從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度分析工程的經(jīng)濟(jì)性

石凱

【摘要】為了更加準(zhǔn)確的從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度分析工程的經(jīng)濟(jì)性，本文從建筑結(jié)構(gòu)形式和適用范圍出發(fā)，研究了建筑的規(guī)則性和建筑材料的選用，強(qiáng)調(diào)了正確選取結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，分析了基礎(chǔ)工程投資與工程造價(jià)的相關(guān)知識(shí)。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；工程；經(jīng)濟(jì)性

前言

在全球資源緊缺的大背景下，節(jié)約資源成為了建筑工作的重要考慮因素，在一個(gè)建筑工程中，除了滿足其建筑功能，確保項(xiàng)目的安全性，第二重要的就是保證項(xiàng)目進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)性。若該項(xiàng)目投資巨大，卻在有限的時(shí)間內(nèi)無(wú)法將成本收回，這無(wú)疑是一項(xiàng)失敗的投資。多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)告訴我們，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段會(huì)決定投資金額的85%，所以說(shuō)，設(shè)計(jì)階段在投資項(xiàng)目中是起著決定性作用的。

一. 結(jié)構(gòu)形式和適用范圍

相對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，磚混結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)是比較經(jīng)濟(jì)的。當(dāng)前我國(guó)建筑應(yīng)用中，主要以混凝土結(jié)構(gòu)形式為主?；炷两Y(jié)構(gòu)中種類很多，主要由筒體結(jié)構(gòu)、 框筒結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)等形式組成，這些結(jié)構(gòu)形式用于不同的建筑條件中。對(duì)于筒體結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，高度小于六十米的建筑是不宜采用的，它非常適用于三十層以上或者一百米以上的建筑。而剪力墻結(jié)構(gòu)則適用于墻體較多的像住宅樓、酒店、醫(yī)院病房等高層建筑，由于住宅對(duì)室內(nèi)效果的要求，并結(jié)合相關(guān)建筑功能，十層以上的小高層建筑結(jié)構(gòu)形式也可以選擇剪力墻結(jié)構(gòu)或短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。對(duì)于高層住宅以及需要大空間的辦公建筑來(lái)說(shuō)，框剪結(jié)構(gòu)形式無(wú)疑是最合適的選擇?？蚣芙Y(jié)構(gòu)形式主要在十層以下的建筑工程上得到應(yīng)用，并廣泛應(yīng)用于公共建筑和住宅等民用建筑中，但是要注意在抗震設(shè)防高烈度區(qū)，尤其是十層以上，一定要避免采用純框架結(jié)構(gòu)；對(duì)于抗震性能較差的磚混結(jié)構(gòu)，可在多層建筑和小開(kāi)間的建筑上廣泛應(yīng)用，但是會(huì)影響到房屋的裝修與改改建擴(kuò)建，所以，當(dāng)前經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)很少會(huì)采用這種結(jié)構(gòu)形式。

二. 建筑的規(guī)則性

此處的規(guī)則性是從結(jié)構(gòu)意義上來(lái)說(shuō)的。即使是一個(gè)方方正正的建筑，若其豎向抗側(cè)力構(gòu)件布置不連續(xù)或者側(cè)向剛度不規(guī)則，從結(jié)構(gòu)上來(lái)判定的話，它仍是一個(gè)不規(guī)則的建筑。與其相反，若一個(gè)看似不規(guī)則的建筑，但豎向抗側(cè)力構(gòu)件連續(xù)或者側(cè)向剛度規(guī)則，結(jié)構(gòu)性能卻十分高。對(duì)于抗震地區(qū)的工程來(lái)說(shuō)，抗側(cè)力構(gòu)件布置是否科學(xué)是可以直接影響到結(jié)構(gòu)受力的合理性和建筑經(jīng)濟(jì)性。由于墻柱的截面和配筋會(huì)受平面的不規(guī)則的建筑物的影響，遇到地震時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)處于危險(xiǎn)狀態(tài)。不規(guī)則的建筑不但不具備經(jīng)濟(jì)性，在地震力作用下還會(huì)導(dǎo)致建筑物不安全。保證建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，必須在結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)階段，合理的劃分平面，并按照規(guī)范要求來(lái)布置結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)抗側(cè)力構(gòu)件的剛度的均衡，盡量達(dá)到剛心和質(zhì)心的位置重合，進(jìn)一步減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。為了達(dá)到更好的效果，首先要做到建筑專業(yè)知識(shí)的協(xié)調(diào)與完善，將抗震概念設(shè)計(jì)應(yīng)用在建筑方案中，并注意在合適的地方設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)的劃分結(jié)構(gòu)單元，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)單元的平面規(guī)則，避免過(guò)大的平面凸出和凹入。第二，在抗側(cè)力構(gòu)件的布置過(guò)程中，一定要遵循均勻、分散、對(duì)稱和周邊的原則，避免結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度在某個(gè)地方過(guò)于集中或者突變。在計(jì)算步驟中位移比沒(méi)有達(dá)到規(guī)范要求時(shí)，很可能是由抗側(cè)力構(gòu)件分布不均勻?qū)е碌摹?/p>

