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1、 2021年4月 主要內容設設計計階階段段結結構構成成本本控控制制三結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 四總總結結 五二結結構構優優化化的的內內涵涵一結結構構的的安安全全 一結構設計的安全 一一、結結構構設設計計的的安安全全結構安全是優化工作的前提安全風險是最大的風險 案例2：肥槽回填問題 優化工作開展01040302 有依據 有原則 有底線 有策略 二結構優化的內涵 二二、結結構構優優化化的的內內涵涵l結構優化的重要性 大量的統計數據和實踐表明，前期策劃和設計階段（項目策劃、方案設計、初步設計、施工圖設計）影響整個項目投資在80%以上，而結構成本占到建安成本的40%60%，同時結構成本2、還常常由于策劃及設計管理的好壞出現非常大的波動，常常造成上千萬元的造價差別；因此結構優化就成為整個設計階段成本管理的重中之重。如何做好設計階段的結構優化工作、如何有效降低結構成本避免浪費、如何通過結構優化來提高項目的整體利潤就成為我們所必須關注和認真面對的問題，這也是我們關注結構優化的意義所在。l結構成本的經濟性指標 常用含鋼量和混凝土用量來體現結構成本的經濟性，但須強調，這不應是唯一考量因素。根據常規項目，地面以上部分的鋼筋含量一般在35-80kg/m2之間，地下部分的含鋼量在110-200kg/m2之間;地上部分的混凝土用量在0.3-0.5m3/m2之間，地下部分的混凝土用量在0.7-1.3、4m3/m2之間。結構成本具有很大的離散型，地區（設防類別、抗震等級）、場地（地質條件）、結構本身具有的特性（結構體型、布置、是否轉換，層高，高度）、建筑做法、材料選取 二二、結結構構優優化化的的內內涵涵 l對結構優化的認識 正確認識：結構安全可靠優先，再談經濟合理并進行優化。“安全可靠”首先要滿足規范、法規要求。結構優化專業性較強，對設計人員的技術水平要求很高，不只是對構件配筋按計算結果進行減配。應該需要精細化，如結構方案的合理性，荷載取值的大小，軟件計算參數的取值，是否滿足規范要求，施工圖各專業間的錯漏碰缺都會對結構成本造成影響。二二、結結構構優優化化的的內內涵涵 三結結構構優優化化思思路4、路 三、設設計計階階段段結結構構成成本本控控制制 結構成本控制必須貫穿整個設計和策劃的全過程，包括前期策劃、規劃階段、方案階段的結構介入、擴初階段對結構方案的優化、施工圖階段設計師成本意識及施工圖配合階段變更、簽證的管理。前期策劃：規劃方案階段：初設階段：施工圖階段：施工配合階段：地質的考慮建筑布局、結構的代價結構方案的優化結構的精細化設計變更、洽商的合理控制 三、設設計計階階段段結結構構成成本本控控制制u 前期控制 結構方案的比選01結構代價的預判02技術原則的確定03 結構整體布置方案三、設設計計階階段段結結構構成成本本控控制制u過程管控 計算模型與參數控制 基礎的選型及設計 構件的設計及5、配筋 四結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 根據規范條文，從結構軟件計算參數、構件、整體結構三個層次歸納。結構優化計算參數構件結構 四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （一）軟件計算參數 1.抗震設計的框架-剪力墻或剪力墻結構中的連梁剛度相對墻體較小，而承受的彎矩和剪力很大，配筋設計困難。配筋時連梁剛度可以折減，設防烈度低時可少折減一些（6、7度時可取07），設防烈度高時可多折減一些（8、9度時可取05）。折減系數不宜小于05。整體指標計算時可以考慮連梁不折減，容易滿足規范限值要求。四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （一6、）軟件計算參數 2.在結構建模計算時，結構自重計算時扣除重疊部分，以減小荷載，并且可以考慮梁端、柱端剛域，有利于實現強柱弱梁，較少梁端配筋，利于節點區施工，同時降低用鋼量。四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （一）軟件計算參數 3.地面粗糙度類別按影響程度從大到小共分四類：A類為海邊，B類為城郊，C類為城內，D類為城中心高層密集區；以70m高層為例，風荷載A、B類相差約14%，B、C類相差約38%，C、D類相差約50%；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；四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （一）軟件計算參數 4.考慮建筑隔墻對整體結構剛度的貢獻后，7、實際建筑物自振周期短于計算的周期要求，規范要求將結構周期乘以折減系數，以適當提高地震力。計算時，根據結構整體隔墻數量的多少取值，盡量取高值，以減小地震作用。四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （一）軟件計算參數 5.在結構建模計算時，梁端受壓區鋼筋參與計算，并且考慮樓板有利作用，梁按照T形截面計算，可以優化梁配筋，降低用鋼量。四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （一）軟件計算參數 6.