有限公司）

建筑工程結構設計中的經濟性應用

郭慧莉

（河北慧翔建筑工程有限公司）

在結構設計中除了精確選擇計算參數，還應對工程造價和工程量的計算有所了解，才能取得工程的經濟效果。

結構設計；建筑工程；經濟性；造價

在建筑設計中，一個項目的成功，首先要滿足其建筑功能要求，保證項目的安全性，其次是項目本身要具有經濟性。因結構設計的經濟與否直接關系項目投資量的大小，而影響結構設計經濟性的關鍵因素在于結構方案的選型、結構設計的參數和設計制圖的精確度等。如果項目本身投資巨大，卻多年不能收回成本，則該項目是個失敗的投資。實踐證明，一個工程項目投資金額的85%是在設計階段決定的，由此可見，設計階段對項目投資起到決定性的作用。

1　正確選取結構計算參數是結構設計的前提

目前，結構設計進入了電算化的時代，在合理的結構選型和布置前提下，只有正確地選取各項設計計算參數才能把結構設計做好。無論是國內PKPM、3D3S等系列軟件，還是國外的ETABS、SAP2000等系列軟件，設計的各類參數都必須是結構設計師人工選取和錄入，如地震分組、場地類別、抗震等級、地震烈度、地下室層數、是否計算雙向地震、是否計算偶然偏心、是否雙偏壓配筋、箍筋間距、墻體分布筋間距、鋼筋的強度值和混凝土的強度等級等，每項參數都關系到建筑結構計算結果是否正確、配筋是否經濟。多層建筑計入了雙向地震，可不考慮結構偶然偏心的影響；高層建筑在計算配筋時，如果計入了雙向地震后可不考慮偶然偏心的影響。當建筑場地類別為一類和四類時，要分別注意對抗震等級進行相應的提高或減少。

2　基礎工程投資

基礎設計前，應仔細閱讀分析地質報告，根據地質報告的建議，合理地選擇基礎形式，同時，對于建議的基礎形式要進行試算，特別是軟土地基，可能會出現能滿足基礎承載力而不滿足沉降要求的情況，這時會同地勘單位進行地基處理，從而選取合理的基礎形式。即使選用樁基礎，也要進行不同形式樁的經濟性比較，找出合理的樁基形式。

3　建筑材料選用

應盡量選用高強度的建筑材料，如鋼材宜優先選用三級鋼、HPB300、HRB335和HRB500，這四種鋼材的價格比較接近，但它們的抗拉強度值是270：300：360：435=1：1.1：1.3：1.6，可見采用高強鋼筋的性價比高。混凝土宜用C30以上標號的混凝土，因為目前的施工工藝和技術已可使混凝土達到C80，運用高強度混凝土可以減小結構截面和減輕結構自重。

4　結構形式和適用范圍

目前，我國建筑主要是以混凝土結構形式為主，而在混凝土結構中，主要有筒體結構、框筒結構、剪力墻結構、框剪結構、框架結構等形式，每一種結構形式都有它的適用條件。如高度＜60m的建筑不宜采用筒體結構，而30層以上或100m以上的建筑才宜采用筒體結構；剪力墻結構適用墻體較多的高層建筑；由于建筑功能的需要，加上住宅對室內效果的要求，10層以上的小高層建筑結構形式可采用剪力墻結構或短肢剪力墻結構；框剪結構形式適用于高層住宅和需要大開間的辦公建筑；框架結構形式主要用于10層以下的建筑，現在已廣泛應用于公共建筑、住宅等民用建筑中，但是在抗震設防高烈度區內，10層以上不宜采用純框架結構；磚混結構可用于多層建筑和小開間的建筑，但是由于磚混結構抗震性能較差，其作為獨立的結構形式，對房屋的裝修、改擴建均不利。因此，目前經濟較發達的地區基本上不采用這種結構形式。

5　建筑的規則性

這里的規則性是從結構意義上而言的。一個平面方方正正的規則的建筑，如果其豎向抗側力構件布置不連續或者側向剛度不規則，從結構意義上來判定，它仍是一個不規則建筑。當一個幾何平面并不規則的建筑，如果豎向抗側力構件連續、側向剛度規則，結構的性能不一定差。對于抗震地區的建筑而言，抗側力構件布置是否合理，對于結構受力的合理性和建筑經濟性影響巨大。平面不規則的建筑物對于墻柱的截面、配筋影響很大，在地震力作用下，會使結構變得不安全。不規則建筑不但使建筑不經濟，而且在地震作用下發生的扭轉效應使得建筑物不安全。調整建筑結構的規則性，需要在確定結構方案的階段，運用概念設計的方法，合理劃分結構平面，合理布置結構的抗側力構件，控制抗側力構件的剛度，力求剛心和質心的位置重合，從而減小扭轉效應。①與建筑專業協調，使抗震概念設計用于建筑方案中，在適當的地方設置結構縫，合理劃分結構單元，盡量使得結構單元平面規則，沒有過大的平面凸出或凹入。②在抗側力構件的布置過程中，應遵循均勻、分散、對稱和周邊的原則，不宜使結構的抗側剛度在某個地方過于集中或者突變。當計算過程中位移比不能滿足規范要求時，多屬于抗側力構件分布不均勻引起的。控制地震作用下扭轉效應的主要措施是提高結構的抗扭剛度，盡可能把抗側力結構構件布置在建筑物周邊。③加大結構周邊抗側力構件的剛度，如加大柱墻截面和連梁的高度。構件距離質心越遠，其對建筑抗扭剛度的貢獻越大。因此，在建筑物外圍多布置抗側力構件或者提高其剛度，可以在不增加抗側力構件數量、不改變結構平面布局的前提下，有效地提高結構的抗扭剛度，改善結構的平面規則性，增強結構抗震能力，從而使結構的性能更加合理、經濟和安全。

TU318

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1673-0038（2015）28-0019-01

2015-6-30