【摘要】精細化設計對于設計師而言，就是認真計算、精心制圖，以強大的責任心對待每一個細節(jié)。在方案選定之后還有很多的細部工作可做，包括什么樣的節(jié)點構造傳力更為可靠、更方便施工；何種箍筋型式對受力有利；如何確定縱筋的直徑和間距才會使裂縫寬度最??；混凝土墻、柱的截面應該在第幾層變化等等。從而更能優(yōu)化結構設計，節(jié)約土建成本。

【關鍵詞】 成本控制 精細化 結構設計

前言：

一個合理的結構方案，從源頭上就控制住建造成本。應該具體分析結構體系，做到結構合理化，把握住結構的總體形式。對建筑的平面布置、立面造型、柱網(wǎng)布置等提出合理的建議和要求，使結構的高度、復雜程度、不規(guī)則程度均控制在合理的范圍內(nèi)，這樣在施工圖設計當中就不會盲目設計，造成不必要的浪費。類似的文章比較多，本文不再贅述。本文僅在此基礎上，總結以往工程，進一步優(yōu)化設計，做到精細化設計，使結構成本進一步降低，做到精益求精。

一、控制層高，包括地下室層高和上部層高。

控制地面以上部分層高的優(yōu)點：因為計算長度減少而減少柱、墻體積；減少總高，在規(guī)劃條件控制總高的前提下可以增加層數(shù)；減少地震力和風荷載?？刂频孛嬉韵虏糠謱痈叩膬?yōu)點：不僅降低了支護的成本還節(jié)約了土方的開挖和外運，減少了地下水豐富區(qū)域的水壓力的影響，對地下室的底板和抗拔樁的設計都起到了有利影響。除此之外還可以減少其他土建成本，如減少維護墻、分隔墻、裝飾工程量；減少門窗、幕墻、粉刷、涂料、防水等工程量。另外還可以減少設備及運營成本，比如地下室層高減少就能減少水泵的揚程從而減少耗能負荷。根據(jù)工程經(jīng)驗，地下室每加深100mm，增加造價30元/m2 ，如果一個三萬平方的地下室30000m2 x30元/m2 =90萬元。

結構層高取決于凈高，而影響凈高的因素是結構梁高和設備管線。控制好層高并不是要犧牲房屋的凈高，因為房屋的凈高是房產(chǎn)客戶極度關注的內(nèi)容之一，如果犧牲房屋的凈高就降低了建筑產(chǎn)品的價值，就違背了全方位的控制成本的原則，所以一般情況下控制層高從控制結構的梁高和有效利用機電設計的管道空間上面著手。

一直以來設計單位僅僅從結構成本這單一成本考慮結構梁高的經(jīng)濟合理取值在1/8～1/12梁高。但是若把層高等因素綜合分析宜取1/10～1/18梁高，這是一個經(jīng)驗取值，也是規(guī)范建議的取值。在《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》JGJ 3-2002中就已經(jīng)改進，第6.3.1條條文說明是這樣解釋的：過去規(guī)定框架主梁的截面高度為計算跨度的 1/8～1/12 ，此規(guī)定已不能滿足近年來大量興建的高層建筑對于層高的要求。國外規(guī)范規(guī)定的框架梁高跨比比我們更小。因此，不論從國內(nèi)已有的工程經(jīng)驗以及與國外規(guī)范相比較，這次規(guī)定的 1/10～1/18 ，是可行的。我們提出的數(shù)值，在選用時，上限 1/10 僅適用于荷載較大的情況。當設計確有可靠依據(jù)，且工程上有需要時，梁的高跨比也可小于 1/18 。 在工程中，如果梁的荷載較大，可以選擇較大的高跨比。在計算撓度時，可考慮梁受壓區(qū)有效翼緣的作用，并可將梁的合理起拱值從其計算所得撓度中扣除。從規(guī)范的變化來看，已經(jīng)注意到梁高的影響。