軟件中墻體豎向分布鋼筋配筋率影響邊緣暗柱計算配筋。，設計時可以按照實際情況填寫，而不是直接填寫規范最小數值。四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件1.柱（1）箍筋最大間距和最8、小直徑 四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件1.柱（2）箍筋肢距 四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件2.梁（1）梁上線荷載精細化計算1）建筑砌筑隔墻荷載隔墻面層、隔墻墻體自重，由梁承擔時，一般與隔墻自重合并按線荷載輸入。隔墻采用加氣砼砌塊，容重按所采用的砌塊類別取值，一般可按照8kN/m3；兩面抹灰厚度均取20mm,共40mm,容重取20kN/m3。2）門窗面荷載按0.5 kN/m2。3)精細化計算a.墻體高度取（層高板厚或梁高）b.遇有門窗洞口的時候，隔墻荷載應根據門窗洞實際計算如下梁上砌體線荷載=砌體面荷載（墻長L墻高H洞口面積A）門窗面荷載洞口面9、積A 墻長L注：墻高H應扣除梁高c.若梁范圍內只有門窗，則梁上線荷=（0.5 kN/m2門窗高度)四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件2.梁（2）框架梁箍筋直徑、間距300梁寬可以兩肢箍，350的梁寬可以三肢箍。四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件2.梁（3）框架梁縱筋配置 當梁底部鋼筋為兩排及以上時，可以采取部分鋼筋不伸入支座的做法，減小配筋量，提高梁柱節點澆筑質量。四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件2.梁（4）搭接或貫通方案的選擇 四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件2.梁（5）次梁箍筋及縱筋次梁非抗震，對整10、體結構剛度貢獻很小。四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件3.剪力墻（1）墻體配筋 四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件3.剪力墻（1）墻體配筋 四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件3.剪力墻（2）邊緣構件配筋 四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件4.地下室外墻 四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件4.地下室外墻（1）計算方式全國民建技措 四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件4.地下室外墻（1）計算方式全國民建技措 四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件5.樓11、板（1）地下室頂板荷載取值a.地庫頂板覆土容中最低可取18kN/m3b.消防車荷載根據板跨及覆土厚度折減取值。c.單體地下室頂板（首層地面）考慮施工堆載，活荷載可以取4 kN/m2。d.單體樓面（采用地暖時）、屋面根據建筑做法計算恒載，不宜簡單按 20 x總厚度取值。四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件5.樓板（2）計算方法塑性算法結果彈性算法結果 樓板受力計算常用的方法有彈性手冊算法和塑性算法，在對裂縫控制等級不高時，可以采用塑性算法，減小用鋼量，降低成本。在滿足裂縫和撓度要求的前提下，塑性計算參數可以取1.6，配筋量能比彈性算法減小20%30%。四、結結構構優優化化的的12、技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件5.樓板（2）計算方法混凝土結構設計規范GB50010-2010裂縫寬度計算公式的適用范圍：1.只適用單向簡支受彎構件。雙向受彎構件不適用，如雙向板、雙向密肋板。2.不少審圖單位要求設計單位提供雙向板的裂縫計算寬度和撓度，實際上規范中并未提供計算方法，所以這種要求和計算是沒有意義和依據的。全國民建技措 四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （二）構件5.樓板（3）厚度取值注意當地控制性文件1.20mm厚樓板自重占標準層總荷載約3.3%，厚度增加，荷載加大，梁、墻、基礎均會加大，增加成本；2.對于標準層樓板來講，由于配筋基本按最小配筋率來控制，所以樓板厚度13、增加反而配筋增大了；3.樓板厚度增大對抗震也有不利影響；4.實際工程中樓板厚度的建議：a)板跨3800采用100厚，3800板跨4100采用110厚，4100板跨4600采用120厚，4600板跨5100采用130厚，5100板跨5400采用140厚。