杨 福 平

(太原市建筑设计研究院，山西 太原　030002)



加强结构设计方案的比选有效控制工程造价

杨 福 平

(太原市建筑设计研究院，山西 太原030002)

从建筑方案、基础选型、结构选型与布置、构件断面选择、含钢量控制、参数选取等方面，阐述了建筑结构设计方案的优化比选措施，以期在保证建筑结构安全性与美观性的基础上，达到节约工程造价的目标。

结构设计，地基基础，含钢量，工程造价

对我院近几年来所完成的工程项目进行了多项经济分析，结果表明建筑住宅工程土建工程造价占建筑总造价的80%左右；钢筋含量占土建造价的25%～45%，所以建筑结构方案是否合理，设计是否精细化，对工程造价的影响很大，作为一名工程设计人员应不断地总结和提高业务水平。笔者认为对于每一项结构设计，为了有效控制工程造价应在以下几方面采取措施。

1　及早参与建筑方案的讨论

作为结构设计人员，应在建筑方案设计阶段积极参与，结合所给的建筑平面、立面方案，根据不同的结构体系布置原则，注重建筑结构的抗震概念设计，在不影响建筑主要功能的前提下，对建筑布局提出合理化建议，并以此为基础进行结构墙、柱、梁布置，避免盲目根据建筑条件图埋头计算的情况，造成结构设计上的遗憾或浪费。

2　设计多方案对比

在满足功能要求的基础上，选出最优的结构方案，使结构的各项指标控制在合理范围内，是控制含钢量在合理范围的重要环节。

3　地基基础选型

根据传递到基础底面荷载的大小，太原地区工程地基基础设计依次可采用天然地基和复合地基上的独立基础、条形基础、筏板基础以及桩基础。而地基和基础的合理选型，将对整个地下室的工程造价产生重要影响。通常，对荷载及跨度较大的高层框架、框架—剪力墙、框架—核心筒结构，采用复合地基+独立基础、桩—承台的基础形式较为经济；而高层的剪力墙结构住宅等多采用桩—承台梁或桩筏基础形式。对地基处理方案和桩基进行多方案对比，选择适宜的持力层和施工工艺，是影响地基基础工程造价的另一重要因素。

4　上部结构选型及抗侧力构件布置

对于给定的建筑方案，根据建筑高度及使用功能的要求，通常情况下采用何种结构体系基本是确定的，而对于大型公共建筑和复杂高层建筑而言，则需要对所采用的结构体系进行多方案的对比，对抗侧力构件的类型(如剪力墙、支撑、阻尼等)、加强层的设置形式及高度、抗侧力构件布置位置等进行仔细的分析探讨，选出最优的结构方案。结构方案选型及抗侧力构件的布置中应注意下列原则：

1)抗侧力构件布置应尽量满足均匀、对称的原则，且尽量在一条延长线上。2)剪力墙布置以少墙、长墙为原则，除建筑的门窗洞口外，剪力墙上尽量不单独设置结构洞，尽量避免小墙肢、一字墙等受力不利且配筋量大的构件额外产生。3)结构平面梁布置图应注意次梁的布置尽量优化，很小的次梁等可取消。4)地下车库顶板结构井字梁的布置方式含钢量通常高于单向次梁、十字交叉梁、无梁楼盖的布置方式。

5　合理选择构件断面

1)桩径的选择：应兼顾施工难度及施工工艺要求。如：根据施工工艺的要求，碎石桩、CFG桩的桩径通常为400；深沉搅拌桩的桩径通常为500；管桩和灌注桩桩径越小，单方承载力越高，但桩径600及以下的灌注桩成桩困难。

2)筏板板厚：基础底板的配筋常常是构造配筋，因此，板厚对配筋影响较大，应根据上部荷载和底板跨度，合理选择底板厚度。地下车库采用独立柱基+防水板的基础形式含钢量通常优于柱下平板的基础形式。局部区域附加钢筋，柱轴力较大，不建议采用独立基础加防水板形式。

3)人防顶板厚度可考虑上部覆土折算厚度，在满足受力要求的前提下，无需250的最小混凝土楼板厚度要求。

4)剪力墙厚度在满足稳定性要求的前提下，无需人为加厚，若因抗侧移要求(框架—剪力墙结构、超高层结构等)，下部厚度太薄无法满足受力要求时，应采取逐步变厚的作法进行布置，尽量减轻结构自重，减小地震力。

5)框架柱：通过混凝土强度等级的合理确定，通常情况，柱断面控制应以满足轴压比限值作为控制条件。框架结构中上部楼层减小柱断面可以有效降低地震力，使结构设计更合理。

6)框架梁：经济高度为跨度的1/10～1/15，次梁的经济高度为跨度的1/15～1/18，梁宽应取梁高的1/2～1/3，在满足抗剪截面的前提下，应尽量取窄。350宽度以上的梁应谨慎，避免四肢箍的出现；与剪力墙垂直相交的梁按次梁处理，并可考虑铰接设置。

