結構成本優化設計技術要點和方法

發布時間：2015-07-29 點擊量：

一、結構成本控制的意義
控制結構成本，并不會導致結構的安全儲備的降低，而是要取消掉其中的無效成本。結構成本的降低是指通過積極化的設計，在保證工程質量的同時去除無效的結構成本，以達到最小的投入產出比。
二、結構成本控制的管理思路及方法
結構成本控制必須貫穿整個設計和策劃的全過程，包括前期論證及策劃階段的地質情況調查、規劃階段的初勘、方案階段的結構介入、擴初階段對結構方案的優化、施工圖階段給設計灌輸成本意識及施工圖配合階段變更、簽證的管理。
（一）設計院的選擇（主要指擴初設計和施工圖設計階段）
1.更應注重對設計團隊的選擇，而不是對設計院的選擇。
2.培養能長期合作的戰略伙伴，但必須不只一家。
3.分階段進行設計成果的后評估。
4.注重專業負責人的選擇。
（二）設計費的合理取值
設計費可略高于當地的平均水平值、略高于設計院的心理預期，對于調動設計院的積極性，保證設計質量行之有效。
（三）設計周期的合理確定
對于一個項目來說，設計周期越短越好，因此要在保證質量、不增加成本的前提下，盡量縮短設計周期，這就需要在決策導向上予以保證，并合理利用工序的前置和搭接時間，積極推廣標準化設計；另外，要想快，創新點就要盡量少。
（四）設計過程中必須控制的關鍵環節

1. 結構體系的確定及主要平面布置
2. 基礎的選型及設計圖
3. 電算模型及計算系數的取值
4. 地下室的布置及樣板配筋圖
5. 標準層的布置及截面配筋圖
6. 結構轉換層的布置及配筋層圖

三、事前控制的要點
事先控制是成本管理的重中之重，并且是全過程的！
（一）限額設計（合同的引入及應用）

1. 限額的內容——應該是那些可控的、易離散的。如鋼筋和砼的含量，停車位的面積等）
2. 限額的數值——應比市場水平略低
3. 限額的彈性——具體項目允許適當的調整范圍
4. 雙贏的思想——獎罰分明

（二）必須重視和提前輸入的技術原則

1. 《結構設計統一技術措施》
2. 《結構設計總說明》
3. 《標準構造做法》

（三）施工圖審查公司選擇

1. 溝通時機——盡早溝通達成共識，避免大的設計修改和返工。
2. 溝通內容——注重在規范的邊界或有爭議處，如超限的判斷、裂縫寬度、短肢墻體系的定義、配筋等。

（四）對一些壟斷部門——供電、供水、燃氣、規劃、人防、審圖等，可以作為外部的資源要及早適時地引入。
四、結構設計管理流程
（一）灌輸意識：向設計院灌輸成本意識，溝通并提出成本要求。
（二）事前控制：完成統一技術措施，并與設計院溝通、相互補充、達成一致。
（三）過程控制（優化方案）：設計院進行結構布置、計算，基礎進行雙方案比較，雙方溝通、達成一致，結構布置基本確定；
（四）樣板配筋圖：設計院完成樣板配筋圖，雙方溝通、達成一致；
（五）繪制施工圖：設計院按雙方確認的樣板配筋圖設計；同時報給審圖公司進行審查；
（六）正式施工圖：設計院根據反饋意見，溝通、修改，最終出正式施工圖紙。
五、結構成本控制的技術關鍵點及方法
（一）層高的控制方法

1. 控制層高的意義：可以減少結構成本、其他土建成本、設備及運營成本。層高對成本影響的參考值：上部結構的層高每減少100mm，可減少成本30～40元/㎡。地下室可能還會再高些。

控制的方法

1. 上部結構梁高：可取跨度的1/12～1/18。
2. 對地下室建筑，在合同中要求設計院做每一層的綜合管線圖，來進行優化與協調。經此優化，可減少凈高約200mm。
3. 對于梁與管線的少數矛盾處，還有以下方法供考慮：

