建筑结构设计过程中的经济性

建筑结构设计过程中的经济性

【摘要】建筑的设计在一定程度上就决定了建筑的成本，而建筑结构的设计是建筑设计的重要内容，因此本文就建筑结构设计过程中的经济性做了简要的分析。

【关键词】建筑结构设计经济性

中图分类号：tu318文献标识码： a 文章编号：

在建筑设计中，一个项目的成功，首先要满足其建筑功能要求，保证项目的安全性，其次是项目本身要具有经济性。如果项目本身投资巨大，却多年不能收回成本，则该项目是个失败的投资。实践证明，一个工程项目投资金额的85%是在设计阶段决定的，由此可见，设计阶段对项目投资起到决定性的作用。因结构设计的经济与否直接关系项目投资量的大小，而影响结构设计经济性的关键因素在于结构方案的选型、结构设计的参数和设计制图的精确度等。

一、建筑结构设计及其与经济性的关系

根据建筑物的功能要求方可进行结构的设计。如对于高层建筑，在选型上可以考虑框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、框筒结构以及筒中筒结构等，在用材上可考虑钢结构、钢筋混凝土结构、组合结构等。

影响建筑结构的因素很多，从建筑设计的角度来看，结构设计应首先满足建筑使用功能的要求，其次应满足建筑造型艺术的要求，最后还要适应未来发展与灵活改造的需要;从结构设计的角度

来看，结构型式要符合现行有关规范，要有正确的结构概念设计、先进的结构理论概念、合理的传力途径、合理的应力分布、合理的破坏机制、抗风的有效性与合理性、抗震的可靠性与安全性等;从建筑施工的角度来看，结构设计要有利于建筑工业化、有利于施工操作、有利于控制质量、有利于缩短工期、有利于节约造价；从建筑设备的角度来看，结构要便于设备的安装与检修、便于管道、线路的布设与检修，并能保证设备的正常运行；从建筑材料的角度，结构型式应便于轻质高强材料、新型建筑材料和组合结构体系的应用；从经济角度看，结构选型应能减少和降低单位面积的自重、单位面积的材料用量、单位面积的造价、单位面积的用工量。

对于大多数建筑物，工程造价中约有50%～70%用于结构工程，而且结构工程的施工工期也约占建筑物施工总工期的2/3左右。因此抓好结构工程对于建筑工程建设的质量控制、投资控制和进度控制有十分重要的作用。而结构工程的关键在于结构选型，选型不当，即使结构计算很精确，也有可能给结构的安全使用及耐久性带来无法弥补的缺陷，以致延误工期，提高工程造价。所以结构选型对于结构的全寿命优化有着举足轻重的作用。

二、优化建筑结构设计过程中经济性的措施

1、效益最大化——“少费多用”

建筑结构的经济性就是只以较少的成本来获得最大的效用。意在借助有效的手段，用尽可能少的材料、资源消耗来取得尽可能大

的发展效益。在人类发展与资源危机的矛盾日渐突出的今天，它不失为一条重要的经济性设计原则。在富勒的实践中，这一原则最具代表性地表现在他对空间结构及建材应用的创意中。他的短杆网架穹隆结构体系被称为人类迄今为止最轻、最高效、最为有力的空间围合手段，在造型、尺寸、材料选用上具有很大的灵活性，且造价低廉、营造方便。另外，f·埃斯克里格的自成型结构、t·达兰德对摩天楼张力结构的探索也都从不同侧面诠释了这一原则。“少费多用”原则还体现在建筑空间组织、利用的高效化方面。这要求我们不仅要重视对每一平方米面积的有效利用，还要对三向度的空间做充分的发掘。当代图书馆设计中提出了“模块式”图书馆的创作思路，将图书馆划分成不同的功能模块，采用不同的层高、柱网，进行类比布局。这样可以减少“三统一”标准空间所造成的浪费，充分发挥空间效益。南京某高效空间住宅的设计中则对厨房、厕所的上区、卧区上下等潜在空间进行了有效的利用。将每户主、次二个开间设置为不同层高，对应于不同的功能使用要求，大大提高了住宅空间的使用效益。

2、土地利用的集约化

城市、建筑发展与土地资源总体供求矛盾是当今环境危机的突出问题之一。在建设实践中应注意立体地开发用地空间，发掘城市地上及地下空间的利用效益；结合旧城改造，拆旧建新，提高城市容量；在建筑空间的构筑中，还应积极采用轻、薄的新型节能建筑

材料，以少占建筑空间。水资源利用的集约化。水是人类十分有限的资源，建筑设计中应注意结合废水净化、雨水收集，设置循环用水和分质用水系统，并积极采用各类节水设施、设备，有效地控制用水量。如在日本许多高层建筑中所采用的“中水道”技术，将生活污水处理后用于冲洗卫生洁具、盥洗、清扫等，有效地提高了水的集约化利用程度。能源利用的集约化。在全球推进可持续性能源开发、利用的战略进程中，建筑节能是其中的一个重要环节。设计中应结合相关技术的进步，提高能源的集约化利用程度；另外，要积极结合自然气候条件，充分利用太阳能、风能、地热能等资源，以减少空调、照明对不可再生能源的消耗。美国近期以来的建筑实践表明，利用现有技术结合自然气候进行建筑设计可削减空调能耗60%、人工照明能耗50%以上。

3、适宜性与经济条件相适宜

当前多种技术体系并存的现实首先是与地域经济差异相对应的。技术设置要做到切实可行、经济有效，就必须从地域经济的客观条件出发，与人们的实际消费需求相适宜。许多发展中国家成功的设计实践为我们提供了良好的启示。如土耳其博德鲁姆的迪莫度假村、印度新德里世界银行办公楼都是首先立足于本地区现实状况，在经济许可的范围内运用传统技术或中间技术所构筑的建筑实例。这些与当今高新技术设置并行的适宜性技术的设计思路得到了广泛的认同。与自然条件相适宜。建筑设计中与自然气候、地形、

地貌、地质等因素相结合，常常会使方案的建构获得事半功倍的效果，而且可以有效地降低建筑使用中的能耗、物耗。如今，“设计结合自然”、“设计结合气候”已成为建筑设计的一个基本出发点。杨经文关于生物气候摩天楼的创意在很大的程度上得益于对自然气候因素的深入研究。托马斯·赫尔佐格的生态建筑实践也是建立在对自然环境因素进行全面分析的基础上展开的。这些与自然环境条件相统一的设计思路，是技术设置达到高效节能、经济适宜目的的重要保障。与社会人文因素相适宜。社会习俗、信仰、审美、价值观等因素对建筑有重要的影响作用。一个单纯从技术合理化角度出发，而忽视社会人文要素的建筑方案是很难得到使用者认可的，甚至与其经济实用性的基本前提都是相背离的。建筑历史上美国圣路易斯城普鲁特-伊戈住宅区的最终命运已为那些片面注重经济性、无视社会人文因素的创作思路敲响了警钟。

4、循环利用

从人类发展的长远利益着眼，将建筑的循环再利用与添建、新建相结合，形成建筑发展的动态循环机制，这不仅有利于环境的维护，对于提高建筑的经济性也有十分重要的意义。建筑的循环利用原则包括再利用、再循环两方面内涵。再利用是指将各种建筑产品以初始形式多次加以使用。主要表现为对早期建筑的改造利用以及对结构构件、照明设施、管道设施、各类设备以及砖石构件的重复利用。再循环是指建筑产品在完成其使用功能后，经过一定加工处