建筑结构设计中的成本节约

浅谈建筑结构设计中的成本节约

摘要：人们物质需求及市场价格变化使得建筑的成本攀升，按我国现行的建筑工程造价构成分析，采用优化的设计方法可以使建筑工程造价降低6%-34%。而在整个设计阶段的经济性，合理性，又取决于结构设计时应用科学的技术含量及合理的方案比选。

关键词：建筑;结构;设计;成本

在目前的建筑结构设计中，结构工程师一般从建筑结构的安全性、适用性、耐久性三项功能要求来考虑，而很少考虑其经济性，认为那是建筑师应该考虑的问题。实则不然，按我国现行的建筑工程造价构成分析，尽管设计费在建设工程全过程费用中比例不大，但对工程造价的影响可达75%以上。由此可见，结构设计直接影响到建设费用的多少，直接决定人力、物力和财力投入的多少。合理科学的设计，可降低工程造价。但在工程设计中不少设计人员重技术、轻经济，任意提高安全系数或设计标准，而对经济上的合理性考虑得较少，从根本上影响了项目成本的有效控制。下面对建筑设计中降低工程成本的方法谈几点看法：

一、结构设计方案的选择

首先是结构选型，合理的选择建筑结构类型。如果结构选型不合理，工程造价相应的就会增加，应该根据工程的建筑特点认真分析。例如：多层住宅和高层住宅相比较，层数越多，总建筑面积越大，单位建筑面积占用的土地面积越小，节约了用地成本。但建筑

层数的增多，建筑总高度也会加大，楼与楼之间的间距也要加大，这时占用的土地节约量就不与建筑层数增加比例相同了；而屋盖部分，一栋楼只有一个屋盖，并不会因为层数的增加而有所改变，它的成本下降会比较明显。对于基础部分而言，虽然也是各层共用的，但是层数增加，传给基础的荷载将会增大，我们需要增大基础，这样单位面积的造价有所降低，但是却没有屋盖的效果那样明显。再比如，六层教学楼是选框架结构还是砌体结构，这些都要需设计前期对建筑美观，设备专业的影响综合因素等等考虑。并经过对结构方案计算、核对后方可确定最适合的方案。

二、具体设计过程

（一）地基基础的设计

首先，设计人应该认真解读地质资料，根据现场地质情况及建筑平面布置并在确保建筑物安全的基础上降低项目经济成本。选择技术可行经济合理的地基处理方式及基础形式。比如：独立基础、条形基础、筏形基础等，如果为桩基础，那么要根据现场地质条件选择桩基类型，尽量节省造价。桩端持力层对灌注桩桩长的选择影响很大，应多进行比较以确定最合适的方案。其次，基础是建筑物结构设计的重要组成部分，基础布置，要合理地配合上部结构的设计，满足建筑物整体性的要求。同时要做到便于施工、降低造价。再次，基础设计必须保证在荷载作用下的地基对土体产生剪切破坏而失

效方面，具有足够的安全度。

（二）上部结构的设计

根据施工条件、建设单位实际情况正确选择上部结构体系、确定构件的截面及材料的科学选用对工程的整体经济性有很大程度的

影响，合理的选择适用的上部结构体系，可以在方案的设计上对总体工程成本发挥有效的控制作用。而构件的截面类型又会由于上部功能使用的差别而有所不同，引起的工程造价与成本投资必然不尽相同。例如：选用一般的梁板式楼盖、无梁式楼盖还是密肋楼盖，设计人员首先应该有个总体概括，在满足结构安全的基础上，合理设置结构。比较各种结构受力体系及结构布置方案,综合结构及经济性能, 尽量采用经济性能好的。例如：对于楼板的选择，现浇板一般应做成双向板。从计算上讲, 跨度相等的四边简支支承的双向板, 其单向跨中弯距系数较小。从构造上讲, 双向板的板厚更小。另外, 即使是单向板, 其非受力边也需设置构造筋, 因此双向板

较为经济。

（三）减少用钢量

现在市场上钢筋种类很多, 如hpb 235级钢筋、hrb 335 级钢筋、hrb 400 级钢筋、冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋等。大多数设计人员一般把设计的重点放在配筋计算上, 忽视了钢筋种类的选择。在满足结构设计的前提下, 选择造价低的钢筋方案, 可以达到降低工

程造价的目的。如在一些大跨度无梁板设计中，过去常采用直径为10-12mm的ⅰ级钢筋，若采用直径为12mm的ⅱ级钢筋，可减少30%

的钢筋用量。按我省现行材料价格信息ⅰ级钢筋和ⅱ级钢筋价格基本相等。显然，使用ⅱ级钢筋要经济得多。新ⅲ级钢筋、冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋是近年来推广使用的新型钢筋。新ⅲ级钢筋比普通ⅱ级钢强度提高很多，而价格却增加不多。选用新ⅲ级钢筋，不仅可以节省用钢量，同时可增加建筑物安全储备和砼结构强度，对高层和重要建筑作用尤其显著。在现浇板中大多数用直径为6-12mm 的热轧ⅰ级钢，若改用冷轧带肋550级代替，用等强代换计算，可节省用钢量38%。且它们与砼的粘结强度相当于光面钢筋的三倍以上。冷轧扭钢筋，由于其截面形式的变化，使其强度提高近一倍，连续螺旋状与砼的握裹力提高近80%.不仅节约钢筋用量35%左右，且提高了钢筋与砼的协调工作能力。

（四）降低混凝土强度

随着建筑结构形式的复杂多样变化、建筑材料的持续更新发展，其对构件的强度要求水平越来越高，因此产生了目前结构的混凝土设计强度有增高的趋势，这无疑将导致建设成本的增加。为了有效的使这一现象得以控制，我们必须在建筑条件许可的情况下，降低混凝土设计强度，从而改善建设造价成本上涨过快的现象。按照相关规定，构件的最低配筋率与混凝土的设计强度有一定关系，尤其在一般用途住宅的建设中体现的更为明显。这是由于在住宅建设中，开间的面积均不大，楼板的配筋则可按照最小配筋率来设计，这一改变在住宅造价的成本上将体现出很大的节约。如采用c30混

凝土要比采用c40混凝土其节约程度高出近10%。随着混凝土设计强度的降低，还可有效的杜绝墙体、楼板裂缝的现象，使住宅的建设使用寿命明显增加，从而有效的降低了住宅建设的经常性维护费用。

综上所述：我们可从以下几点考虑：①建筑体型在满足使用功能的前提下，要为结构合理布局创造条件；②结构布置和构件截面选择在满足结构和构件受力变形合理的前提下要有利于节约配筋量，降低混凝土设计强度；③在构件具体配筋上，在满足规范对构件的配筋构造要求前提下以节省用钢量为目标，科学合理地对钢筋规格作出选择。

三、其他因素

（一）由于设计人员的技术水平不同，同一工程，同一结构形式，不同的设计结果造价差别很大。因此加强设计师之间的交流学习也是做好成本节约的有效方法之一。

（二）各方面人员之间的良好沟通是建筑设计过程中成本节约的另一方法。包括设计人员与甲方之间的沟通，各专业设计人员之间的沟通，设计人员与造价人员之间的沟通等。良好的沟通可以在保证建筑结构的安全可靠的前提下、实现建筑结构的最佳经济效益。总之，建筑结构设计过程中的成本节约已成为当今设计行业竞争中的一项有力手段，这也是对建筑结构设计人员设计技术水平的更高要求。

参考文献

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