建筑设计的合理性原则研究

摘要：改革开放后，我国建筑事业迅猛发展，建筑设计也日趋合理，建筑质量也大大提高。目前，建筑设计的合理性主要包括成本及结构的合理性。本文就主要从建筑的经济成本角度和建筑的安全稳定角度论述了建筑设计的成本合理性和结构的合理性。

关键词：成本合理结构合理

建筑设计的合理关系到建筑投入成本，更关系到建筑结构的稳定和安全使用。建筑项目成本往往被建设者普遍忽视，不注重工程建设项目设计阶段的成本控制，将成本控制的主要精力放在施工阶段，导致工程总体成本偏大，超出预算。另外，由于实际结构问题往往十分复杂，存在设计变量多、约束条件多、受建筑功能限制较大等难点，多种因素甚至不确定性因素使得结构达不到预期效果。因此，对于建筑设计的合理性研究具有重要的意义！

1限额设计合理确定成本

1.1 限额设计的概念

限额设计的控制对象是影响工程静态投资的项目。限额设计就是按照批准的设计要求和投资估算控制初步设计，根据批准的初步设计总概算控制施工图设计，在保证各专业达到使用功能的前提下，按分配的投资限额控制设计，严格控制技术设计和施工图设计的不合理变更，保证总投资限额不被突破的控制方法。其中，进行投资分解和工程量控制是实行限额设计的有效途径和主要方法，通过层层限额设计来实现对项目投资限额的动态控制和管理。

1.2 确定合理限额值的方法

先要合理确定限额设计总值。一般而言，可行性研究报告是确定总投资额的重要依据，所以，一般以经过批准的投资估算作为限额设计总值(通常限额设计总值为投资估算值的80%左右)。然后从可行性研究、初步勘察、初步设计、详细勘察、技术设计到施工图和设计变更的全过程进行控制，将限额设计贯穿到各个阶段、每一道工序，步步为营，改变和克服各个环节相互脱节的现象，最终保证限额设计目标的实现。同时要健全和加强管理机制，正确处理责、权、利三者之间的联系。

2现阶段限额设计的不足与对策

2.1有关领导对设计阶段投资控制的重要性认识不够。

领导们对建设项目有决策权，决策的正确与否直接影响到投资的多少，最后必将影响到建设成本。有些领导基于便于管理等方面的原因，不愿采用限额设计或者即使采用限额设计但投资额中掺入了很大的水分。基于上述现象，最主要的解决办法提高领导们的认识。

2.1限额设计的实施较为被动

限额设计的实施往往是依据的是投资控制的主动性，需要在初步设计、施工图设计之前进行合理的投资分配。一旦设计完成后预算失控再进行设计变更，则使得投资控制陷入被动地位。如果按常规方法，在参考类似工程的技术经济资料的同时将投资估算加以切块分割到各单位工程中，则会导致投资控制失去主动性。

2.3限额设计限制了设计人员的创造性

由于突出强调了设计限额的重要性，使价值工程的两条提高价值的途径无法充分运用(即成本不变，功能提高;成本稍有提高，功能有很大程度的提高)，使得设计人员的创造性被一定限制。可以通过加强建设项目各专业的方案比选来解决这里问题。众所周知，设计的经济性在于方案的经济性。因此，对设计方案开展技术经济分析，通过备选方案的提出、比选和优化，可以有效地发挥设计人员的创造性。设计限额总值分配中价值工程的引入对发挥设计人员的创造性也有一定的作用。

