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摘要：结构设计在建筑设计过程中是一个重要的阶段，在工程造价方面占据比重很大。开发商为了节约成本，往往都给设计院下达一个工程钢筋量和混凝土量的设计指标。在满足设计规范要求的前提下，降低工程造价并达到指标已成为设计人员要解决的问题。由于现在的设计人员多数年轻化，缺少一定的设计经验，对问题不能从根本上、整体上解决。即使达到了甲方要求，设计也会有安全的隐患。本文结合笔者从事多年结构设计的工程经验，从结构布置、结构计算、构件设计、材料选用等多方面去分析降低工程造价的几点体会，为结构设计人员进行结构优化设计提供一些参考。
关键词：设计指标、结构设计优化、精细化计算
Abstract: the structure design in architectural design process is an important stage, in project cost in large proportion occupied. Developers in order to save costs, often to design institute issued a engineering quantity and amount of reinforced concrete design index. Meet the design requirements of the code in the premise and cut down engineering cost and reach the index has become design personnel to want to solve the problem. Because the design of the most young people now, the lack of a certain design experience, to the question cannot fundamentally, the whole solution. Even at the party a requirement, design also can have safe hidden trouble. The author discusses the structure design in the years of engineering experience, from the structure arrangement, structure calculation, component design, material selection and other aspects to reduce the construction cost analysis of some experiences, for structure design personnel structure optimization design provides some reference.
Keywords: design, structural design optimization, the index of fine calculation
中圖分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
结构设计如何降低工程造价，最根本的是减少钢筋和混凝土用量。对简单的低层结构，钢筋和混凝土是相互制约的，一方的减少势必会导致另一方的增大，要想总量减少，最好的方法就是双方都达到一个最合理的量。而对复杂的结构，影响钢筋和混凝土量的因素较多，设计过程每个环节都会体现出来。如结构布置、结构计算、构件设计、材料选用等很多方面。本文就拿工程中常见的18层混凝土剪力墙住宅结构来举例，从以上几个方面来讨论一下降低工程造价的方法。
1、结构布置方面：初步设计阶段，根据建筑平面图首先布置混凝土墙，墙体的数量一般根据建筑层数和荷载的大小来决定如何布置。在满足计算各个指标参数要求下，墙体的数量越少，经济性越好。好的结构布置原则应该周边和两端重点布置剪力墙墙体，内部和中间少量布置，在不影响建筑功能条件下，内部也可布置一些框架柱。因为高层结构破坏主要体现在扭转方面，四周及角部应加强布置，而中间墙柱主要满足承重抗压要求。对于不规则平面，对凹凸和薄弱部位应加强布置，并保证平面中抗力构件都均匀受力，做到构件承受的外力与构件的抵抗程度相匹配。在减少墙体数量的同时也要注意其配筋的变化，不要因为墙体数量的减小造成墙体配筋的增加。因为剪力墙墙肢长度过小会变成短肢，短肢墙规范要求的配筋率很大。减少混凝土量的同时，不能增加钢筋量。墙体的布置很关键，需要和各个专业人员相互配合，在降低自己造价同时要注意不能给其它专业带来麻烦，保证各个专业的正常设计。
2、结构计算方面：结构计算是设计的依据，所有的构件截面和配筋都需要准确的计算才能确定。计算输入的设计参数和荷载一定要准确，计算模型的建立要符合实际工程，且不可因为麻烦和工作量大而粗略简单计算。荷载的大小决定结构构件的大小，一定要采取精细化计算，即每个构件对应的荷载计算要与实际工程相符合，并要考虑构件计算是否可以进行折减。举一个常见的地下室人防工程，顶板带有覆土1米多厚，设计需要考虑消防车行驶，消防车荷载考虑折减和不折减荷载相差一倍达10KN/M2。同时消防车荷载对双向梁的计算还可再折减到80%，如果设计过程中都未考虑折减，势必会造成很大的浪费。结构的设计参数一定要输入准确，构件的刚度折减，弯矩的调幅、场地类别都会对内力配筋产生变动。建议结构计算采用两种程序进行计算，计算结果通过比较来保证其准确性。
