设计过程中的经济性

设计过程中的经济性经济性设计远在公元前1 世纪就为设计师所意识。

古罗马建筑师维特鲁维在其著名的《建筑十书》中提出了三位一体的基本原理或者说设计原则，即一切建筑都应当恰如其分地考虑到坚固耐用、美丽悦目。

他对建筑设计美的研究，始终结合着建筑物的性质、位置、环境、大小、实用、经济等因素进行，这里的原则精神一般地运用到其它艺术设计中，其中所说的“实用经济”等因素显然就是经济性。

所谓设计的经济性，就是指设计师要考虑到经济核算问题，考虑原材料的费用、生产成本、产品价格运输、储藏、展示、推销等费用的便宜合理，在一般情况下，力求以最小的成本获得最适用、美观和优质的设计。

现代设计区别于“沙龙艺术”的一个重要特征就是它关注大多数人的需求。

即便是为少数人设计的豪华型设计产品，仍然常常有一个降低成本的问题，在两件其它性能和价值都差不多的情况下，价格较低的一件往往是首选。

现在许多汽车公司所生产的“经济型”汽车就是一个很好的例子：面对市场无情地竞争，商家采用的经济型设计将汽车面向大众，使汽车不再是一个消费不起的高档产品，而是让普通家庭也能够接受的优良设计。

在材料的选择上，我们尽量采用环保产品、可回收和可降解材料等等都体现了设计的经济性。

设计过程中经济性的考虑是一个复杂并且专业的过程，下面从砖混住宅建筑设计和超高层建筑设计两个方面浅谈如何考虑设计中的经济性。

一、砖混住宅建筑设计砖混结构设计应执行国家的技术经济政策，做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量。

以6度抗震设防区为例分析，原则上应从大处着眼，细节着手, 认真分析，一丝不苟，从而确保结构设计达到经济性目标。

1 、地基基础部分基础设计应依据场地的岩土工程勘察报告，引用的地基参数应与基础设计所采用的规范相一致，不能满足设计需要或怀疑真实性时，应及时从勘察单位获取必要的准确参数，选择合适的持力层和承载力指标，并应重视工程试桩相当于场地原位试验的作用与验证，进而评估桩基的实际承载力，以判断桩基设计（布置数量）的合理性。

对于一定规模的小区，基础应对设计经济性指标做多方案的分析比较，对普遍采用的桩基应结合现场载荷试验确定设计承载力，力求优选发挥效益。

基础梁断面大小应根据极限状态设计和构造要求，配筋直径应力求一致，避免和减少梁筋搭接。

跨度相差较大的基梁不应采用一个断面上下筋统长不变的配置方法。

底层非承重隔墙下可不设基梁，利用室内地面混凝土基层的局部放大来承载。

2、砖混承重部分上部结构应整体建模，砌体原则上作为承重墙考虑，以尽量利用砌体的承载能力，并正确模拟实际结构，进行结构承载力和抗震等内容的计算。

确定基础面积或桩数时应采用正常使用极限状态下荷载的标准组合值。

在弹性分析计算内力的前提下，构件的弯矩放大调整系数为：梁支座原则上为1. 0,梁跨中可取1. 1 以内，柱原则上可取1.1以内，配筋归并系数可取0.1以内，并必须对软件计算结果和实际配筋进行认真对照，防止实际配筋过大。

抗震设计所需的混凝土构造柱应严格按照现行的抗震设计规范要求进行设置，避免随意增设增大。

房间窗洞宽度应限制在2 0 0 0 mm以内，尽量保留两端内纵墙。

上部结构砌体层层设梁时，原则上要求墙体同步实砌，其底层梁底模应在上层梁强度达到7 5%设计强度以上才能拆模受力。

圈梁须层层设置，梁高一般取200 mm,4层及以下结构其楼面圈梁纵筋宜取10mm, 其余及屋面层可取12 mm°350 mmX350 mm以下断面柱，当每侧配筋不多于3根时，可不设置构造复合箍。

抗震构造要求设置的混凝土构造柱可考虑兼作一般受压柱。

3、楼屋面部分屋面层和局部起结构转换作用的阁楼层应有一定数量（一般为d8@2 0 0）的上下统拉板筋。

其余楼面板可不设统长筋，采用分离式配筋。

跨度比较大的板，可采用现浇钢筋混凝土空腹板结构。

坡屋面结构顶层计算层高原则上不应超过4 m,顶层棱台形坡屋面的计算层高应按其“（刀水平投影面积X形心高度）/总投影面积”进行考虑。

4、构造材料部分梁（墙）侧面线脚，当突出侧面不大于10 0 mm（6 0 mm）时，一般可不配筋，分别用素混凝土（砖挑）解决。

建筑立面造型等原因所需的非受力柱应明确为后浇，顶部预留柱插筋进行连接，其混凝土强度等级可降低。

楼梯板计算配筋可按连续板考虑，如按简支计算，板支座负筋应适当减少。

过梁上荷载应严格按照规范规定取值，圈梁兼作过梁或拖梁时，计算的配筋应全部附加配置于圈梁之内。

板筋原则上不提倡采用冷轧带肋钢筋，可采用HRE 3 3 5螺钢6、螺钢8等钢筋替代。

受力比较大的梁可采用强度更高的钢筋，并在计算时可考虑梁支座塑性内力重分布影响。

二、超高层办公建筑设计经济性1、超高层办公楼标准层进深分析使用空间的进深指从外窗到房间最内侧墙边的距离，房间进深的确定需综合考虑以下的因素：①进深越大，分隔组合的可能性越多，灵活性越大。