采用變截面梁，局部減少梁高度。
在梁中預埋管或留洞。
對地下室建筑，采用無梁樓蓋。
（二）結構超限的控制方法

1. 遇有結構超限時，必須進行權衡，分析其投入產出比。
2. 盡量協調其他措施，避免出現嚴重的結構超限情況。
3. 不可避免時，應引入必要的外部資源，提前解決。

（三）建筑高寬比的控制
建筑層數越多，高度越高，風荷載及地震荷載就越大�？刂票M量不要超出規范限值太多。對于不同地區，高寬比超限增加的成本也不同，主要的影響因素有：超限程度、風荷載、地震力。
（四）控制好基礎的選型及設計合理性的方法
及時組織對地基基礎方案設計進行評審，控制好基礎的選型。

1. 用設計院提供的樁（或基礎）的總反力與總豎向軸力設計值的比值，進行合理性的快速判斷。比值在1.15是比較合適的。
2. 控制好柱底內力的取值（不一定要取Nmax。
3. 控制好樁承載力的利用率（如400樁、500樁的承載力與軸力的配合問題）
4. 控制好基礎類型的歸并（不能歸并的太多）。
5. 對于非軟弱土且承載力不小于12噸/㎡時，可作為支撐地下室底板或筏板的自重考慮。