3、构件设计方面：结构构件截面的大小影响配筋量的改变，在满足规范要求的构件截面下，构件截面的选取一定要保证合理的配筋率，即混凝土和钢筋的强度都能够得到充分发挥，避免配筋率向一端最大或最小接近，造成不必要的浪费。这种情况在剪力墙连梁上经常出现，连梁截面过大，吸收的内力越大，配筋也会加大，甚至超筋。构件截面一定要优化选择，在满足设计要求的条件下，对结构布置和构件设置及截面的选择采取最合理的方式，达到经济的造价。同时结构构件配筋做到细致化选筋，不能为了减少工作量而将配筋通长布置或选筋不准确，虽然给绘图带来了简便，但给工程造成的浪费是很大的。举常见的框架工程，框架梁端的架立钢筋一般都通长布置，直径不能过大，直径较大时也应在1/3处断开，改用小直径设置。对于楼板配筋需要通长布置钢筋时，可采用在受力较大部位设置一些附加非通长钢筋，从而减小通长钢筋的直径。基础设计是结构设计重要的部位，设计部到位很容易造成浪费，所以在设计过程中要根据地勘报告要求和施工条件，通过几种基础形式的工程量计算比较，控制基础的截面和埋深，选取合理经济的基础形式。地下室结构设计比较复杂，设计一定要符合经济的柱网和层高，运用多种楼板形式进行大量计算比较，做到经济的结构布置。笔者经历一个人防地下室工程，人防要求顶板为300厚，柱网为7米，设计人员未经过是否布置次梁进行比较，习惯的布置十字交叉次梁，由于顶板配筋结果与布置次梁影响不大，都接近于最小配筋。后经过甲方审查质疑可否取消次梁减小造价，设计人员才意识到位，只能向甲方解释设置次梁的结构安全性要好于大板结构。但最终在甲方要求下还是取消了次梁，节约了成本。
4、材料选用方面：材料主要为混凝土和钢筋，材料等级应根据结构要求，并考虑施工和材料价格因素，对混凝土和钢筋级别选取做到优化配置，才能节约成本。等级高的混凝土和钢筋虽然会减小构件截面尺寸，减少混凝土用量，但是高标号混凝土单价较高。在设计选用高标号材料时一定要用在有效部位处，对于仅需要构造配筋和构件应采用低级别、价格低的钢筋。例如混凝土墙、基础配筋多为构造配筋，且用量较大，不必采用高强度钢筋，只要满足规范和施工要求即可。节点构件由于受力较小，施工复杂，钢筋打弯较多，选用一级钢即可，还便于施工。对于地下室顶板梁由于荷载受力较大，计算钢筋排列较多，采用高级别钢筋可以减少钢筋根数便于施工，同时会减少梁截面高度，进而地下室层高相应减小，基础埋深及土方量开挖、施工降水都会带来减少。
如何降低造价，节约成本已经成为结构设计的不可缺少的内容，其实不浪费就代表着节约，在设计过程中，我们要不断的总结学习，优化结构设计，结构设计既要合理的满足规范要求，又要为开发商节约成本、降低造价，这样我们的设计成果才能被认可。因为节约是一种美德。
关键词：设计指标、结构设计优化、精细化计算
Abstract: the structure design in architectural design process is an important stage, in project cost in large proportion occupied. Developers in order to save costs, often to design institute issued a engineering quantity and amount of reinforced concrete design index. Meet the design requirements of the code in the premise and cut down engineering cost and reach the index has become design personnel to want to solve the problem. Because the design of the most young people now, the lack of a certain design experience, to the question cannot fundamentally, the whole solution. Even at the party a requirement, design also can have safe hidden trouble. The author discusses the structure design in the years of engineering experience, from the structure arrangement, structure calculation, component design, material selection and other aspects to reduce the construction cost analysis of some experiences, for structure design personnel structure optimization design provides some reference.
