石凱

【摘要】為了更加準(zhǔn)確的從建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計角度分析工程的經(jīng)濟(jì)性，本文從建筑結(jié)構(gòu)形式和適用范圍出發(fā)，研究了建筑的規(guī)則性和建筑材料的選用，強(qiáng)調(diào)了正確選取結(jié)構(gòu)計算參數(shù)是結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提，分析了基礎(chǔ)工程投資與工程造價的相關(guān)知識。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計；工程；經(jīng)濟(jì)性

前言

在全球資源緊缺的大背景下，節(jié)約資源成為了建筑工作的重要考慮因素，在一個建筑工程中，除了滿足其建筑功能，確保項(xiàng)目的安全性，第二重要的就是保證項(xiàng)目進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)性。若該項(xiàng)目投資巨大，卻在有限的時間內(nèi)無法將成本收回，這無疑是一項(xiàng)失敗的投資。多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)告訴我們，項(xiàng)目的設(shè)計階段會決定投資金額的85%，所以說，設(shè)計階段在投資項(xiàng)目中是起著決定性作用的。

一. 結(jié)構(gòu)形式和適用范圍

相對于鋼結(jié)構(gòu)來說，磚混結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)是比較經(jīng)濟(jì)的。當(dāng)前我國建筑應(yīng)用中，主要以混凝土結(jié)構(gòu)形式為主。混凝土結(jié)構(gòu)中種類很多，主要由筒體結(jié)構(gòu)、 框筒結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)等形式組成，這些結(jié)構(gòu)形式用于不同的建筑條件中。對于筒體結(jié)構(gòu)來說，高度小于六十米的建筑是不宜采用的，它非常適用于三十層以上或者一百米以上的建筑。而剪力墻結(jié)構(gòu)則適用于墻體較多的像住宅樓、酒店、醫(yī)院病房等高層建筑，由于住宅對室內(nèi)效果的要求，并結(jié)合相關(guān)建筑功能，十層以上的小高層建筑結(jié)構(gòu)形式也可以選擇剪力墻結(jié)構(gòu)或短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。對于高層住宅以及需要大空間的辦公建筑來說，框剪結(jié)構(gòu)形式無疑是最合適的選擇?？蚣芙Y(jié)構(gòu)形式主要在十層以下的建筑工程上得到應(yīng)用，并廣泛應(yīng)用于公共建筑和住宅等民用建筑中，但是要注意在抗震設(shè)防高烈度區(qū)，尤其是十層以上，一定要避免采用純框架結(jié)構(gòu)；對于抗震性能較差的磚混結(jié)構(gòu)，可在多層建筑和小開間的建筑上廣泛應(yīng)用，但是會影響到房屋的裝修與改改建擴(kuò)建，所以，當(dāng)前經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)很少會采用這種結(jié)構(gòu)形式。

二. 建筑的規(guī)則性

此處的規(guī)則性是從結(jié)構(gòu)意義上來說的。即使是一個方方正正的建筑，若其豎向抗側(cè)力構(gòu)件布置不連續(xù)或者側(cè)向剛度不規(guī)則，從結(jié)構(gòu)上來判定的話，它仍是一個不規(guī)則的建筑。與其相反，若一個看似不規(guī)則的建筑，但豎向抗側(cè)力構(gòu)件連續(xù)或者側(cè)向剛度規(guī)則，結(jié)構(gòu)性能卻十分高。對于抗震地區(qū)的工程來說，抗側(cè)力構(gòu)件布置是否科學(xué)是可以直接影響到結(jié)構(gòu)受力的合理性和建筑經(jīng)濟(jì)性。由于墻柱的截面和配筋會受平面的不規(guī)則的建筑物的影響，遇到地震時，也會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)處于危險狀態(tài)。不規(guī)則的建筑不但不具備經(jīng)濟(jì)性，在地震力作用下還會導(dǎo)致建筑物不安全。保證建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，必須在結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計階段，合理的劃分平面，并按照規(guī)范要求來布置結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)抗側(cè)力構(gòu)件的剛度的均衡，盡量達(dá)到剛心和質(zhì)心的位置重合，進(jìn)一步減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。為了達(dá)到更好的效果，首先要做到建筑專業(yè)知識的協(xié)調(diào)與完善，將抗震概念設(shè)計應(yīng)用在建筑方案中，并注意在合適的地方設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)的劃分結(jié)構(gòu)單元，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)單元的平面規(guī)則，避免過大的平面凸出和凹入。第二，在抗側(cè)力構(gòu)件的布置過程中，一定要遵循均勻、分散、對稱和周邊的原則，避免結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度在某個地方過于集中或者突變。在計算步驟中位移比沒有達(dá)到規(guī)范要求時，很可能是由抗側(cè)力構(gòu)件分布不均勻?qū)е碌摹?/p>

