住宅结构设计中的经济性控制概论

【摘要】随着房地产市场的不断发展，住宅建筑设计不断优化，建筑结构建设成本指标也不断量化，在这一趋势下本文结合工程经验对住宅结构设计经济性流程、要点进行初步总结，在适应市场需求下更好满足安全、适用、经济要求。

【关键词】结构设计 经济性控制

中图分类号：TB482文献标识码： A

一、前言

建筑结构的“安全性、适用性、经济性”是贯穿于建筑全生命周期中的重要原则，因此在我国越来越成熟和规范的住宅房地产建设过程中，建筑前期阶段结构设计就应极其重视如何把“三性”这一矛盾统一体处理解决好。结合作者的亲历工程思考及经验，如何使住宅结构设计不断优化，使性价比最佳的方案付诸实施，就是作者的美好初衷。本文仅侧重于对设计全过程中涉及的经济性控制环节进行探讨，以期与同行共同提高。

二、结构经济性控制流程及要点

本文就住宅结构设计过程中的建筑方案参与阶段、结构计算相关参数控制、结构形式选择、施工图细节控制这四个主要阶段进行介绍。

1. 建筑方案参与阶段

建筑专业初期创作的方案，实际上就直接决定了结构设计中诸如平面规则性、立面规则性、高宽比、柱网布置、纵横墙对应程度等因素对经济性的影响程度。另外出于建筑使用功能考虑，高层住宅中常出现观景角窗、交通盒布置的变化，这两方面也对结构设计有较大影响。因此结构专业要尽早介入方案，在不影响方案效果前提下把这些“先天性”条件把握好。

当然项目所在地的自然条件等客观条件也有很大影响，但这些不是能靠技术设计改变的，另当别论。

2. 结构计算相关参数控制

其一，依据建筑做法及功能，结合对二次结构质量、性能的综合选择，确定准确合理的荷载取值；其二，依据结构受力计算和抗震设计理论，对计算模型中众多参数的合理确定，同时宜结合单位多年经验积累汇成的统一技术措施等规定确定。

另外，针对不同地区抗震区划、建筑高度等条件，各地建筑市场都有不成文的经济性限额范围，因此我们在进行结构设计的前期应充分研究，尽量给出该具体工程的合理指标限额，这也将使设计院投标更具竞争力。

3. 结构形式选择

按照建筑的组成部分，将其大概分为如下三个方面：

1）桩型、地基处理形式选择

由于地质条件的不可确定性，桩基或地基处理造价常作为单独一环最先与甲方进行技术沟通，这一步水平如何也将直接决定甲方对后续设计的信任度，故桩基选型和地基处理形式的确定需要反复推敲。

对于地勘报告只给出一种桩型建议者，要做多种桩径、桩长的方案比选；对于给出多种桩型建议者，则分别做多种桩型、桩径、桩长的方案比选。比选应根据量化指标得出结论。

2）地库结构形式选择

此处所指地库为无上部结构的纯地下室，包括顶板和底板的结构形式比选，基本上在梁板式结构（包括井字梁、十字梁、框架梁加大板）、无梁楼盖结构之间选择。

此外重大影响因素还包括地库的层高。结构专业需要与各专业的协同配合尽一切可能压低地库的层高，有时为了做到这一点甚至可以采用造价相对较高的结构形式，如空心楼板，这样做当然需要以详细准确的经济分析为依据。

3）上部结构布置形式选择

包括结构形式比选和结构布置比选。对于高层住宅，大部分都是钢筋混凝土剪力墙结构，基本上只存在结构布置比选的问题。

对于多层住宅，例如独栋洋房和联排别墅、职工宿舍和白领公寓等，在进行结构布置比选前，更重要的是首先解决结构形式的选择，例如是采用异形柱框架、异形柱框架-剪力墙还是纯剪力墙结构，结合地基基础、使用功能等关联因素综合确定最优形式。

4.施工图细节控制

到这一步时，建筑、结构大的方案已经确定，可以通过结构专业内部细节控制，为出具一套更为合理的结构施工图奠定基础。作者认为主要包括如下四方面：

1）控制不同结构构件材料级别

不同的结构构件在整体结构中所发挥的作用是不同的，要根据不同结构构件的受力特点确定其材料的性能要求，合理地分配和使用不同等级的材料，尽可能做到物尽其用。

例如混凝土方面：高强度混凝土用在柱、墙等竖向受力构件上作用较大，尤其对于控制竖向构件的轴压比作用明显。为满足梁、柱墙的剪压比要求，或者为提高框架或剪力墙的抗侧刚度，也有明显的作用。而用于梁、板时，对提高构件抗弯能力作用不显著，反而会提高构造配筋率，增加楼板开裂的可能性。对于高强钢筋的使用，则可以大幅度降低构件的配筋率等与钢筋强度相关的控制值；而某些构造配筋与钢筋强度无关或关系不大，则尽可能采用低强度钢筋。

2)控制不同结构构件的尺寸

控制结构构件的尺寸的最终目的是使整体结构保持合适的刚度。

上部结构的重点控制对象是楼板板厚、剪力墙墙厚。地下结构重点控制对象是顶板和底板厚度、挡土墙厚度、框架梁的梁高。

3)控制不同结构构件的配筋率

保证各类结构构件具有合适的含钢量，是控制建筑结构承载力、延性、刚度和裂缝的重要手段。也是施工图设计工作的重点和精华之一。尽可能优化配筋，以最少的用钢量达到满足安全和各项性能指标。

4)控制合理的构造措施

重点是地下工程的防腐、防水措施，楼板和剪力墙的防裂措施，结构及非结构构件的抗震构造措施。在甲方的角度考虑，为保证结构设计特殊要求而采取的额外施工措施尽量避免。

不过说到这里，有一项虽然不属于设计环节但又对工程造价影响不容小觑的事就是：设计变更。在无法避免时我们应尽早提出变更，使可能造成的损失降到最小。

三、结语

结构设计的经济性控制和优化伴随建筑设计的全过程，本文内容也只是挂一漏万，造价几乎牵涉方方面面，具体工程千差万别，设计人应高度重视各个环节的控制重点，注意对相关联项目的造价影响，通过不断比选和借鉴，提出有针对的优化方案，就一定能使我们的项目做的更合理。

参考文献：

【1】建筑抗震设计规范 GB50011-2010

【2】 超高层建筑结构经济性探讨 汪大绥等 建筑结构 2012.05

【3】高层建筑地下室及地下车库结构选型的经济比较李国胜等建筑结构技术通讯2007（1）

作者简介：

张盼吉 硕士 一级注册结构工程师