鄧凱

摘 要：設計階段對工程造價的影響相當顯著，對于土建工程來說，結(jié)構(gòu)設計的合理與否對工程造價的影響很大。如何做出合理的結(jié)構(gòu)設計，有效降低工程造價，是值得探討的問題。本文就結(jié)構(gòu)設計中應當注意的可優(yōu)化點進行了分析，以供參考。

關鍵詞：結(jié)構(gòu)設計；優(yōu)化；降低造價

中圖分類號：TU31 文獻標識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）09-0150-01

根據(jù)國內(nèi)外有關的統(tǒng)計資料表明：初步設計階段影響工程投資數(shù)額幅度的可能性為70%～90%，在技術設計階段（施工圖設計）影響投資的可能性為30%～75%；在施工階段（實施階段）的影響工程投資的可能性為5%～25%。具體地說，設計階段影響工程投資的可能性為80%，而實施階段影響投資的可能性，充其量不會超過20%，即通過各種措施降低成本最大限度不外乎為20%以下。因此，無論是建設單位，還是設計單位，都應該充分重視設計的合理性。在日益競爭激烈的建筑設計市場上，作為設計人員，有責任為建設單位進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，為建設單位創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益，為創(chuàng)建節(jié)約型社會做出應有的貢獻，同時也使自己在激烈的市場競爭中不被淘汰。下面，筆者就近年在設計工作中總結(jié)到的，關于結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化方面的一些經(jīng)驗和想法進行分享，以供參考。

1 地基及基礎

現(xiàn)有常用的基礎形式有獨立基礎、條形基礎、筏板基礎、樁基礎等。對于基礎持力層埋深較淺，地基土承載力較高的建筑物，一般采用獨立基礎或者條形基礎比較合理；對于地基土承載力稍差，且結(jié)構(gòu)對沉降敏感時，可采用天然地基筏板基礎；而對于基礎下軟土層很厚，持力層埋深很深的建筑物，采用樁基礎是最為經(jīng)濟合理的。在實際工程中，也會遇到比較尷尬的情況：比如某結(jié)構(gòu)基礎持力層為中風化泥巖，工程性能良好，但是該持力層埋深在基礎底面標高下5m左右，采用天然獨立基礎就需要大開挖，增加土方工程量；采用樁基礎，又因為樁長太短，實際只能按墩基礎進行設計，樁的利用率低，可能會增加較多的樁數(shù)；這時就應該根據(jù)土方開挖量、開挖難度（獨立基礎）和樁的綜合造價進行評估，選取最為經(jīng)濟合理的方案。另外，如果上層軟土可以通過復合地基處理達到天然地基承載力要求，或?qū)ⅹ毩⒒A改為整體筏板基礎（即增加基礎面積）后上層軟土能夠達到承載要求，那么也應該納入基礎處理經(jīng)濟性方案的比選。

2 合理選取各種計算參數(shù)、系數(shù)

現(xiàn)在結(jié)構(gòu)設計計算基本都采用計算機電算，最常用的典型的結(jié)構(gòu)計算軟件就是PKPM系列軟件。使用軟件過程中需要設置諸多參數(shù)，任何一個參數(shù)設置不當，都有可能導致浪費。比如“雙向水平地震作用扭轉(zhuǎn)效應”勾選與否對配筋的影響。抗震規(guī)范5.1.1-3、及高規(guī)3.3.2-2條規(guī)定，質(zhì)量和剛度分布明顯不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu)，應計入雙向地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響。但是有些設計人員無論結(jié)構(gòu)形式如何、是否均勻，均勾選“雙向水平地震作用扭轉(zhuǎn)效應”選項，認為這樣的計算結(jié)果更為安全，但是卻忽略了經(jīng)濟性的問題。

