加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的比選　有效控制工程造價(jià)

楊 福 平

(太原市建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原　030002)

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加強(qiáng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的比選有效控制工程造價(jià)

楊 福 平

(太原市建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原030002)

從建筑方案、基礎(chǔ)選型、結(jié)構(gòu)選型與布置、構(gòu)件斷面選擇、含鋼量控制、參數(shù)選取等方面，闡述了建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化比選措施，以期在保證建筑結(jié)構(gòu)安全性與美觀性的基礎(chǔ)上，達(dá)到節(jié)約工程造價(jià)的目標(biāo)。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，地基基礎(chǔ)，含鋼量，工程造價(jià)

對(duì)我院近幾年來(lái)所完成的工程項(xiàng)目進(jìn)行了多項(xiàng)經(jīng)濟(jì)分析，結(jié)果表明建筑住宅工程土建工程造價(jià)占建筑總造價(jià)的80%左右；鋼筋含量占土建造價(jià)的25%～45%，所以建筑結(jié)構(gòu)方案是否合理，設(shè)計(jì)是否精細(xì)化，對(duì)工程造價(jià)的影響很大，作為一名工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)不斷地總結(jié)和提高業(yè)務(wù)水平。筆者認(rèn)為對(duì)于每一項(xiàng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為了有效控制工程造價(jià)應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，應(yīng)在建筑方案設(shè)計(jì)階段積極參與，結(jié)合所給的建筑平面、立面方案，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)體系布置原則，注重建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)，在不影響建筑主要功能的前提下，對(duì)建筑布局提出合理化建議，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行結(jié)構(gòu)墻、柱、梁布置，避免盲目根據(jù)建筑條件圖埋頭計(jì)算的情況，造成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的遺憾或浪費(fèi)。

2　設(shè)計(jì)多方案對(duì)比

在滿足功能要求的基礎(chǔ)上，選出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)方案，使結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)指標(biāo)控制在合理范圍內(nèi)，是控制含鋼量在合理范圍的重要環(huán)節(jié)。

3　地基基礎(chǔ)選型

根據(jù)傳遞到基礎(chǔ)底面荷載的大小，太原地區(qū)工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)依次可采用天然地基和復(fù)合地基上的獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)以及樁基礎(chǔ)。而地基和基礎(chǔ)的合理選型，將對(duì)整個(gè)地下室的工程造價(jià)產(chǎn)生重要影響。通常，對(duì)荷載及跨度較大的高層框架、框架—剪力墻、框架—核心筒結(jié)構(gòu)，采用復(fù)合地基+獨(dú)立基礎(chǔ)、樁—承臺(tái)的基礎(chǔ)形式較為經(jīng)濟(jì)；而高層的剪力墻結(jié)構(gòu)住宅等多采用樁—承臺(tái)梁或樁筏基礎(chǔ)形式。對(duì)地基處理方案和樁基進(jìn)行多方案對(duì)比，選擇適宜的持力層和施工工藝，是影響地基基礎(chǔ)工程造價(jià)的另一重要因素。

4　上部結(jié)構(gòu)選型及抗側(cè)力構(gòu)件布置

對(duì)于給定的建筑方案，根據(jù)建筑高度及使用功能的要求，通常情況下采用何種結(jié)構(gòu)體系基本是確定的，而對(duì)于大型公共建筑和復(fù)雜高層建筑而言，則需要對(duì)所采用的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行多方案的對(duì)比，對(duì)抗側(cè)力構(gòu)件的類型(如剪力墻、支撐、阻尼等)、加強(qiáng)層的設(shè)置形式及高度、抗側(cè)力構(gòu)件布置位置等進(jìn)行仔細(xì)的分析探討，選出最優(yōu)的結(jié)構(gòu)方案。結(jié)構(gòu)方案選型及抗側(cè)力構(gòu)件的布置中應(yīng)注意下列原則：

