浅议建筑结构方案设计的经济性

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摘要：本文作者结合实际工作经验，针对建筑结构设计之中的经济性展开了研讨，供大家参考借鉴。

关键词：建筑；结构设计；经济性

在建筑工程的结构设计中，必须在满足建筑功能与安全性的前提下，充分考虑到设计方案的经济性问题。目前，国内建设建筑工程项目普遍具有规模大、投资多、工期长等特点，为了保证工程项目参与各方经济效益的最优化，必须从细节方面入手进行深入的研究，其中结构设计对于工程经济性的影响较大，因为设计方案将直接决定人力、物力、财力资源的投入情况。因此，在新时期的民用建筑结构设计中，一定要将其与工程的经济性有机结合，从而不断提升设计方案的整体质量。

1 建筑结构设计经济性

对于工程建设投资控制而言，前期控制效果远远好于后期控制效果，所以，设计阶段的投资控制便具有非常重要的现实意义。经过研究发现，设计阶段和施工阶段对项目投资比重的影响分别是75%―95%、5%―25%，由此可见，建筑工程投资控制的关键之处在于设计阶段。另外，对于同样功能要求的建筑，如果按照技术经济原则进行合理的结构设计，可有效降低工程造价，甚至高达30%。对于一般建筑物而言，结构造价通常占50%左右，所以，若想大幅降低建筑工程项目的造价，优化结构设计是必不可少的手段。研究建筑结构经济性，具有深远的意义。

在建筑结构设计中，如何兼顾合理与经济这两大要素，一直以来都是国内外学者的重点研究工作。可惜的是，目前为止仍旧没能建立一个成熟或者接近成熟的关于建筑结构设计的数学模型。经济性目标的实现应该建立在建筑结构长期效益的基础上，尽可能地减少近期投资，同时还应保证建筑结构具有良好的工作性能，如合理、可靠性。在实际工作中，设计者应该根据这些对设计目标进行准确定位，让设计尽量满足上述要求，以实现质量可靠、结构合理、造价经济的有机融合，为整个建筑工程项目的建设奠定坚实的基础。

2 当前建筑结构设计经济性问题

目前，我国建筑行业已经进入了一个快速发展的时期。人们在关注建筑行业快速发展的同时，也应该对其内涵进行重新审视。目前，建筑结构设计中关于经济性的研究，还远远不够成熟。

2.1不重视建筑结构设计的经济性

在整个建筑结构设计构思中，设计者常常将重心放在了建筑功能及形式这两大方面。对建筑结构设计方案进行评价时，通常仅关注以下三个方面，一是形式表现力，二是空间舒适度，三是技术先进性，对建筑结构设计的经济性问题普遍没有进行深入的研究，导致实际操作中，建筑经济指标的不合理。

2.2 忽视建筑使用阶段的消费成本

一提到建筑经济性，人们常常将认识局限在建设成本这一块，从而忽视了建筑使用阶段的消费成本，没能构建一个高效的资源综合利用体系，虽然实现了建筑低投入，却走入了高能耗、低效率的误区。

2.3缺乏综合效益观念

设计者们往往没有从全局的角度去审视建筑的经济效益，片面追求高经济回报，忽视了环保及社会效益等方面的要求，这对于建筑综合经济效益而言是十分不利的。造成这些问题的根源在于传统发展观点的制约。既没有充分考虑自然资源的消耗问题，也没有充分考虑整体效益的协调问题，更没有成分考虑对社会消费的客观引导问题。目前，可持续发展的理念逐渐深入人心，传统发展观所造成的不利影响将会得到有效缓解。在工程建设中，社会效益、环境效益、经济效益的有机融合将会成为人们的普遍共识和最高目标[3]。在这种背景下，人们对建筑结构设计之中的经济性问题进行了再次思考，不仅涉及经济性的内涵，还涉及经济性的评价标准及相关的设计原则。

