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2017-07-18 15:42:26 | 分类:结构专业| 标签:结构专业

    当前结构成本管理的现状,仅仅是从经济指标上对结构成本进行控制,从而陷入钢与混凝土含量越低结构越优秀的误区。对于“利润之王”中海而言,实现行业最高利润的背后是一系列精细化的管控,其中结构成本的关键点控制,起到了重要作用。 

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关键点1:层高

 

    层高的增加不仅仅对竖向构件的长度和体积有影响同时还影响一系列的间接成本,比如对基础及相关内容、建筑构件、外装、设备及运营成本等都有成本影响,据行业内有关单位统计,对于中档房屋来讲层高每增加250px,就增加30元/㎡的造价。

    控制好层高并不是要牺牲房屋的净高,因为房屋的净高是房产客户极度关注的内容之一,如果牺牲房屋的净高就降低了建筑产品的价值,就违背了全方位的控制成本的原则,所以一般情况下控制层高从控制结构的梁高和有效利用机电设计的管道空间上面着手。

 

1.控制结构的梁高

    一般情况下设计单位仅仅从结构成本这单一成本考虑结构梁高的经济合理取值在1/8~1/12梁高,但是若把层高等因素综合分析宜取1/10~1/16梁高,这是一个经验取值,如果在实践中去应用的话需要具体问题具体分析,做好和设计人员的沟通工作同时也要做定量的方案比较。

    设计院通常的做法,是取结构本身最经济的梁高(一般为1/8-1/12的跨度),综合各种成本因素,取值应较正常结构本身最经济的梁高降低10%~30%(建议为1/12~1/18的跨度)。

 

2.有效利用机电设计的管道空间

    对于有效利用和压缩机电空间要从两个方面着手:

    首先在机电管线设计时在条件许可的情况下要求设计院做楼层的综合管线图(空调、电缆、水管),采用综合管线图对机电管线进行认真的优化,这样一般可节省近200mm的空间高度,采用综合管线图进行优化的另外一个目的就是能够让各个专业认真沟通,有效避免差错。

    其次压缩机电管线空间的另外一个途径就是让结构梁和管道空间能够结合起来,综合利用,基本方法有:

    (1)采用变截面梁、在机电管线通过处,减少梁截面高度。

    (2)在梁中预埋管或预留洞口,使管线穿过。

    (3)采用设柱帽(或不设柱帽)的无梁楼盖,使管线与结构柱帽在同一高度空间。

    (4)设计使结构梁的布置与空调管线的布置保持一致,以便结构梁与空调管线共同占用一个空间。

 

关键点2:地下室

 

    地下室结构在结构成本中所占的比重很大,设计方案对地下室结构成本的影响也最大,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。 

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1.地下室层高

    地下室层高=建筑净高(2.2m)+结构梁高(0.9m)+空调管高度(0.4m)+消防喷淋高度(0.1m)=3.6m,水电交叉等在次梁部分进行,因此地下室层高在3.8m左右是比较合适的。

 

2.空间利用率

    对地下室的结构成本控制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比较。因为地下室的空间利用率一直是业主和甲方都不注意和关注的地方,一般情况下如果利用充足停一辆车一般只需要利用20㎡~25㎡的面积空间,同时还要关注设备用房的面积是否过大,一般情况下地下空间的面积不做考究,往往把设备空间的面积做的过大,造成了不必要的浪费。一般情况下对于自然地质条件较好的场地设置多层地下室比设计单层地下室要节约成本,但是使用单层地下室在用户使用起来比较方便,这就要结合具体项目和具体项目的自然地质条件做好方案比较,具体情况具体分析。

    对地下室的结构成本控制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。

 

3.地下水位

    要利用好地下水位高度的取值和应用,在计算地下室侧板的时候总是把侧向土压力和地下水压力组合起来计算,同样在计算地下室基础荷载的时候也可以充分利用地下水有利的方面进行计算,不过这需要一定的经验和折减,同时也要把握好抗浮设计水位和最低设计水位,这就要求在做地勘报告的时候做好相关数据的要求,为后面的成本控制和精细化设计服务。

 

