建筑結構設計與經濟探討

廖天書

摘 要：建筑結構方案在滿足安全、適用、耐久的前提下，更加注重結構經濟成本。正確處理好結構技術與經濟的關系，不但帶來良好的投資效益，還會給社會創造一定財富。

關鍵詞：結構設計；問題分析；目的目標；經濟；措施

1 有關建筑結構設計常出現幾點問題分析

1.1 設計保守，重技術，輕經濟。在建筑市場激烈競爭中，由于眾多因數影響，導致很多單位建筑結構設計技術及工程造價很不合理。其原因大致有：一、設計周期短，時間倉促，設計人員沒有充足時間來分析和校正設計結果，故為了“安全保險”，不管造價高低，加重技術設計含量，以致造成肥梁、肥柱、超筋、基礎超大超深等嚴重現象。二、設計人員初出茅廬，經驗不足，為了結構“終身保險”，對“設計結構”加重安全系數，以犧牲材料為保障。三、設計人員意識淡薄，沒有經濟觀念，怕承擔責任，膽小怕事，不求上進，靠“計算軟件”和校審人員把關，再加上自己的一點“小聰明”覺得是準保無險的。

1.2 忽視結構概念設計。結構概念設計：設計人用“理論—實踐”而靈活運用起來對某結構總體方案進行大概輪廓布局、構思和宏觀的定性設計并制定設計目標和采取一定措施的手段或方法。它是結構師們的思維活動，能體現設計師的知識水平和設計水平。設計概念包括安全度、抗震、力學、荷載及施工等的設想，設計者若把他們融合貫穿到方案設計、結構構件布置、結構計算分析處理及模擬計算簡圖中去，不但能夠保證最后設計的正確原則，而且還可以通過它們解決設計中出現的問題，甚至于會不斷提高設計水平。

1.3 施工單位反映的設計問題多。設計往往出現繁多問題，一般在于設計人員工作疏忽大意、不嚴謹造成。所以經常造成變更設計、修改、補充技術資料等。這些往往都出現在設計交底及圖紙答疑會議上。

2 建筑結構設計的目的和目標分析

2.1 目的分析。結構設計，一般指在建筑設計等專業基礎上，由結構工程師對擬建造物進行整體結構規劃和選型，并經過一定的計算程序對結構整體及其構件進行相應作用效應分析和計算后采取一定的技術措施來使之滿足在合理使用年限內、正常環境下達到安全、適用和耐久性等要求基礎上進行的一項施工出圖技術探討性活動。建筑結構設計的根本目的，是借助設計人的理論知識和豐富經驗，并運用科學的手段來解決結構技術與經濟的關系，力求通過一定的計算和構造處理并以最經濟的途徑建設工程項目，最終使結構能可靠地承受各種作用和滿足各項預定功能的要求。

2.2 目標分析。結構設計一般原則：安全可靠，技術先進，經濟合理，確保質量，方便施工。安全是結構設計追求的第一目標。設計人員應在保證設計質量的前提下保證結構安全，并在合理年限內能使結構保持整體穩定性，不致發生倒塌。一個結構，可以不美觀，也可以不經濟，但不可以不安全。經濟是結構設計追求的第二目標。俗話說，“貪污和浪費是極大的犯罪”。對項目投資起決定性作用的是設計階段，結構設計是否經濟直接關系到投資額度大小。作為一個結構工程師，我們應該最大限度地保證結構經濟性，不要浪費資源。技術和經濟是相互對立的統一。做任何工程都需要技術支撐，但同時又要消耗大量的人、才、物資源。經濟是技術進步的目的和動力，技術乃是達到經濟目標的手段，他們是相互促進的，技術和經濟又統一于建筑結構工程的全過程。結構設計方案的取舍，是以技術先進適用和經濟合理為基本標準決策的，離開任何一方都是不可取的。

3 建筑結構設計經濟性的重要意義

3.1 節約成本，減少浪費，創造價值。統計資料分析，在房產項目中，建筑結構成本占整個建安成本的40%～60%，它在各專業成本中比重最大，是一項可控競爭成本，理當進行成本控制。如果在滿足同樣功能的條件下，對結構設計進行優化改進，則工程造價可降低甚至可高達10%～30%。實踐證明，若提高結構設計質量，對促進施工質量、進度、降低工程成本目標是有益無害的，并還能早日為社會創造一定的價值。

