铜陵市施工图审查

近几年，我国经济社会的快速发展，建筑设计为了讲效率、要效益而大干快上，结构设计偏重保守，“密筋厚板、肥梁胖柱”现象层出不穷，造成了大量建筑设计浪费。设计优化是目前建筑设计领域逐渐被认识和应用的一种优化成本的手段。本文的研究目的是在保证建筑功能及品质的前提下，合理确定建筑结构设计目标成本及工料消耗资源要素，建立设计成本优化模型，在设计各阶段、各步骤中向设计人员提供成本优化构件设计量化指标，以成本最优来引导、控制、调整设计。

一、建筑结构设计成本优化的必要性

根据长期的数据积累和实践经验反映，建筑工程前期的策划和设计阶段，包括建筑项目策划、结构的初步设计和建筑施工图的设计，对建筑项目投资的影响非常大，据资料显示，结构成本占到建筑总成本的40%～60%，要想使得建筑的工程造价更合理，必须对影响建筑成本最大的建筑结构设计成本进行优化，这是实现建筑业可持续发展的必经之路。

二、影响建筑结构设计成本优化的基本因素

影响建筑结构设计成本优化的因素很多，贯穿整个设计和策划的全过程，在建筑项目投资前，我们要对项目的结构类型、建筑物的经济高度、高宽比、结构延性等众多情况进行分析研究，使建筑成本优化在最科学、最合理的范围。

（一）结构类型的选择

选取不同的建筑结构类型，对工程造价有较大的差别。结构工程师应充分考虑项目的结构类型的可行性，通过对比找出最适合的建筑结构设计类型。例如：结构规范里对A级高层建筑抗震等级的按高度划分要求体现，建筑高度大于60m且小于80m，若选择剪力墙结构，抗震等级及构造措施只需满足四级要求。

（二）建筑物的经济高度

建筑高度不仅影响到结构类型的选择，还直接影响建筑结构成本、土建成本、设备及运营成本。对于一般中档住宅来讲，上部结构的层高每减少100mm，成本可减少30～40元/m2，地下室还会更高些。同时对结构梁高的控制，对各设备专业每层的管线布置间接起到成本的协调和优化，另外个别部位还可以采用变截面梁或在梁中预埋套管等措施来保证楼层净高的要求。

（三）高宽比的经济学分析

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近年来，随着城市化的高速发展，高层建筑如雨后春笋般涌现出来。为了提高土地的利用率，获取较高的经济效益，高宽比超限的高层建筑也越来越多。建筑高宽比是建筑物的总高度H和倾覆方向支承体系的总宽度b之比。建筑高宽比越大，主体结构抗倾覆力矩也越大，安全所需抗侧力构件（剪力墙）便越长，由此便会增加结构成本，因为同等面积情况下，高宽比越大的外墙长度越长。控制高宽比成为了结构优化设计的显著环节。一般说来，建筑物的造价P和高宽比H/b成正比例关系，在外力相同的情况下，由于抵抗倾覆力矩有效宽度的降低，柱所承担的荷载与高宽比成正比例关系，即框架柱所承担的荷载随着结构高宽比的增大而增加，因此，造价也会相应的提高。

（四）平立面设计的影响

建筑物平面形状越简单，用钢量就少。每层面积相同或相近时，外墙长度越大的建筑其用钢量就越大，平面形状是否规则不仅决定了用钢量的多少，而且可以衡量结构抗震性能的優劣。

（五）结构延性对造价的影响

目前，结构抗震设计的基本原则是：“小震不坏，中震可修，大震不倒”。如果把建筑物设计成在强烈地地震作用下仍呈弹性的反应，那么建筑物的造价将是十分昂贵的。因此这就需要提到结构延性问题，延性是指构件和结构屈服后，在承载能力不降低或基本不降低的情况下，具有足够塑性变形能力的一种性能。如果合理选用抗侧力机构，将各种结构构件做成延性，使之刚度不太大，在遇到地震作用时，结构就不易出现突然破坏，这种情形所带来的价值是显而易见的。反之，如果结构延性不好，则必须有足够大的承载力抵抗地震，这样会多用材料。因此，对于地震发生概率极少的抗震结构，延性结构是一种经济的设计对策。此外，延性可以使超静定结构的内力得以充分重分布，形成塑性铰区，从而使钢筋混凝土超静定结构能够按塑性方法进行设计，使配筋合理，节约钢筋用量，取得较好的经济效果。

（六）高强钢筋和高性能混凝土的应用

采用高强钢筋如HRB400钢筋比HRB335钢筋贵约2.9%，强度提高20%。因此，设计中使用HRB400钢筋代替传统的HRB235钢筋和HRB335钢筋作为受力钢筋（吊钩除外）可有效降低工程的钢筋用量，从而降低工程成本，并且新规范有明确的要求使用。