再比如“梁端彎矩調(diào)幅系數(shù)”的選取，高規(guī)5.2.3 條規(guī)定，在豎向荷載作用下，可考慮框架梁端塑性變形內(nèi)力重分布對梁端負彎矩乘以調(diào)幅系數(shù)進行調(diào)幅，并應符合下列規(guī)定：裝配整體式框架梁端負彎矩調(diào)幅系數(shù)可取為0.7～0.8；現(xiàn)澆框架梁端負彎矩調(diào)幅系數(shù)可取為0.8～0.9。有些設計人員設計時梁端彎矩不調(diào)幅，是不恰當?shù)模驗楦菀滓鹆憾素搹澗劁摻钸^大、根數(shù)過多，影響混凝土澆筑，而且造成鋼筋的浪費。

3 材料選取

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主要由混凝土和鋼筋組成，混凝土和鋼筋的性價比對造價的影響明顯，應當盡可能使用高等級的混凝土和高強度的鋼筋，來提高性價比。一般C30混凝土采購價格僅比C25貴10元/m?左右，但是C30比C25的抗壓強度提高了20%；而據(jù)中國鋼鐵現(xiàn)貨網(wǎng)2013年10月23日“上海市場螺紋鋼最新指導報價”顯示，寶鋼生產(chǎn)的HRB400的采購價為3510元/t，HRB335的采購價為3490元/t，價格相差無幾，但HRB400的抗拉強度設計值比HRB335提高了20%。最新的《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GB50010-2010第4.2.1條規(guī)定：縱向受力普通鋼筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500鋼筋，箍筋宜采用HRB400、HRBF400、HPB300、HRB500、HRBF500鋼筋。從新的混凝土規(guī)范的要求來看，也是提倡采用高強度鋼筋替代原來常用的HPB235和HRB335鋼筋，其內(nèi)在含義應該也包括了對建筑材料的節(jié)約要求。

另外，建筑物內(nèi)部的填充結(jié)構(gòu)，在不影響建筑物使用功能的前提下，也應該盡量采用輕質(zhì)材料，降低設計荷載取值，以減小梁、板、柱的截面和配筋，同時降低了上部結(jié)構(gòu)傳遞至基礎的負荷，以達到降低工程造價的目的。

4 結(jié)構(gòu)形式

建筑物上部的結(jié)構(gòu)形式的選取對于工程造價的影響也是非常明顯的。這里所說的結(jié)構(gòu)形式不僅包括大到整個建筑是采用磚混、框架、剪力墻或筒體的問題，還包括是采用混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)或網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的問題，甚至還包括各種細部節(jié)點形式的選取等。以工業(yè)廠房常用的結(jié)構(gòu)形式——門式鋼架為例，根據(jù)有關研究資料表明：當荷載條件相同時，柱距與用鋼量之間的關系密切，門式剛架的經(jīng)濟柱距一般為7～9m。一般情況下，門式剛架的最優(yōu)間距不宜超過9.5m，超過9.5m時，屋面檁條、拉條、屋面支撐的用鋼量也會相應增加較快，造價并不經(jīng)濟；當荷載條件相同時，在各種柱距下，總用鋼量與跨度關系曲線基本相同，隨跨度的增加，總用鋼量接近直線關系遞增，跨度數(shù)量的變化對曲線變化趨勢影響也不明顯，因此，在滿足結(jié)構(gòu)使用要求的前提下，宜采用較小跨度?？梢钥闯觯词购唵蔚恼{(diào)整柱距和跨度，也能明顯影響造價的經(jīng)濟性。

綜上所述，建筑結(jié)構(gòu)設計工作是一項非常嚴謹且具有一定創(chuàng)新要求的工作，合理的結(jié)構(gòu)設計不僅對結(jié)構(gòu)安全性有重大影響，而且對于降低工程造價也有現(xiàn)實的意義。工程設計者們應該加強基礎理論、新規(guī)范和設計軟件的學習和研究，并在一定程度掌握施工工藝和造價知識，提高設計水平，認真對待每一個設計項目，真正作到結(jié)構(gòu)安全、實用、美觀和經(jīng)濟節(jié)約。

參考文獻

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