Keywords: design, structural design optimization, the index of fine calculation
中圖分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
结构设计如何降低工程造价，最根本的是减少钢筋和混凝土用量。对简单的低层结构，钢筋和混凝土是相互制约的，一方的减少势必会导致另一方的增大，要想总量减少，最好的方法就是双方都达到一个最合理的量。而对复杂的结构，影响钢筋和混凝土量的因素较多，设计过程每个环节都会体现出来。如结构布置、结构计算、构件设计、材料选用等很多方面。本文就拿工程中常见的18层混凝土剪力墙住宅结构来举例，从以上几个方面来讨论一下降低工程造价的方法。
1、结构布置方面：初步设计阶段，根据建筑平面图首先布置混凝土墙，墙体的数量一般根据建筑层数和荷载的大小来决定如何布置。在满足计算各个指标参数要求下，墙体的数量越少，经济性越好。好的结构布置原则应该周边和两端重点布置剪力墙墙体，内部和中间少量布置，在不影响建筑功能条件下，内部也可布置一些框架柱。因为高层结构破坏主要体现在扭转方面，四周及角部应加强布置，而中间墙柱主要满足承重抗压要求。对于不规则平面，对凹凸和薄弱部位应加强布置，并保证平面中抗力构件都均匀受力，做到构件承受的外力与构件的抵抗程度相匹配。在减少墙体数量的同时也要注意其配筋的变化，不要因为墙体数量的减小造成墙体配筋的增加。因为剪力墙墙肢长度过小会变成短肢，短肢墙规范要求的配筋率很大。减少混凝土量的同时，不能增加钢筋量。墙体的布置很关键，需要和各个专业人员相互配合，在降低自己造价同时要注意不能给其它专业带来麻烦，保证各个专业的正常设计。
2、结构计算方面：结构计算是设计的依据，所有的构件截面和配筋都需要准确的计算才能确定。计算输入的设计参数和荷载一定要准确，计算模型的建立要符合实际工程，且不可因为麻烦和工作量大而粗略简单计算。荷载的大小决定结构构件的大小，一定要采取精细化计算，即每个构件对应的荷载计算要与实际工程相符合，并要考虑构件计算是否可以进行折减。举一个常见的地下室人防工程，顶板带有覆土1米多厚，设计需要考虑消防车行驶，消防车荷载考虑折减和不折减荷载相差一倍达10KN/M2。同时消防车荷载对双向梁的计算还可再折减到80%，如果设计过程中都未考虑折减，势必会造成很大的浪费。结构的设计参数一定要输入准确，构件的刚度折减，弯矩的调幅、场地类别都会对内力配筋产生变动。建议结构计算采用两种程序进行计算，计算结果通过比较来保证其准确性。
3、构件设计方面：结构构件截面的大小影响配筋量的改变，在满足规范要求的构件截面下，构件截面的选取一定要保证合理的配筋率，即混凝土和钢筋的强度都能够得到充分发挥，避免配筋率向一端最大或最小接近，造成不必要的浪费。这种情况在剪力墙连梁上经常出现，连梁截面过大，吸收的内力越大，配筋也会加大，甚至超筋。构件截面一定要优化选择，在满足设计要求的条件下，对结构布置和构件设置及截面的选择采取最合理的方式，达到经济的造价。同时结构构件配筋做到细致化选筋，不能为了减少工作量而将配筋通长布置或选筋不准确，虽然给绘图带来了简便，但给工程造成的浪费是很大的。举常见的框架工程，框架梁端的架立钢筋一般都通长布置，直径不能过大，直径较大时也应在1/3处断开，改用小直径设置。对于楼板配筋需要通长布置钢筋时，可采用在受力较大部位设置一些附加非通长钢筋，从而减小通长钢筋的直径。基础设计是结构设计重要的部位，设计部到位很容易造成浪费，所以在设计过程中要根据地勘报告要求和施工条件，通过几种基础形式的工程量计算比较，控制基础的截面和埋深，选取合理经济的基础形式。地下室结构设计比较复杂，设计一定要符合经济的柱网和层高，运用多种楼板形式进行大量计算比较，做到经济的结构布置。笔者经历一个人防地下室工程，人防要求顶板为300厚，柱网为7米，设计人员未经过是否布置次梁进行比较，习惯的布置十字交叉次梁，由于顶板配筋结果与布置次梁影响不大，都接近于最小配筋。后经过甲方审查质疑可否取消次梁减小造价，设计人员才意识到位，只能向甲方解释设置次梁的结构安全性要好于大板结构。但最终在甲方要求下还是取消了次梁，节约了成本。
4、材料选用方面：材料主要为混凝土和钢筋，材料等级应根据结构要求，并考虑施工和材料价格因素，对混凝土和钢筋级别选取做到优化配置，才能节约成本。等级高的混凝土和钢筋虽然会减小构件截面尺寸，减少混凝土用量，但是高标号混凝土单价较高。在设计选用高标号材料时一定要用在有效部位处，对于仅需要构造配筋和构件应采用低级别、价格低的钢筋。例如混凝土墙、基础配筋多为构造配筋，且用量较大，不必采用高强度钢筋，只要满足规范和施工要求即可。节点构件由于受力较小，施工复杂，钢筋打弯较多，选用一级钢即可，还便于施工。对于地下室顶板梁由于荷载受力较大，计算钢筋排列较多，采用高级别钢筋可以减少钢筋根数便于施工，同时会减少梁截面高度，进而地下室层高相应减小，基础埋深及土方量开挖、施工降水都会带来减少。
如何降低造价，节约成本已经成为结构设计的不可缺少的内容，其实不浪费就代表着节约，在设计过程中，我们要不断的总结学习，优化结构设计，结构设计既要合理的满足规范要求，又要为开发商节约成本、降低造价，这样我们的设计成果才能被认可。因为节约是一种美德。