3.2 可以節約資源，綠色環保、節能降耗。建設工程要大量消耗人、才、物資源。建筑材料是建筑工程的物質基礎，離開了建筑材料，設計師們的完美建筑藝術就無法變成實體。在基本建設中，我國建筑工程的建筑材料所占的投資比例高達65%左右。據載，我國目前建筑材料每年至少生產混凝土約15億M3，一年消耗5億噸水泥，10億M3石子，20億M3砂子。我國建筑物消耗水平與發達國家相比，鋼材消耗高出10%～25%，每1M3混凝土多消耗80Kg水泥。人類建造大量基礎設施消耗了大量的地球資源和能源，如建筑材料的生產消耗石灰石、粘土、砂石、煤、石油及水等，同時還產生大量的廢氣、廢渣和廢液。它們在相當程度上污染了自然環境和破壞了生態平衡。所以，作為一個合格的結構師，我們在確保結構安全時，不應該過度地消耗資源來提高結構安全度，而應從綠色環保出發，節約資源，節約能源，推崇走建筑材料可持續發展方向。

4 建筑結構設計經濟性措施

4.1 進行建筑結構優化設計。建筑結構優化，這里是指在滿足結構安全、適用、耐久性原則及其它有關規范、標準及規程等條件下，使結構設計成本最大可能地降低到最小程度的設計方法。結構設計優化是對結構設計質量的提升，對提高設計質量，節約建設成本都有重要意義。大連理工大學李剛教授統計后說：“在建筑領域應用結構優化設計可以將小高層、高層的造價降低10%，同時能提高1%～5%的使用面積，并有效縮短建筑工期。對12層住宅樓和30層商住樓進行結構優化后，造價分別節省了18%和12.5%，我們認為這種方法將有助于平抑房價”。這就是結構優化意義所在。通過優化設計還可以使設計少出差錯，減少因設計不合理而造成的返工，降低不必要的土建成本，消除安全隱患于萌芽狀態，提高結構的安全度。

4.2 樹立結構工程師成本控制意識。樹立結構工程師成本控制核算觀念，用優化管理的方法進行結構工程設計，努力提高自己的專業技術水平。第一，在方案設計之前，科學地運用概念設計，對比各種可能的結構設計方案并進行比較分析和總結，找出最為經濟的設計。反對“多用鋼筋，少用腦筋”的不負責任說法。第二，節約建設成本，有效防止“三超”現象發生。在設計各階段與造價工程師溝通協調，進行結構造價過程控制。第三，運用價值工程優化成本。挖掘設計人員的潛力，運用價值工程進行方案比選，從中挑選最優方案。

4.3 加強設計人員教育培訓，培養一專多能人才。一個結構師，不但要全面掌握專業理論知識，還要懂得經濟管理。參加相關續教育培訓，讓自己的知識不斷更新和完善，以提高自己的綜合設計水平能力，把自己培養成為一專多能的人才。

4.4 引入競爭機制，擇優選擇設計成果。工程造價的控制立足于事前控制是最好的選擇。實行設計招標，引入競爭機制，以“低成本、高質量、高效益”擇優錄取設計單位，避免“重技術，輕經濟”問題。

5 結語

經濟基礎決定上層建筑。經濟是國家的命脈，是國家的精神支柱。國防、交通、建筑、水利建設等哪一樣不需要“資源”的投入？！在當今這個“金錢的絕對法則”所控制年代，作為一個結構工程師，應該把技術與經濟相聯系，否則是對國家、對人民、對社會的極大不負責任，是在浪費人類資源、破壞環境、破壞生態平衡，也是一種罪孽。

參考文獻

[1] 徐傳亮，光軍.建筑結構設計優化及實例[M].中國建筑工業出版社， 2012.

[2] 孫芳垂，王祖培等.建筑結構設計優化案例分析[M].中國建筑工業出版社，2010.