建筑工程的經濟性在結構設計中的應用

仲晟正

【摘要】建筑設計是工程建設計劃的具體化，對工程建設的投資、實施及使用中的能耗、物耗有重要而深遠的影響作用。在建筑設計階段尤其是方案設計階段，提高對經濟性問題的認識和研究，對于促成建筑的健康發展、步入高效、集約化軌道有重要的基礎性作用。結構設計經濟性的評價指標主要有每平方米用鋼量以及每平方米混凝土用量在結構設計中除了精確選擇計算參數，還應對對工程造價和工程量的計算有所了解，才能取得工程的經濟效果。本文主要從各方面探討經濟性結構設計在建筑工程中的應用。

【關鍵詞】建筑工程；經濟性；結構設計；應用

1、前言

人類的建筑活動是社會經濟生活中不可或缺的內容，工業社會以來，建筑發展構成了社會經濟進步的重要動因，但在發展過程中對社會資源的消耗，又使之成為當代能源危機的重要根源之一。因此，建筑發展的可持續性日益受到人們的關注。

在建筑設計中，一個項目的成功，首先要滿足其建筑功能要求，保證項目的安全性，其次是項目本身要具有經濟性。如果項目本身投資不大，卻多年不能收回成本，則該項目是個失敗的投資。實踐證明，一個工程項目投資金額的85%是在設計階段決定的，由此可見，設計階段對項目投資起到決定性的作用。因結構設計的經濟與否直接關系項目投資量的大小，而影響結構設計經濟性的關鍵因素在于結構方案的選型、結構設計的參數和設計制圖的精確度等。

2、結構形式和適用范圍

一般而言，磚混結構比混凝土結構經濟，混凝土結構比鋼結構經濟。目前，我國建筑主要是以混凝土結構形式為主，而在混凝土結構中，主要有簡體結構、框筒結構、剪力墻結構、框剪結構、框架結構等形式，每一種結構形式都有它的適用條件，如高度<60m的建筑不宜采用筒體結構，而30層以上或100m以上的建筑才宜采用筒體結構；剪力墻結構適用墻體較多的高層建筑，如住宅、公寓、飯店、醫院病房等；由于建筑功能的需要，加上住宅對室內效果的要求，10層以上的小高層建筑結構形式可采用剪力墻結構或短肢剪力墻結構；框剪結構形式適用于高層住宅和需要大開間的辦公建筑；框架結構形式主要用于10層以下的建筑，現在己廣泛應用于公共建筑、住宅等民用建筑中，但是在抗震設防高烈度區內，10層以上不宜采用純框架結構；磚混結構可用于多層建筑和小開間的建筑，但是由于磚混結構抗震性能較差，其作為獨立的結構形式，對房屋的裝修、改擴建均不利。因此，目前經濟較發達的地區基本上不采用這種結構形式。

3、建筑材料選用

應盡量選用高強度的建筑材料，如鋼材宜優先選用三級鋼HPB235，HRB335和HRB400，這3種鋼材的價格比較接近，但它們的抗拉強度值是210：300：360=1：1.43：1.7，可見采用高強鋼筋的性價比高混凝土宜用C30以上標號的混凝土，因為目前的施工工藝和技術己可使混凝土達到C80，運用高強度混凝土可以減小結構截面和減輕結構自重。

4、正確選取結構計算參數是結構設計的前提

目前，結構設計進入了電算化的時代，在合理的結構選型和布置前提下，只有正確地選取各項設計計算參數才能把結構設計做好。無淪是國內PKPM.3D3S等系列軟件，還是國外的ETABS.SAP2000等系列軟件，設計的各類參數都必須是結構設計師人工選取和錄入，如地震分組、場地類別、抗震等級、地震烈度、地下室層數、是否計算雙向地震、是否計算偶然偏心、是否雙偏壓配筋、箍筋間距、墻體分布筋間距、鋼筋的強度值和混凝土的強度等級等，每項參數都關系到建筑結構計算結果是否正確、配筋是否經濟。

5、基礎工程投資

該投資約占工程總投資的20%～30%，基礎設計的重要性由此可見一斑，基礎設計的方案選取尤為重要。基礎設計前，應仔細閱讀分析地質報告，根據地質報告的建議，合理地選擇基礎形式，同時，對于建議的基礎形式要進行試算，特別是軟土地基，可能會出現能滿足基礎承載力而不滿足沉降要求的情況，這時會同地勘單位進行地基處理，從而選取合理的基礎形式。即使選用樁基礎，也要進行不同形式樁的經濟性比較，找出合理的樁基形式如某項目地勘建議可采用pH樁、預制小方樁和沉管灌注樁，筆者通過性價比分析，很快選出經濟合理的樁型（見表1）。

6、建筑的規則性

這里的規則性是從結構意義上而言的，一個平面方方正正的規則的建筑，如果其豎向抗側力構件布置不連續或者側向剛度不規則，從結構意義上來判定，它仍是一個不規則建筑。

7、了解工程造價

結構工程師應對工程造價和工程量的計算有一定的了解，才能使設計的圖紙達到精細、準確，才能取得工程的經濟效果。例如：25mm直徑鋼筋的重量是3.86kg/m，現在的市場價格約5.5元/kg，如果1棟樓的架立筋可用直徑18mm鋼筋（2.0kg/m），而設計上用了直徑25mm鋼筋，按3萬m長計，則浪費掉鋼材55.8t，價值人民幣30.69萬元，節材的重要性顯而易見。

結語：

綜上所述，順應可持續發展的目標要求，使建筑發展走高效化、集約化的道路是一個綜合的系統工程。它在總體上要求社會宏觀經濟的發展要步入高效化、集約化的軌道，為建筑的集約化發展提供良好的社會環境。同時也要求建筑設計者必須從當今經濟現狀及發展趨勢出發，建立宏觀的經濟性理念，合理地確定各種條件下的建筑設計標準、評價體系，總結各項經濟性措施、原則，為滿足社會各類需求、改善人居環境質量做出貢獻。

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