关于建筑设计与工程造价的讨论
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［提要］阐述怎样通过合理的建筑设计，来达到降低工程造价的目的。
［关键词］工程造价经济效果
建设工程造价，是指进行某项工程建设所花费的全部费用的总和。其中土建工程费用居各项工程费用的首位。例如在住宅建设中，土建工程造价占全部工程造价的比率，多层为81.2―82.4%。高层为80―81.6%。在公共建筑中，土建工程造价占全部工程造价的比率为65―66%。而在土建工程中建筑造价与结构造价比，一般砖混结构为3.5：6.5，框架结构为4：6。所以，结构专业费用又居各项费用之首。由此可见，结构的经济技术指标是评价工程造价的主要指标。结构的经济效果如何，在很大程度上取决于结构工程师的理论水平，然而，必须看到，从开始进行的结构构思时起，到确定和完善结构方案的整个建筑设计过程中，建筑师都可以，而且应当充分发挥自己的主观能动性和创造性，来达到降低工程造价的目的。主要表现为以下几点：
一、在建筑平面布局中，应当很好地推敲结构线网的合理布置
在建筑设计中，我们大量遇到的是，在砖石一钢筋混凝土混合结构的钢筋混凝框架中，如何确定水平承重结构的跨度问题，既在建筑平面布局中，要不要加柱子的问题。不少人由于形成了“跨度越小越经济”的错误概念，因此，每当水平承重结构一梁板的跨度有所增大时，便想到要加柱子。其实，这并不完全符合结构传力中的客观规律。应当说，在一定的荷载作用下，在一定的跨度范围内，不加柱子反而会更经济此，以下这个工程实例便很好的说明了这一点。
工程实例是某热交换室跨度为9米，设计者为了减小梁的跨度，在热交换室的中间加了两根25*25厘米的钢筋混凝土柱子。这样一来，不仅不经济，而且也有碍于房间的使用。在改进方案中，取消了柱子，只有布置了三根9米跨的大梁，与原方案相比，节约钢筋24%，节约混凝土10.2%，节约造价16.1%。
从力学观点来看，在民用和公共建筑的平面布局中，应当尽量使柱网按开间等跨和近深等距来布置，因为这样一来可以相应减小边跨柱距，可以充分利用连续梁的受力特点以减小结构中的弯距，可以使各跨梁截在趋于一致面提高结构的整体刚度。
在许多情况下，柱网在建筑物进深的方向上，可以布置为柱距相等的两跨。这样，不仅结构上简洁合理，而且建筑平面布局也有较大的灵活性。
如果使柱网在开间方向与进深方向的尺寸取得统一，那么，在结构经济效果方面就会显示出更大的优越性。国外普遍认为，现代工业企业的通用性厂房以采用方形柱网最理想，除了可以减少柱子和构件尺寸类型，还能为生产线和吊车设备沿两个相互垂直的方向布置创造有利的条件。国外在民用和公共建筑中，也采用方形柱网的趋向，并取得了较好的经济效果。
应当指出，厅室中柱子过密或柱间尺寸变化太多，甚至出现假梁柱的现象，这多半都是受传统建筑构图观念的影响，其结果，必然会造成许多工料的浪费面与现代结构技术的发展格格不入。
二、在剖面设计中应妥善处理结构部件的灵活组合
在多层或高层建筑的剖面设计中，要注意不要由大厅的布置不当，或顶层建筑体形的处理欠妥而使竖向承重结构上下错位，＿否则，便会导致结构传力系统的复杂化，例如出现承受很大集中荷载和很大弯矩的“托柱梁”等。
在大空间建筑的剖面设计中，除了应确定合理的屋顶结构形式外，很重要的一点就是，还要特别注意新型屋顶结构与其支撑结构之间的连接关系。
因屋顶结构笨重而造成的“肥梁，胖柱，深基础”的情况是大家所熟悉的。然而，还应当看到，即使屋顶结构部分是轻巧而经济的，但如果忽视了与支撑结构部分相互交接的关系，使得屋顶结构部分传来的内力在此受阻，那么，也同样会大大降低整个结构工程的技术经济效果。