1)抗側(cè)力構(gòu)件布置應(yīng)盡量滿足均勻、對(duì)稱的原則，且盡量在一條延長(zhǎng)線上。2)剪力墻布置以少墻、長(zhǎng)墻為原則，除建筑的門窗洞口外，剪力墻上盡量不單獨(dú)設(shè)置結(jié)構(gòu)洞，盡量避免小墻肢、一字墻等受力不利且配筋量大的構(gòu)件額外產(chǎn)生。3)結(jié)構(gòu)平面梁布置圖應(yīng)注意次梁的布置盡量?jī)?yōu)化，很小的次梁等可取消。4)地下車庫(kù)頂板結(jié)構(gòu)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(wú)梁樓蓋的布置方式。

5　合理選擇構(gòu)件斷面

1)樁徑的選擇：應(yīng)兼顧施工難度及施工工藝要求。如：根據(jù)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(chǔ)底板的配筋常常是構(gòu)造配筋，因此，板厚對(duì)配筋影響較大，應(yīng)根據(jù)上部荷載和底板跨度，合理選擇底板厚度。地下車庫(kù)采用獨(dú)立柱基+防水板的基礎(chǔ)形式含鋼量通常優(yōu)于柱下平板的基礎(chǔ)形式。局部區(qū)域附加鋼筋，柱軸力較大，不建議采用獨(dú)立基礎(chǔ)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(wú)需250的最小混凝土樓板厚度要求。

4)剪力墻厚度在滿足穩(wěn)定性要求的前提下，無(wú)需人為加厚，若因抗側(cè)移要求(框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、超高層結(jié)構(gòu)等)，下部厚度太薄無(wú)法滿足受力要求時(shí)，應(yīng)采取逐步變厚的作法進(jìn)行布置，盡量減輕結(jié)構(gòu)自重，減小地震力。

5)框架柱：通過混凝土強(qiáng)度等級(jí)的合理確定，通常情況，柱斷面控制應(yīng)以滿足軸壓比限值作為控制條件?？蚣芙Y(jié)構(gòu)中上部樓層減小柱斷面可以有效降低地震力，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更合理。

6)框架梁：經(jīng)濟(jì)高度為跨度的1/10～1/15，次梁的經(jīng)濟(jì)高度為跨度的1/15～1/18，梁寬應(yīng)取梁高的1/2～1/3，在滿足抗剪截面的前提下，應(yīng)盡量取窄。350寬度以上的梁應(yīng)謹(jǐn)慎，避免四肢箍的出現(xiàn)；與剪力墻垂直相交的梁按次梁處理，并可考慮鉸接設(shè)置。

6　設(shè)計(jì)精細(xì)化，有效控制含鋼量

1)認(rèn)真研究學(xué)習(xí)規(guī)范，充分理解規(guī)范精神，從細(xì)處著手，把能省的鋼筋省下來(lái)，讓含鋼量的控制落到實(shí)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(qiáng)鋼筋16可改為12，14。

3)柱下獨(dú)立基礎(chǔ)及條形基礎(chǔ)：基礎(chǔ)較小時(shí)一般為構(gòu)造配筋，可采用一級(jí)鋼，當(dāng)基礎(chǔ)較大時(shí)多為強(qiáng)度控制，應(yīng)采用三級(jí)鋼，當(dāng)基礎(chǔ)底面邊長(zhǎng)大于2.5 m時(shí)，應(yīng)交錯(cuò)布置?；A(chǔ)梁與承臺(tái)相連時(shí)，梁的計(jì)算跨度可按1.05L0考慮，構(gòu)造設(shè)置的基礎(chǔ)拉梁應(yīng)按承擔(dān)相鄰柱軸力1/10的拉力且滿足最小配筋率為原則進(jìn)行配筋。

