建筑工程的經(jīng)濟(jì)性在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

仲晟正

【摘要】建筑設(shè)計(jì)是工程建設(shè)計(jì)劃的具體化，對(duì)工程建設(shè)的投資、實(shí)施及使用中的能耗、物耗有重要而深遠(yuǎn)的影響作用。在建筑設(shè)計(jì)階段尤其是方案設(shè)計(jì)階段，提高對(duì)經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題的認(rèn)識(shí)和研究，對(duì)于促成建筑的健康發(fā)展、步入高效、集約化軌道有重要的基礎(chǔ)性作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有每平方米用鋼量以及每平方米混凝土用量在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中除了精確選擇計(jì)算參數(shù)，還應(yīng)對(duì)對(duì)工程造價(jià)和工程量的計(jì)算有所了解，才能取得工程的經(jīng)濟(jì)效果。本文主要從各方面探討經(jīng)濟(jì)性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑工程中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】建筑工程；經(jīng)濟(jì)性；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1、前言

人類的建筑活動(dòng)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活中不可或缺的內(nèi)容，工業(yè)社會(huì)以來(lái)，建筑發(fā)展構(gòu)成了社會(huì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的重要?jiǎng)右颍诎l(fā)展過(guò)程中對(duì)社會(huì)資源的消耗，又使之成為當(dāng)代能源危機(jī)的重要根源之一。因此，建筑發(fā)展的可持續(xù)性日益受到人們的關(guān)注。

在建筑設(shè)計(jì)中，一個(gè)項(xiàng)目的成功，首先要滿足其建筑功能要求，保證項(xiàng)目的安全性，其次是項(xiàng)目本身要具有經(jīng)濟(jì)性。如果項(xiàng)目本身投資不大，卻多年不能收回成本，則該項(xiàng)目是個(gè)失敗的投資。實(shí)踐證明，一個(gè)工程項(xiàng)目投資金額的85%是在設(shè)計(jì)階段決定的，由此可見，設(shè)計(jì)階段對(duì)項(xiàng)目投資起到?jīng)Q定性的作用。因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)與否直接關(guān)系項(xiàng)目投資量的大小，而影響結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素在于結(jié)構(gòu)方案的選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的參數(shù)和設(shè)計(jì)制圖的精確度等。

2、結(jié)構(gòu)形式和適用范圍

一般而言，磚混結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)，混凝土結(jié)構(gòu)比鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)。目前，我國(guó)建筑主要是以混凝土結(jié)構(gòu)形式為主，而在混凝土結(jié)構(gòu)中，主要有簡(jiǎn)體結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)等形式，每一種結(jié)構(gòu)形式都有它的適用條件，如高度<60m的建筑不宜采用筒體結(jié)構(gòu)，而30層以上或100m以上的建筑才宜采用筒體結(jié)構(gòu)；剪力墻結(jié)構(gòu)適用墻體較多的高層建筑，如住宅、公寓、飯店、醫(yī)院病房等；由于建筑功能的需要，加上住宅對(duì)室內(nèi)效果的要求，10層以上的小高層建筑結(jié)構(gòu)形式可采用剪力墻結(jié)構(gòu)或短肢剪力墻結(jié)構(gòu)；框剪結(jié)構(gòu)形式適用于高層住宅和需要大開間的辦公建筑；框架結(jié)構(gòu)形式主要用于10層以下的建筑，現(xiàn)在己廣泛應(yīng)用于公共建筑、住宅等民用建筑中，但是在抗震設(shè)防高烈度區(qū)內(nèi)，10層以上不宜采用純框架結(jié)構(gòu)；磚混結(jié)構(gòu)可用于多層建筑和小開間的建筑，但是由于磚混結(jié)構(gòu)抗震性能較差，其作為獨(dú)立的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)房屋的裝修、改擴(kuò)建均不利。因此，目前經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū)基本上不采用這種結(jié)構(gòu)形式。

