如何从结构设计中节约工程造价

第８期（总第１７２期）　翘　建筑与装修■　如何从结构设计中节约工程造价　郭俊杰　（福建武夷山城乡施工图审查有限公司，福建武夷山３５４３００）　摘要在进行结构设计时，如何合理地节约工程造价尤为重要。从计算软件的选择、参数的选用、计算模型的布　置、计算荷载的选择、施工图的图纸质量等各个方面进行了阐述和分析，达到结构设计时能真正做到合理节约工程造　价的目的。　关键词抗震等级；基本风压；结构设计；工程造价　Ｏ引言　在建筑方案确定的情况下，结构设计时选用不同的计算　软件、计算参数、计算模型、计算荷载以及施工图图纸表达的　优劣等无不影响建筑功能的使用和建筑建造成本。本着经济　合理的原则着重从技术角度阐述结构设计师如何节约工程　造价。　图１和图２）。　卜盯　、　卜Ｌ　Ｊ　　：　Ｊ，Ｉｂ　１１ｅ５７　ｆ　ｖ－，Ｌ　—Ｎ　———　—　　ＩＩ——————————————　Ｉ　１—　——葛　——　器。二　　专暑竺　宝　、　　Ｉ袭　：　芝　　Ｊ：：暑’’　。ｚｌ暑。ｌ　皇毫　１结构计算软件的选择　１．１软件类型　目前市场上常用的结构计算软件有ＰＫＰＭ、ＹＪＫ和Ｍｉｄａｓ　『————————————————————————Ｉ————————　（主要用超高层的复核计算）。　１．２　ＰＫＰＭ和ＹＪＫ优缺点的比较　－１　卜Ｌ　Ｊ　Ｉ！　Ｊ　／３ｂ　１６Ｉ　　Ｉ！　图１　ＹＪＫ计算结果　聂　（１）ＹＪＫ算无梁楼盖时配筋会更小，计算书也更清楚（如　学灭火为主，在高温下与水蒸气结合分解为有害的氢氟酸，　人只能在防护区停留很短的时间，喷射达到浸渍时间后应尽　快通风。二氧化碳灭火剂是一种无色无味、比空气重、无腐　综上，根据该项目藏品库的特点，选择采用ＩＧ５４１混合　气体灭火系统。关于该系统的具体设计及计算，后续另行专　题介绍，在此不赘述。　蚀、绝缘性好、成本低、灭火性能稳定、灭火效率高的气体，以　物理灭火为主，对藏品无二次污染，但不能用于经常有人的　场所，待人员撤离后方能使用。本工程藏品库设置在一层，一　层另设有活动室、会议室、临时展厅等，常有人员出入，因此　以上两种灭火系统均不适用于本工程。　７结语　‘　纪念馆因其造型功能的独特，其设计具有与一般多层公　共建筑有别的特殊性，设计应充分掌握相关规范的特殊要　求，根据不同工程的具体状况进行设计。对于可选的系统进　行比较，采用最优化的方案，并与建筑、结构等专业积极配　Ｓ型气溶胶灭火系统的灭火剂中其成分主要是Ｎ　、少量　合，力求在满足规范要求的同时，尽量做到最佳的经济性及　美观性。本文仅是笔者在设计过程中的一些思路和体会，尚　有不足之处，有待进一步完善和提高，敬请大家指正。　参考文献　【１】ＧＢ５００１６—２００６，建筑设计防火规范　［２］ＧＢ５００８４—２００１（２００５年版），自动喷水灭火系统设计规范　［３】ＧＢ５０３７０—２００５，气体灭火系统设计规范　ＣＯ：、金属盐固体微粒等，均为无毒物质，对人体无害，灭火机　理主要是吸热降温灭火、化学抑制灭火，气溶胶喷放过程仅　ｌｍｉｎ左右，完成灭火时间仅需２～３ｒａｉｎ，．灭火效能高，但是灭　火后分解的物质为固体颗粒物，易附着在字画等纸质藏品　上，不易清理。ＩＧ５４１混合气体灭火剂存在于空气中，它是有　氮气、氩气和二氧化碳三种气体混合而成，体积比分别为　５２％、４０％、８％，平时无色无味，以物理灭火为主，降低防护　区的氧气浓度比例到１０％～１４％将自动灭火，使用之后其原　有成分回归大自然，对人体无害，不污染设备及藏品，无腐　蚀，有一点刺鼻酸味，人员短时间停留不会造成生理影响。　作者简介：吴艳，１９８３年生，工程师，多年从事建筑给排　水设计。　・３９・　一建筑与装修　翘楚建Ｉ村　２０１５卫　ｊ　Ｌ　—　Ｏ　０　０　４．　１８　ｌ０．　３２　１．２　ｉ７　ｌ０　３２　卑．　ｊ８　０　ｏ　０　０　Ｏ　０　２．　Ｈ　８．　ｌ９　ｔ０。　４２　ｇ．　２．　７ｌ　０　０　０　０　０　０　２　｝０　７．　４　８　ｌ５　７．　４　２．　