合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計對于降低工程造價的意義

鄧凱

摘 要：設(shè)計階段對工程造價的影響相當(dāng)顯著，對于土建工程來說，結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理與否對工程造價的影響很大。如何做出合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，有效降低工程造價，是值得探討的問題。本文就結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)當(dāng)注意的可優(yōu)化點(diǎn)進(jìn)行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化；降低造價

中圖分類號：TU31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）09-0150-01

根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)的統(tǒng)計資料表明：初步設(shè)計階段影響工程投資數(shù)額幅度的可能性為70%～90%，在技術(shù)設(shè)計階段（施工圖設(shè)計）影響投資的可能性為30%～75%；在施工階段（實施階段）的影響工程投資的可能性為5%～25%。具體地說，設(shè)計階段影響工程投資的可能性為80%，而實施階段影響投資的可能性，充其量不會超過20%，即通過各種措施降低成本最大限度不外乎為20%以下。因此，無論是建設(shè)單位，還是設(shè)計單位，都應(yīng)該充分重視設(shè)計的合理性。在日益競爭激烈的建筑設(shè)計市場上，作為設(shè)計人員，有責(zé)任為建設(shè)單位進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，為建設(shè)單位創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益，為創(chuàng)建節(jié)約型社會做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，同時也使自己在激烈的市場競爭中不被淘汰。下面，筆者就近年在設(shè)計工作中總結(jié)到的，關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化方面的一些經(jīng)驗和想法進(jìn)行分享，以供參考。

1 地基及基礎(chǔ)

現(xiàn)有常用的基礎(chǔ)形式有獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)等。對于基礎(chǔ)持力層埋深較淺，地基土承載力較高的建筑物，一般采用獨(dú)立基礎(chǔ)或者條形基礎(chǔ)比較合理；對于地基土承載力稍差，且結(jié)構(gòu)對沉降敏感時，可采用天然地基筏板基礎(chǔ)；而對于基礎(chǔ)下軟土層很厚，持力層埋深很深的建筑物，采用樁基礎(chǔ)是最為經(jīng)濟(jì)合理的。在實際工程中，也會遇到比較尷尬的情況：比如某結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)持力層為中風(fēng)化泥巖，工程性能良好，但是該持力層埋深在基礎(chǔ)底面標(biāo)高下5m左右，采用天然獨(dú)立基礎(chǔ)就需要大開挖，增加土方工程量；采用樁基礎(chǔ)，又因為樁長太短，實際只能按墩基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計，樁的利用率低，可能會增加較多的樁數(shù)；這時就應(yīng)該根據(jù)土方開挖量、開挖難度（獨(dú)立基礎(chǔ)）和樁的綜合造價進(jìn)行評估，選取最為經(jīng)濟(jì)合理的方案。另外，如果上層軟土可以通過復(fù)合地基處理達(dá)到天然地基承載力要求，或?qū)ⅹ?dú)立基礎(chǔ)改為整體筏板基礎(chǔ)（即增加基礎(chǔ)面積）后上層軟土能夠達(dá)到承載要求，那么也應(yīng)該納入基礎(chǔ)處理經(jīng)濟(jì)性方案的比選。

2 合理選取各種計算參數(shù)、系數(shù)

現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設(shè)計計算基本都采用計算機(jī)電算，最常用的典型的結(jié)構(gòu)計算軟件就是PKPM系列軟件。使用軟件過程中需要設(shè)置諸多參數(shù)，任何一個參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，都有可能導(dǎo)致浪費(fèi)。比如“雙向水平地震作用扭轉(zhuǎn)效應(yīng)”勾選與否對配筋的影響?？拐鹨?guī)范5.1.1-3、及高規(guī)3.3.2-2條規(guī)定，質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計入雙向地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響。但是有些設(shè)計人員無論結(jié)構(gòu)形式如何、是否均勻，均勾選“雙向水平地震作用扭轉(zhuǎn)效應(yīng)”選項，認(rèn)為這樣的計算結(jié)果更為安全，但是卻忽略了經(jīng)濟(jì)性的問題。

