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摘要:项目设计中，在方案阶段就应进行结构综合经济对比，以使设计更为经济、安全、合理,取得可观的经济效益。本文通过案例阐述在建筑结构中应如何进行经济性的综合考虑。
关键词：工程结构；经济性比较；方案
Construction of engineering structures and economic comparison discussion
Yu Hao
Abstract:In the phase of scheme,the project should adopt structure comprehensive economic comparison,which can make the design more economical, reasonable, safe,and can obtain considerable economic benefits. Through the discussion of the cases , analysis of comprehensive economy should account for building structure.
Key words: Engineering structure; Economic comparison; Scheme
引言
建筑结构的经济性，由众多因素决定。随着国家宏观调控的进行，节约成本已经越来越引起重视。所以在影响工程总造价的最关键阶段（建筑结构方案设计阶段）,工程师应该深入分析各建筑设计参数与造价的关系,从而有针对性的降低建筑成本,合理选择技术上可行、经济上节约的设计方案,在满足适用、安全的条件下,降低造价。以下几个方案是有梁体系几种布置方式的综合经济比较：
一、方案一（地下一层普通有梁体系）
1、基本条件
（1）有梁体系地下一层层高按3800分析，考虑6000～6600跨顶板梁高800mm，7500跨梁高900mm，8400跨梁高1000mm，设备管线空间650mm(考虑主管不交叉)。顶板按考虑了1.5m的覆土和20Kn/m2的消防车荷载进行计算。
（2）地下室柱截面尺寸均为600×600，顶板厚200mm，侧挡墙厚300mm，底板厚500mm，面层厚50mm，板底设100厚素砼垫层及100厚碎石垫层。6000～7500短跨地梁450×1000，8400长跨地梁450×1200，承台考虑柱下Ф600单桩承台1200×1200×1250（h）。
（3）场地自然地坪标高在5.500左右（黄海高程，以下同），地下室顶板结构标高4.500，地下室基坑底标高－0.050，按柱下独立承台结合地梁拉结基础考虑，计基坑在自然地坪标高上挖深5.550米。
（4）经济比较按以下的基本柱网考虑结构方案，基坑维护工程仅考虑挡土墙一侧有，其余三边不考虑。
2、模型分析
模型采用框架结构体系，顶板面平整，较方便施工，室外管线排布比较方便，在基坑维护成本相对较低时以及无其它特殊要求时可考虑采用。本方案框架结构的抗震等级四级。
3、基坑维护方案
根据基坑周边条件、计算开挖深度、场地土的性质，结合本地区的工程经验，基坑选择土钉墙支护，降水采用轻型井点结合自渗管井的围护方案：
计算开挖深度5.55米。土钉墙支护的土方开挖比例为1：0.3，打4道钢管土钉，长度分别是6米、6米、6米、9米，土钉竖向间距1.2米，横向间距1.2米，梅花型布置。基坑侧壁设2级轻型井点降水。在开挖深度2.85米处设置800宽的平台，并设置第2级轻型井点。
2、工程概算
二、方案二（地下一层长跨上翻有梁体系）
1、基本条件
（1）有梁体系地下一层层高按3600分析，前提是考虑6000～7500短跨向顶板梁高700～750mm，7500～8400长跨向梁高1150mm（上翻400），设备管线空间650mm(考虑主管不交叉)。顶板按考虑了1.5m的覆土和20Kn/m2的消防车荷载进行计算。
（2）地下室柱截面尺寸均为600×600，顶板厚200mm，侧挡墙厚300mm，底板厚450mm，面层厚50mm，板底设100厚素砼垫层及100厚碎石垫层。6000～7500短跨地梁450×1000，8400长跨地梁450×1200，承台考虑柱下Ф600单桩承台1200×1200×1250（h）。
（3）场地自然地坪标高在5.500左右（黄海高程，以下同），地下室顶板结构标高4.500，地下室基坑底标高0.200，按柱下独立承台结合地梁拉结基础考虑，计基坑在自然地坪标高上挖深5.300米。
（4）经济比较按以下的基本柱网考虑结构方案，基坑维护工程仅考虑挡土墙一侧有，其余三边不考虑。
2、模型分析