6　设计精细化，有效控制含钢量

1)认真研究学习规范，充分理解规范精神，从细处着手，把能省的钢筋省下来，让含钢量的控制落到实处，是控制含钢量在合理范围的必要方法。

2)桩身剖面中的加强钢筋16可改为12，14。

3)柱下独立基础及条形基础：基础较小时一般为构造配筋，可采用一级钢，当基础较大时多为强度控制，应采用三级钢，当基础底面边长大于2.5 m时，应交错布置。基础梁与承台相连时，梁的计算跨度可按1.05L0考虑，构造设置的基础拉梁应按承担相邻柱轴力1/10的拉力且满足最小配筋率为原则进行配筋。

4)地下室外墙：配筋一般为裂缝控制，竖向筋应采用细而密的二级钢，支座配筋过大时还可以采取分段配筋的原则在支座处单独附加短筋解决；地下室外墙的内外侧配筋应有区别，迎水面外墙的裂缝控制为0.2 mm，室内裂缝控制为0.3 mm。

5)剪力墙：a.墙身配筋：设计合理的剪力墙结构，大部分墙肢构件应为构造配筋，则墙身配筋钢筋级别采用一级、二级、三级均可，间接降低工程造价(同一构件不可采用不同的级别)。对于框架—剪力墙、框架—核心筒以及超高层剪力墙结构等，下部通常为承载力控制，配筋应特别引起注意，满足受力要求。按规范最小配筋率构造配筋，底部加强部位墙身最小配筋率为0.3%，其他部位最小配筋率为0.25%。b.边缘构件：纵向钢筋可采用不同直径钢筋相结合的布筋原则，满足配筋要求的前提下，尽量优化纵筋组合；构造边缘构件在满足规范最小根数及直径要求后，其余部分可通过附加小直径钢筋满足配筋率的要求，且箍筋无需考虑体积配箍率的要求。如：抗震等级为一级的构造边缘构件，最小配筋率(0.008Ac，6Φ14)，可考虑在满足6Φ14的纵向钢筋后，可有小于14的钢筋组合。剪力墙约束边缘构件可计入墙体水平筋计算其配箍特征值，以减小箍筋直径或间距。c.约束边缘构件的范围可落于嵌固端，不必向下延伸。d.框架柱：应使大部分柱都是构造配筋而不是计算配筋。使用三级钢，还可根据抗规6.3.8减小总最小配筋率要求。e.框架梁、次梁：可按抗规6.3.4.1条设置架立筋，无需将支座负筋拉通。f.楼板：可采用塑性理论计算；板的周边及楼层有高差时按简支计算的板，无需按最小配筋率控制；楼板的最小配筋率可按《混凝土》8.5.1条执行。g.构造柱：设置应谨慎，总说明中的说法应根据图纸细化。h.暗梁：严格控制含钢量时可考虑取消该构造。i.梁板柱墙施工图宜按3层～5层为一段进行梁板柱墙配筋。

7　参数选取合理化

1)荷载：控制楼层荷载在合理范围，避免人为放大地震力。高度越高，越要引起注意。2)利用参数设置的合理化降低含钢量：如梁的刚度放大系数、连梁刚度折减系数等，在承载力和位移计算中取不同的参数。

总之，在我们建筑工程设计中，建筑对于每一个设计师来说是一门有遗憾的艺术，对于每一个作品追求完美合一，是我们一生的梦想。由于建筑物的固定性、复杂性、不好更换和单一性的特点，当我们设计完成一项工程后，在投入使用时，才发现很多令人不满意的地方，主要原因是在设计过程中设计人员的推敲不够，结构方案考虑不周，为了赶工期，设计图纸的精度、深度和广度达不到要求，以及各专业间的不协同给工程项目的功能、美观带来了许多不可弥补的缺陷；在工程造价上给业主带来极大的浪费。为此笔者根据多年来的设计经验，认为如果对每项工程项目能按照以上的程序和细节进行设计时，一定能够有效的控制工程造价。

Strengthen the structure design scheme selection and effective control of engineering cost

Yang Fuping

(Taiyuan Architectural Design Research Institute, Taiyuan 030002, China)

From the construction scheme, foundation type selection, structure design and layout, component selection section, steel content control, parameters selection and other aspects, this paper elaborated the optimization measures of construction structure design scheme, in order to gain the target of saving engineering cost based on ensuring the construction structure safety and appearance.

structure design, foundation, steel content, engineering cost

1009-6825(2016)25-0059-02

2016-06-12

杨福平(1960- )，男，工程师

TU318

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