再比如“梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)”的選取，高規(guī)5.2.3 條規(guī)定，在豎向荷載作用下，可考慮框架梁端塑性變形內(nèi)力重分布對梁端負(fù)彎矩乘以調(diào)幅系數(shù)進(jìn)行調(diào)幅，并應(yīng)符合下列規(guī)定：裝配整體式框架梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)可取為0.7～0.8；現(xiàn)澆框架梁端負(fù)彎矩調(diào)幅系數(shù)可取為0.8～0.9。有些設(shè)計人員設(shè)計時梁端彎矩不調(diào)幅，是不恰當(dāng)?shù)模驗楦菀滓鹆憾素?fù)彎矩鋼筋過大、根數(shù)過多，影響混凝土澆筑，而且造成鋼筋的浪費(fèi)。

3 材料選取

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主要由混凝土和鋼筋組成，混凝土和鋼筋的性價比對造價的影響明顯，應(yīng)當(dāng)盡可能使用高等級的混凝土和高強(qiáng)度的鋼筋，來提高性價比。一般C30混凝土采購價格僅比C25貴10元/m?左右，但是C30比C25的抗壓強(qiáng)度提高了20%；而據(jù)中國鋼鐵現(xiàn)貨網(wǎng)2013年10月23日“上海市場螺紋鋼最新指導(dǎo)報價”顯示，寶鋼生產(chǎn)的HRB400的采購價為3510元/t，HRB335的采購價為3490元/t，價格相差無幾，但HRB400的抗拉強(qiáng)度設(shè)計值比HRB335提高了20%。最新的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010-2010第4.2.1條規(guī)定：縱向受力普通鋼筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋，箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500鋼筋。從新的混凝土規(guī)范的要求來看，也是提倡采用高強(qiáng)度鋼筋替代原來常用的HPB235和HRB335鋼筋，其內(nèi)在含義應(yīng)該也包括了對建筑材料的節(jié)約要求。

另外，建筑物內(nèi)部的填充結(jié)構(gòu)，在不影響建筑物使用功能的前提下，也應(yīng)該盡量采用輕質(zhì)材料，降低設(shè)計荷載取值，以減小梁、板、柱的截面和配筋，同時降低了上部結(jié)構(gòu)傳遞至基礎(chǔ)的負(fù)荷，以達(dá)到降低工程造價的目的。

4 結(jié)構(gòu)形式

建筑物上部的結(jié)構(gòu)形式的選取對于工程造價的影響也是非常明顯的。這里所說的結(jié)構(gòu)形式不僅包括大到整個建筑是采用磚混、框架、剪力墻或筒體的問題，還包括是采用混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的問題，甚至還包括各種細(xì)部節(jié)點(diǎn)形式的選取等。以工業(yè)廠房常用的結(jié)構(gòu)形式——門式鋼架為例，根據(jù)有關(guān)研究資料表明：當(dāng)荷載條件相同時，柱距與用鋼量之間的關(guān)系密切，門式剛架的經(jīng)濟(jì)柱距一般為7～9m。一般情況下，門式剛架的最優(yōu)間距不宜超過9.5m，超過9.5m時，屋面檁條、拉條、屋面支撐的用鋼量也會相應(yīng)增加較快，造價并不經(jīng)濟(jì)；當(dāng)荷載條件相同時，在各種柱距下，總用鋼量與跨度關(guān)系曲線基本相同，隨跨度的增加，總用鋼量接近直線關(guān)系遞增，跨度數(shù)量的變化對曲線變化趨勢影響也不明顯，因此，在滿足結(jié)構(gòu)使用要求的前提下，宜采用較小跨度?？梢钥闯觯词购唵蔚恼{(diào)整柱距和跨度，也能明顯影響造價的經(jīng)濟(jì)性。

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工作是一項非常嚴(yán)謹(jǐn)且具有一定創(chuàng)新要求的工作，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅對結(jié)構(gòu)安全性有重大影響，而且對于降低工程造價也有現(xiàn)實的意義。工程設(shè)計者們應(yīng)該加強(qiáng)基礎(chǔ)理論、新規(guī)范和設(shè)計軟件的學(xué)習(xí)和研究，并在一定程度掌握施工工藝和造價知識，提高設(shè)計水平，認(rèn)真對待每一個設(shè)計項目，真正作到結(jié)構(gòu)安全、實用、美觀和經(jīng)濟(jì)節(jié)約。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50011-2010 建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[2] 中國建筑工業(yè)出版社.JGJ3-2010 高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50010-2010 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[4] 郁娜.建筑鋼結(jié)構(gòu)體系的經(jīng)濟(jì)性探析[J].松江區(qū)二期課改專題網(wǎng)，2010（05）.