别墅不同结构体系的经济性对比分析

谢波 李金生

摘要：对于抗震区相同的别墅建筑，采用三种不同的结构体系进行计算分析，对三者的经济性作了详细的比较，并结合建筑使用功能得出最优的结构方案。

关键词：抗震别墅 经济性

Abstract: The seismic zone the same villa, using three different structural system to calculated and analyzed, this paper has made the detailed comparison to the three's economy, combined with the architectural use function to get the optimal structure design.

Key words : earthquake; villa; economy

中图分类号：D66文献标识码：A 文章编号：

0：引言

目前，别墅的开发相当普遍。受到大的经济环境影响，越来越多的开发商更加注意控制建造成本。虽然单栋别墅的面积并不大，但是对于一定规模的别墅群小区，由于栋数多，别墅的总建筑体量也相当可观。采用不同的结构体系，由于单体造价的不同，可能引起建筑成本的巨大差异。

本文以江苏泰州某别墅项目为例，在方案阶段，分别采用矩形柱框架结构、异形柱框架结构以及剪力墙结构作了结构布置，进行了成本测算，得出了三种结构体系在该项目中的结构成本的差异性。

以上三种结构体系分别具有以下特点：

（1）矩形柱框架结构

在多层建筑中，比较常见，但是由于规范中对柱的截面尺寸有明确规定，四级抗震或层数不超过2层时不宜小于300mm，一、二、三级且超过2层时不宜小于400mm。别墅中建筑隔墙多为150~200mm，这样房间内凸出柱角，影响房屋的观感和使用。对于别墅品质要求较高的高端客户很难接受。

（2）异形柱框架结构

采用肢宽与建筑隔墙相同的异形柱作为竖向构件，可以得到很好的建筑效果，易于客户接受。但是在抗震设计当中，尤其是高烈度地区，异形柱的节点域抗剪难以满足，可能会导致水平构件截面的增大，因此在使用中也受到了一定的制约。

（3）剪力墙结构

采用此结构得到的建筑效果与异形柱结构基本相同，能够得到业主及客户的认可。但是在结构设计人员观念当中，剪力墙结构的抗侧刚度较大，更多的还是用于高层住宅当中，而对于两三层的低矮别墅建筑还很少使用。笔者曾经在广东东莞江畔豪庭别墅项目中应用过此类结构体系，取得了较好的效果。

1：工程概况

该项目地块位于该地块位于姜堰大道南侧、经十一路西侧、陈庄路北侧。总建筑面积324936m2,其中别墅部分建筑面积为111995m2。江苏泰州地区抗震设防烈度为7度，场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组，50年一遇基本风压为0.4kPa。

2：结构平面布置

以A户型别墅为例。此别墅的建筑典型楼层平面如下图所示：

A户型别墅建筑平面布置图（二层）

对此别墅进行了三种结构体系的设计，三种结构体系的平面布置图如下：

矩形柱框架结构平面布置图（二层）

异形柱框架结构平面布置图（二层）

剪力墙结构平面布置图（二层）

3：结构计算及配筋图

分别对三种结构体系建立PKPM模型，进行了结构计算，并根据计算结果绘制出了三种结构体系的施工图图纸。

a:计算参数

对于框架结构，7度区的抗震等级为三级，剪力墙的抗震等级为四级，计算参数见下表。

计算参数表

b：施工图图纸

以下为三种结构体系的施工图图纸，限于篇幅，板配筋图未贴出（三种结构体系的板配筋相同）。

矩形框架柱结构梁配筋图（二层） 矩形框架柱结构墙柱配筋图（二层）

异形框架柱结构梁配筋图（二层） 异形框架柱结构墙柱配筋图（二层）

剪力墙结构梁配筋图（二层） 剪力墙结构墙柱配筋图（二层）

4：成本测算

分别对以上施工图进行成本测算，结果见下表：

各构件材料统计

造价统计表

注：1：以上材料统计未考虑构造梁、构造柱和檐口大样等构件包含的钢筋和混凝土用量，实际材料用量大于上表数值。

2：钢筋以6000元/吨计算，混凝土以450元/m3计算，模板以45元/m2计算；分析单价以现场确认为准。墙柱搭接区箍筋间距Min(5D;100),钢筋直径≤14为绑扎。

通过以上对比，提交业主做结构体系选择。业主最终选择了剪力墙结构体系。相比于异性柱框架结构，剪力墙结构每平米节省造价38.4元。该项目别墅面积约12万平米，整个项目造价节省约450万元。

5：对比结果原因分析：

剪力墙结构的抗震等级为四级。矩形柱框架结构和异形柱框架结构抗震等级均为三级。剪力墙结构抗震等级的降低使其调整后的内力最小。结果显示剪力墙的竖向构件（墙柱）和梁的配筋最小。

在相同地震力的作用下，异形柱比矩形柱的配筋大，而且由于异形柱的构造配筋比矩形柱柱配筋大。所以结果显示异形柱的竖向构件配筋最大。

由于所受地震力相同，异形柱和矩形柱柱框架结构的梁配筋差别较小。

楼层板仅计算重力荷载的作用，三种结构的板配筋相同。

6：结论。

综合以上分析结果，得出如下结论。

三种结构体系中，剪力墙结构最为经济，矩形柱框架结构次之，异形柱框架结构造价最高。

对于用户的使用和建筑功能的影响，矩形柱框架结构由于存在凸出柱角情况，影响最大。考虑到后期业主可能对别墅进行装修改造，剪力墙结构由于墙较长，会对后期的业主装修改造产生一定影响。所以异形柱框架结构对用户的使用和建筑功能的影响最小。

此对比是针对7度区的别墅结构体系的对比，并不能代表所有情况。如果设计条件改变，可能会对最终的造价对比产生影响，需要针对具体项目做针对性分析。

此文既是一种经济性对比，也是为业主和设计公司提供一种新的思路。即建筑方案的实现有多种结构体系选择，可以针对具体项目做具体对比和分析，选择最适合项目特点的结构体系。

参考文献

《建筑抗震设计规范》

《混凝土异形柱结构技术规程》

《建筑结构设计优化及实例》徐传亮、光军编著