ｊ０　Ｏ　０　０　０　０　Ｏ　３　Ｌｌｉｆ，．　３　８．　７　６　３　３　Ｉｌ　０　Ｏ　０　０　０　Ｏ　己　｝０　７．　４　８．　１５　７　．４　２　Ｄ　Ｏ　Ｏ　０　０　Ｏ　０　己，　ｌ　８。　ｌＯ，　４己　８．　己．　ｌ　０　０　０　Ｏ　０　０　４　ｌ８　１０　ｊ２　ｔ２　ｌ７　ｉ０　３０　４　｛８　０　０　Ｏ　０；　０　Ｏ　Ｓ　｝Ｓ　１１．　１６　ｉ己．　，３　１ｉ　ｉ６　Ｓ，　｜ｓ　０　０　晒　图２　ＰＫＰＭ仅Ｘ向板底钢筋　（２）ＹＪＫ算出来的含钢量基本上会比ＰＫＰＭ略低些，表１　是某项目的比较。　表１某工程不同软件计算用钢量的比较　ｋｇ／ｍ　（３）ＹＪＫ可以计算剪力墙下的独立基础，但ＰＫＰＭ在这　方面的使用功能受限。　（４）ＹＪＫ属于刚出不久的软件，目前市场上已慢慢地开　始流行，但很多设计院还是处在谨慎和选择性使用阶段。　２结构计算参数的选择　２．１地震参数的选用　（１）抗震设防烈度和设计基本加速度的取值：详《建筑抗　震设计规范》的附录Ａ，地方规定（福建省的地方规定为闽建　设『２００２］３７号）、地质勘察报告。　（２）场地类别：详地质勘察报告。　（３）抗震等级的选择：除与上述参数有关之外还与建筑　类型和建筑高度有关，比如框架结构高度≥２４ｍ、框剪结　构≥６０ｍ、纯剪结构≥８０ｍ都是抗震等级的分界线。　２．２风荷载的取值　（１）基本风压的取值：详《建筑结构荷载规范》的表Ｅ５，地　方规定《福建省建筑结构风压规程》（表４．０．１　表４．０．３）。　（２）地面粗糙度的选择：详《建筑结构荷载规范》８．２．１条，　地面粗糙度可分为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四类：Ａ类指近海海面和海　岛、海岸、湖岸及沙漠地区；Ｂ类指田野、乡村、丛林、丘陵以及　房屋比较稀疏的乡镇；ｃ类指有密集建筑群的城市市区；Ｄ类　指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。　（３）风荷载体型系数的取用：详《建筑结构荷载规范》表　８．３．１或者《高层建筑混凝土结构技术规程》４．２．３条；当矩形　・４０・　的高层建筑￣＞４５ｍ时建议按《高层建筑混凝土结构技术规　程》附录Ｂ中的Ｂ．０．１计算（这样取值会在１．３～１．４之间，否则　是１．４）。　２．３其他影响较大的计算参数取值　（１）在ＰＫＰＭ调整信息中“混凝土矩形梁转Ｔ形（自动附　加楼板翼缘）”的是否勾选对梁的支座配筋会变大，梁跨中配　筋会变小（尤其是大跨度的边跨梁梁底）。　（２）当为非抗震设计时不仅要在ＰＫＰＭ总信息中将“地　震作用计算信息”选择“不计算地震作用”（详图３），也要将　“地震信息”中的”剪力墙抗震等级”选择“５不考虑”（详图　４），同时也要将“设计信息”中的“剪力墙构造边缘构件的设　计执行《高层建筑混凝土结构技术规程》７．２．１６－４条的较高配　筋要求”去除（详图５），否则对边缘构件的体积配箍率和纵向　配筋影响均较大。　（Ｎ０　４５）　Ｐｓｖ１．０９％　Ａｓ１　７２．５（１．４４％）　一寸寸．０ｚ一　④０．　∞乱　一　寸∞．１）寸０∞寸　＜　００　．１＼００￡Ｓ＿１　００∞３］　图３剪力墙边缘构件计算书１　．．一Ｌ　Ｓ　Ｃ　叶４　ＯＯ　Ｏ０　６ｃ一５　Ｚ　ｊ０　一［３　－×０　ｏ　＿　量量　｝　８　∽　斗一ｕ　《　０　０　图４剪力墙边缘构件计算书２　耄暑ｇ　峥０暑　　８吕Ｌｓ４００　０∞——　０《　＝＝ｏｑｕ　ｊｂ　Ｌｃ４００　０　＼＿一　＞　０　∽　０　、Ｊ　∽　图５剪力墙边缘构件计算书３　（３）其他一些特别的参数：ＰＫＰＭ总信息中“嵌固端所在的　第８期（总第１７２期）　层号”选择对计算结果没影响；当有一层地下室时，ＰＫＰＭ风　荷载信息中“体型分段数”用２或１时对计算结果没影响。　３结构计算模型的布置（塔楼部分）　（１）平面布置：承载力和刚度布置要均匀。　（２）立面布置：结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变　化，也就是混凝土强度等级、墙柱的截面大小等从下到上要　逐渐变小。　