3 建筑结构设计经济性控制要点

3.1选择合理的结构形式

在选择结构形式的过程中，要满足建筑造型的要求，要满足相关使用功能的要求，要满足受力合理的要求，还要满足造价经济性原则。在钢筋混凝土结构中，尤其是高层建筑，设计要点在于控制结构的侧移，要求结构能够抵御一定程度的水平载荷作用，所以，抗侧力结构体系获得了广泛的应用，包括：1）框架结构；2）框架剪力墙结构；3）短肢剪力墙结构；4）大开间剪力墙结构等。它们在经济性方面各有自己的特点，另外，在适应性及抗震性方面也各有不同。所以，设计人员进行结构形式选择的过程中，要给予综合考虑（使用功能、高度、施工环境、投资额度等），并坚持“经济、合理、安全、可靠”的基本设计原则，既要保证建筑结构具有一定的抗震性能，还要保证建筑结构具有一定承载力及刚度。总之，要选择一个最适宜的建筑结构形式。

3.2 确定建筑物的经济高度

建筑层数越多，水平载荷的影响也就越大。水平载荷对建筑结构产生一个倾震力矩，由此产生的竖向构件轴力和建筑高度的二次方成正比。风载及地震作用这两种水平载荷的大小将会随着建筑结构动力特性的差异，出现较大波动。所以，对于建筑结构的经济性影响较大。建筑高度和建筑造价具有下列关系：1）建筑造价和建筑高度的二次方成正比；2）竖直载荷对造价的影响较小，所以，可采用降低层高的办法，如此一来便能够有效增加使用面积，而不会导致造价的大幅增加；3）建筑高度越大，结构侧移问题越严重，构件刚度越不足，所以，应该在综合考虑经济性、稳定性、刚度的基础上，确定建筑的最大适用高度；4）层高对造价的影响也是相当明显的。层高过大，将会导致基础设计载荷的增加，造成各类管道及竖直构件长度的增加，还不利于节能保温。

3.3 选择合适的建筑材料

在选择建筑材料的过程中，应尽可能地选择那些具有较高强度的建筑材料，如选择钢材时，最好选择三级钢。在抗拉强度方面，HPB235：HRB335：HRB400=210：300：360=1：1.43：1.7[6]，考虑到三者的价格几乎相等，所以，选用高强度钢筋具有最高的性价比。选择混凝土时，最好选用标号在C30以上的混凝土，因为，选用高强度的混凝土有利于减小结构截面，还有利于减轻结构自重。选用填充墙材料时，最好采用轻质墙体（如水泥纤维板等），该类材料不仅有助于增加室内使用面积，降低结构自重，还有助于减少钢筋及混凝土的使用。

3.4 正确选取结构计算参数

随着科技水平的不断提高，建筑结构设计电算化时代已经到来，只有正确选取结构计算参数，才能保证结构设计工作的有效落实。目前，在应用计算软件的过程中，各类参数的输入需要依靠人工来完成，如地震分组、地下室层数、钢筋强度值及混凝土强度等级等。这些参数决定了计算结果的正确与否，所以，应该给予足够的重视。

4 结束语

总而言之，结构造价在工程总造价中占了非常大的一个比例，重视建筑结构设计经济性，并将之落实到实际行动中去，具有非常重要的现实意义。除了本文所提到的选择合理的结构形式，确定建筑物的经济高度，选择合适的建筑材料，正确选取结构计算参数，重视基础工程投资等控制要点之外，建筑结构设计人员还应该对其他控制要点展开研究，从而真正优化建筑结构设计的经济性。

参考文献：

[1] 方小丹，魏琏.关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论[J].建筑结构学报，2011，（12）.

[2] 强，史杰，朱春华.建筑结构体系对上部结构经济性的影响分析[J].广西城镇建设，2013，（01）.

[3] 陈小宁.建筑结构的可行性分析[J].中国房地产业，2011，（02）.

[4] 叶润庆.建筑工程的经济性在结构设计中的应用[J].科技资讯，2010，（08）.

[5] 沈汝伟.对建筑结构优化设计的探讨[J].煤炭技术，2011，（04）.

[6] 田双，张宁，张建军.从建筑结构设计角度分析工程的经济性[J].上海建设科技，2009，（01）.