反之，进深较小，空间划分的可能方也越少，灵活性降低。

②进深越大，每层的办公面积越大，建筑的使用效率越高；进深越小，建筑交通面积和公共空间面积所占的比例会相对增大，使得建筑实用效率降低。

③进深越大，房间内区的面积越大。

办公室内区距离外窗较远，空气流动性差、品质得不到保障，无法利用用自然采光。

内区的办公环境是较差。

反之，小进深能够提高办公空间的整体品质。

④进深越大，外柱到内筒的跨度越大，框架梁的高度越大，在同样层高条件下的室内净高越小。

⑤选择建筑进深必须要综合考虑上述各方面因素后进行综合判断。

其他影响工程造价因素分析①平面形状。

一般来说，建筑平面形状越简单，它的单位面造就越低。

一般情况下建筑周长与建筑面积比越低，设计越经济。

因些建筑物平面形状的设计应在满足建筑物功能要求的前提下，降低建筑物周长与建筑面积比。

②流通空间。

建筑物的经济平面布置。

在满足建筑物使用要求前提下，将流通空间减少到最少。

因为如门厅、过道、走廊、楼梯以及电梯井的流通空间，他们都不能为了获利目的的加以使用，但是需要相当多的采光、清扫和装饰的费用。

但是不能为了降低工程造价，忽虑了美观和功能质量的要求。

③层高。

在建筑面积不变的情况下，建筑层高增加会引起各项费用的增加：墙与隔墙及其有关粉刷、装饰费用的提高；制冷空间体积增加；卫生设备、上下水管道长度增加；楼梯间造价和电梯设备费用的增加；另外，由于施工垂直运输量的增加，可能增加屋面造价；如果屋高度增加而导致建筑物总高度增加很多，还可能增加基础造价④建筑物层数。

建筑物总造价是随着建筑手的层数增加而提高的。

⑤柱网布置。

常规建筑柱网为8.4m X8.4m，若柱网过大，则梁高增加，配筋加大，造价增高，且影响室内净高。

建议塔楼结构柱跨（进深）控制在12 米以内，结构体系比较合理。

柱外侧可考虑悬挑，以保证立面的完整性，同时可以形成丰富的空间感。

⑥建筑物的体积与面积。

一般来说随着建筑物体积和面积的增加，工程造价会提高。

尽量减少结构面积比例，增加有效面积，就是结构面积与建筑面积比越小，设计越经济。

⑦建筑结构。

建筑结构就是建筑工程中构件所组成的起骨架作用的。

建筑结构材料如，砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构。

建筑材料和建筑结构选择直接影响到工程质量、使用寿命、耐火抗震性能，而且对施工费用、工程造价有很大的影响。

2、结构形式的选择①充分保障建筑设计的要求，满足建筑外部形象和内部空间的设计要求，满足功能对结构形式提出的要求，尤其是金融机构对内部空间的要求。

②要充分考虑结构成本，这其中不仅仅要考虑结构建造的成本，还要考虑结构空间占用带来的面积损失成本，上部结构自重带来的地基和基础成本，以及建造周期缩短或增长带来的成本。

同时，还应当考虑建成后使用期内的结构维护成本。

③要考虑施工建造的可行性，要考虑材料采购和招标的便利性，施工工艺的成熟性、建造工期的可控性、现场施工的安全性等。

3、基础及地下室设计基坑开挖：超高层项目用地面积一般较小，为保证足够的地下室面积，应尽量扩大开挖范围。

除预留必要的管线通道外，基坑开挖应尽量贴近用地红线。

从经济性考虑，基坑支护可采用土钉墙+ 预应力锚杆的形式，为方便基础和地下室施工，建议将止水围幕一直做至不透水层。

地下室设计：为保证充足的停车位和必要的设备用房要求，超高层办公楼至少将建造三层地下室。

地下室各层的层高按照建筑室内净高要求进行控制，结构根据柱网选择合理的梁板截面。

上面两个例子分析的设计中经济性的考虑只是设计经济性中的很小一部分，设计经济性还包括很多内容。

三、建筑设计经济性原则的构成注重经济性的建筑设计包含非常广泛的内容。

要在建筑空间组织、结构设置、能源与资源利用、技术组织，以及建筑循环再利用等方面全面地确立经济性的原则、方法。

1 集约化原则建筑是各项物质资源的集合体，全球2/5 的能源、材料，1/6 的净水消耗在建筑的建造及使用中。

提高建设及使用过程中资源、能源利用的集约化程度，无论是对于建筑业还是对于社会经济的良性发展都具有非常重要的意义。

（1）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。

（2）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。

（3）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。

2 适宜性原则（1）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。

（2 ）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。

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。