通过某高烈度高风压项目成本优化总结结构优化思路

通过某高烈度高风压项目成本优化总结结构优化思路

陈裕理

广东博意建筑设计院有限公司  广东省佛山市   528000

摘要：通过对高烈度高风压项目的上部成本优化，从中找出每个设计环节的难点，对此进行各类分析对比，找出较优的解决方案，总结出结构设计中对成本优化的思路。

关键词：高烈度；高风压；三类场地；成本优化；结构优化思路

引言

建筑结构优化设计的最终目的，就是要使设计出来的结构不仅各个构件受力均衡，技术应用科学、合理，而且结构整体安全、可靠，每一个构件都能充分发挥其最大作用，这样才能使设计出来的建筑结构最终达到既受力均衡、坚固耐久，又经济、合理和安全可靠的目的。

1项目概况及结构设计参数

本项目位于云南省大理市洱源县，由5栋30层、12栋26层住宅及2栋28层公寓，底部4层大型商业组成，设置2层整体全埋式地下室。用地面积16.55万m2，总建筑面积40.65万m2，地下室面积10.92万m2。

项目抗震设防烈度为8.5度0.30g，地震分组为第三组，场地类别：Ⅲ类；基本风压0.65KN/㎡。采用剪力墙结构。本文以对该高烈度高风压项目上部结构成本优化经验为例，总结出结构优化的思路方向。

2结构前期介入方案，优化方案选择

基于结构专业对于钢筋含量的节省以及成本控制的理解，从前期介入到方案的设计中，对规划与建筑方案设计提出成本优化建议，进行多版方案的对比选择，可起到了重要的作用：

对比优化1：户型南北入口方案进行结构试算对比后，发现北入口试算钢含量比南入口的增加 1.3kg/m2，因此采用南入口户型更有利于控制整体钢含量成本；

对比优化2：户型北入口试算砼含量比南入口的增加0.02，单方成本增加11.6元/m2，折算钢含量增加约2kg/m2 ；

对比优化3：户型北入口方案，局部墙厚增厚，局部墙体由200变成250，而且端柱加大，导致室内使用空间变小，得房率下降。

3荷载精细化计算

按建筑图具体做法进行精细化荷载计算，使结构计算荷载与精装修相符，减小建筑自重，可使塔楼地震力减小，从而降低含钢量(该项优化测算约减小0.9-1.3kg/m2)。

4竖向构件布置优化

通过调整剪力墙布置，优化地震力传力途经，充分发挥筒体刚度和强度富余，削减其他低效墙体，从而降低含钢量：

优化要点1：双拼户型共墙取消分缝 (测算约减小4.38kg/m2) ，115双拼户型总长不超过规范45m ，取消中间分缝，中间绿色部分剪力墙厚度可减薄，由250减少为200，同时配筋量减少。

优化要点2：凹槽处加连梁(测算约减小3.35kg/m2)

(1) 215户型北侧筒体凹槽用连梁联合起来，加强整体刚度，提高抗震性能。

(2) 筒体凹槽增加连梁，使青色阴影部分形成加强型筒体，提高X向整体刚度，从而极大减小紫色部分剪力墙的厚度以及计算配筋。

优化要点3：增加少量墙形成筒体 (该项优化测算约减小2.25kg/m2) 140户型北侧通过增加少量剪力墙和连梁，使青色部分剪力墙形成整体筒体，提高两个方向整体刚度，从而减小紫色部分剪力墙的厚度以及计算配筋。

5材料优化

(1)云南地区的钢筋价格按照出厂价，四级钢比三级钢贵7.2%，而本项目四级钢应用于受力较大构件，约占整个项目钢筋含量的60%，单方价格成本增加4.3%，但总钢筋含量优化减少约6.5%，从总体成本来说还是比较经济。

(2)根据云南地区成本与采购反馈，实际出厂价因购买途径、付款方式不同会有差异，通常有可能再便宜约100 -200元/吨。

6经验总结

(1)应项目提质控速、成本优化的要求，对一些高烈度区，含钢量较高的项目，结构应提前介入规划、方案设计，给规划及建筑方案提供一些减少成本的优化建议，如：

① 提前了解当地图审要求以及地方的优势做法（如：主要设计参数的取值等），为结构方案提供依据

② 通过最优高宽比的试算，确定经济层数和最高可建层数，为方案选择提供依据

③ 对一些双拼小户型在满足伸缩缝最大间距的前提下，尽量取消结构分缝

④ 合理采用入户形式

(2)所有荷载都应按规范要求根据建筑精装修做法进行精细化计算 ，减轻结构自重，从而减少地震作用

(3)在结构设计过程中，对结构布置进行多方案的比选，如：

① 选用结构受力较好的户型，尽量利用外墙和核心筒刚度，做到整体刚度适宜，指标较优

② 户内剪力墙尽量对齐，提高墙体效率

③ 优化不必要的端柱、小翼缘、受力较小的墙肢

④ 分析内部剪力墙的墙厚及长度，按建造体系的特点，按楼层分段优化

(4)与项目主动沟通，根据当地市场情况，对建筑主材进行优化选择，对受力较大的部位优先使用高强材料

结束语

任何建筑体型都应采用一种相对比较规则的结构受力方案，结构设计师在设计时要使结构的荷载中心和刚度中心尽可能地接近乃至重合，该建筑结构才能具备较稳定和规则性的条件，再通过从整体和细部的优化设计，采用合理的结构形式和布置，优化构件设计和构造，使得建筑结构符合安全耐用和经济合理的要求。而且建筑结构的优化不是简单利用数学方法进行分析建筑最优解的问题，二手涉及多专业，非常复杂的综合决策问题，需设计师有效利用建筑工程优化方法，多学习，多探索新方法，这样才能节约项目造价成本。

参考文献

[1]《建筑抗震设计规范》，GB 50011-2010(2016年版)

[2]《高层建筑混凝土结构技术规程》，JGJ 3-2010

[3]《建筑结构荷载规范》，GB 50009-2012