三. 建筑材料選用

在建筑材料的選用中，應(yīng)以高強(qiáng)度的建筑材料為主，比如在選擇鋼材時(shí)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用三級(jí)鋼。HPB235，HRB335 與HRB400，這三種鋼材的價(jià)格不分上下，但它們的抗拉強(qiáng)度值是210：300：360=1：1.43：1.7，由此可見(jiàn)，采用高強(qiáng)鋼筋的性價(jià)比是最高的。在混凝土材料選擇上，優(yōu)先選用C30以上標(biāo)號(hào)的混凝土， 由于當(dāng)前的施工工藝與技術(shù)會(huì)將混凝土達(dá)到C80，為了減小結(jié)構(gòu)截面并減輕結(jié)構(gòu)自重，選擇高強(qiáng)度混凝土是最好的選擇。若建筑結(jié)構(gòu)為填充墻，在材料選擇上則要以水泥纖維板、紙面石膏板、加氣混凝土等輕質(zhì)墻體為主，這種材料不僅可以擴(kuò)大室內(nèi)的實(shí)際使用面積，還能減輕本身的結(jié)構(gòu)自重，加大抗震能力，并能減少結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件的配筋量和混凝土用量。

四. 正確選取結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提

就我國(guó)目前情況來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步入了電算化的時(shí)代，為了將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做的更好，一定要提前做好科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)選型與布置，并準(zhǔn)確地選取每項(xiàng)設(shè)計(jì)的計(jì)算參數(shù)。除了國(guó)內(nèi)的PKPM、3D3S 等系列軟，國(guó)外的ETABS、SAP2000等系列的軟件，在地震分組、 場(chǎng)地類別、 抗震等級(jí)、地震烈度、 地下室層數(shù)、 是否計(jì)算雙向地震、 是否計(jì)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(qiáng)度值和混凝土的強(qiáng)度等級(jí)等方面，設(shè)計(jì)的各項(xiàng)參數(shù)都必須是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師人工選取并進(jìn)行錄入。其中的每一類參數(shù)都直接影響到建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果是否準(zhǔn)確、 配筋是否最經(jīng)濟(jì)。在多層建筑運(yùn)用雙向地震設(shè)計(jì)后，可以不受結(jié)構(gòu)偶然偏心的影響；在高層建筑的配筋計(jì)算中，若計(jì)入雙向地震，也可以不考慮偶然偏心所產(chǎn)生的影響。在建筑場(chǎng)地類別為一類和四類的情況下，要注意分別對(duì)抗震等級(jí)進(jìn)行相應(yīng)的提高或減少。

五. 基礎(chǔ)工程投資

由于本投資約占工程總投資的20%-30%，所以在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的方案選取上也越來(lái)越費(fèi)心思。在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)之前，要認(rèn)真的閱讀并分析相關(guān)的地質(zhì)報(bào)告，并通過(guò)對(duì)地質(zhì)報(bào)告建議的探究，科學(xué)合理的選取與之匹配的基礎(chǔ)形式，與此同時(shí)，要對(duì)所建議的基礎(chǔ)形式進(jìn)行準(zhǔn)確的試算，尤其是軟土地基，可能會(huì)出現(xiàn)能滿足基礎(chǔ)承載力而不滿足沉降要求的情況，在種情況下，地勘部門會(huì)進(jìn)行地基處理，進(jìn)而選擇更加合適的基礎(chǔ)形式。在選擇樁基礎(chǔ)時(shí)，也會(huì)根據(jù)相關(guān)條件來(lái)對(duì)不同形式的樁進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性的比較，選擇出最合適的樁基礎(chǔ)形式。比如，某項(xiàng)目的勘建議選取PH樁、預(yù)制小方樁與沉管灌注樁，但經(jīng)過(guò)詳細(xì)的性價(jià)比分析后，會(huì)在很短時(shí)間內(nèi)分析出最經(jīng)濟(jì)合理的樁型。與以上工程相匹配的樁型有沉管樁426與PHC管樁400，但是經(jīng)過(guò)綜合因素的分析，最終選擇性價(jià)比與質(zhì)量相對(duì)較高的PHC管樁400，并在實(shí)際的應(yīng)用中得到很多業(yè)主的肯定與認(rèn)可。除此之外，比如在軟土地基上，建設(shè)幾十多棟的商鋪，根據(jù)地勘報(bào)告的意見(jiàn)，可選用筏形基礎(chǔ)，但經(jīng)過(guò)詳細(xì)的試算分析，天然筏形基礎(chǔ)會(huì)有沉降量達(dá)到300mm的可能，為了選取更為合適的基礎(chǔ)，有關(guān)部門進(jìn)行商定，可以通過(guò)水泥攪拌樁進(jìn)行加固，并選取柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，此基礎(chǔ)的應(yīng)用，比原設(shè)定的筏基節(jié)約將近800萬(wàn)元的成本費(fèi)用。在此介紹一下筏形基礎(chǔ)，它的厚度直接受到柱或墻對(duì)筏板沖切的影響，所以柱下或墻下筏板是主要受沖切的區(qū)域，為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以直接應(yīng)用柱下或墻下筏板與抗沖切的鋼筋或局部加厚筏板厚度的方法來(lái)縮小整體筏板厚度。為了保證筏板設(shè)計(jì)更加的安全經(jīng)濟(jì)，可以在局部不夠的柱下或墻下加局部2層筋。

小結(jié)

總體來(lái)說(shuō)，本文通過(guò)對(duì)建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的分析，并根據(jù)以往的工作經(jīng)驗(yàn)，從各個(gè)方面研究了工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。希望可以應(yīng)用到以后的工程建筑中，在實(shí)現(xiàn)建筑工程的功能要求的基礎(chǔ)上，保證其建筑的經(jīng)濟(jì)性，為國(guó)家節(jié)約更多的資源。

參考文獻(xiàn)

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