對于有效利用和壓縮機電空間要從兩個方面著手，首先在機電管線設計時在條件許可的情況下要求設計院做樓層的綜合管線圖（空調(diào)、電纜、水管），采用綜合管線圖對機電管線進行認真的優(yōu)化，這樣一般可節(jié)省近200mm的空間高度，采用綜合管線圖進行優(yōu)化的另外一個目的就是能夠讓各個專業(yè)認真溝通，有效避免差錯。其次壓縮機電管線空間的另外一個途徑就是讓結構梁和管道空間能夠結合起來，綜合利用，基本方法有采用變截面梁、在梁中預埋預埋管和預留洞口使管線通過、采用設柱帽或無梁樓蓋和讓管道和梁平行布置等方法。

二、做好基礎的選型和方案比較

基礎部分（尤其是樁基礎）在施工過程中往往是最不容易控制成本的，這就要求在設計管理過程中要認真做好地質(zhì)勘察設計，摸清地下復雜的地質(zhì)情況，根據(jù)地質(zhì)情況合理選擇合適的基礎形式或樁型，合理選擇持力層，合理選擇樁長，還是要認真做好精細化設計，做好多方案的比較，用總的成本數(shù)據(jù)與合理施工周期為依據(jù)做好選擇。在基礎方案比較的時候一定要耐心的把具體的方案全部做出來，認真的算經(jīng)濟帳再確定合理的方案。

如何判斷樁基礎的總量是否合理？可以通過以下公式進行估算：總承載力/總荷載=1.1～1.3（一柱一樁的灌注樁取小值，多樁承臺的管樁取大值）， 一般情況下我們估算建筑的總荷載有個經(jīng)驗值，供大家參考，對于框架結構單位面積重量的每層標準值在12kN/㎡～15KN/㎡；框剪結構為13kN～16 kN/㎡；剪力墻結構為15kN/㎡～18 kN/㎡；框筒結構為14kN/㎡～16 kN/㎡；地下室一般在20 kN/㎡左右。這樣我們基本上根據(jù)建筑方案和地質(zhì)條件在設計初期對基礎方案進行比較了，然后根據(jù)設計條件的成熟逐步深入。 在樁（基礎）的設計時要把握好以下幾點，從而對樁的總量進行優(yōu)化；

1）關注柱底內(nèi)力的取值，考慮好實際的柱底內(nèi)力組合。

2）關注樁承載力的應用，選擇合適的樁徑和樁長。

3）關注樁基礎中地下室底板承載力的利用，一般老土的承載力還可以，這時候地下室的底板和活荷載可以利用老土來承載。

4）關注水浮力的利用，利用水浮力抬升建筑物，降低樁和基礎的數(shù)量，不過這需要一定的經(jīng)驗，同時在地質(zhì)勘測的時候要讓地質(zhì)部門提供一個準確的歷史最低水位值，有時靠地下水的作用可以使樁的數(shù)量有一定的減少。

5）關注基礎類型的歸并，一般基礎的歸并不宜超過15%，否則就造成一定程度的浪費。

三、梁的布置和配筋方式

一般情況下梁的布置不會有什么大的問題，但是在地下車庫和商業(yè)大跨度空間，比如在8.5mX8.5m的柱網(wǎng)下，選擇井字梁還是十字梁就要做個方案比較了，一般情況下對于標準層采用十字梁比井字梁較經(jīng)濟大概綜合成本（計算鋼筋的數(shù)量、混凝土的數(shù)量和模板的數(shù)量）要低10%左右，對于地下室則采用井字梁比較經(jīng)濟，對于屋面或荷載較小的時候井字梁和十字梁相差不多。

在梁的配筋方式上要做到精細化設計，要考慮柱截面尺寸較大時，剛域約束對梁端彎矩取值的影響，即梁端彎矩應從梁柱交邊線處取值；框架梁中上部通長鋼筋盡可能按規(guī)范規(guī)定的低限配置，支座負筋應按彎矩包絡圖配合構造要求分段截斷；梁底部鋼筋在中間支座處不應安排全部錨固錯接、搭接，盡可能采用與鄰跨拉通，個別錨固、切斷的配筋方式；住宅標準層梁寬常為200或250，此時梁頂鋼筋宜采用小直徑鋼筋；不得已不要采用直徑大于25的鋼筋；主次梁相交處，優(yōu)先采用附加箍筋的方法。不得已采用吊筋時，應在采用附加箍筋后經(jīng)過結構計算采用較小直徑的吊筋。