3、建筑材料選用

應(yīng)盡量選用高強(qiáng)度的建筑材料，如鋼材宜優(yōu)先選用三級(jí)鋼HPB235，HRB335和HRB400，這3種鋼材的價(jià)格比較接近，但它們的抗拉強(qiáng)度值是210：300：360=1：1.43：1.7，可見采用高強(qiáng)鋼筋的性價(jià)比高混凝土宜用C30以上標(biāo)號(hào)的混凝土，因?yàn)槟壳暗氖┕すに嚭图夹g(shù)己可使混凝土達(dá)到C80，運(yùn)用高強(qiáng)度混凝土可以減小結(jié)構(gòu)截面和減輕結(jié)構(gòu)自重。

4、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

目前，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)入了電算化的時(shí)代，在合理的結(jié)構(gòu)選型和布置前提下，只有正確地選取各項(xiàng)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)才能把結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做好。無(wú)淪是國(guó)內(nèi)PKPM.3D3S等系列軟件，還是國(guó)外的ETABS.SAP2000等系列軟件，設(shè)計(jì)的各類參數(shù)都必須是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師人工選取和錄入，如地震分組、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，每項(xiàng)參數(shù)都關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果是否正確、配筋是否經(jīng)濟(jì)。

5、基礎(chǔ)工程投資

該投資約占工程總投資的20%～30%，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的重要性由此可見一斑，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的方案選取尤為重要?；A(chǔ)設(shè)計(jì)前，應(yīng)仔細(xì)閱讀分析地質(zhì)報(bào)告，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告的建議，合理地選擇基礎(chǔ)形式，同時(shí)，對(duì)于建議的基礎(chǔ)形式要進(jìn)行試算，特別是軟土地基，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，這時(shí)會(huì)同地勘單位進(jìn)行地基處理，從而選取合理的基礎(chǔ)形式。即使選用樁基礎(chǔ)，也要進(jìn)行不同形式樁的經(jīng)濟(jì)性比較，找出合理的樁基形式如某項(xiàng)目地勘建議可采用pH樁、預(yù)制小方樁和沉管灌注樁，筆者通過(guò)性價(jià)比分析，很快選出經(jīng)濟(jì)合理的樁型（見表1）。

6、建筑的規(guī)則性

這里的規(guī)則性是從結(jié)構(gòu)意義上而言的，一個(gè)平面方方正正的規(guī)則的建筑，如果其豎向抗側(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)意義上來(lái)判定，它仍是一個(gè)不規(guī)則建筑。

7、了解工程造價(jià)

結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)對(duì)工程造價(jià)和工程量的計(jì)算有一定的了解，才能使設(shè)計(jì)的圖紙達(dá)到精細(xì)、準(zhǔn)確，才能取得工程的經(jīng)濟(jì)效果。例如：25mm直徑鋼筋的重量是3.86kg/m，現(xiàn)在的市場(chǎng)價(jià)格約5.5元/kg，如果1棟樓的架立筋可用直徑18mm鋼筋（2.0kg/m），而設(shè)計(jì)上用了直徑25mm鋼筋，按3萬(wàn)m長(zhǎng)計(jì)，則浪費(fèi)掉鋼材55.8t，價(jià)值人民幣30.69萬(wàn)元，節(jié)材的重要性顯而易見。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)要求，使建筑發(fā)展走高效化、集約化的道路是一個(gè)綜合的系統(tǒng)工程。它在總體上要求社會(huì)宏觀經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要步入高效化、集約化的軌道，為建筑的集約化發(fā)展提供良好的社會(huì)環(huán)境。同時(shí)也要求建筑設(shè)計(jì)者必須從當(dāng)今經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)出發(fā)，建立宏觀的經(jīng)濟(jì)性理念，合理地確定各種條件下的建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)體系，總結(jié)各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)性措施、原則，為滿足社會(huì)各類需求、改善人居環(huán)境質(zhì)量做出貢獻(xiàn)。

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