三. 建筑材料選用

在建筑材料的選用中，應(yīng)以高強(qiáng)度的建筑材料為主，比如在選擇鋼材時，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用三級鋼。HPB235，HRB335 與HRB400，這三種鋼材的價格不分上下，但它們的抗拉強(qiáng)度值是210：300：360=1：1.43：1.7，由此可見，采用高強(qiáng)鋼筋的性價比是最高的。在混凝土材料選擇上，優(yōu)先選用C30以上標(biāo)號的混凝土， 由于當(dāng)前的施工工藝與技術(shù)會將混凝土達(dá)到C80，為了減小結(jié)構(gòu)截面并減輕結(jié)構(gòu)自重，選擇高強(qiáng)度混凝土是最好的選擇。若建筑結(jié)構(gòu)為填充墻，在材料選擇上則要以水泥纖維板、紙面石膏板、加氣混凝土等輕質(zhì)墻體為主，這種材料不僅可以擴(kuò)大室內(nèi)的實(shí)際使用面積，還能減輕本身的結(jié)構(gòu)自重，加大抗震能力，并能減少結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件的配筋量和混凝土用量。

四. 正確選取結(jié)構(gòu)計算參數(shù)是結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提

就我國目前情況來說，結(jié)構(gòu)設(shè)計步入了電算化的時代，為了將結(jié)構(gòu)設(shè)計做的更好，一定要提前做好科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)選型與布置，并準(zhǔn)確地選取每項(xiàng)設(shè)計的計算參數(shù)。除了國內(nèi)的PKPM、3D3S 等系列軟，國外的ETABS、SAP2000等系列的軟件，在地震分組、 場地類別、 抗震等級、地震烈度、 地下室層數(shù)、 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(qiáng)度值和混凝土的強(qiáng)度等級等方面，設(shè)計的各項(xiàng)參數(shù)都必須是結(jié)構(gòu)設(shè)計師人工選取并進(jìn)行錄入。其中的每一類參數(shù)都直接影響到建筑結(jié)構(gòu)計算結(jié)果是否準(zhǔn)確、 配筋是否最經(jīng)濟(jì)。在多層建筑運(yùn)用雙向地震設(shè)計后，可以不受結(jié)構(gòu)偶然偏心的影響；在高層建筑的配筋計算中，若計入雙向地震，也可以不考慮偶然偏心所產(chǎn)生的影響。在建筑場地類別為一類和四類的情況下，要注意分別對抗震等級進(jìn)行相應(yīng)的提高或減少。

五. 基礎(chǔ)工程投資

由于本投資約占工程總投資的20%-30%，所以在基礎(chǔ)設(shè)計的方案選取上也越來越費(fèi)心思。在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計之前，要認(rèn)真的閱讀并分析相關(guān)的地質(zhì)報告，并通過對地質(zhì)報告建議的探究，科學(xué)合理的選取與之匹配的基礎(chǔ)形式，與此同時，要對所建議的基礎(chǔ)形式進(jìn)行準(zhǔn)確的試算，尤其是軟土地基，可能會出現(xiàn)能滿足基礎(chǔ)承載力而不滿足沉降要求的情況，在種情況下，地勘部門會進(jìn)行地基處理，進(jìn)而選擇更加合適的基礎(chǔ)形式。在選擇樁基礎(chǔ)時，也會根據(jù)相關(guān)條件來對不同形式的樁進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性的比較，選擇出最合適的樁基礎(chǔ)形式。比如，某項(xiàng)目的勘建議選取PH樁、預(yù)制小方樁與沉管灌注樁，但經(jīng)過詳細(xì)的性價比分析后，會在很短時間內(nèi)分析出最經(jīng)濟(jì)合理的樁型。與以上工程相匹配的樁型有沉管樁426與PHC管樁400，但是經(jīng)過綜合因素的分析，最終選擇性價比與質(zhì)量相對較高的PHC管樁400，并在實(shí)際的應(yīng)用中得到很多業(yè)主的肯定與認(rèn)可。除此之外，比如在軟土地基上，建設(shè)幾十多棟的商鋪，根據(jù)地勘報告的意見，可選用筏形基礎(chǔ)，但經(jīng)過詳細(xì)的試算分析，天然筏形基礎(chǔ)會有沉降量達(dá)到300mm的可能，為了選取更為合適的基礎(chǔ)，有關(guān)部門進(jìn)行商定，可以通過水泥攪拌樁進(jìn)行加固，并選取柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，此基礎(chǔ)的應(yīng)用，比原設(shè)定的筏基節(jié)約將近800萬元的成本費(fèi)用。在此介紹一下筏形基礎(chǔ)，它的厚度直接受到柱或墻對筏板沖切的影響，所以柱下或墻下筏板是主要受沖切的區(qū)域，為了解決這個問題，可以直接應(yīng)用柱下或墻下筏板與抗沖切的鋼筋或局部加厚筏板厚度的方法來縮小整體筏板厚度。為了保證筏板設(shè)計更加的安全經(jīng)濟(jì)，可以在局部不夠的柱下或墻下加局部2層筋。

小結(jié)

總體來說，本文通過對建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計的分析，并根據(jù)以往的工作經(jīng)驗(yàn)，從各個方面研究了工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。希望可以應(yīng)用到以后的工程建筑中，在實(shí)現(xiàn)建筑工程的功能要求的基礎(chǔ)上，保證其建筑的經(jīng)濟(jì)性，為國家節(jié)約更多的資源。

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