模型采用框架结构体系，考虑了雨水及室外管线的走向，可基本不受上翻梁影响，上翻梁与顶板排水方平行，可不考虑预留洞的问题，1150大梁上翻400mm，已综合考虑了结构经济性与施工方便的问题。本方案框架结构的抗震等级四级。
3、基坑维护方案
根据基坑周边条件、计算开挖深度、场地土的性质，结合本地区的工程经验，基坑选择土钉墙支护，降水采用轻型井点结合自渗管井的围护方案：
计算开挖深度5.30米。土钉墙支护的土方开挖比例为1：0.3，打4道钢管土钉，长度分别是6米、6米、6米、9米，土钉竖向间距1.2米，横向间距1.2米，梅花型布置。基坑侧壁设2级轻型井点降水。在开挖深度2.85米处设置800宽的平台，并设置第2级轻型井点。
①工程概算（不包含桩基）
三、方案三（地下一层双向上翻有梁体系）
1、基本条件
（1）有梁体系地下一层层高按3300分析，前提是考虑6000～6600短跨向顶板梁高900mm（上翻450），7500短跨向梁高1000mm（上翻500），7500～8400长跨向梁高900mm（上翻450），设备管线空间650mm(考虑主管不交叉)。顶板按考虑了1.5m的覆土和20Kn/m2的消防车荷载进行计算。
（2）地下室柱截面尺寸均为600×600，顶板厚200mm，侧挡墙厚300mm，底板厚450mm，面层厚50mm，板底设100厚素砼垫层及100厚碎石垫层。6000～7500短跨地梁450×1000，8400长跨地梁450×1200，承台考虑柱下Ф600单桩承台1200×1200×1250（h）。
（3）场地自然地坪标高在5.500左右（黄海高程，以下同），地下室顶板结构标高4.500，地下室基坑底标高0.500，按柱下独立承台结合地梁拉结基础考虑，基坑在自然地坪标高上挖深5.000米。
（4）经济比较按以下的基本柱网考虑结构方案，基坑维护工程仅考虑挡土墙一侧有，其余三边不考虑。
2、模型分析
模型采用框架结构体系，由于采用了双向上翻有梁体系，使层高得以降低到3300。雨水走向需考虑梁上留洞，梁上留洞容易堵死造成死水现象，出现这种情况时，较大树种不易存活。室外排水管的布置会受到影响，顶板作为施工场地使用方便性要差些。此方案的可行性受限制较多。本方案框架结构的抗震等级四级。
3、基坑维护方案
根据基坑周边条件、计算开挖深度、场地土的性质，结合本地区的工程经验，基坑选择土钉墙支护，降水采用轻型井点结合自渗管井的围护方案：
计算开挖深度5.00米。土钉墙支护的土方开挖比例为1：0.3，打4道钢管土钉，长度分别是6米、6米、6米、9米，土钉竖向间距1.2米，横向间距1.2米，梅花型布置。基坑侧壁设2级轻型井点降水。在开挖深度2.85米处设置800宽的平台，并设置第2级轻型井点。
4、工程概算（不包含桩基）
四、方案比较
方案一、方案二及方案三之间比较，方案三仅作为一种结构形式参与比较，由于有许多限制，一般不建议采用。方案二属顺坡方向上翻梁结构，室外管线布置应基本不受影响，由于地下室顶板同时作为施工工作场地，较多的上翻梁会给施工带来些许不便。但方案二较方案一综合造价上低6.8%，因此，在解决好施工场地操作的情形下，建议采用方案二。
五、结语
结构设计是一项综合性技术工作，将结构分析和数学优化方法，以及计算机技术集合在一起，有很强的实用性。针对传统设计方法大大的浪费了现有资源的现状，推行结构优化设计方法势在必行。把经济擺在首要地位，综合考虑各方面因素是作为一名工程师应尽的职责。
参考文献
1、《混凝土结构设计规范》GB 50010－2002
2、《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
作者简介：
于浩 （1979.01—） 男硕士毕业工程师结构工程
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：工程结构；经济性比较；方案
Construction of engineering structures and economic comparison discussion
Yu Hao
Abstract:In the phase of scheme,the project should adopt structure comprehensive economic comparison,which can make the design more economical, reasonable, safe,and can obtain considerable economic benefits. Through the discussion of the cases , analysis of comprehensive economy should account for building structure.