四、荷載取值，由于上部住宅荷載規(guī)范都有很明確的說明，而地下室荷載的取值對于地下室結構設計影響很大，且起決定性作用，因此把握好地下室頂部覆土厚度的控制和頂部活荷載的控制以及地下水浮力作用對地下室的結構成本控制影響很大。

地下室頂部覆土的厚度一般與景觀布置和地下管線的埋設要求有關系，這就要求在設計管理過程中把景觀設計和管網(wǎng)設計提前介入，做好精細化設計和專業(yè)配合工作，嚴格控制好地下室頂部覆土的厚度。對于一般的設計單位地下室頂部活荷載的取值為10kN/㎡（非人防和消防車道部位），規(guī)范中規(guī)定這個活荷載取為10kN/㎡是因為考慮在上部結構施工工程中加在地下室頂板上的腳手架等施工荷載，但是在實際的施工過程中這個活荷載往往和覆土荷載不是同時組合的，這樣實際的荷載組合就比設計荷載組合小了不少，所以對于有經(jīng)驗的荷載取值這里的10kN/㎡可以換為4kN/㎡，這樣就大大減少了結構成本，不過這些覆土厚度和荷載優(yōu)化的時候要注意做好根據(jù)具體情況的靈活運用，不可千篇一律。

對地下室的結構成本控制要利用好地下水位高度的取值和應用，很多設計工作者由于對勘探資料的不確定性產(chǎn)生對勘探結果的疑慮，在進行地下室外墻及底板水浮力計算時，一般都按地面以下0.5m或者車庫入口標高作為最不利水位，在計算地下室側(cè)板的主動土壓力系數(shù)也非常粗略的按0.5計算。雖然這樣很保守，但卻增加了很多成本。這就要求我們在做地勘報告的時候做好更為準確相關數(shù)據(jù)的要求，最主要的是承載力以及抗浮設計水位。承載力取值往往是參照不同的規(guī)范有不同的結果，有時相差較大，有些勘察單位取得較保守，關鍵在于選擇有經(jīng)驗的勘察單位，可以要求勘察單位提出最低設計水位標高，這樣為后面的成本控制和精細化設計服務。比如國家大劇院工程，經(jīng)過嚴格的工程勘察，并對比歷年地下水位變化，將抗浮設計水位定得比較低，大大減少了水浮力，在使用過程中也沒有出現(xiàn)任何問題。

還有其他細節(jié)上的處理，比如剪力墻的厚度可經(jīng)過《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》附錄D專門的公式驗算，大部分墻厚不需比標準層加厚或加厚一點即可滿足墻體穩(wěn)定性要求；柱的體積配箍率為混凝土單位長度范圍內(nèi)箍筋的體積除以該范圍內(nèi)混凝土核芯區(qū)內(nèi)的體積，實際施工圖設計中，設計人員往往將核芯區(qū)體積以柱的總體積來替換，以方便計算，并滿足規(guī)范要求；柱子縱向鋼筋的配置技巧，將較粗鋼筋放在角部共用；分析規(guī)范要求的目的；風荷載控制保證承載力安全，變形：50年一遇的風荷載變形須保證滿足規(guī)范要求，100年一遇的風荷載變形可放寬，但承載力必須保證；電算時一些系數(shù)的取值也會影響整體的成本。

結束語，建筑方案的確定，結構成本確定了60～70%，另外的結構方案優(yōu)化和結構精細化設計占30～40%。結構方案的優(yōu)化會降低無效成本，精細化、系統(tǒng)化設計，會確保結構合理。國家規(guī)范保證了結構應有的安全儲備。結構的使用年限一般為50年，必須在合理使用年限內(nèi)保證結構安全可靠，但沒有必要人為再提高結構設計標準，國家規(guī)范沒這樣的要求。若增加結構成本，進而提高結構安全儲備，要看是否提升建筑的價值。

[1] GB50010 -2010，混凝土結構設計規(guī)范[S]. 北京： 中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2]GB50011 -2010，建筑抗震設計規(guī)范[S]. 北京： 中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]JGJ3 - 2010，高層建筑混凝土結構技術規(guī)程[S]. 北京： 中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[4]李國勝 . 混凝土結構設計常用規(guī)范條文解讀與應用[M]. 北京： 中國建筑工業(yè)出版社，2012.