4.地面覆土厚度

    要把握好地下室顶部覆土厚度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。

    (1)地下室顶板覆土厚度

    水电管线的走向、交叉布置以及埋置深度以及景观种植树木的要求,是决定地下室顶板覆土厚度的关键因素,一般地下室顶板的覆土厚度在1.0~1.5m左右是比较合适的。为了避免上部建筑的设备管线直接穿越人防顶板,设计中往往将地下室顶板降低后覆土,在覆土层中完成上部建筑设备管线的转换,既避免了对管线采取防护密闭措施,又可以节省投资。

    另外,大型地下室顶板的跨度一般较大,仅靠中间向两边放坡很难解决排水问题。因此设计中考虑将地下室分成几个区域,利用轻质陶粒混凝土找坡,坡向顶板外围水沟,由区域边的排水暗沟接入小区管网。

    地下室顶板的结构布局形式:主次梁布置、井字梁布置、十字梁布置,带柱帽的无梁楼盖。当覆土1~1.5m时,较优的经济性顺序为:主次梁布置、井字梁布置、十字梁布置,对于覆土大于1.5m,则带柱帽的无梁楼盖最经济。

    (2)顶部活荷载

    对于一般的设计单位地下室顶部活荷载的取值为10kN/㎡(非人防和消防车道部位),规范中规定这个活荷载取为10kN/㎡是因为考虑在上部结构施工工程中加在地下室顶板上的脚手架等施工荷载,但是在实际的施工过程中这个活荷载往往和覆土荷载不是同时组合的,这样实际的荷载组合就比设计荷载组合小了不少,所以对于有经验的荷载取值这里的10kN/㎡可以换为4kN/㎡,这样就大大减少了结构成本,不过这些覆土厚度和荷载优化的时候要注意做好根据具体情况的灵活运用,不可千篇一律。

    对地下室的结构成本控制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。

 

关键点3:基础选型和方案比较

 

1.体系选型与结构布局要合理

    基础部分(尤其是桩基础)在施工过程中往往是最不容易控制成本的,有的项目实际基础造价会大幅度超过合同价甚至达到原合同价的两倍,造成成本控制的不准确,这就要求在设计管理过程中要认真做好地质勘察设计,摸清地下复杂的地质情况,根据地质情况合理选择合适的基础形式或桩型,合理选择持力层,合理选择桩长,还是要认真做好精细化设计,做好多方案的比较,用总的成本数据与合理施工周期为依据做好选择。

    在基础方案比较的时候一定要耐心的把具体的方案全部做出来,认真的算经济帐再确定合理的方案,这时候切忌想当然。

 

2.结构计算与内力分析要正确

    一般情况下估算建筑的重量有个经验值,供参考,对于框架结构单位面积重量的标准值在12kN/㎡~15KN/㎡;框剪结构为13kN~16 kN/㎡;剪力墙结构为15kN/㎡~18 kN/㎡;框筒结构为14kN/㎡~16 kN/㎡;地下室一般在20 kN/㎡左右。这样基本上根据建筑方案和地质条件在设计初期对基础方案进行比较了,然后根据设计条件的成熟逐步深入。

    在桩(基础)的设计时要把握好以下几点,从而对桩的总量进行优化:

    (1)关注柱底内力的取值,考虑好实际的柱底内力组合。

    (2)关注桩承载力的应用,选择合适的桩径和桩长。

    (3)关注桩基础中地下室底板承载力的利用,一般老土的承载力还可以,这时候地下室的底板和活荷载可以利用老土来承载。

    (4)关注水浮力的利用,利用水浮力抬升建筑物,降低桩和基础的数量,不过这学要一定的经验,同时在地质勘测的时候要让地质部门提供一个准确的历史最低水位值,有时靠地下水的作用可以使桩的数量有一定的减少。

    (5)关注基础类型的归并,一般基础的归并不宜超过15%,否则就造成一定程度的浪费。

 

关键点4:梁的布置和配筋方式

 