Key words: Engineering structure; Economic comparison; Scheme
引言
建筑结构的经济性，由众多因素决定。随着国家宏观调控的进行，节约成本已经越来越引起重视。所以在影响工程总造价的最关键阶段（建筑结构方案设计阶段）,工程师应该深入分析各建筑设计参数与造价的关系,从而有针对性的降低建筑成本,合理选择技术上可行、经济上节约的设计方案,在满足适用、安全的条件下,降低造价。以下几个方案是有梁体系几种布置方式的综合经济比较：
一、方案一（地下一层普通有梁体系）
1、基本条件
（1）有梁体系地下一层层高按3800分析，考虑6000～6600跨顶板梁高800mm，7500跨梁高900mm，8400跨梁高1000mm，设备管线空间650mm(考虑主管不交叉)。顶板按考虑了1.5m的覆土和20Kn/m2的消防车荷载进行计算。
（2）地下室柱截面尺寸均为600×600，顶板厚200mm，侧挡墙厚300mm，底板厚500mm，面层厚50mm，板底设100厚素砼垫层及100厚碎石垫层。6000～7500短跨地梁450×1000，8400长跨地梁450×1200，承台考虑柱下Ф600单桩承台1200×1200×1250（h）。
（3）场地自然地坪标高在5.500左右（黄海高程，以下同），地下室顶板结构标高4.500，地下室基坑底标高－0.050，按柱下独立承台结合地梁拉结基础考虑，计基坑在自然地坪标高上挖深5.550米。
（4）经济比较按以下的基本柱网考虑结构方案，基坑维护工程仅考虑挡土墙一侧有，其余三边不考虑。
2、模型分析
模型采用框架结构体系，顶板面平整，较方便施工，室外管线排布比较方便，在基坑维护成本相对较低时以及无其它特殊要求时可考虑采用。本方案框架结构的抗震等级四级。
3、基坑维护方案
根据基坑周边条件、计算开挖深度、场地土的性质，结合本地区的工程经验，基坑选择土钉墙支护，降水采用轻型井点结合自渗管井的围护方案：
计算开挖深度5.55米。土钉墙支护的土方开挖比例为1：0.3，打4道钢管土钉，长度分别是6米、6米、6米、9米，土钉竖向间距1.2米，横向间距1.2米，梅花型布置。基坑侧壁设2级轻型井点降水。在开挖深度2.85米处设置800宽的平台，并设置第2级轻型井点。
2、工程概算
二、方案二（地下一层长跨上翻有梁体系）
1、基本条件
（1）有梁体系地下一层层高按3600分析，前提是考虑6000～7500短跨向顶板梁高700～750mm，7500～8400长跨向梁高1150mm（上翻400），设备管线空间650mm(考虑主管不交叉)。顶板按考虑了1.5m的覆土和20Kn/m2的消防车荷载进行计算。
（2）地下室柱截面尺寸均为600×600，顶板厚200mm，侧挡墙厚300mm，底板厚450mm，面层厚50mm，板底设100厚素砼垫层及100厚碎石垫层。6000～7500短跨地梁450×1000，8400长跨地梁450×1200，承台考虑柱下Ф600单桩承台1200×1200×1250（h）。
（3）场地自然地坪标高在5.500左右（黄海高程，以下同），地下室顶板结构标高4.500，地下室基坑底标高0.200，按柱下独立承台结合地梁拉结基础考虑，计基坑在自然地坪标高上挖深5.300米。
（4）经济比较按以下的基本柱网考虑结构方案，基坑维护工程仅考虑挡土墙一侧有，其余三边不考虑。
2、模型分析
模型采用框架结构体系，考虑了雨水及室外管线的走向，可基本不受上翻梁影响，上翻梁与顶板排水方平行，可不考虑预留洞的问题，1150大梁上翻400mm，已综合考虑了结构经济性与施工方便的问题。本方案框架结构的抗震等级四级。