从以上分析中，我们可以得到的启发是：结构工程是否能取得比较好的技术经济效果，不能孤立地去看某一部分的结构形式如何，而应当从建筑物的整体来分析结构传力和全过程，其中，要特别注意使上部结构与下部结构相互交接传力通达而不受阻。这一点，对于我们在结构构思中处理好大跨度新型屋顶结构与其支撑结构之间的关系，是格外重要的。
三、结构传力系统的组织与不同结构部位的用材
常见的材料结构组合方式有以下几种：
受拉构件与受压构件的材料结构组合。着眼点是充分利用混凝土的受压特性和钢材的受拉特性。在空间系统结构中，人们已探索使薄壳与悬索进行组合。
受压构件与受弯构件的结构材料组合。在平面系统结构中，受压构件与受弯构件的结构材料组合，同样可以较好地解决大空间建筑中的结构传力问题。例如，国内某体育馆工程设计，观众看台部分采用了钢筋混凝土悬壁梁结构，而在此悬壁梁上，再放置轻钢屋架拱。这样，承重材料的利用恰到好处，体现了“上轻下重”的原则，不仅跨中没有过大的弯距产生，同时两侧悬壁梁结构又争到了看台部分的使用空间，屋架跨度也因此由47米减小到了37米，这样，就为该工程取得良好的技术经济指标创造有利条件。
受拉构件与受弯构件的结构材料组合。在现代民用与工业建筑中，一种引人注目的悬挂结构体系，是受拉的钢索与主要承受弯距作用的钢筋混凝土水平构件的组合。
随着各种新材料的出现，一些新型结构的组合形式还有待于我们去探索，而这种有探索将为在未来建筑的发展中，广泛而有效地运用象塑料薄膜，硬质塑料，金属薄片，人造纤维等轻质高强材料开辟崭新的大地。
四、受压构件与受弯构件的结构材料组合结构的经济尺寸范围与结构的合理几何形状
不论平面结构系统，还是空间结构系统，每一结构形式所能取得的技术经济效果，在很大程度上都要取决与它工作时的受力情况。结构受力状况恶化，就意味着材料消耗的增加。而当结构受力比较合理时，一方面可以节约材料，另一方面也能使所有材料的力学特性和承载能力得以充分发挥和利用。所以说，在组织结构的传力系统时，应力求使结构承受直接应力，尽量避免出现受弯或受扭等不利情况。
然而，当结构的传力系统基本确定后，每一种结构形式的受力状况还随着它的几何尺寸和几何形状变化而变化。换言之，在所确定的结构传力系统中，每一种结构形式只有当它具有一定的几何尺寸和几何形状时，它才具有比较合理的工作性能，才能取得较好的经济效果。例如，一般说来，当钢筋混凝土梁跨度在4米以下时，梁跨中弯距不大，由于这是梁截面主要是由刚度来决定的，因而钢筋混凝土的承载能力只利用了一部分；当梁的跨度超过8米时，由于弯距和结构自重的急剧增加，通常就要改变梁的矩形断面形状；但薄腹梁的合理跨度也只能达到12米，跨度再加大时，就要考虑采用其它结构形式了。可见，再同样的载荷条件下，梁的经济合理性要取决于它的跨度和断面，即梁的几何尺寸和几何形状。空间结构系统也是如此。如平板型网架结构，虽然它可以覆盖大跨河超大跨建筑，也可以结合柱网布置构成大面积屋盖，然而，它的跨度也不宜超过125米，柱网也不宜小于12米*12米。肉则，在经济上也将失去其优越性。从几何形状来看，以正方形平面为最好，甚至当边长为1：1.1的时候，最大弯距值也要增加20%，而当边长为1：1.25时，平板网架结构就不够经济了。
结构的经济尺寸范围和结构的合理几何形状是两个很重要的概念，它们与建筑平面及刨面设计的关系甚为密切。可以说，对每一种结构形式的经济尺寸范围及其合理几何形状掌握的越多，我们在结构构思和建筑设计中的“自由度”也就越大。若不然，我们在各种结构形式的具体运用中，就仍不免带有很大的盲目性。再好的构思，再好的方案，若不能为经济条件所接纳，哪也只能付之东流。
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