（五）控制好結構梁的布置方式
1.在8.1×8.1米的柱網下，地下室頂蓋及屋頂花園應采用井字梁布置方式；對于標準層等受荷較小的柱網優先考慮平行、十字梁。
2.對于住宅標準層結構，當墻的長度不大于3米，厚度小于120,板為構造配筋時，盡量不設小梁。
（六）控制好梁的配筋方式
1.框架梁的通長負筋配置，應避免采用粗大鋼筋全梁貫通，而小直徑的鋼筋配置更節約。
2.主次梁相交處，很多是沒必要配吊筋的，只需設置附加箍筋。
（七）控制好剪力墻的布置方式
1.控制好剪力墻長度，使其盡量不成為短肢剪力墻。建議的最優化長度為：其寬度的8倍+100。
2.當剪力墻高厚比超過規范構造要求時，經過《高規》附錄D 的公式驗算，大部分墻不需比標準層加厚或加厚一點即可滿足要求。
3.剪力墻盡量布置在外側，其抗扭轉作用更好。剪力墻盡量少布置，只要滿足位移比限制就行了。
（八）控制柱的布置方式
1.多用方柱，不用或慎用異形柱。
2.采用方柱時應注意：①設在門的背后；②設在與內隔墻相連的位置；③設在與建筑立面結合或不影響建筑的位置。
（九）控制好柱配箍率的計算方法及柱的配筋方法
1.規范規定:柱的體積配箍率應按砼單位長度范圍內箍筋體積除以該范圍內砼核芯區內的體積。而不是柱的橫截面積計算。
2.柱子按計算配筋時，程序對X向Y向均有配筋面積要求，應在滿足計算配筋量的要求下，
盡量減少總配筋，如盡量加大角筋的配置，同時也加大了結構的安全度。
（十）控制好樓板的厚度
1.普通3米跨度以內的樓板可取80～100mm。
2.普通3～4米跨度的樓板可取100mm。
3.客廳處異型大板可取120～180mm。
4.普通屋面板不小于120mm。
5.管線密集處可取120mm。
6.嵌固端地下室頂板可取180mm；非嵌固端地下室頂板可取160mm。
（十一）控制好建筑的地下室及屋頂找坡的方法
1.對地下室頂板及屋面如采用建筑找坡，盡量采用雙坡。
2.對于大面積的地下室頂板，建議采用結構找坡。
3.對大面積的地下室地坪建議：①地坪為50～60厚素砼地坪即可；②在車庫坡道處設多道截水溝，并在入口處設向外的泛水坡。
（十二）控制設計荷載的取值
1.地下室頂板活荷載由于活荷載不是同時施加的，當設計填土厚度為1米時，考慮如下：第1階段，施工階段填土500厚進行保護，施工活荷載為1噸/㎡；第2階段，使用階段填土1000厚，使用活荷載為0.4噸/㎡；計算時取其大者即可。（未考慮消防車荷載）
2.外墻荷載應扣除門窗的影響。（設計院常不扣）
3.內墻荷載取值：對于可能采用的輕質材料要提前確定，以防止設計院預留量過大。
4.對于有內隔墻的樓板：隔墻每延米重量的1/3加到樓面活荷載內即可。
（十三）控制風荷載的取值
1.大多數高層建筑的計算周期和位移都是由風荷載起控制作用；而地面粗糙度類別對風荷載有很大影響，在計算時要用發展的眼光關注取值的合理性，盡可能的取C或D類。
2.規范規定：高度大于60M的高層建筑，風荷載的取值按100年一遇考慮，比50年一遇的風荷載取值大很多，而高層住宅的結構合理使用年限為50年，所以在設計計算中，控制位移時風荷載按50年一遇考慮，內力部分配筋時風荷載按100年一遇考慮。
（十四）控制結構程序計算時電算系數的取值
1.梁的彎矩放大系數---1.0（不放）。
2.梁的扭矩折減系數---0.4（規范0.4～1.0）。
3.梁柱重疊部分是否簡化為剛域---應簡化為剛域。
4.鋼筋砼容重---取26~28噸/m³（已考慮了粉刷）。
5.連梁剛度折減系數---0.6（規范0.6～1.0）。
6.墻、柱、基礎計算是否考慮了活荷載的折減---應折減。
7.地下室外墻是否按壓彎構件計算---應按壓彎構件。
8.荷載的取值是否有不合理的放大。
（十五）鋼筋材料的選擇要求對于梁、柱、墻建議如下：
優先采用三級鋼，部分荷載較大的構件可采用四級鋼，如地下室頂板梁。
（十六）砼標號的選擇要求
1.普通的結構梁板砼標號一般為C25即可。
2.受力較大的梁板砼標號可采用C30（如地下室底板、頂板、屋頂花園的樓板等）。
3.剪力墻、柱砼標號應按軸壓比控制，并使盡量接近軸壓比上限的規定，同時又使絕大部分豎向構件為構造配筋。
4.結構轉換層梁板宜采用高標號，如當地施工質量有保障，可采用C50及以上標號。
（十七）對地質勘察報告的要求
1.應提供多個方案選擇的可能，供設計院作經濟比較。
2.關注承載力的取值建議。另外，不應給取值范圍，因為設計院往往會保守地取其小值。
3.抗浮設計的水位標高應盡量取低值。
4.有條件時要提出最低設計水位。
5.鉆孔深度可盡量深點，探明地質情況以便減少風險。
（十八）圖紙設計時歸并的把握歸并的越細，成本就會控制得越好---精細化設計。
六、保證工程質量的技術關鍵點
在優化結構成本的同時應該保證工程質量，減少業主投訴。
（一）兩個原則
1.對客戶最為關注的質量焦點，必須提高成本的投入。
2.對客戶不關注的質量問題，必須加強成本的控制。
（三）提高哪些關鍵成本可以大幅減少客戶的投訴？
1.樓板的配筋---端跨、管線密集處、屋面板、大跨度的單向板的長方向鋼筋應加強。
2.較長剪力墻的水平鋼筋---墻長大于2.5米時，鋼筋應適當加強。
3.地下室側墻的水平鋼筋---用小直徑的鋼筋，小間距的配置在最外側。
4.砌體的裂縫---主要加強現場施工管理。
5.門窗、外墻及樓、屋面板的滲漏---主要加強施工管理。
6.懸臂板、懸臂梁的截面及主要受力鋼筋應適當加大。
7.荷載不明確的部位，設計應有所加強。

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