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基于工程造价控制的钢筋混凝土建筑结构优化设计

张全
  
科技研究·理论版
2022年6期
中冶建工集团有限公司 甘肃 兰州 730000

摘 要: 在工程建设中,钢筋混凝土建筑物的结构造价不仅是建设设计人员专业知识及专业技能水平的反映,其更是投资方进行工程投资主要关注 的重点内容之一。由此可见,钢筋混凝土建筑结构设计直接关系到整个工程项目的经济效益。而且,建筑工程的结构造价在整个工程中起着非常重要的作用,其既能够真实反映技术人员的设计水平,又能够影响投资者对工程经济效益的评估。因此,建筑结构设计时,必须以确保结构安全和经济性为基础,全面优化建筑结构,以此降低结构造价。

关键词: 工程造价控制;钢筋混凝土建筑;优化设计

1 建筑结构设计与工程造价二者间存在关系分析

1.1 建筑物结构设计对工程建设投资产生直接性影响在建筑工程的费用中,建筑设计费用所占比例非常小。但是在建筑结构设计中,建筑材料及建筑物结构设计方案的选择是工程投资人高度关注主要问题之一,其对投资者的投资决策产生直接性影响。

1.2 建筑物结构设计的质量对工程建设的投资产生影响

据建筑事故调查相关数据显示,在建筑事故中,由于结构设计缺乏合理性而到导致的事故发生所占的比例为事故发生总数的40%。在建筑工程的施工过程中,建筑结构设计图质量差或者设计缺乏合理性和科学性往往会导致设计之间出现多种矛盾,进而使工程在实际施工过程中出现不断返工,甚至停工等现象[1] 。同时,缺乏合理性和科学性的建筑物结构设计即使能够进行实际施工操作,也会对建筑物后期的正常使用产生严重影响,甚至导致建筑物存在安全隐患,给建筑物的使用者生命财产安全造成严重威胁,同时也造成严重的资料浪费,影响社会经济发展进程。

1.3 建筑结构设计对建筑物使用过程中产生的费用有影响

建筑物建设完成后,在使用过程中均会产生各种各样的费用,如果在设计上缺乏对这些因素进行综合考虑,会大大增加使用过程中的费用。例如建 筑物清洁、维修等费用,人们日常生活中的照明、取暖等费用,均会直接受到结构设计的影响。所以,具有科学性和合理性的建筑物结构设计可有效降低建筑物在时间使用过程中的相关费用,同时可以提高建筑物的安全性,延长其使用寿命,促进工程经济效益得到有效提高[2]。

2 基于工程造价控制的钢筋混凝土建筑结构优化设计

2.1 基于工程造价控制的主体优化设计

综合考虑建筑结构性能及工程造价控制的要求,主体的优化设计核心对象为轴压比。主体设计要求达到最佳的延展性,但柱的延展性与轴压比之间存在反比例关系。要求在优化设计中在满足国家规范要求的前提下适当选取轴压比,确保主体荷载性能及合理的柱截面,合理降低钢筋用量。实际工作当中,可依照如下规律进行主体的设计。

(1)优先选取正方形作为主体的截面;

(2)尽量采用大偏心破坏的破坏形式;

(3)防止建筑工程当中出现短柱;

(4)确保水平及垂直方向上柱结构复合箍筋相等。

通过大量实践经验的总结,若能在设计过程中满足以上四项条件,主体的延展性能可得到明显的优化,且降低对钢筋及混凝土原材料的需求,达到 控制成本的目的[3]。

2.2 选择合理的建筑材料

建筑结构的优化设计就要保证建筑材料性能的充分利用。合理选择建筑材料,不但要满足建筑结构的使用功能、提高建筑工程的质量,而且还要达 到最大化的节约资金,降低工程造价的目的。因此,结构设计人员不但需要熟悉建筑材料的性质、性能以及各项技术指标,而且还要了解各种类型建筑材料的市场价格,按照材料选择的经济、灵活、适用原则进行建筑结构的优化设计。