而整个建筑物混凝土造价与混凝土价格成正比，而与混凝土强度成反比。混凝土标号每增加一级，单价提高约5～8%；对由轴压比控制的墙柱，提高标号可以显著减少墙柱的尺寸，提高建筑利用率，应优先选用高标号混凝土；对梁来说，标号高低对梁的承载力无显著影响，应选用低标号混凝土；对板来说，则应越低越好。因此，不能一味追求使用高性能混凝土，必须综合考虑项目规模、构造物成本、材料运输及单价、材料质量及供给等，避免出现质量问题、经济损失以及其他不必要的影响。

三、建筑结构设计成本优化的策略

（一）方案与初步设计阶段的成本优化

初步设计阶段主要应把握建筑形式、结构选型、设备选型、材料选样，为下一步施工图设计做好准备，这一阶段将从技术的角度对方案设计进行优化。

（二）施工圖设计阶段的成本优化

施工图阶段是控制工程造价的重要环节。结构工程师应严谨认真的对待每一根梁、每一根柱、每一面墙，梁、板、柱等这些骨架虽然最终会经建筑装修而隐蔽掉，但它们的支撑作用和经济影响却伴随着建筑工程的始终。因此，结构工程师要胆大心细，克服保守主义的思想，严防“截面大、钢筋粗、肥梁胖柱、深基础”等现象的盲目发生。

1、选择合适的基础形式

建筑结构的基础设计主要指的是建筑的地基结构方面的设计，地基结构设计对于整个建筑都会产生至关重要的作用，地基设计不好也就意味着这个建筑结构在设计上存在一定的缺陷，也会为这个建筑埋下一定的安全隐患。基础工程的工期约占整个建筑物主体工期的25%～30%，造价约占总造价的10%～20%，基础工程的重要性显而易见。结构工程师必须对施工地进行严格的勘察，了解该地的地质情况及建筑平面布局，选择合理的基础型式，在确保建筑物安全性良好的前提下，再参考当地的工程造价影响因素进行优化，有效降低建筑成本。

2、柱

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在实行抗震设计的过程中，框架柱应该达到剪压比的需要，它的截面关键应该让轴压比来掌控。不过在结构设计里面常常会产生轴压比μN达上限甚至超限的现象，但箍筋的体积配箍率ρV却无法达到规程需要的状况。这就违背了框架柱的强剪弱弯准则，同时对柱的延性产生了一定的作用。同时一部分设计师也对这个的理解很片面，常常忽略了条例里面的首要条件是适用于剪跨比>2的柱，但是在实际结构设计里，一些软件的计算结果里面根本没有直接供给剪跨比的数值，而且要先进行判断，所以使得结构设计有一定的差异。

3、梁

如果梁的截面尺寸偏大，防止梁侧形成垂直梁轴线的收缩裂缝，在建筑结构设计里面对腰筋有很严谨的条例限制。其中有条例限定一旦当梁的腹板高度hW≥450mm，在梁的两个侧面应该按照高度配置纵向钢筋，同时间距不应该比200mm大。此外，若在结构计算中抗扭的框架梁却没有按要求标明抗扭腰筋而只是设置构造腰筋的话，就会使得建筑结构在其抗扭过程中的安全性能留下隐患甚至危害结构安全。

4、板

在具体的工程设计当中，板配筋可适当选取三级钢以达到节省钢筋用量的目的。

（三）依据实际状况，合理选择上部结构及材料

建筑物的上部结构主要就是指建筑项目在地面上的结构，也是建筑项目的主要结构部分，在上部结构中需要在墙体结构、梁板结构、管道设计以及建筑材料设计与应用等方面进行结构的优化，从而促进造价的优化。工程设计尽量使用符合节能、环保及强度要求的轻质墙体材料。

（四）选择合理的构件截面和配筋率

一般情况下，构建截面尺寸越小，配筋率越大，钢筋用来越多，反之亦然。在建筑结构设计中，混凝土的设计强度和建筑结构构件的最低配筋率具有一定的联系，合理掌握建筑结构设计的原则和规范，能够使得建筑的使用性更强，有效利用混凝土的使用强度，并杜绝楼板、墙体出现裂缝现象，既保障了建筑物的质量，又延长了它的使用寿命，这就意味着在一定程度上问人们节约了建筑维修的费用。在满足建筑结构总体施工布局的情况下，尽量在结构规范的各项限值内，保障建筑的规则性，并且有效控制长宽、高宽比例、平面凹凸尺寸等，有效避免立面产生刚度突然变化，从而有效减少钢筋用量，合理进行工程成本优化。

四、结束语

总之，在建筑结构设计阶段对工程整体造价进行合理优化尤为重要，结构设计人员应努力学习结构技术和经济管理知识，切实注意技术与经济的有机结合，在进行建筑方案设计、初步设计到施工图设计过程中，充分发挥各自的聪明才智与主观能动性，有效促进建筑结构设计成本的合理优化，提升工程经济效益。

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