4)地下室外墻：配筋一般為裂縫控制，豎向筋應(yīng)采用細(xì)而密的二級(jí)鋼，支座配筋過大時(shí)還可以采取分段配筋的原則在支座處單獨(dú)附加短筋解決；地下室外墻的內(nèi)外側(cè)配筋應(yīng)有區(qū)別，迎水面外墻的裂縫控制為0.2 mm，室內(nèi)裂縫控制為0.3 mm。

5)剪力墻：a.墻身配筋：設(shè)計(jì)合理的剪力墻結(jié)構(gòu)，大部分墻肢構(gòu)件應(yīng)為構(gòu)造配筋，則墻身配筋鋼筋級(jí)別采用一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)均可，間接降低工程造價(jià)(同一構(gòu)件不可采用不同的級(jí)別)。對(duì)于框架—剪力墻、框架—核心筒以及超高層剪力墻結(jié)構(gòu)等，下部通常為承載力控制，配筋應(yīng)特別引起注意，滿足受力要求。按規(guī)范最小配筋率構(gòu)造配筋，底部加強(qiáng)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(gòu)件：縱向鋼筋可采用不同直徑鋼筋相結(jié)合的布筋原則，滿足配筋要求的前提下，盡量?jī)?yōu)化縱筋組合；構(gòu)造邊緣構(gòu)件在滿足規(guī)范最小根數(shù)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(wú)需考慮體積配箍率的要求。如：抗震等級(jí)為一級(jí)的構(gòu)造邊緣構(gòu)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(gòu)件可計(jì)入墻體水平筋計(jì)算其配箍特征值，以減小箍筋直徑或間距。c.約束邊緣構(gòu)件的范圍可落于嵌固端，不必向下延伸。d.框架柱：應(yīng)使大部分柱都是構(gòu)造配筋而不是計(jì)算配筋。使用三級(jí)鋼，還可根據(jù)抗規(guī)6.3.8減小總最小配筋率要求。e.框架梁、次梁：可按抗規(guī)6.3.4.1條設(shè)置架立筋，無(wú)需將支座負(fù)筋拉通。f.樓板：可采用塑性理論計(jì)算；板的周邊及樓層有高差時(shí)按簡(jiǎn)支計(jì)算的板，無(wú)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(zhí)行。g.構(gòu)造柱：設(shè)置應(yīng)謹(jǐn)慎，總說明中的說法應(yīng)根據(jù)圖紙細(xì)化。h.暗梁：嚴(yán)格控制含鋼量時(shí)可考慮取消該構(gòu)造。i.梁板柱墻施工圖宜按3層～5層為一段進(jìn)行梁板柱墻配筋。

7　參數(shù)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(shù)設(shè)置的合理化降低含鋼量：如梁的剛度放大系數(shù)、連梁剛度折減系數(shù)等，在承載力和位移計(jì)算中取不同的參數(shù)。

總之，在我們建筑工程設(shè)計(jì)中，建筑對(duì)于每一個(gè)設(shè)計(jì)師來(lái)說是一門有遺憾的藝術(shù)，對(duì)于每一個(gè)作品追求完美合一，是我們一生的夢(mèng)想。由于建筑物的固定性、復(fù)雜性、不好更換和單一性的特點(diǎn)，當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)完成一項(xiàng)工程后，在投入使用時(shí)，才發(fā)現(xiàn)很多令人不滿意的地方，主要原因是在設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)人員的推敲不夠，結(jié)構(gòu)方案考慮不周，為了趕工期，設(shè)計(jì)圖紙的精度、深度和廣度達(dá)不到要求，以及各專業(yè)間的不協(xié)同給工程項(xiàng)目的功能、美觀帶來(lái)了許多不可彌補(bǔ)的缺陷；在工程造價(jià)上給業(yè)主帶來(lái)極大的浪費(fèi)。為此筆者根據(jù)多年來(lái)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為如果對(duì)每項(xiàng)工程項(xiàng)目能按照以上的程序和細(xì)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一定能夠有效的控制工程造價(jià)。

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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