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建筑结 构与成本的关系
发表于:2018-07-03 阅读:

结构设 计是在建筑平面布置及建筑立面表现的基础上,以国家 或地方现行规范、规程、图集为依据,通过结构荷载计算、荷载效 应组合及各种荷载作用下结构的内力分析,最终确定结构体系、结构构件(如墙、柱、梁、板)尺寸、基础尺 寸及其材料类型和材料强度等的过程。结构设 计是工程设计中降本潜力相当大的一个环节。结构专业的优化设计,不是以 牺牲结构安全度和抗震性能来求得经济效益的,而是以 结构理论为基础,以工程经验为前提,以对结 构设计规范实质内涵的理解和灵活运用为指导,以先进 的结构分析方法为手段,对设计进行深入调整、改善与提高,对成本 进行审核和监控,是对结 构设计深化再加工的过程。

大量的 统计数据和实践表明,前期策划和设计阶段(项目策划、方案设计、初步设计、施工图设计)影响整 个房地产项目投资在80%以上,而结构 成本占到建安成本的40%~60%,同时结 构成本还常常由于策划及设计管理的好坏出现非常大的波动,结果可 能造成成百上千万元的造价差别,因此结 构设计优化就成为整个设计阶段成本控制的重中之重。

结构成 本控制必须贯穿整个设计和策划的全过程,包括前 期论证及策划阶段的地质情况调查、规划阶段的初勘、方案阶段的结构介入、扩初阶 段对结构方案的优化、施工图 阶段给设计院灌输成本意识及施工图配合阶段变更、签证的管理。其技术 关键点主要体现在下面几方面:

1、推敲地下室布置

地下室 结构在结构成本中所占的比重很大,而且地 下室的结构离散性比较大,对其他 部分的影响和关联不明显,做好地 下室结构的优化设计对于控制整个结构成本至关重要。首先,要注意 公共大地下室的面积的充分利用,做好单 层地下室和多层地下室的方案较。

其次,要把握 好支护成本的降低,尽量抬高整个±0.000的标高,因为这 不仅降低了支护的成本还节约了土方的开挖和外运,减少了 地下水丰富区域的水压力的影响,对地下 室的底板和抗拔桩的设计都起到了有利影响。对地下 室的结构成本控制还要把握好地下室顶部覆土厚度的控制和顶部活荷载的控制,地下室 顶部覆土的厚度一般与景观布置和地下管线的埋设要求有关系,这就要 求在设计管理过程中把景观设计和管网设计提前介入,做好精 细化设计和专业配合工作,严格控 制好地下室顶部覆土的厚度。最后,要把握 好地下室顶板和底板的布置方案,对这些 结构布置方案要做好多方案成本比较,要全方 位的把握方案的可行性,对方案 的取舍要慎之又慎。

2、控制层高

在满足 建筑立面和使用净高的前提下,减少层 高不仅可以减少竖向构件的长度和体积,同时还 可以减少基础等土建成本和外装、设备及运营成本。对于一 般中档房屋来讲,层高每减少100mm,成本可减少30~40元/㎡,地下室还会更高些。减少层 高可以通过结构专业控制梁高、设备专 业每层综合布线来实现。某些部 位还可以采用变截面梁或在梁中预埋套管等措施来保证楼层净高的要求。

3、控制高宽比(即结构 高度和结构有效宽度的比值)

建筑高宽比越大,主体结 构抗倾覆力矩也越大,安全所需抗侧力构件(剪力墙)便越长,由此便 会增加结构成本。控制高 宽比成为了结构优化设计的显著环节。

4、优化剪力墙设置

底部商业、底层复 式住宅或架空层层高一般较高,为满足规范要求,剪力墙 墙厚必须增加较多,同时因 变成了短肢剪力墙,配筋也将进一步增加,此时可 以通过验算超限墙体的稳定性来减小墙厚,由此一来,墙厚变小,成本也将大大降低。剪力墙 长度和数量主要以位移指标来控制,规范规 定纯剪力墙结构的层间位移比限值为1/1000,为充分 发挥剪力墙的最大作用,设计时可以以1/1050~1/2000作为层 间位移比的目标限值,在保证 建筑物安全富余的前提下减少不必要的剪力墙体,从而从 整体上节约造价。

