浅析高层住宅建筑的结构设计与成本优化 盛浩

发表时间:2021/3/3   来源:《基层建设》2020年第28期   作者:盛浩 齐培林
[导读] 摘要:高层住宅建筑对结构安全性与整体经济性都有着较高要求。
        武汉正华建筑设计有限公司  湖北省武汉市  430014
        摘要:高层住宅建筑对结构安全性与整体经济性都有着较高要求。结构设计与成本控制的融合是设计阶段需要重视的一个问题。文章通过对建筑结构设计要点进行分析,探讨建筑结构设计下成本优化的方法策略。
        关键词:高层建筑;建筑结构;结构设计;成本优化
        引言
        设计阶段是成本管理的关键阶段,设计阶段的成本是建安工程费用控制的关键,优秀的设计是项目盈利最基本的保障。设计阶段成本管理两大关键要求就是在设计任务书中要求限额设计,再组织设计结果评审进行成本验算。
        1建筑结构设计基本原则
        建筑结构设计的优秀性主要通过安全性、经济性、实用性以及美观性等多个方面体现出来。一般来讲,需借助设计各环节与因素保证建筑物功能的合理有序,增强结构可靠性与安全性。在结构设计中一般要遵循建筑设计,不应对建筑设计产生影响,且尽量与建筑功能需求相适应。另外,结构设计应处于建筑设计能够实现的范围,对安全加以把控,实现结构设计的经济性与合理性目标。要想使建筑结构设计更加实用与安全,就必须明确设计的基本原则。
        2高层住宅建筑的结构设计分析
        2.1重视抗震设计
        为满足高层建筑结构的抗震要求,可以采取以下3方面的措施:首先是针对高层建筑的结构特点合理布置抗侧力构件,合理布置高层建筑内部水平方向的构件,在水平方向形成应力分布系统,提高高层建筑结构受力的连续性和均匀性。其次是提高地基的抗震能力。可以通过加深高层建筑桩基深度,从而提高建筑的抗倾覆能力和基础的稳定性。最后是优化建筑的承重结构,采用框架剪力墙结构。在地震灾害中,剪力墙可以吸收下部结构传递的地震能量而先被破坏,框架结构继续支撑上部结构,形成了抵御地震作用的二道防线,可以有效降低高层建筑损毁程度。另外,高层建筑内部还需要适当提高墙体与楼板的刚度,从而有效避免建筑位移问题。
        2.2准确计算结构设计参数
        对于建筑结构设计而言,为保证结构与工程要求标准契合,应在准确计算结构性能参数的基础上,对比实际要求,亦或是根据要求参数计算结构性能,增强结构设计合理化。以楼板设计为例,为避免设计与后期施工建设不发生形变和裂缝,应科学计算结构形变的范围。在计算数据的时候,工作人员应根据设计要求与规范开展,坚决不允许受主观意识影响判断,也不应简化处理计算数据。
        2.3做好整体结构稳定性设计
        整体结构稳定性是高层建筑结构设计的核心原则,在高层的结构设计时一定要从整体的角度着眼,综合分析所有的影响因素,做好整体结构与局部结构、底层结构与高层结构、主体结构与分体结构之间的协调和连续。通过科学的分析与计算,合理布置剪力墙、梁柱结构、框架结构以及钢筋配置等。保证满足其功能多样性、造型复杂性等要求的同时,做好高层建筑整体结构稳定性的设计。总体而言要做到以下几点:第一,高层建筑的地下部分埋深一定要足够,保证在发生地震时建筑不会发生位移或者倾斜等问题;第二,根据地质条件以及建筑特征选择合适的桩基施工技术,提高其抗拔性能,避免因地质因素造成建筑物变形;第三,采用大底盘的方式可以有效提升复杂高层和超高层建筑的整体稳定性。
        2.4合理设计地基基础,避免沉降发生
        地基基础设计过程中,设计人员需要全面掌握施工现场的地质、水文及地下水分布情况,通过对地基基础设计的优化,可以有效提升建筑结构安全性和稳定性。设计时通常采用天然地基、防水板与锚杆组合的形式进行,同时准确计算基础配筋量,增加基础结构的稳定性,避免因承载能力较差而导致建筑失稳。若高层建筑设有地下室,可以采用褥垫方式设置不同持力层,提升地下室结构的承载能力和强度,避免地下室顶板因持力不足而出现裂缝,影响地基基础结构的整体稳定性。