（３）尽量减少墙边缘构件：尽量少出现短肢剪力墙和异　形柱，尽量少做多转角的墙肢减少边缘构件的数量。　（４）建筑物中部少做超长剪力墙：①对抗侧刚度贡献不　大，②整体刚度不均衡。　（５）在主要抗侧力位置设置主剪力墙单元，以提供有效　抗侧刚度。　（６）外立面跨度不大的凹凸部位应与建筑商量尽量拉　通，如图６。　｝ｊ　『：　。・一…～—一一　＿　‘　ｒ　Ｉ　图６剪力墙布置方案调整图　（７）在抗侧力满足要求的情况下不要将建筑构造放进结　构受力构件中。　（８）地下室部分。①尽量做成无梁楼盖：可以有效降低地　下室层高，进而降低水浮力，降低底板和侧壁的成本，降低支　护成本，降低土方量成本，缩短工期；也可以降低含钢量，增　加混凝土用量和结构自重（提高抗浮和自防水能力）；同时也　可以节省模板和方便管线的布置。②当顶板荷载很大或者顶　板跨度很大导致顶板无梁楼盖的厚度很厚时（一般≥　４５０ｍｍ）可以考虑用空心楼盖。③水箱和人防口部尽量布置　在主楼范围内：有效利用空间，增加车位；充分利用主楼的剪　力墙做人防口部墙和水箱墙。　（９）承台布置：在多桩承台中，混凝土和钢筋用量均很　高，因此在满足桩间距的情况下尽量减少桩间距，同时桩尽　量布置在剪力墙和柱下。　４结构计算荷载的选择　（１）主楼荷载的选择：详《建筑结构荷载规范》；但剪力墙　结构时建议容重按２５，墙上抹灰按线荷载加到剪力墙中（假　如按２６计算时应注意在计算板配筋时，其容重要改成２５）。　（２）及时结合园建图确定顶板面的园林荷载：以免造成　顶板面荷载过大（浪费）或偏小（不安全）。　（３）确定消防车荷载。①根据《建筑结构荷载规范》５．１３．　条，计算基础时可不考虑消防车荷载；②根据《建筑结构荷载　规范》附录Ｂ，消防车荷载可根据覆土厚度进行折减。　（４）人防荷载的注意事项。①常规武器作用下临空墙和　建筑与装修一　门框墙荷载：室外直通出路口＞室外单向出路口＞室外竖井、　楼梯、穿廊出路口＞相邻防护单元间。注：当室外出路口净　宽＞３ｍ时，临空墙荷载可×０．９。②核武器作用下临空墙和门　框墙荷载：室外直通出路口＝室外单向出路口≥室外竖井、楼　梯、穿廊出路口（顶板不考虑上部影响≥考虑上部影响）＞相　邻防护单元间。　５施工图图纸质量　５．１剪力墙施工图表达的重点　水平和竖向分布筋尽量选用小直径钢筋，且≤　１０钢筋　均用一级钢。　５．２柱施工图表达的关键点　柱按单偏压计算、且定义角柱（自动按双偏压计算），顶　层柱应单独配筋，配筋差在１０％以内的柱才可以归并，同时　注意短柱、角柱（二级框架）的构造要求、避免脆性破坏。　５．３梁的施工图表达　画梁施工图时，高层住宅的标准层归并层数不宜太多　（原则上≤４层或者标准层所覆盖的层数），且归并层内配筋　不应相差太大，梁面通长筋宜选用小直径钢筋，次梁可用架　立筋，同时尽量选用小直径钢筋，减小锚固长度和提高抗裂　性能（表２）。　表２相同钢筋面积不同钢筋直径用钢量的比较　注：表格为三级框架，混凝土Ｃ３０、三级钢。　５．４板的施工图表达　对小跨度、非防水、非重点位置板可按塑性算法或考虑　弹性计算支座打９折；跨度大于５ｍ的板（客厅）可考虑分段　配筋：中间１／３部分按计算结果，两侧１，３进行折减——根据　弯矩图包络图配筋（大板应用有限元计算）；普通楼板最小板　厚可取８０ｒａｍ，板底筋可采用　６钢筋；核心筒处板厚要考虑　穿管对板的削弱影响；板面筋通长时应采用小直径钢筋＋大　直径支座附加筋。　参考文献　［１］ＧＢ　５０００９－２０１２．建筑结构荷载规范．　【２】ＧＢ　５００１０－２０１０．混凝土结构设计规范．　【３】ＧＢ　５００１１－２０１０．建筑抗震设计规范．　［４］ＪＧＪ３—２０１０．高层建筑混凝土结构技术规程．　【５］ＧＢ　５００３８－２００５．人民防空地下室设计规范　［６福建省建筑结构设计暂行规定，２０１２年。６］　作者简介：郭俊杰，男，１９８１年出生，本科，工程师，从事　结构设计工作。　・４１・