試論建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化及造價(jià)成本控制

林可勃

（廣東中山建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司，廣東 中山 528403）

一、概述

近年來我國經(jīng)濟(jì)得到了飛速的發(fā)展，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的騰飛，建筑業(yè)也得到了不斷的發(fā)展。建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要可以分成三個(gè)階段：結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及施工圖設(shè)計(jì)階段。在建筑工程施工圖的繪制階段中，有一個(gè)非常關(guān)鍵的問題，這個(gè)問題就是計(jì)算結(jié)構(gòu)的時(shí)候，對(duì)建筑的荷載、桿件、各種參數(shù)的選取是不是正確、合理。

二、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)工程造價(jià)的影響

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是完成建筑工程各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)開支以及工程施工技術(shù)的確立與通過全過程的安排。在整個(gè)建筑工程建設(shè)過程中，設(shè)計(jì)階段就是工程造價(jià)的關(guān)鍵因素。雖然一般建筑設(shè)計(jì)費(fèi)在全部費(fèi)用中的比例不到1%，但不同的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以使原有的工程設(shè)計(jì)造價(jià)增加或者減少，費(fèi)用浮動(dòng)大約在40%到70%?？梢娊ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在一項(xiàng)目造價(jià)上起至關(guān)重要的作用。

三、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的工程造價(jià)控制

通過分析得知，在整個(gè)建筑工程施工過程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要意義，如若通過加強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)建筑工程造價(jià)進(jìn)行控制，就應(yīng)該從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)入手，才能取得較好的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制效果。經(jīng)過總結(jié)多家建筑設(shè)計(jì)單位的經(jīng)驗(yàn)，得到以下措施：

1 優(yōu)化設(shè)計(jì)類型

建筑結(jié)構(gòu)類型不同所使用的建筑材料、施工技術(shù)就會(huì)不同，這樣造成的成本支出也會(huì)不同，由此可知最后形成的工程造價(jià)、建筑質(zhì)量、用戶體驗(yàn)也會(huì)不同。一方面我們應(yīng)該盡量滿足業(yè)主的需求及使用要求，另一方面應(yīng)該盡量使用成本較低的建筑結(jié)構(gòu)類型，在選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類型的時(shí)候要經(jīng)過多重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類型的比選，使整個(gè)建筑的工程造價(jià)得到降低。

2 優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

這里所說的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主要指的是基地結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，地基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的部分，通常整個(gè)部分會(huì)占到整個(gè)工程造價(jià)的10%到15%。通過過往經(jīng)驗(yàn)廣東地區(qū)基礎(chǔ)造價(jià)由高至低順序?yàn)椋禾烊换A(chǔ)、預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)、鉆（沖）孔樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)承臺(tái)在滿足受力的前提下承臺(tái)應(yīng)盡量避免設(shè)計(jì)成聯(lián)合承臺(tái)，天然基礎(chǔ)則盡量設(shè)計(jì)成獨(dú)立基礎(chǔ)，同時(shí)高層建筑基礎(chǔ)在滿足持力層受力及穩(wěn)定的前提下應(yīng)盡可能淺埋。

表1

表2

3 優(yōu)化上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

這里所說的上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要指的是設(shè)計(jì)地面以上建筑結(jié)構(gòu)，上部部分是建筑架構(gòu)中的主要部分，包括鋼筋混凝土剪力墻、梁、板、柱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及材料的選擇等等，這些部分中產(chǎn)生的成本就形成了我們需要探討的工程造價(jià)的主要部分。下面我們可以針對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)談?wù)勚饕拇胧?/p>

4 結(jié)構(gòu)形式選用要靈活

不同的結(jié)構(gòu)形式擁有不同的特點(diǎn)，在不同類型、不同規(guī)模的建筑物中應(yīng)使用不同的結(jié)構(gòu)形式，一般來說六層以下的居民樓主要采用的是混合結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形式在很大程度上可以減少鋼筋混凝土的使用，使建筑物的強(qiáng)度需求得到滿足，同時(shí)還可以使工程造價(jià)得到降低，高層建筑宜設(shè)計(jì)成規(guī)則的結(jié)構(gòu)，避免設(shè)計(jì)為復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)。高層建筑應(yīng)在滿足使用功能的前提下應(yīng)盡量避免轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換不可避免的轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先考慮直接轉(zhuǎn)換方案，避免二次轉(zhuǎn)換方案，傳力途徑越長產(chǎn)生的造價(jià)越高。通過統(tǒng)計(jì)以下為較為經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)形式：