同时,在设计阶段,设计人员还应对地下水水的分布情况进行监测,对地基基础做好防水排水设计,提高建筑结构稳定性。针对地质结构较为复杂的地区,设计人员应充分考虑地质构成,然后对地基基础进行加固设计,增加土壤结构的稳定性,确保地基基础能够承载整个建筑荷载。
        2.5强化设计图纸规范性
        在建筑结构设计中,结构设计图纸的作用不容小觑,可为后期建筑工程项目的施工建设提供必要参考。为此,在建筑结构设计期间,应强调设计图纸的设计规范化与合理化,保证结构设计图纸质量达标,以免引发设计质量问题。另外,对于建筑结构图纸的设计应遵循具体规定要求,参考项目建设具体状况,将图纸中不同类型的符号和数据等相关参数详细标识出来,特别是复杂结构的参数。作为设计工作人员应强调设计图纸设计的作用,在设计前了解项目具体情况,系统勘察项目场地环境与水文条件等相关资料,以保证建筑结构设计图纸资料更全面更可靠,不应仅依靠个人设计经验确定材料与结构构件尺寸,以免影响图纸质量。在此基础上,完成设计图纸设计工作后,设计工作人员应严格校核图纸准确性,对设计图纸不合理问题及时发现并纠正,以免出现不必要设计问题。
        3高层住宅建筑结构设计下成本优化策略
        3.1更新成本机制
        建筑企业只有强化成本控制,才能提高设计质量,降低成本费用。第一步,建筑企业需要紧跟时代发展,设立独立的管控机制,完善各项配套制度与标准。比如立足于企业实际情况,密切关注市场的发展动态,进行成本机制的更新与调整;也可以通过对设计方案的全面分析、考核与评价,来找出问题,分析影响因素,然后优化与调整设计方案,更新成本机制。第二步,借助信息技术。信息技术能够保障成本机制的新颖、针对、全面、实效,进而实现信息化、高效化控制,降低成本费用。比如物联网技术、大数据技术、计算机信息技术等,都可以全面掌控设计过程,实现技术与经济的统一。通过三维建模,来找出最佳设计方案,进行成本管控。
        3.2限制工程预算
        预算是工程管理专业的必修课,做预算的目的就是对工程中所有项目的资金评估,这对提高成本水平是极其重要的,工程的所有预算是应该在最初的设计方案中体现出来的。进行工程预算评估涵盖的方面有很多:人工费用、材料费用、基础设备、水电费甚至维修费都是要有一个系统的评估和预判。在人员工作方面,要保证每位工作人员都用的恰到好处,杜绝人浮于事的现象,在规定的时间获得最高的效率(但这里绝对不是指的盲目追求速度,而是要保证质量,一切工作还是以质量为前提的),在材料费用、基础设备费用和水电费等方面,尽量控制时间额度,前期可以减少节约工时已达到节约成本的目的,中期重视施工的效果和质量,后期保证核检的合格与通过,在各个环节的具体落实上控制质量保证,最大化的降低工程成本。
        3.3合理选择结构体系
        在进行建筑结构设计工作的过程中,需要提高对不同类型结构体系选择的重视,因为不同类型的结构体系,工程成本也会随之发生变化。现阶段我国建筑项目较多采用钢筋混凝土的结构,同时也会结合建设工程项目的实际需求使用其他的类型,如剪力墙结构、框架结构、板柱剪力墙结构以及筒体结构等多种结构。
        结语
        综上所述,建筑结构会承受较大荷载,如果稳定性与抗震性能无法满足国家建筑设计标准要求,很容易出现坍塌或者是位移等多种安全问题。建筑结构设计可更好地保证建筑整体结构的性能与功能稳定和经济性,对此设计人员需要结合实际情况做好结构选型,并强化设计阶段成本控制,确保建筑结构设计的科学性、合理性。
        参考文献:
        [1]古丹丹.建筑工程中结构设计对工程造价的影响[J].住宅与房地产,2020(21):26.
        [2]孙波.建筑工程结构设计对工程造价的影响探讨[J].江西电力职业技术学院学报,2019,32(4):19-20.
        [3]舒红蓉.建筑结构设计优化对工程造价的影响[J].工程技术研究,2019,4(4):190-191.
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