b)客廳處的異型大板可取120150mm；c)普通屋面板可取120mm；d)管線密集處可取120140mm；e)嵌固端地下室頂板可取180mm；非嵌固端地下室頂板可取160mm；四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （三）結構1.地庫頂板方案方案一（十字梁）方案二（主梁+大板）方案三（井字梁）梁砼用量柱砼用量板砼用量墻砼用量總砼用量比率方14、案一（十字梁）1618.8231.21965434.54249.51.00 方案二（主梁大板）1002.8231.22622434.54290.51.01 方案三（井字梁）2010.8231.21825434.54501.51.06 梁筋用量柱筋用量板筋用量墻筋用量總筋用量比率方案一（十字梁）38.672.1316.853.5357.651.00 方案二（主梁大板）23.722.1337.783.7663.631.10 方案三（井字梁）41.672.4415.183.8959.291.03 混凝土用量對比鋼筋用量對比前置條件：柱間間距為8.1m，荷載條件為板頂覆土1.5m，不考慮消防車荷載，地15、震設防烈度為8度，地震分組為第二組，地震加速度為0.20g，場地類別為III類。（1）采用十字梁方案時，混凝土與鋼筋用量均最經濟，工程施工時模板量亦相對較少，是最優的方案。井字梁方案混凝土用量最多，主梁+大板方案鋼筋用量相對最多。四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （三）結構1.地庫頂板方案鋼筋用量對比梁筋用量柱筋用量板筋用量墻筋用量總筋用量比率方案一（十字梁）54.745.6521.094.0085.481.00 方案二（主梁大板）29.333.3837.773.7674.240.87 方案三（井字梁）60.887.1915.184.4787.721.03 方案一（十字梁）方案二（16、主梁+大板）方案三（井字梁）（2）增加考慮地庫頂部消防車荷載，各方案的構件截面與布置均不變，再對鋼筋用量進行統計。此種情況下，方案二主梁+大板方案有明顯優勢，用鋼量顯著降低。（3）若覆土再加厚或其他荷載再加大，在合理控制梁高和地庫層高的情況下，十字梁體系因梁高要求過高、截面超筋或抗剪不夠而逐漸變得不可行，此時可按井字梁與主梁+大板體系綜合考慮比較確定，根據材料用量趨勢來看，亦可優先選用主梁+大板方案。四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （三）結構2.剪力墻布置1）如何優化剪力墻的布置 為防止結構抗震扭轉，應在建筑物兩端和周邊重點布置；建筑物的內部和中間位置減少布置；有條件的情況下，控17、制位移比不大于1.2，否則應計入扭轉影響，考慮雙向地震作用，增大構件配筋量。2）如何優化剪力墻的數量以位移指標來控制：純剪結構的層間位移比為1/1000，設計院設計時要盡可能的接近這一數值；如果計算結果相差太多（如1/2000），說明剪力墻數量太多，應適當減少；（剛度太大）四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （三）結構2.剪力墻布置3）如何優化剪力墻的長度 以長寬比來控制：一般的剪力墻長寬比宜取8，即200 mm厚剪力墻，墻肢長度為16501700 mm；剪力墻最優化長度為寬度的8倍+100，否則為短肢剪力墻。短支剪力墻的軸壓比限值降低，和配筋率增大。4.剪力墻、柱混凝土標號按軸壓比18、控制，使其盡量接近軸壓比規定的上限，同時又使絕大部分豎向構件為構造配筋。四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （三）結構3.結構超限 建筑優選用規則的形體，其抗側力構件的平面布置宜規則對稱、側向剛度沿豎向宜均勻變化、豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強度宜自下而上逐漸減小、避免側向剛度和承載力突變。如果出現平面不規則和豎向不規則，則均需采取相應加強措施，如提高配筋率，增大構件截面，地震作用力提高，抗震等級提高等，即使不需要進行抗震專項審查，勢必造成結構成本的增加；結構最好的介入時間為方案前期，一旦確定方案，結構超限不可避免。四、結結構構優優化化的的技技術術關關鍵鍵點點 （三）結構3.結構超19、限 高寬比現規范已不作為超限審查。高寬比過大，建筑物在風荷載和地震荷載的作用下會發生傾覆力矩，建筑高寬比愈大，建筑物抗傾覆力矩的能力就愈差。高寬比超限一定會增加成本，包括結構成本和建筑成本。案例一：深圳某高層住宅，7度抗震，基本風壓0.75，地面粗糙度B類，高度99.8米，進深12.2米，高寬比8.2，該項目增加結構成本約67元/m2；案例二：無錫某高層住宅，6度抗震，基本風壓0.45，地面粗糙度C類，高度99.9米，進深12.5米，高寬比8.0，該項目增加結構成本約17元/m2。五、總總結結 優化總結：1234優化以保證安全合規為前提；優化以達到經濟合理適用為目標；純粹追求結構主材指標最少的優化不一定是最合理的優化；優化落地需要量身定制。五、總總結結 以上主要是從設計角度對結構成本控制、優化做的一些總結和探討。對于EPC項目，優化設計貫穿于項目的全過程。要做到項目穩步進展、風險可控、收益可期，需要項目與設計深層結合、不斷磨合，真切地了解設計管理的價值所在，改變傳統施工總包的思維與習慣，才能推動優化創效的落地實施。THE END