3合理进行建筑结构设计

在建筑设计中，建筑结构的合理性主要取决于结构的均匀性，而结构的均匀性主要体现在以下四个方面。

3.1高层建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度、变形特性比较相近

实际中，高层建筑结构都是三维的，实际的地震作用、风荷载具有任意的方向性，高层建筑主体抗侧力结构两个主轴方向的刚度比较均匀，就能具有比较良好的抗震、抗风性。

3.2高层建筑主体抗侧力结构沿竖向断面、构成变化均匀

主体结构的层剪切刚度不要突变，这种均匀的高层建筑结构可以避免因薄弱层的破坏而引起的结构整体破坏，尤以强震区的高层建筑结构需特别注意。

3.3高层建筑同一主轴方向各片抗侧力结构刚度均匀

保证同一主轴方向各片抗侧力结构刚度的均匀能有效避免在主体结构的布置中设置一、二片刚度特别大而延性较差的结构，如长窄的实体剪力墙。此时，即使结构仍满足对称性和刚度的要求，但由于这个别结构刚度巨大，地震发生时，将首先吸收极大的能量，应力特别集中，容易首先招致破坏，从而引起整体结构的破坏。同一主轴方向的各片抗侧力结构刚度均匀，水平荷载作用下应力分布将比较均匀，有利于结构抗震延性的实现。

3.4高层建筑主体抗侧力结构的中央核心与周边结构的刚度协调均匀

建筑主体抗侧力结构的中央核心与周边结构的刚度协调均匀能保证主体结构的刚度协调均匀，保证主体结构具有较好的抗扭刚度，以避免高层建筑在地震或风的扭矩作用下产生过大的扭转变形，从而引起结构或非结构构件的破坏。

4建筑结构体系的合理选择

高层建筑结构体系选择是结构设计应考虑的关键问题，结构方案的选取是否合理，对安全性和经济性起决定的作用。

4.1结构体系应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径

楼屋盖梁要使垂直重力荷载以最短的路径传递到竖向构件墙、柱上去；竖向构件要使竖向构件在垂直重力荷载作用下的压应力水平按近均匀，防止竖向构件之间压应力的二次转移。转换结构要做到使上部结构竖向构件传来的垂直重力荷载通过转换层一次至多二次转换，能传递到下部结构的竖向构件上去。

4.2.结构体系应保证抗震能力或对重力荷载的承载能力

抗震设计的一个重要原则是结构应具有必要的赘余度和内力重分配的功能，即使地震中部分构件退出工作，其余构件仍能将竖向荷载承担下来，避免整体结构失效或失稳。

4.3.结构体系应具备必要的承载能力，良好的变形能力和消耗地震能量的能力

框架的抗震设计应使梁、柱端的塑性铰出现得尽可能分散，充分发挥整个结构的抗震能力。由于钢筋混凝土结构具有良好的塑性内力重分布能力，所以能较充分地发挥吸收和耗散地震能量的作用。合理的破坏机制必须满足节点基本不破坏，梁比柱的屈服可能早发生、多发生，同一层中各柱两端的屈服历程要长，底层柱底的塑性铰宜最晚形成。

4.4.结构体系要有多道抗震防线

框架一剪力墙结构是具有良好性能的多道防线的抗震结构，其中剪力墙既是主要抗侧力构件又是第一道抗震防线。剪力墙的承受结构底部地震倾覆力矩不应小于底部总地震倾覆力矩的5096。框架部分按框架和墙协同工作分配的地震剪力，不能小于结构底部总地震剪力的20%和框架各层地震剪力最大值的1. 5倍两者的较小值。

4.5.结构体系要具有合理的刚度

主体抗侧力结构的刚度要满足规范规定的水平位移、整体稳定、强度延性的要求，保证高层建筑结构能正常工作。但是，实际检测发现，高层建筑主体抗侧力结构的刚度不宜过大，应该合理，因为主体抗侧力结构刚度过大，结构的基本自振周期较短，地震作用加大，结构承受的水平力、倾覆弯矩加大，地基基础的负担加大，此时结构的截面和相应的构造配筋增加较大，不经济。此外，合理的高层建筑主体抗侧力结构刚度以满足和略大于规范限值即可，结构的延性和安全储备主要依靠合理的结构构造和精心的设计。

5结语：

总之，在建筑施工设计中要严格按照规定和要求进行，保证建筑工程的成本和结构的合理性，确保建筑的经济和安全的可靠性。

6参考文献：

[1] 陈昊，周邦华，林钧敏.工程项目各阶段的造价控制[J].施工企业管理，2005（8）：42-43

[2] 江峥，余力，孙美雄.工程设计优化方法探讨与实践[J].广东土木与建筑，2003（3）：3-5

[3]粟塔山:最优化设计原理与算法程序设计，国防科技大学出版社，2001