加強結構設計方案的比選　有效控制工程造價

楊 福 平

(太原市建筑設計研究院，山西 太原　030002)

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加強結構設計方案的比選有效控制工程造價

楊 福 平

(太原市建筑設計研究院，山西 太原030002)

從建筑方案、基礎選型、結構選型與布置、構件斷面選擇、含鋼量控制、參數選取等方面，闡述了建筑結構設計方案的優化比選措施，以期在保證建筑結構安全性與美觀性的基礎上，達到節約工程造價的目標。

結構設計，地基基礎，含鋼量，工程造價

對我院近幾年來所完成的工程項目進行了多項經濟分析，結果表明建筑住宅工程土建工程造價占建筑總造價的80%左右；鋼筋含量占土建造價的25%～45%，所以建筑結構方案是否合理，設計是否精細化，對工程造價的影響很大，作為一名工程設計人員應不斷地總結和提高業務水平。筆者認為對于每一項結構設計，為了有效控制工程造價應在以下幾方面采取措施。

1　及早參與建筑方案的討論

作為結構設計人員，應在建筑方案設計階段積極參與，結合所給的建筑平面、立面方案，根據不同的結構體系布置原則，注重建筑結構的抗震概念設計，在不影響建筑主要功能的前提下，對建筑布局提出合理化建議，并以此為基礎進行結構墻、柱、梁布置，避免盲目根據建筑條件圖埋頭計算的情況，造成結構設計上的遺憾或浪費。

2　設計多方案對比

在滿足功能要求的基礎上，選出最優的結構方案，使結構的各項指標控制在合理范圍內，是控制含鋼量在合理范圍的重要環節。

3　地基基礎選型

根據傳遞到基礎底面荷載的大小，太原地區工程地基基礎設計依次可采用天然地基和復合地基上的獨立基礎、條形基礎、筏板基礎以及樁基礎。而地基和基礎的合理選型，將對整個地下室的工程造價產生重要影響。通常，對荷載及跨度較大的高層框架、框架—剪力墻、框架—核心筒結構，采用復合地基+獨立基礎、樁—承臺的基礎形式較為經濟；而高層的剪力墻結構住宅等多采用樁—承臺梁或樁筏基礎形式。對地基處理方案和樁基進行多方案對比，選擇適宜的持力層和施工工藝，是影響地基基礎工程造價的另一重要因素。

4　上部結構選型及抗側力構件布置

對于給定的建筑方案，根據建筑高度及使用功能的要求，通常情況下采用何種結構體系基本是確定的，而對于大型公共建筑和復雜高層建筑而言，則需要對所采用的結構體系進行多方案的對比，對抗側力構件的類型(如剪力墻、支撐、阻尼等)、加強層的設置形式及高度、抗側力構件布置位置等進行仔細的分析探討，選出最優的結構方案。結構方案選型及抗側力構件的布置中應注意下列原則：

1)抗側力構件布置應盡量滿足均勻、對稱的原則，且盡量在一條延長線上。2)剪力墻布置以少墻、長墻為原則，除建筑的門窗洞口外，剪力墻上盡量不單獨設置結構洞，盡量避免小墻肢、一字墻等受力不利且配筋量大的構件額外產生。3)結構平面梁布置圖應注意次梁的布置盡量優化，很小的次梁等可取消。4)地下車庫頂板結構井字梁的布置方式含鋼量通常高于單向次梁、十字交叉梁、無梁樓蓋的布置方式。

5　合理選擇構件斷面

1)樁徑的選擇：應兼顧施工難度及施工工藝要求。如：根據施工工藝的要求，碎石樁、CFG樁的樁徑通常為400；深沉攪拌樁的樁徑通常為500；管樁和灌注樁樁徑越小，單方承載力越高，但樁徑600及以下的灌注樁成樁困難。

2)筏板板厚：基礎底板的配筋常常是構造配筋，因此，板厚對配筋影響較大，應根據上部荷載和底板跨度，合理選擇底板厚度。地下車庫采用獨立柱基+防水板的基礎形式含鋼量通常優于柱下平板的基礎形式。局部區域附加鋼筋，柱軸力較大，不建議采用獨立基礎加防水板形式。

3)人防頂板厚度可考慮上部覆土折算厚度，在滿足受力要求的前提下，無需250的最小混凝土樓板厚度要求。

4)剪力墻厚度在滿足穩定性要求的前提下，無需人為加厚，若因抗側移要求(框架—剪力墻結構、超高層結構等)，下部厚度太薄無法滿足受力要求時，應采取逐步變厚的作法進行布置，盡量減輕結構自重，減小地震力。

5)框架柱：通過混凝土強度等級的合理確定，通常情況，柱斷面控制應以滿足軸壓比限值作為控制條件。框架結構中上部樓層減小柱斷面可以有效降低地震力，使結構設計更合理。

6)框架梁：經濟高度為跨度的1/10～1/15，次梁的經濟高度為跨度的1/15～1/18，梁寬應取梁高的1/2～1/3，在滿足抗剪截面的前提下，應盡量取窄。350寬度以上的梁應謹慎，避免四肢箍的出現；與剪力墻垂直相交的梁按次梁處理，并可考慮鉸接設置。

