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试论建筑结构设计优化及造价成本控制

2014-11-16林可勃

中国新技术新产品 2014年12期
关键词:钢梁剪力墙结构设计

林可勃

(广东中山建筑设计院股份有限公司,广东 中山 528403)

一、概述

近年来我国经济得到了飞速的发展,随着国内经济的腾飞,建筑业也得到了不断的发展。建筑结构设计主要可以分成三个阶段:结构方案、结构设计以及施工图设计阶段。在建筑工程施工图的绘制阶段中,有一个非常关键的问题,这个问题就是计算结构的时候,对建筑的荷载、杆件、各种参数的选取是不是正确、合理。

二、建筑结构设计对工程造价的影响

建筑结构设计是完成建筑工程各项经济开支以及工程施工技术的确立与通过全过程的安排。在整个建筑工程建设过程中,设计阶段就是工程造价的关键因素。虽然一般建筑设计费在全部费用中的比例不到1%,但不同的建筑结构设计可以使原有的工程设计造价增加或者减少,费用浮动大约在40%到70%。可见建筑结构设计在一项目造价上起至关重要的作用。

三、建筑结构设计中的工程造价控制

通过分析得知,在整个建筑工程施工过程中,结构设计具有重要意义,如若通过加强建筑结构设计对整个建筑工程造价进行控制,就应该从建筑结构设计中的细节入手,才能取得较好的建筑结构设计控制效果。经过总结多家建筑设计单位的经验,得到以下措施:

1 优化设计类型

建筑结构类型不同所使用的建筑材料、施工技术就会不同,这样造成的成本支出也会不同,由此可知最后形成的工程造价、建筑质量、用户体验也会不同。一方面我们应该尽量满足业主的需求及使用要求,另一方面应该尽量使用成本较低的建筑结构类型,在选择结构设计类型的时候要经过多重结构设计类型的比选,使整个建筑的工程造价得到降低。

2 优化基础设计

这里所说的基础设计主要指的是基地结构设计,地基结构设计是整个建筑结构设计中至关重要的部分,通常整个部分会占到整个工程造价的10%到15%。通过过往经验广东地区基础造价由高至低顺序为:天然基础、预应力管桩基础、钻(冲)孔桩基础。桩基础承台在满足受力的前提下承台应尽量避免设计成联合承台,天然基础则尽量设计成独立基础,同时高层建筑基础在满足持力层受力及稳定的前提下应尽可能浅埋。

表1

表2

3 优化上部结构设计

这里所说的上部结构设计主要指的是设计地面以上建筑结构,上部部分是建筑架构中的主要部分,包括钢筋混凝土剪力墙、梁、板、柱结构的设计以及材料的选择等等,这些部分中产生的成本就形成了我们需要探讨的工程造价的主要部分。下面我们可以针对优化设计谈谈主要的措施。

4 结构形式选用要灵活

不同的结构形式拥有不同的特点,在不同类型、不同规模的建筑物中应使用不同的结构形式,一般来说六层以下的居民楼主要采用的是混合结构,这种结构形式在很大程度上可以减少钢筋混凝土的使用,使建筑物的强度需求得到满足,同时还可以使工程造价得到降低,高层建筑宜设计成规则的结构,避免设计为复杂高层结构。高层建筑应在满足使用功能的前提下应尽量避免转换,当转换不可避免的转换层设计应优先考虑直接转换方案,避免二次转换方案,传力途径越长产生的造价越高。通过统计以下为较为经济的结构形式:

多层配套公建采用框架结构,特殊情况可考虑框架剪力墙结构。

多层住宅及别墅采用框架结构,框架柱根据建筑需要部分采用异形柱或矩形柱。

低于十二层住宅,采用框架——剪力墙结构。

十二层以上二十层以下高层住宅采用剪力墙结构或框架---剪力墙结构。

二十层以上高层住宅采用剪力墙结构。

大跨度的屋盖视实际需要可采用预应力结构或其他新型结构。

5 建筑材料选用要轻质

轻质的材料主要指对建筑物墙体材料,选用轻质墙体材料可以使墙体的重量大大降低,使建筑物梁柱和地基的载荷大大减少,使工程造价得到降低。

图1 框架立面及配筋简图

图2 框架立面及配筋简图

图3 框架立面及配筋简图

表3

一般民用建筑的合适平均单位面积的垂直荷重标准值详下如表1所示。

5 尺寸选择要合理

柱、梁、板截面的尺寸都要与标准相符合,过大过小都是不可以的,过大会增加建筑物的造价,过少过小又会使建筑物的强度、刚度不够。正确的做法是与实际需要相结合,将各种建筑材料的指标控制在一定范围内,使建筑结构的需求得到满足,工程造价控制也达到了相应的要求。

以下为广东省中山市及周边地区普通民用建筑含钢量大概数值:

下面为一具体工程在不改变建筑使用功能及立面效果的前提下通过修改结构受力方式以达到节约工程造价的实际案例。如表2所示。

2 01 3 年中山百灵达电子有限公司为满足生产需要拟建一成品仓库,车间位于广东中山市南朗镇,仓库建筑面积约8000平方米,仓库采用单层两跨的混凝土柱+屋面钢梁门式刚架结构,每跨跨度为20m,檐口标高为12m,按中山地区抗震设防标准其抗震设防烈度为7度,基本风压0.7kN/m2, 地面粗糙度按B类,。厂房屋面排水坡度值为10%。按建筑要求结构设计出三个实施方案。

图1:三柱列均设排水沟,每跨采用双向排水,两边柱柱顶与钢梁采用施工最为方便的允许水平滑动的铰支支座。

图2:在方案一基础上修改为不允许水平滑动的铰支支座(设置柱顶抗剪键)。

图3:边柱列设排水沟,每跨采用单边排水,柱顶与钢梁均采用不允许水平滑动的铰支支座。

各方案用造价统计详下如表3所示。

通过上述计算及对比,方案二通过取消方案一的水平滑动支座结构受力形式(设置柱顶抗剪键)可以减小刚架柱子纵筋总的配筋面积达到降低工程造价的目的;方案三通过设置摇摆中柱能有效消除钢梁的水平推力并且把钢梁设计成中间连续的的连续折梁形式能更有效地降低边柱的纵筋及钢梁的截面能达到了降低造价的目的。由此可知通过改变、优化结构的受力形式在一定的范围内降低造价是可行的。

结语

综上所述,在整个建筑工程造价管理中建筑结构设计是非常关键的一个环节,怎样优化建筑结构设计,使建筑工程造价得到降低,这已经成为建筑企业致力研究的重要课题。同时建筑结构设计是一项非常复杂的工作,只要我们对工作中的细节进行精心把握,坚持最优的设计理念,就可以将建筑结构设计工作做好,使设计中的工程造价控制到最合理的程度。

[1]秦泉,熊志强. 从建筑结构设计看住宅造价成本的控制[J]. 价值工程,2011,(9).

[2]冯锋. 探讨建筑结构设计中的工程造价控制[J]. 中华民居(下旬刊),2014,(1).

[3]郑龙. 建筑结构设计阶段优化工程造价成本的方法及对策[J]. 低碳世界,2014,(1).

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