2.3 对钢筋混凝土建筑的楼层设计进行优化

在建筑工程的具体施工过程中,对建筑物的楼层进行设计首先要对两个因素进行充分考虑。这两个因素分别为建筑物梁板具体受力情况对其整体结 构可能产生的影响、建筑物的梁板在传力过程中是否为直接传力,尽量缩短传力路径。这种形式的设计应用可有效实现建筑物主次梁的相应截面承受较为均衡的受力作用。若想要建筑物双向开间结构体系的内部实现统一性,那么结构设计工作人员可通过在完成初次的假设后,会根据相应的方法,同时结 合具体设计标准和要求对计算结果进行综合性分析并作出相应的调整[1] 。最后获取最佳的设计。

2.3 建筑物抗震设计优化

在建筑工程的结构设计中,抗震设计优化的主要目的是提高建筑物的安全性能。但是在工程造价控制下,对建筑物抗震设计进行优化在提高其安全性 能的基础上还要使设计最大限度地与经济节约原则相符合。要进行符合经济节约原则的建筑物抗震优化设计,要求工程设计工作人员必须对当地的已经出现过的最大地震强度,将来可能会出现的最大地震强度地震等进行详细地了解,并根据当地的具体情况对建筑物进行科学合理地抗震设计。只有这样的抗震设计才能在保证建筑物安全性能的基础上最大限度的降低资源及资金的浪费。

对主次梁间截面高度进行适当调节来实现抗震设计优化。这种结构设计方式既可以很好地满足建筑物的使用功能,又能保证建筑物具有较为优美的 外观。而住宅建筑物在楼层结构的设计上又与公共建筑物不同[2]。通常情况下,住宅建筑物楼板的厚度需要保持在100mm的范围内。但是有些建筑物的楼板具有较小跨度,而钢筋具有较高的强度,这种结构设计既大大增加了建筑过程中的钢材使用量,同时又会导致受力不均现象出现。所以在住宅建筑物 楼层结构的设计过程中,设计人员应尽量拓宽楼板的跨度,在保证安全性能的前提下尽量减少建筑物中次梁的数量,进而实现钢筋混凝土建筑结构优化。

2.4 基于工程造价控制的梁结构优化设计

钢筋混凝土建筑中的梁结构,其纵向荷载的主要承担者为下部钢筋及支座负筋,以上结构也是基于工程造价控制的结构优化设计对象。

(1)合理控制梁结构混凝土材料的强度;

(2)优选矩形的梁结构截面,适当降低截面的长宽比;

(3)优选高强度螺纹钢作为梁的纵向受力钢筋;

(4)对于上部受力钢筋,若无法满足单排配置的要求,可调整支座负筋的设计方法,依照第一排净跨1/3Ln,第二排净跨1/4 Ln进行设计,以减少钢筋材料的用量。另外,选用架立钢筋的方式进行梁结构上部钢筋设计,并选用直径在12或14的高强度螺纹钢,可在提升梁结构承载能力的同时,节约建筑用材,控制工程造价[3]。

2.5 对钢筋混凝土建筑结构的计算方法进行优化

在传统的钢筋混凝土建筑结构设计中,设计工作人员在对建筑物的构件截面尺寸大小、结构体系等进行设计时,往往仅凭借以往的设计经验进行合理性假设,然后套入相应的计算方法进行具体的计算分析。这种方法存在较大的被动性。同时缺乏精确性。所以,在钢筋混凝土建筑结构中必须要对计算方法进行优化,提高相关设计数据计算的精确性,为设计人员的设计分析提供可靠的参考依据。优化的计算方法与传统的计算方法一样,均需要进行相 应的假设。但是其假设所应用的方法和进行假设的目的与传统计算方法有所不同。

结语: 随着建筑市场竞争压力的不断提升以及行业可持续发展要求的提高,钢筋混凝土建筑结构优化设计有必要融入工程造价控制的理念。综合考量结 构性能及成本之间的关系,确保各项建筑资源得到最合理尧充分的利用。控制建筑成本,为企业带来更高的建设收益。

参考文献

[1]刘盛辉,宋恩建.基于工程造价控制的钢筋混凝土建筑结构优化设计[J].黑龙江科技信息,2016(12):266.

[2]梁建.基于工程造价控制的钢筋混凝土建筑结构优化设计[J].低碳世界,2014(14):257-258.

[3]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计优化与合理构造[M].北京:中国建筑工业出版社, 2012.

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