1.梁的布置

    一般情况下梁的布置不会有什么大的问题,但是在地下车库和商业大跨度空间,比如在8.5mX8.5m的柱网下,选择井字梁还是十字梁就要做个方案比较了,一般情况下对于标准层采用十字梁比井字梁较经济大概综合成本(计算钢筋的数量、混凝土的数量和模板的数量)要低10%左右,对于地下室则采用井字梁比较经济,对于屋面或荷载较小的时候井字梁和十字梁相差不多;在梁布置的时候还要注意对于一些短墙下一般不需要布置梁来支撑这些短墙,因为通过荷载规范可以知道对于楼板局部有集中荷载是没有问题的,尤其是住宅的楼板通常情况下是构造配筋,也就是在承载力计算上有一定的余量,加墙后计算也应该不存在什么问题,所以一般在墙长度在3m以内的情况下不再墙下加设小梁。

 

2.梁的配筋

    在梁的配筋方式上要做到精细化设计,在设计的过程中做的细致一点,就在梁配筋上能节省几公斤,每个梁能不浪费(或节省)几公斤那整个项目就是一个不小的数字,例如设计院在梁的配筋习惯上往往造成一定的浪费,一般设计院对于跨中钢筋就是简单的把支座钢筋截断一些,剩余的通长布置,这样就存在一定的浪费,这就需要在做设计管理的过程中,请设计院先提供配筋样图,仔细核算并进行耐心沟通,以理服人,真正在设计过程中做好项目的精细化设计。同时还要注意在住宅标准层梁宽通常为200或250这是在梁截面配筋要尽量采用小直径钢筋;尽量把梁的钢筋控制在25以内;主次梁相交处是否需要设计吊筋等等。

 

关键点5:勘察报告

 

    地质勘察费用占比很小,但地质勘察对岩土、结构成本的影响却很大,特别是对基坑边坡、基础以及地下室等与土体有关部分的成本造价将起到决定性作用。现在常见一些勘察单位以低价中标,却往往土体取样与实验不足,只好向甲方提交偏于安全甚至过于安全的勘查成果,对于甲方是因小失大。因此选取一个当地经验丰富、服务配合意识好的地质勘察单位,并给予合理的勘察费用是做好报告的关键因素。严格的勘察要求和勘察报告审核是地质报告做好的重要保障。

    地质勘察布孔应满足以下要求:

    (1)有地下室时勘察方案需考虑满足基坑支护设计要求。

    (2)同一项目分期开发时,其地质勘察应该同时满足远期与近期工程开发的要求。

    (3)需进行场地地震安全性评价工作的,在进行地质勘察时,应同时考虑场地地震安全性评价的要求,并将地质勘察钻孔作为场地地震安全性评价所需的工程钻孔,重复利用。

    (4)布置勘察孔时,应结合地下室(有地下室时)范围、标高、层高综合考虑,确定孔距、孔深,以及控制性孔与一般性孔的数量比例。

    (5)当地下室有抗浮需要时,应明确要求提供设计抗浮水位。

    (6)对地质报告,设计单位应认真审阅,并应对地质报告内容及数据的准确性、完整性提出意见并及时反馈给甲方。

    勘察报告的取值,应关注基础选型及地基处理建议、关注承载力的取值建议、关注抗浮设计水位的标高,及可否提出最低设计水位标高。

 

关键点6:基坑、边坡

 

    在基坑、边坡的设计中,经验占70%,计算占30%,因此在当地找一个经验丰富的设计单位和设计人员是相当关键的。

    支护设计是通过方案招标确定的,其评标标准为“在满足结构安全可靠及环境绿化要求的前提下综合造价最低方案为中标方案”。在设计方案确定后为进一步降低造价、方便施工和缩短进度,需要在计算、构造、施工图设计等方面进行细致的优化,使设计施工图在满足安全的前提下更经济合理。

    由于基坑、边坡设计中经验占了决定地位,因此请一个经验丰富的专家小组对重要基坑、边坡设计方案进行评审是一个重要环节。

 

关键点7:柱的配筋

 