多層配套公建采用框架結(jié)構(gòu)，特殊情況可考慮框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

多層住宅及別墅采用框架結(jié)構(gòu)，框架柱根據(jù)建筑需要部分采用異形柱或矩形柱。

低于十二層住宅，采用框架——剪力墻結(jié)構(gòu)。

十二層以上二十層以下高層住宅采用剪力墻結(jié)構(gòu)或框架---剪力墻結(jié)構(gòu)。

二十層以上高層住宅采用剪力墻結(jié)構(gòu)。

大跨度的屋蓋視實(shí)際需要可采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)或其他新型結(jié)構(gòu)。

5 建筑材料選用要輕質(zhì)

輕質(zhì)的材料主要指對(duì)建筑物墻體材料，選用輕質(zhì)墻體材料可以使墻體的重量大大降低，使建筑物梁柱和地基的載荷大大減少，使工程造價(jià)得到降低。

圖1 框架立面及配筋簡圖

圖2 框架立面及配筋簡圖

圖3 框架立面及配筋簡圖

表3

一般民用建筑的合適平均單位面積的垂直荷重標(biāo)準(zhǔn)值詳下如表1所示。

5 尺寸選擇要合理

柱、梁、板截面的尺寸都要與標(biāo)準(zhǔn)相符合，過大過小都是不可以的，過大會(huì)增加建筑物的造價(jià)，過少過小又會(huì)使建筑物的強(qiáng)度、剛度不夠。正確的做法是與實(shí)際需要相結(jié)合，將各種建筑材料的指標(biāo)控制在一定范圍內(nèi)，使建筑結(jié)構(gòu)的需求得到滿足，工程造價(jià)控制也達(dá)到了相應(yīng)的要求。

以下為廣東省中山市及周邊地區(qū)普通民用建筑含鋼量大概數(shù)值：

下面為一具體工程在不改變建筑使用功能及立面效果的前提下通過修改結(jié)構(gòu)受力方式以達(dá)到節(jié)約工程造價(jià)的實(shí)際案例。如表2所示。

2 01 3 年中山百靈達(dá)電子有限公司為滿足生產(chǎn)需要擬建一成品倉庫，車間位于廣東中山市南朗鎮(zhèn)，倉庫建筑面積約8000平方米，倉庫采用單層兩跨的混凝土柱+屋面鋼梁門式剛架結(jié)構(gòu)，每跨跨度為20m，檐口標(biāo)高為12m，按中山地區(qū)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)其抗震設(shè)防烈度為7度，基本風(fēng)壓0.7kN/m2， 地面粗糙度按B類，。廠房屋面排水坡度值為10%。按建筑要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出三個(gè)實(shí)施方案。

圖1：三柱列均設(shè)排水溝，每跨采用雙向排水，兩邊柱柱頂與鋼梁采用施工最為方便的允許水平滑動(dòng)的鉸支支座。

圖2：在方案一基礎(chǔ)上修改為不允許水平滑動(dòng)的鉸支支座（設(shè)置柱頂抗剪鍵）。

圖3：邊柱列設(shè)排水溝，每跨采用單邊排水，柱頂與鋼梁均采用不允許水平滑動(dòng)的鉸支支座。

各方案用造價(jià)統(tǒng)計(jì)詳下如表3所示。

通過上述計(jì)算及對(duì)比，方案二通過取消方案一的水平滑動(dòng)支座結(jié)構(gòu)受力形式（設(shè)置柱頂抗剪鍵）可以減小剛架柱子縱筋總的配筋面積達(dá)到降低工程造價(jià)的目的；方案三通過設(shè)置搖擺中柱能有效消除鋼梁的水平推力并且把鋼梁設(shè)計(jì)成中間連續(xù)的的連續(xù)折梁形式能更有效地降低邊柱的縱筋及鋼梁的截面能達(dá)到了降低造價(jià)的目的。由此可知通過改變、優(yōu)化結(jié)構(gòu)的受力形式在一定的范圍內(nèi)降低造價(jià)是可行的。

結(jié)語

綜上所述，在整個(gè)建筑工程造價(jià)管理中建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，怎樣優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使建筑工程造價(jià)得到降低，這已經(jīng)成為建筑企業(yè)致力研究的重要課題。同時(shí)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，只要我們對(duì)工作中的細(xì)節(jié)進(jìn)行精心把握，堅(jiān)持最優(yōu)的設(shè)計(jì)理念，就可以將建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作做好，使設(shè)計(jì)中的工程造價(jià)控制到最合理的程度。

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