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结构优化与结构节材 更有利于保证结构安全

2020-08-11 08:08:54

       据统计,高层住宅建安成本一般为1700~2100元/平方米,建安成本的70%约1300元/平方米为结构成本,结构成本的80%约1000元/平方米在设计环节就确定了。〉〉结构优化 何乐而不为
       但由于人们对结构优化的认识往往存在误区如结构优化影响结构安全等,加上结构优化专业人员缺乏相当的理论基础、成本知识和丰富实践经验等原因,结构节材未得到应有的重视。结构系统需要基础、墙柱、梁板等构件协同工作,理想状态是在设防概率面前各构件同时达到极限状态、各构件材料性都得到充分发挥,但现在普遍存在的现象是各构件安全余量不一,部分构件安全余量远远超出设防标准,部分构件低于设防要求,典型如普遍存在的“弱柱强梁”现象。
       结构优化与节材重视概念设计,是在削减一些构件不必要安全余量的同时弥补了一些构件安全缺陷,因此更有利于保证结构安全。
       结构成本属于客户很不敏感的沉默成本,是开发商最应关注的成本,是成本管理的重点。现在结构设计整体已很保守,普遍存在盲目加大荷载和配筋、片面加大个别构件的安全余量等通病,其实,开发企业要勇于做弱,要勇于进行结构优化,以节约结构用材。〉〉基于BIM的建筑结构设计方法 


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       通病一:荷载取值普遍保守
       楼层重量一般框架结构(1.2~1.5吨/平方米)<框剪结构(1.3~1.6吨/平方米)<框架筒体结构(1.4~1.6吨/平方米)<剪力墙结构(1.5~1.8吨/平方米)<地下室(2吨/平方米),楼层与建筑越重,地震力越大,墙柱等构件尺寸越大,荷载越大,导致恶性循环,应重视荷载与相应参数的核定,电算程序如PKPM等对这些方面一般是粗略和不全面的,如门窗荷载扣减、梁柱与基础荷载折减、自振周期折减等,尽量避免盲目加大荷载(表一)。
       通病二:基础常成为无底洞
       高层住宅结构成本的10%,即约100元/平方米(总建筑面积)为基础成本,其中桩基础一般80~120元/平方米(总建筑面积)或600~800元/平方米(占地面积),地下室成本一般2200~3000元/平方米。由于地质情况千差万别,经常碰到淤泥、溶洞、滑坡、地面沉陷、山地等不利地质条件,甲方这方面的专业人员相对缺乏,设计院不重视节材经验积累等原因,基础造价特别是不利地质条件下的基础造价离散性较大,深圳某别墅项目桩基成本超过400元/ 平方米(总建筑面积),不少项目地下室成本超过4000元/平方米。一般情况下,基础成本:天然基础<复合地基浅基础<片笩基础<桩基础(预应力)<桩基础(人工挖孔)<桩基础(灌注桩)<复合地基片笩基础<箱形基础,基础选型应结合地质情况等相关条件,在辩证理解规范要求及精细化计算的基础上,从安全、成本、质量、工期等角度进行多方案比较。为加强基础成本控制,地质勘察应满足技术精细化需求,深基坑支护墙顶位移满足规范要求即可。天然基础应重点关注承载力取值及归并幅度,桩基应重点关注经济桩长、桩径及布桩系数,箱筏基础应重点关注与上部结构的协同作用等实际存在的各方面有利因素利用。〉〉给排水施工图审查的要点
       通病三:算不清加钢筋
       随着结构计算软件广泛运用,许多结构工程师普遍存在过度依赖电算程序、结构概念不清晰或轻概念设计、估算能力弱等通病。虽然结构计算软件极大地提高了计算效率,但如果对电算结果没有正确的判断力,则必然机械跟随软件要求,头痛医头脚痛医脚、盲目加强局部构件,最后,整体安全余量的不平衡甚至不安全就不难理解了。比如中震不倒的设计重现期为475年,如果不重视概念设计、不加强结构的延性和耗能能力,即使消耗大量建材满足了中震不倒,但整体安全度必然仍受制于设计重现期为50年的风荷载,更何况地震预测仍是世界难题。目前,部分开发商开始推行限额设计,但由于设计机制/动力不足、技术力量不对称、操作性/针对性不强等原因,效果普遍较差。
       结构设计是一门艺术,没有唯一解,但可以不断地寻求相对最佳,如果开发商具有相应技术管理能力,以节材为导向精细化计算,也许就不会那么保守了(表三)。
       一提起绿色建筑,大家首先想到的是高成本。据初步估计,通过结构优化、建筑优化、机电优化和景观优化,每平方米可节约成本200元以上,钢结构或城市综合体潜力更大。鉴于我国绿色建筑增量成本通常每平方米为50~350元,依托绿色建筑优化低增量成本甚至负增量成本,开发绿色建筑是完全可能的。

       〉〉建筑设计施工图审查要点

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