    框架柱设计第一要素是柱截面尺寸不要抠太紧,即轴压比不宜太接近限值,这不仅可减少配筋,而且还能较易实现强柱弱梁的要求。

    纵筋配置也应有适当余量,角筋可选择较大直径,其他纵筋根据计算要求设计即可。箍筋在满足最小配箍率和计算要求前提下,宜I和II(III)级钢混用,即外围箍筋选用II、III级钢,内部箍筋仍采用I级钢。这样可利用强度较高的外围箍筋增加对内部混凝土的约束,而且容易实现配箍率要求。若全部采用I级钢,为满足配箍率,有可能箍筋数量会太多或者直径过大。若全部采用II、III级钢,有可能不经济。剪力墙边缘构件的配箍可采用类似方法。

 

关键点8:剪力墙

 

    优化剪力墙布置的位置数量,一是建筑物的两端和周边重点布置,二是建筑物的内部和中间位置减少布置,以保证结构的抗震扭转指标满足要求。

    优化剪力墙的长度(墙身用钢量45%~65%),剪力墙太长,结构本身成本增加,同时又使地震力增加,进一步加大结构成本;短肢剪力墙,抗震性能不好,构造配筋成倍放大,成本也会增大。

    最优化的剪力墙长度是其宽度的8倍+100;剪力墙的翼缘小于600时,应关注其结构设计结果。

    关于剪力墙的厚度取值,《高层建筑混凝土结构技术规程》中提到:底部加强层剪力墙厚度不小于层高的1/16(一、二级抗震等级)或1/20(三、四级抗震等级)。但底部商业、底层假复式住宅或架空层层墙高较高,按此规定,厚度必须增加较多,同时变成短肢剪力墙,配筋进一步大幅增加。

    经过《高规》附录专门的公式验算,大部分墙厚不需比标准层加厚或加厚一点即可满足稳定要求,节省本层造价约15%。

 中华人民共和国行业标准 高层建筑混凝土结构技术规程 Technical specification for concrete structures of tall building JGJ 3-2010 发布部门:中华人民共和国住房和城乡建设部 发布日期:2010年10月21日 实施日期:2011年10月01日 中华人民共和国住房和城乡建设部公告 第788号 关于发布行业标准高层建筑混凝土结构技术规程的公告

高层建筑混凝土结构技术规程[附条文说明] JGJ3-2010


关键点9:楼板厚度

 

    标准层楼板厚度50px,占标准层总荷载约3.3%;仅考虑构造因素,板的配筋量与板的厚度成比例增加;标准层楼板50px的厚度增加地震力约3.3%。此外,标准层楼板厚度对梁、柱、墙配筋,以及基础也有间接影响。

    在实际工程中的楼板厚度选择,建议:

    普通3~4m跨度的楼板可取100;高层核心筒部位的楼板可取150;客厅处的异形大板可取120~150;普通屋面板可取120;管线密集处可取120;地下室顶板可取180。

 

关键点10:钢筋、混凝土材料

 

    结构梁、柱、墙钢筋统一选取原则:6~200px直径钢筋统一采用HRB235;10~300px直径钢筋统一采用HRB335;350px及以上钢筋统一采用HRB400。

    楼板钢筋统一选取原则:优先采用冷轧带肋钢筋(3级钢);板底配筋尽量采用直径小、间距密的方式配置;当冷轧带肋钢筋不能满足承载力要求时,采用HRB400。

 

    混凝土标号对成本的影响:

    (1)混凝土标高增加,单价直接上升,标号每增加一级,单价提高5%~8%;

    (2)提高标号可显著减小墙柱的尺寸,增加建筑实际使用率;

    (3)正常情况下标号对梁的承载力几乎没影响,因此对梁的截面及配筋影响很小,不宜采用高标号;

    (4)正常情况下标号对板的承载力几乎没影响,但可能会提高板的构造配筋率,同时还会增加板开裂的隐患,应尽量采用低标号。

 

    实际工程中混凝土标号的选择建议:

    (1)普通的结构梁板混凝土标号一般为C25、C30。

    (2)受力较大的梁板混凝土标号可采用C30(C35):如地下室的底板、顶板、转换层、屋顶花园的楼板等。

    (3)剪力墙、柱混凝土标号按轴压比控制,使其尽量接近轴压比规定的上限,同时又使绝大部分竖向构建为构造配筋。

    (4)高层竖向构件砼宜按层数分段,下部楼层提高标号以减少截面,上部降低标号以降低成本。(30层左右:C50~[C45]~C40~C35~C30)。


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