6　設計精細化，有效控制含鋼量

1)認真研究學習規范，充分理解規范精神，從細處著手，把能省的鋼筋省下來，讓含鋼量的控制落到實處，是控制含鋼量在合理范圍的必要方法。

2)樁身剖面中的加強鋼筋16可改為12，14。

3)柱下獨立基礎及條形基礎：基礎較小時一般為構造配筋，可采用一級鋼，當基礎較大時多為強度控制，應采用三級鋼，當基礎底面邊長大于2.5 m時，應交錯布置。基礎梁與承臺相連時，梁的計算跨度可按1.05L0考慮，構造設置的基礎拉梁應按承擔相鄰柱軸力1/10的拉力且滿足最小配筋率為原則進行配筋。

4)地下室外墻：配筋一般為裂縫控制，豎向筋應采用細而密的二級鋼，支座配筋過大時還可以采取分段配筋的原則在支座處單獨附加短筋解決；地下室外墻的內外側配筋應有區別，迎水面外墻的裂縫控制為0.2 mm，室內裂縫控制為0.3 mm。

5)剪力墻：a.墻身配筋：設計合理的剪力墻結構，大部分墻肢構件應為構造配筋，則墻身配筋鋼筋級別采用一級、二級、三級均可，間接降低工程造價(同一構件不可采用不同的級別)。對于框架—剪力墻、框架—核心筒以及超高層剪力墻結構等，下部通常為承載力控制，配筋應特別引起注意，滿足受力要求。按規范最小配筋率構造配筋，底部加強部位墻身最小配筋率為0.3%，其他部位最小配筋率為0.25%。b.邊緣構件：縱向鋼筋可采用不同直徑鋼筋相結合的布筋原則，滿足配筋要求的前提下，盡量優化縱筋組合；構造邊緣構件在滿足規范最小根數及直徑要求后，其余部分可通過附加小直徑鋼筋滿足配筋率的要求，且箍筋無需考慮體積配箍率的要求。如：抗震等級為一級的構造邊緣構件，最小配筋率(0.008Ac，6Φ14)，可考慮在滿足6Φ14的縱向鋼筋后，可有小于14的鋼筋組合。剪力墻約束邊緣構件可計入墻體水平筋計算其配箍特征值，以減小箍筋直徑或間距。c.約束邊緣構件的范圍可落于嵌固端，不必向下延伸。d.框架柱：應使大部分柱都是構造配筋而不是計算配筋。使用三級鋼，還可根據抗規6.3.8減小總最小配筋率要求。e.框架梁、次梁：可按抗規6.3.4.1條設置架立筋，無需將支座負筋拉通。f.樓板：可采用塑性理論計算；板的周邊及樓層有高差時按簡支計算的板，無需按最小配筋率控制；樓板的最小配筋率可按《混凝土》8.5.1條執行。g.構造柱：設置應謹慎，總說明中的說法應根據圖紙細化。h.暗梁：嚴格控制含鋼量時可考慮取消該構造。i.梁板柱墻施工圖宜按3層～5層為一段進行梁板柱墻配筋。

7　參數選取合理化

1)荷載：控制樓層荷載在合理范圍，避免人為放大地震力。高度越高，越要引起注意。2)利用參數設置的合理化降低含鋼量：如梁的剛度放大系數、連梁剛度折減系數等，在承載力和位移計算中取不同的參數。

總之，在我們建筑工程設計中，建筑對于每一個設計師來說是一門有遺憾的藝術，對于每一個作品追求完美合一，是我們一生的夢想。由于建筑物的固定性、復雜性、不好更換和單一性的特點，當我們設計完成一項工程后，在投入使用時，才發現很多令人不滿意的地方，主要原因是在設計過程中設計人員的推敲不夠，結構方案考慮不周，為了趕工期，設計圖紙的精度、深度和廣度達不到要求，以及各專業間的不協同給工程項目的功能、美觀帶來了許多不可彌補的缺陷；在工程造價上給業主帶來極大的浪費。為此筆者根據多年來的設計經驗，認為如果對每項工程項目能按照以上的程序和細節進行設計時，一定能夠有效的控制工程造價。

Strengthen the structure design scheme selection and effective control of engineering cost

Yang Fuping

(Taiyuan Architectural Design Research Institute, Taiyuan 030002, China)

From the construction scheme, foundation type selection, structure design and layout, component selection section, steel content control, parameters selection and other aspects, this paper elaborated the optimization measures of construction structure design scheme, in order to gain the target of saving engineering cost based on ensuring the construction structure safety and appearance.

structure design, foundation, steel content, engineering cost

1009-6825(2016)25-0059-02

2016-06-12

楊福平(1960- )，男，工程師

TU318

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