5、优化梁 的布置及配筋方式

楼盖造 价占结构总造价的9%~13%,其重量 占整个房屋重量的22%左右。梁属于楼盖的一部分,其布置 直接影响着板的受力情况和配筋,合理布 置梁也成为了控制造价的关键。对于常见的8.1mx8.1m~9.0mx9.0m柱网,标准层 等承受荷载较小的楼板优先考虑平行梁或十字梁,其大概综合成本(计算钢筋的数量、混凝土 的数量和模板的数量)会比井字梁低10%左右,而对于 地下室顶板等承受荷载较大的楼板应选用井字梁,以满足协调受力、保证净高的要求。同时,可以取 消那些小跨度楼板下部为支撑上部较短填充墙而设置的小梁(如厨房、卫生间等),因为楼 板本身足以承载那些填充墙,不需要单独设梁,这样梁减少,成本降低,空间也变好。在大跨 度框架梁配筋方面,应避免 上部粗大钢筋全梁贯通,尽量采 用较小直径钢筋配置,这样可 以有效节省框架梁的钢筋用量。

6、控制楼板厚度

楼板厚 度直接影响着结构荷载,20mm厚楼板 自重约占标准层总荷载3.3%,厚度增加,荷载加大,梁、墙、基础均会加大,成本也随之增加。同时,对于标 准层较小楼板来讲,配筋均 按最小配筋率来要求,楼板厚 度增加反而配筋增大,所以实 际工程设计时楼板厚度也是一个降低成本的控制要素。

7、混凝土 标号的合理采用

混凝土 标号每增加一级,单价提高约5~8%;对柱及 剪力墙轴压比的影响很明显,应优先 选用高标号混凝土;对梁来说,标号高 低对梁的承载力变化不大,应选用低标号混凝土;对板来说,虽然提 高标号对承载力有提高,但标号 提高后最小配筋率相应增大,楼板开 裂的几率也增大,所以也 应选用低标号的混凝土。工程设 计时通常将墙柱混凝土标号高于梁板混凝土标号一~二个等级,将混凝 土承载能力最大化。

8、钢筋材料的合理选择

HRB400级钢筋无论从强度、延性还 是性价比上都是其他钢材无法比拟的。HRB 335级钢筋比HRB235级钢筋贵约4%,强度提高43%;HRB400级钢筋比HRB 335级钢筋贵约2.9%,强度提高20%。因此,设计中使用HRB400级钢筋代替传统的HRB235级钢筋和HRB335级钢筋作为受力钢筋(吊钩出外)可有效 降低工程的钢筋用量。

以上是 从建筑结构设计方面对一些成本控制关键环节的阐述。每一个 工程建筑都需要汇集参建各方的智慧和辛勤工作。从建筑 结构设计角度出发,就是要 尽力做到结构安全、经济效 益和社会效益最大化,要处理好这些问题,涉及到 建筑与结构方案、计算机软件应用、工作经 验和技术先进等问题,加强这 方面工作的研究和交流,就能使 结构设计越做越好。前期阶段,进行多 方案的对比分析,找到其中安全、经济、美观的平衡点。在优化过程中,采取办 法减小构件截面,减薄板厚,采用较矮的梁高,合理地增大楼层净高,减少剪力墙等,这些做 法不仅能减少混凝土用量,减轻结构自重,而且减低了结构刚度,减小了地震力。结构优 化的目的就是在保证工程质量的同时去除无效的结构成本,达到最 小的投入产出比,最终实现建筑安全、经济和 美观的完好统一。




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