3、基坑维护方案
根据基坑周边条件、计算开挖深度、场地土的性质，结合本地区的工程经验，基坑选择土钉墙支护，降水采用轻型井点结合自渗管井的围护方案：
计算开挖深度5.30米。土钉墙支护的土方开挖比例为1：0.3，打4道钢管土钉，长度分别是6米、6米、6米、9米，土钉竖向间距1.2米，横向间距1.2米，梅花型布置。基坑侧壁设2级轻型井点降水。在开挖深度2.85米处设置800宽的平台，并设置第2级轻型井点。
①工程概算（不包含桩基）
三、方案三（地下一层双向上翻有梁体系）
1、基本条件
（1）有梁体系地下一层层高按3300分析，前提是考虑6000～6600短跨向顶板梁高900mm（上翻450），7500短跨向梁高1000mm（上翻500），7500～8400长跨向梁高900mm（上翻450），设备管线空间650mm(考虑主管不交叉)。顶板按考虑了1.5m的覆土和20Kn/m2的消防车荷载进行计算。
（2）地下室柱截面尺寸均为600×600，顶板厚200mm，侧挡墙厚300mm，底板厚450mm，面层厚50mm，板底设100厚素砼垫层及100厚碎石垫层。6000～7500短跨地梁450×1000，8400长跨地梁450×1200，承台考虑柱下Ф600单桩承台1200×1200×1250（h）。
（3）场地自然地坪标高在5.500左右（黄海高程，以下同），地下室顶板结构标高4.500，地下室基坑底标高0.500，按柱下独立承台结合地梁拉结基础考虑，基坑在自然地坪标高上挖深5.000米。
（4）经济比较按以下的基本柱网考虑结构方案，基坑维护工程仅考虑挡土墙一侧有，其余三边不考虑。
2、模型分析
模型采用框架结构体系，由于采用了双向上翻有梁体系，使层高得以降低到3300。雨水走向需考虑梁上留洞，梁上留洞容易堵死造成死水现象，出现这种情况时，较大树种不易存活。室外排水管的布置会受到影响，顶板作为施工场地使用方便性要差些。此方案的可行性受限制较多。本方案框架结构的抗震等级四级。
3、基坑维护方案
根据基坑周边条件、计算开挖深度、场地土的性质，结合本地区的工程经验，基坑选择土钉墙支护，降水采用轻型井点结合自渗管井的围护方案：
计算开挖深度5.00米。土钉墙支护的土方开挖比例为1：0.3，打4道钢管土钉，长度分别是6米、6米、6米、9米，土钉竖向间距1.2米，横向间距1.2米，梅花型布置。基坑侧壁设2级轻型井点降水。在开挖深度2.85米处设置800宽的平台，并设置第2级轻型井点。
4、工程概算（不包含桩基）
四、方案比较
方案一、方案二及方案三之间比较，方案三仅作为一种结构形式参与比较，由于有许多限制，一般不建议采用。方案二属顺坡方向上翻梁结构，室外管线布置应基本不受影响，由于地下室顶板同时作为施工工作场地，较多的上翻梁会给施工带来些许不便。但方案二较方案一综合造价上低6.8%，因此，在解决好施工场地操作的情形下，建议采用方案二。
五、结语
结构设计是一项综合性技术工作，将结构分析和数学优化方法，以及计算机技术集合在一起，有很强的实用性。针对传统设计方法大大的浪费了现有资源的现状，推行结构优化设计方法势在必行。把经济擺在首要地位，综合考虑各方面因素是作为一名工程师应尽的职责。
参考文献
1、《混凝土结构设计规范》GB 50010－2002
2、《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
作者简介：
于浩 （1979.01—） 男硕士毕业工程师结构工程
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。